JP2012142535A - Patterning method - Google Patents

Patterning method Download PDF

Info

Publication number
JP2012142535A
JP2012142535A JP2011046128A JP2011046128A JP2012142535A JP 2012142535 A JP2012142535 A JP 2012142535A JP 2011046128 A JP2011046128 A JP 2011046128A JP 2011046128 A JP2011046128 A JP 2011046128A JP 2012142535 A JP2012142535 A JP 2012142535A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide
thin film
titanium
zinc oxide
zinc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011046128A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiko Nakada
邦彦 中田
Takeshi Yoshikawa
岳 吉川
Shohei Hotta
翔平 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2011046128A priority Critical patent/JP2012142535A/en
Publication of JP2012142535A publication Critical patent/JP2012142535A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a patterning method sufficiently low in an etching rate in patterning a zinc oxide thin film, capable of easily and reliably controlling the etching rate, and capable of obtaining a zinc oxide thin film having a good pattern shape and also high in conductivity.SOLUTION: A patterning method of the present invention is a method for patterning a zinc oxide thin film by etching the zinc oxide thin film with an acid. The zinc oxide thin film contains zinc oxide as a main component, and has an atomic ratio Ti/(Zn+Ti) of titanium to the sum of zinc and titanium of greater than 0.02 and 0.1 or less. The zinc oxide thin film is preferably deposited using a target, which is obtained by processing an oxide sintered body or an oxide mixture which are substantially composed of zinc, titanium and oxygen, as a film forming martial.

Description

本発明は、酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛系薄膜のパターニング方法に関する。   The present invention relates to a method for patterning a zinc oxide-based thin film containing zinc oxide as a main component.

導電性と光透過性とを兼ね備えた透明導電膜は、これまでから、太陽電池、液晶表示素子、その他各種受光素子における電極などとして利用されているほか、自動車窓や建築用の熱線反射膜、帯電防止膜、冷凍ショーケース等における防曇用透明発熱体など、幅広い用途に利用されている。
特に、低抵抗で導電性に優れた透明導電膜は、太陽電池や、液晶、有機エレクトロルミネッセンス、無機エレクトロルミネッセンスなどの液晶表示素子や、タッチパネルなどに好適であることが知られている。
Transparent conductive films that combine electrical conductivity and light transmission have been used as electrodes in solar cells, liquid crystal display elements, and other various light receiving elements, as well as automotive window and heat ray reflective films for buildings, It is used for a wide range of applications such as anti-static films and transparent heating elements for anti-fogging in frozen showcases.
In particular, it is known that a transparent conductive film having a low resistance and excellent conductivity is suitable for a solar cell, a liquid crystal display element such as a liquid crystal, organic electroluminescence, and inorganic electroluminescence, a touch panel, and the like.

従来、透明導電膜としては、例えば、酸化スズ(SnO2)系の薄膜、酸化亜鉛(ZnO)系の薄膜、そして酸化インジウム(In23)系の薄膜が知られている。
具体的には、酸化スズ系の透明導電膜としては、アンチモンをドーパントとしたアンチモンドープ酸化スズ(ATO)膜や、フッ素をドーパントとしたフッ素ドープ酸化スズ(FTO)膜が知られており、酸化亜鉛系の透明導電膜としては、アルミニウムをドーパントとしたアルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)膜やガリウムをドーパントとしたガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)膜が知られており、酸化インジウム系の透明導電膜としては、スズをドーパントとしたスズドープ酸化インジウム(ITO;Indium Tin Oxide)膜が知られている。中でも、最も工業的に利用されているのは酸化インジウム系の透明導電膜であり、とりわけITO膜は、低抵抗で導電性に優れることから、幅広く実用化されている。
Conventionally, as the transparent conductive film, for example, a tin oxide (SnO 2 ) -based thin film, a zinc oxide (ZnO) -based thin film, and an indium oxide (In 2 O 3 ) -based thin film are known.
Specifically, as the tin oxide-based transparent conductive film, an antimony-doped tin oxide (ATO) film using antimony as a dopant and a fluorine-doped tin oxide (FTO) film using fluorine as a dopant are known, and oxidation Known zinc-based transparent conductive films include aluminum-doped zinc oxide (AZO) films using aluminum as a dopant and gallium-doped zinc oxide (GZO) films using gallium as a dopant. Is known as a tin-doped indium oxide (ITO) film using tin as a dopant. Among them, the most industrially used is an indium oxide-based transparent conductive film, and in particular, an ITO film is widely used because of its low resistance and excellent conductivity.

ところが、ITO膜の如き酸化インジウム系の透明導電膜は、その必須原料であるIn(インジウム)が、希少金属であるため高価で且つ資源枯渇のおそれがあり、しかも毒性を有し環境や人体に対して悪影響を及ぼす可能性があるため、近年、ITO膜に代替し得る工業的に汎用可能な透明導電膜が要望されている。   However, an indium oxide-based transparent conductive film such as an ITO film is expensive and may be depleted of resources because In (indium), which is an essential raw material, is a rare metal, and has toxicity and is harmful to the environment and the human body. In recent years, there is a demand for an industrially versatile transparent conductive film that can be substituted for an ITO film because it may adversely affect the film.

非酸化インジウム系の透明導電膜としては、上述したように、AZOやGZOなどの酸化亜鉛系透明導電膜、ATOやFTOなどの酸化スズ系透明導電膜が知られている。特に、酸化亜鉛系の透明導電膜は、スパッタリング法等で工業的に製造されている。   As the non-indium oxide-based transparent conductive film, as described above, zinc oxide-based transparent conductive films such as AZO and GZO and tin oxide-based transparent conductive films such as ATO and FTO are known. In particular, zinc oxide-based transparent conductive films are industrially manufactured by a sputtering method or the like.

しかしながら、酸化亜鉛系透明導電膜は、耐薬品性(耐酸性、耐アルカリ性)に乏しいため、例えば素子等として利用する場合など、この酸化亜鉛系透明導電膜に所望の形状のパターニングを施すことが必要な場合に、適当なウェットエッチング液が存在せず、良好にパターニングできない、という問題があった。詳しくは、酸化亜鉛には酸やアルカリへの溶解速度が非常に高いという性質があるため、酸化亜鉛系透明導電膜に対して酸やアルカリを用いてエッチングを行なうと、エッチングレートが非常に大きく(具体的には、ITO膜に比べ100倍以上速い)即座に溶解してしまい、良好なパターン形状を得ることができなかったのである。
一方、酸化スズ系透明導電膜は、耐薬品性(耐酸性、耐アルカリ性)に優れており、酸やアルカリに対して極めて安定でありすぎるため、通常のエッチング液では溶解させにくく、逆の意味でウェットエッチングによってパターンニングできない、という問題を有する。
したがって、酸化亜鉛系透明導電膜や酸化スズ系透明導電膜は、これまで、いわゆるベタ膜として使用できる用途にしか利用できない、という欠点があった。
However, since the zinc oxide-based transparent conductive film has poor chemical resistance (acid resistance, alkali resistance), the zinc oxide-based transparent conductive film can be patterned in a desired shape, for example, when used as an element. When necessary, there is a problem that an appropriate wet etching solution does not exist and patterning cannot be performed satisfactorily. Specifically, because zinc oxide has a very high dissolution rate in acids and alkalis, etching with an acid or alkali on a zinc oxide-based transparent conductive film results in a very high etching rate. (Specifically, it is 100 times faster than the ITO film) It dissolved immediately and a good pattern shape could not be obtained.
On the other hand, tin oxide-based transparent conductive films are excellent in chemical resistance (acid resistance and alkali resistance) and are extremely stable against acids and alkalis. Therefore, there is a problem that patterning cannot be performed by wet etching.
Therefore, the zinc oxide-based transparent conductive film and the tin oxide-based transparent conductive film have hitherto been disadvantageous that they can only be used for applications that can be used as so-called solid films.

そこで、酸化亜鉛系薄膜のパターニングを可能にする手段として、特定の酸をエッチング液とし、特定の添加元素をドープすることにより、エッチングレートを低く抑えることができることが提案されている(特許文献1)。具体的には、ZnOにTiを6at%(ここで、「at%」は、亜鉛および添加元素の総数100に対する個数)ドープした酸化亜鉛系薄膜のエッチング例と、ZnOにTiを3at%ドープした酸化亜鉛系薄膜のエッチング例が開示されている。   Therefore, as a means for enabling patterning of a zinc oxide-based thin film, it has been proposed that a specific acid can be used as an etchant and a specific additive element can be doped to reduce the etching rate (Patent Document 1). ). Specifically, an example of etching a zinc oxide thin film doped with Zn at 6 at% (here, “at%” is the number of zinc and additive elements with respect to 100), and ZnO was doped with 3 at% Ti. An example of etching a zinc oxide-based thin film is disclosed.

特開2008−159814号公報JP 2008-159814 A

しかしながら、特許文献1で開示されている酸化亜鉛系薄膜では、エッチングレートの抑制効果が不充分でエッチングレートを確実に制御することが困難になる場合があり、しかも、この薄膜をITO膜に代替する導電性膜として利用しようとする場合、その導電性は必ずしも満足しうるレベルではなかった。   However, the zinc oxide-based thin film disclosed in Patent Document 1 may have an insufficient etching rate suppression effect, making it difficult to reliably control the etching rate, and this thin film is replaced with an ITO film. When it is intended to be used as a conductive film, the conductivity is not always at a satisfactory level.

そこで、本発明の課題は、酸化亜鉛系薄膜をパターニングする際のエッチングレートが充分に低く、エッチングレートを容易かつ確実に制御することが可能であり、良好なパターン形状を有するとともに導電性も高い酸化亜鉛系薄膜を得ることができるパターニング方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is that the etching rate when patterning a zinc oxide-based thin film is sufficiently low, the etching rate can be easily and reliably controlled, and has a good pattern shape and high conductivity. It is providing the patterning method which can obtain a zinc oxide type thin film.

本発明者は、前記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛系薄膜を酸によりエッチングしてパターニングするにあたり、この薄膜にチタンを原子数比でTi/(Zn+Ti)=0.02超0.1以下となるように含有させておくことにより、エッチングレートを大幅に低下させることができるとともに、膜の導電性も高まることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor of the present invention, when etching and patterning a zinc oxide-based thin film mainly composed of zinc oxide with an acid, titanium was added to this thin film at an atomic ratio of Ti / It has been found that by containing (Zn + Ti) = 0.02 to 0.1 or less, the etching rate can be significantly reduced, and the conductivity of the film is increased, and the present invention has been completed. .

すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
(1)酸化亜鉛系薄膜を酸によりエッチングしてパターニングする方法であって、前記酸化亜鉛系薄膜が、酸化亜鉛を主成分とし、亜鉛とチタンとの合計に対するチタンの原子数比Ti/(Zn+Ti)が0.02を超え0.1以下の薄膜であることを特徴とするパターニング方法。
(2)前記酸化亜鉛系薄膜が、実質的に亜鉛、チタンおよび酸素からなる酸化物焼結体または酸化物混合体を加工して得られるターゲットを膜形成材料として成膜されたものである、前記(1)に記載のパターニング方法。
(3)前記チタンは、式TiO2-X(X=0.1〜1)で表される低原子価酸化チタン由来のチタンである、前記(2)に記載のパターニング方法。
(4)前記低原子価酸化チタンは、2価のチタンからなる酸化チタン(TiO)または3価のチタンからなる酸化チタン(Ti23)である前記(3)に記載のパターニング方法。
(5)前記酸化亜鉛系薄膜が真空成膜法により成膜された膜である、前記(1)〜(4)のいずれかに記載のパターニング方法。
(6)前記真空成膜法がスパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザーデポジション法(PLD法)またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法である、前記(5)に記載のパターニング方法。
That is, this invention consists of the following structures.
(1) A method in which a zinc oxide thin film is patterned by etching with an acid, wherein the zinc oxide thin film contains zinc oxide as a main component, and the atomic ratio of titanium to the total of zinc and titanium Ti / (Zn + Ti ) Is a thin film of more than 0.02 and 0.1 or less.
(2) The zinc oxide-based thin film is formed by using a target obtained by processing an oxide sintered body or an oxide mixture substantially composed of zinc, titanium, and oxygen as a film forming material. The patterning method according to (1) above.
(3) The patterning method according to (2), wherein the titanium is titanium derived from low-valent titanium oxide represented by a formula TiO 2 -X (X = 0.1-1).
(4) The patterning method according to (3), wherein the low-valence titanium oxide is titanium oxide (TiO) made of divalent titanium or titanium oxide (Ti 2 O 3 ) made of trivalent titanium.
(5) The patterning method according to any one of (1) to (4), wherein the zinc oxide-based thin film is a film formed by a vacuum film forming method.
(6) The patterning method according to (5), wherein the vacuum film forming method is a sputtering method, an ion plating method, a pulse laser deposition method (PLD method), or an electron beam (EB) vapor deposition method.

本発明によれば、良好なパターン形状を有するとともに導電性も高い酸化亜鉛系薄膜を得ることができる。詳しくは、本発明によれば、酸化亜鉛系薄膜をパターニングする際のエッチングレートが充分に低いので、エッチングレートを制御しやすく、その結果、所望の形状のパターンを容易かつ確実に形成することができる。また、本発明で得られるパターニングされた酸化亜鉛系薄膜は、高い導電性を有するものであり、希少金属であり毒性を有するインジウムを必須とするITO膜の代替導電性膜として好適に利用できる。   According to the present invention, a zinc oxide thin film having a good pattern shape and high conductivity can be obtained. Specifically, according to the present invention, since the etching rate when patterning a zinc oxide thin film is sufficiently low, the etching rate can be easily controlled, and as a result, a pattern having a desired shape can be easily and reliably formed. it can. Further, the patterned zinc oxide thin film obtained in the present invention has high conductivity, and can be suitably used as an alternative conductive film for the ITO film, which is a rare metal and has toxic indium.

本発明のパターニング方法は、特定組成の酸化亜鉛系薄膜を酸によりエッチングしてパターニングする方法である。以下、この特定組成の酸化亜鉛系薄膜について、詳細に説明する。   The patterning method of the present invention is a method of patterning a zinc oxide thin film having a specific composition by etching with an acid. Hereinafter, the zinc oxide thin film having this specific composition will be described in detail.

本発明における酸化亜鉛系薄膜は、酸化亜鉛を主成分とし、亜鉛とチタンとの合計に対するチタンの原子数比Ti/(Zn+Ti)が0.02を超え0.1以下の薄膜である。詳しくは、この酸化亜鉛系薄膜は、チタンが酸化亜鉛のウルツ鉱の結晶構造の亜鉛サイトに置換固溶したものある。ここで、主成分となる酸化亜鉛は、膜を構成する全原子の99%以上を占めることが好ましい。
具体的には、前記酸化亜鉛系薄膜は、実質的に亜鉛、チタンおよび酸素からなる酸化物焼結体または酸化物混合体を加工してなるターゲットを膜形成材料として成膜されるのが好ましい。ここで、「実質的」とは、酸化物焼結体を構成する全原子の99%以上が亜鉛、チタンおよび酸素からなることを意味する。
The zinc oxide-based thin film in the present invention is a thin film containing zinc oxide as a main component and having an atomic ratio Ti / (Zn + Ti) of titanium with respect to the total of zinc and titanium of more than 0.02 and not more than 0.1. Specifically, this zinc oxide-based thin film is a solution in which titanium is substituted and dissolved in a zinc site of a zinc oxide wurtzite crystal structure. Here, it is preferable that zinc oxide as the main component occupies 99% or more of all atoms constituting the film.
Specifically, the zinc oxide thin film is preferably formed using a target obtained by processing an oxide sintered body or an oxide mixture substantially composed of zinc, titanium, and oxygen as a film forming material. . Here, “substantially” means that 99% or more of all atoms constituting the oxide sintered body are composed of zinc, titanium, and oxygen.

前記酸化亜鉛系薄膜中に含まれるチタンの含有量は、亜鉛とチタンとの合計に対するチタンの原子数比Ti/(Zn+Ti)は0.02を超え0.1以下である。Ti/(Zn+Ti)の値が0.02以下であると、チタンのドープ効果が不充分となり、エッチングレートを充分に低く抑えることができず、膜の導電性も不充分となる。一方、Ti/(Zn+Ti)の値が0.1を超えると、チタンが亜鉛サイトに固溶できずに結晶性が低下し、不純物散乱要因となって移動度が低下し、その結果、導電性が低下することになる。好ましくはTi/(Zn+Ti)は0.025〜0.09であり、より好ましくはTi/(Zn+Ti)は0.03〜0.08である。   As for the content of titanium contained in the zinc oxide-based thin film, the atomic ratio Ti / (Zn + Ti) of titanium to the total of zinc and titanium is more than 0.02 and 0.1 or less. If the value of Ti / (Zn + Ti) is 0.02 or less, the doping effect of titanium is insufficient, the etching rate cannot be kept sufficiently low, and the conductivity of the film is also insufficient. On the other hand, when the value of Ti / (Zn + Ti) exceeds 0.1, titanium cannot be dissolved in the zinc site and the crystallinity is lowered, and the mobility is lowered due to the impurity scattering factor. Will drop. Preferably Ti / (Zn + Ti) is 0.025 to 0.09, more preferably Ti / (Zn + Ti) is 0.03 to 0.08.

(酸化物焼結体)
本発明における酸化物焼結体は、酸化亜鉛相とチタン酸亜鉛化合物相とから構成されるか、または、チタン酸亜鉛化合物相から構成されることが好ましい。このように酸化物焼結体中にチタン酸亜鉛化合物相が含まれていると、酸化物焼結体自体の強度が増すので、例えばターゲットとして過酷な条件(高電力など)で成膜してもクラックを生じることがない。
なお、ここで、チタン酸亜鉛化合物相とは、具体的には、ZnTiO3、Zn2TiO4のほか、これらの亜鉛サイトにチタン元素が固溶されたものや、酸素欠損が導入されているものや、Zn/Ti比がこれらの化合物から僅かにずれた非化学量論組成のものも含むものとする。
また、酸化亜鉛相とは、具体的には、ZnOのほか、これにチタン元素が固溶されたものや、酸素欠損が導入されているものや、亜鉛欠損により非化学量論組成となったものも含むものとする。なお、酸化亜鉛相は、通常、ウルツ鉱型構造をとる。
(Oxide sintered body)
The oxide sintered body in the present invention is preferably composed of a zinc oxide phase and a zinc titanate compound phase, or composed of a zinc titanate compound phase. If the zinc titanate compound phase is contained in the oxide sintered body in this way, the strength of the oxide sintered body itself increases, so that, for example, a film can be formed under severe conditions (high power, etc.) as a target. No cracks.
Here, the zinc titanate compound phase specifically includes ZnTiO 3 , Zn 2 TiO 4 , those in which titanium element is dissolved in these zinc sites, and oxygen vacancies are introduced. And those having a non-stoichiometric composition in which the Zn / Ti ratio is slightly deviated from these compounds.
In addition, the zinc oxide phase specifically includes ZnO, a solution in which a titanium element is dissolved, an oxygen deficiency introduced, or a non-stoichiometric composition due to zinc deficiency. Including things. The zinc oxide phase usually has a wurtzite structure.

本発明における酸化物焼結体は、実質的に酸化チタンの結晶相(以下、酸化チタン相という場合がある)を含有しないことが好ましい。
酸化物焼結体に酸化チタンの結晶相が含まれていると、得られる膜が、比抵抗のなどの物性にムラがあり均一性に欠けるものとなるおそれがある。本発明における酸化物焼結体は、上述したTi/(Zn+Ti)の値が0.1以下であるので、通常、チタンが酸化亜鉛に完全に反応し、酸化物焼結体中に酸化チタン結晶相は生成されにくい。
なお、酸化チタンの結晶相とは、具体的には、TiO2、Ti23、TiOのほか、これらの結晶にZnなど他の元素が固溶された物質も含むものとする。
It is preferable that the oxide sintered body in the present invention does not substantially contain a titanium oxide crystal phase (hereinafter sometimes referred to as a titanium oxide phase).
If the oxide sintered body contains a crystal phase of titanium oxide, the resulting film may be uneven in physical properties such as specific resistance and lack uniformity. In the oxide sintered body according to the present invention, since the value of Ti / (Zn + Ti) described above is 0.1 or less, usually titanium completely reacts with zinc oxide, and titanium oxide crystals are contained in the oxide sintered body. The phase is difficult to generate.
Note that the crystal phase of titanium oxide specifically includes TiO 2 , Ti 2 O 3 , and TiO, as well as substances in which other elements such as Zn are dissolved in these crystals.

本発明における酸化物焼結体は、ガリウム、アルミニウム、錫、シリコン、ゲルマニウム、ジルコニウム、ハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素(以下、これらを「添加元素」と称することもある)をも含有することが好ましい。このような添加元素を含有することによって、この酸化物焼結体をターゲットとして形成される膜の比抵抗に加え、酸化物焼結体自体の比抵抗も低下させることができる。例えば直流スパッタリング時の成膜速度は、スパッタリングターゲットとする酸化物焼結体の比抵抗に依存し、酸化物焼結体自体の比抵抗を下げることにより、成膜時の生産性を向上させることができる。添加元素を含有する場合、その全含有量は、原子比で、酸化物焼結体を構成する全金属元素の総量に対して0.05%以下であることが好ましい。添加元素の含有量が前記範囲よりも多いと、酸化物焼結体をターゲットとして形成される膜の比抵抗が増大するおそれがある。
前記添加元素は、酸化物の形態で酸化物焼結体中に存在していてもよいし、前記酸化亜鉛相の亜鉛サイトに置換した(固溶した)形態で存在していてもよいし、前記チタン酸亜鉛化合物相のチタンサイトおよび/または亜鉛サイトに置換した(固溶した)形態で存在していてもよい。
The oxide sintered body in the present invention contains at least one element selected from the group consisting of gallium, aluminum, tin, silicon, germanium, zirconium, and hafnium (hereinafter, these may be referred to as “additive elements”). Is also preferably contained. By containing such an additive element, the specific resistance of the oxide sintered body itself can be reduced in addition to the specific resistance of the film formed using the oxide sintered body as a target. For example, the film formation rate during DC sputtering depends on the specific resistance of the oxide sintered body as a sputtering target, and the productivity during film formation is improved by lowering the specific resistance of the oxide sintered body itself. Can do. When an additive element is contained, the total content is preferably 0.05% or less with respect to the total amount of all metal elements constituting the oxide sintered body in terms of atomic ratio. When there is more content of an additional element than the said range, there exists a possibility that the specific resistance of the film | membrane formed using an oxide sintered compact as a target may increase.
The additive element may be present in the oxide sintered body in the form of an oxide, or may be present in a form substituted (solid solution) in the zinc site of the zinc oxide phase, The zinc titanate compound phase may exist in a form substituted (solid solution) with titanium sites and / or zinc sites.

本発明における酸化物焼結体は、必須元素である亜鉛およびチタンや前記添加元素のほかに、例えば、インジウム、イリジウム、ルテニウム、レニウムなどの他の元素を、不純物として含有していてもよい。不純物として含有される元素の合計含有量は、原子比で、酸化物焼結体を構成する全金属元素の総量に対して0.5%以下であることが好ましい。   The oxide sintered body in the present invention may contain other elements such as indium, iridium, ruthenium, and rhenium as impurities in addition to the essential elements zinc and titanium and the additive elements. The total content of elements contained as impurities is preferably 0.5% or less in terms of atomic ratio with respect to the total amount of all metal elements constituting the oxide sintered body.

本発明における酸化物焼結体の比抵抗は、5kΩ・cm以下であることが好ましい。例えば直流スパッタリング時の成膜速度は、スパッタリングターゲットとする酸化物焼結体の比抵抗に依存するので、酸化物焼結体の比抵抗が5kΩ・cmを超えると、直流スパッタで安定的な成膜を行えないおそれがある。成膜時の生産性を考慮すると、本発明における酸化物焼結体の比抵抗は低いほど好ましく、具体的には100Ω・cm以下であるのがよい。   The specific resistance of the oxide sintered body in the present invention is preferably 5 kΩ · cm or less. For example, the deposition rate during direct current sputtering depends on the specific resistance of the oxide sintered body as a sputtering target. Therefore, if the specific resistance of the oxide sintered body exceeds 5 kΩ · cm, stable formation by direct current sputtering is possible. There is a possibility that the film cannot be formed. Considering the productivity at the time of film formation, the specific resistance of the oxide sintered body in the present invention is preferably as low as possible, and specifically 100 Ω · cm or less.

以上のような本発明における酸化物焼結体は、後述する本発明における酸化物焼結体の製造方法によって好ましく得られるが、該製造方法により得られたものに限定されるわけではない。例えば、チタン金属と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉とを組み合わせたものや、酸化チタンと亜鉛金属とを組み合わせたものを原料粉末として得られたものであってもよい。通常、酸化物焼結体を還元雰囲気にて焼結した場合は、酸素欠損の導入により、酸化物焼結体の比抵抗は低くなり、酸化雰囲気にて焼結した場合は、比抵抗は高くなる。   The oxide sintered body in the present invention as described above is preferably obtained by the method for producing an oxide sintered body in the present invention described later, but is not limited to those obtained by the production method. For example, a combination of titanium metal and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder, or a combination of titanium oxide and zinc metal may be obtained as a raw material powder. Normally, when the oxide sintered body is sintered in a reducing atmosphere, the specific resistance of the oxide sintered body is reduced by introducing oxygen deficiency, and when the oxide sintered body is sintered in an oxidizing atmosphere, the specific resistance is high. Become.

(酸化物焼結体の製造方法)
本発明における酸化物焼結体の製造方法は、酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉との混合粉及び/またはチタン酸亜鉛化合物粉を含む原料粉末を成形した後、得られた成形体を焼結することにより、上述した本発明における酸化物焼結体を得る方法である。
前記原料粉末としては、酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉との混合粉か、またはチタン酸亜鉛化合物粉を含むものであればよく、酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉と、チタン酸亜鉛化合物粉との混合粉であってもよい。好ましくは、酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉との混合粉を含むものがよい。
上述したように、例えば、チタン金属と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉とを組み合わせたものや、酸化チタンと亜鉛金属とを組み合わせたものを原料粉末としても、本発明における酸化物焼結体は得られるが、その場合、酸化物焼結体中にチタンや亜鉛の金属粒が存在しやすくなり、これをターゲットとして成膜すると、成膜中にターゲット表面の金属粒が溶融してしまいターゲットから放出されず、得られる膜の組成とターゲットの組成とが大きく異なる傾向がある。
(Method for manufacturing oxide sintered body)
The method for producing an oxide sintered body in the present invention was obtained after molding a raw material powder containing a mixed powder of titanium oxide powder and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder and / or a zinc titanate compound powder. This is a method for obtaining the above-described oxide sintered body in the present invention by sintering the compact.
The raw material powder may be a mixture powder of titanium oxide powder, zinc oxide powder or zinc hydroxide powder, or a powder containing zinc titanate compound powder. Titanium oxide powder, zinc oxide powder or hydroxide A mixed powder of zinc powder and zinc titanate compound powder may be used. Preferably, a powder containing a mixed powder of titanium oxide powder and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder is preferable.
As described above, the oxide sintered body in the present invention can be obtained by using, for example, a combination of titanium metal and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder, or a combination of titanium oxide and zinc metal powder as a raw material powder. However, in this case, titanium and zinc metal particles are likely to be present in the oxide sintered body, and when this is used as a target, the metal particles on the target surface melt during the film formation. The composition of the film obtained and the composition of the target tend to be greatly different.

前記酸化チタン粉としては、4価のチタンからなる酸化チタン(TiO2)、3価のチタンからなる酸化チタン(Ti23)、2価のチタンからなる酸化チタン(TiO)等の粉末を用いることができ、なかでも、TiO2(IV)を含まない低原子価酸化チタンの粉末が好ましく、特にTi23の粉末を用いるのが好ましい。なぜなら、Ti23の結晶構造は三方晶であり、これと混合する酸化亜鉛は六方晶のウルツ鉱であるため、結晶構造の対称性が一致し、固相焼結する際に置換固溶しやすいからである。
低原子価酸化チタンとは、TiO(II)、Ti23(III)という整数の原子価を有するものばかりでなく、Ti35、Ti47、Ti611、Ti59、Ti815等も含む、式TiO2-X(X=0.1〜1)で表されるものである。この低原子価酸化チタンの構造は、X線回折装置(X−ray diffraction、 XRD)、X線光電子分光装置(X−ray Photoelectron Spectroscopy、 XPS)などの機器分析の結果によって確認することができる。
Examples of the titanium oxide powder include titanium oxide (TiO 2 ) made of tetravalent titanium, titanium oxide (Ti 2 O 3 ) made of trivalent titanium, and titanium oxide (TiO) made of divalent titanium. Among them, a low-valent titanium oxide powder not containing TiO 2 (IV) is preferable, and a Ti 2 O 3 powder is particularly preferable. Because the crystal structure of Ti 2 O 3 is trigonal and the zinc oxide mixed with it is hexagonal wurtzite, the symmetry of the crystal structure is the same, and the solid solution is substituted during solid phase sintering. Because it is easy to do.
Low valence titanium oxide includes not only those having an integer valence of TiO (II) and Ti 2 O 3 (III), but also Ti 3 O 5 , Ti 4 O 7 , Ti 6 O 11 , and Ti 5 O. 9 , Ti 8 O 15 and the like are also represented by the formula TiO 2-X (X = 0.1-1). The structure of the low valence titanium oxide can be confirmed by the results of instrumental analysis such as an X-ray diffraction apparatus (X-ray diffraction, XRD), an X-ray photoelectron spectrometer (X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS).

前記式TiO2-X(X=0.1〜1)で表される低原子価酸化チタンは、低原子価酸化チタンの混合物であってもよい。通常、酸化チタン(TiO2)を水素雰囲気等の還元雰囲気にて、還元剤としてカーボン等を用いて、加熱することにより作製することができる。水素濃度、還元剤としてカーボン量、加熱温度を調製することにより、低原子価酸化チタンの混合物の割合を制御することができる。 The low-valent titanium oxide represented by the formula TiO 2-X (X = 0.1-1) may be a mixture of low-valent titanium oxide. Usually, it can be produced by heating titanium oxide (TiO 2 ) in a reducing atmosphere such as a hydrogen atmosphere using carbon or the like as a reducing agent. By adjusting the hydrogen concentration, the amount of carbon as a reducing agent, and the heating temperature, the ratio of the low-valent titanium oxide mixture can be controlled.

前記酸化亜鉛粉としては、通常、ウルツ鉱構造のZnO等の粉末が用いられ、さらにこのZnOを予め還元雰囲気で焼成して酸素欠損を含有させたものを用いてもよい。
前記水酸化亜鉛粉としては、アモルファスもしくは結晶構造のいずれであってもよい。
前記チタン酸亜鉛化合物粉としては、例えば、ZnTiO3、Zn2TiO4等の粉末を用いることができ、特に、Zn2TiO4の粉末を用いるのが好ましい。
原料粉末として各々用いる化合物(粉)の平均粒径は、それぞれ5μm以下であることが好ましい。
As the zinc oxide powder, a powder of ZnO or the like having a wurtzite structure is usually used, and a powder obtained by firing this ZnO in advance in a reducing atmosphere and containing oxygen deficiency may be used.
The zinc hydroxide powder may be either amorphous or crystalline.
As the zinc titanate compound powder, for example, a powder of ZnTiO 3 , Zn 2 TiO 4 or the like can be used, and it is particularly preferable to use a powder of Zn 2 TiO 4 .
The average particle size of each compound (powder) used as the raw material powder is preferably 5 μm or less.

前記原料粉末として酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉との混合粉を用いる場合、もしくは酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉と、チタン酸亜鉛化合物粉との混合粉を用いる場合の各粉の混合割合は、各々用いる化合物(粉)の種類に応じて、最終的に得られる酸化物焼結体において原子数比でTi/(Zn+Ti)の値が上述した範囲となるように適宜設定すればよい。その際、亜鉛はチタンに比べて蒸気圧が高く焼結した際に揮散しやすいことを考慮して、所望する酸化物焼結体の目的組成(ZnとTiとの原子数比)よりも、予め亜鉛の量が多くなるように混合割合を設定しておくことが好ましい。具体的には、亜鉛の揮散のしやすさは、焼結する際の雰囲気によって異なり、例えば、酸化亜鉛粉を用いた場合、大気雰囲気や酸化雰囲気では酸化亜鉛粉自体の揮散しか起こらないが、還元雰囲気で焼結すると、酸化亜鉛が還元されて、酸化亜鉛よりもさらに揮散しやすい金属亜鉛となるので、亜鉛の消失量が増すことになるのである(ただし、後述のように、一旦焼結した後、還元雰囲気中でアニール処理を施す場合には、アニール処理を施す時点で既に複合酸化物となっているので、亜鉛が揮散しにくい)。したがって、目的組成に対してどの程度亜鉛の量を増やしておくかについては、焼結の雰囲気などを考慮して設定すればよく、例えば、大気雰囲気や酸化雰囲気で焼結する場合には所望する原子数比となる量の1.0〜1.05倍程度、還元雰囲気で焼結する場合には所望する原子数比となる量の1.1〜1.3倍程度とすればよい。なお、原料粉末として各々用いる化合物(粉)は、それぞれ1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。   When a mixed powder of titanium oxide powder and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder is used as the raw material powder, or a mixed powder of titanium oxide powder, zinc oxide powder or zinc hydroxide powder, and zinc titanate compound powder The mixing ratio of each powder in the case of using is the range in which the value of Ti / (Zn + Ti) in the atomic ratio in the finally obtained oxide sintered body depends on the type of the compound (powder) used. What is necessary is just to set suitably so that. At that time, considering that zinc has a higher vapor pressure than titanium and is likely to be volatilized when sintered, the desired composition of the desired oxide sintered body (atomic ratio of Zn and Ti), It is preferable to set the mixing ratio in advance so that the amount of zinc increases. Specifically, the easiness of volatilization of zinc varies depending on the atmosphere during sintering.For example, when zinc oxide powder is used, only the volatilization of zinc oxide powder itself occurs in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere. When sintered in a reducing atmosphere, the zinc oxide is reduced and becomes metal zinc that is more easily volatilized than zinc oxide, so the amount of zinc lost increases (however, as described later, it is once sintered) After that, when annealing is performed in a reducing atmosphere, zinc is already difficult to evaporate because it is already a complex oxide at the time of annealing. Therefore, the amount of zinc to be increased with respect to the target composition may be set in consideration of the sintering atmosphere or the like. For example, it is desirable when sintering is performed in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere. What is necessary is just to be about 1.1 to 1.3 times the amount of the desired atomic number ratio when sintering in a reducing atmosphere, about 1.0 to 1.05 times the amount of the atomic number ratio. In addition, each compound (powder) used as the raw material powder may be only one kind or two or more kinds.

前記原料粉末を成形する際の方法は、特に制限されるものではないが、例えば、原料粉末と水系溶媒とを混合し、得られたスラリーを充分に湿式混合により混合した後、固液分離・乾燥・造粒し、得られた造粒物を成形すればよい。
湿式混合は、例えば、硬質ZrO2ボール等を用いた湿式ボールミルや振動ミルにより行なえばよく、湿式ボールミルや振動ミルを用いた場合の混合時間は、12〜78時間程度が好ましい。なお、原料粉末をそのまま乾式混合してもよいが、湿式混合の方がより好ましい。
固液分離・乾燥・造粒については、それぞれ公知の方法を採用すればよい。
得られた造粒物を成形する際には、例えば、造粒物を型枠に入れ、冷間プレスや冷間静水圧プレスなどの冷間成形機を用いて1ton/cm2以上の圧力をかけて成形することができる。このとき、ホットプレスなどを用いて熱間で成形を行うと、製造コストの面で不利となるとともに、大型焼結体が得にくくなる。なお、成形体として造粒物を得る際には、乾燥後、公知の方法で造粒すればよいのであるが、その場合、原料粉末とともにバインダーも混合することが好ましい。
バインダーとして、例えば、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル等を用いることができる。
The method for forming the raw material powder is not particularly limited. For example, the raw material powder and an aqueous solvent are mixed, and the resulting slurry is sufficiently mixed by wet mixing. What is necessary is just to dry and granulate and shape | mold the obtained granulated material.
The wet mixing may be performed by, for example, a wet ball mill using a hard ZrO 2 ball or a vibration mill, and the mixing time when using the wet ball mill or the vibration mill is preferably about 12 to 78 hours. In addition, although raw material powder may be dry-mixed as it is, wet mixing is more preferable.
For solid-liquid separation / drying / granulation, known methods may be employed.
When the obtained granulated product is molded, for example, the granulated product is put into a mold, and a pressure of 1 ton / cm 2 or more is applied using a cold molding machine such as a cold press or a cold isostatic press. Can be molded. At this time, when hot forming is performed using a hot press or the like, it is disadvantageous in terms of manufacturing cost and it is difficult to obtain a large-sized sintered body. In addition, when obtaining a granulated material as a molded object, what is necessary is just to granulate by a well-known method after drying, In that case, it is preferable to mix a binder with raw material powder.
As the binder, for example, polyvinyl alcohol, vinyl acetate and the like can be used.

得られた成形体の焼結は、不活性雰囲気(窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等)、真空、還元雰囲気(二酸化炭素、水素、アンモニア等)、大気雰囲気および酸化雰囲気(大気よりも酸素濃度が高い雰囲気)のいずれかの雰囲気中、600〜1500℃で行なう。そして、大気雰囲気あるいは酸化雰囲気中で焼結した場合には、その後さらに不活性雰囲気、真空中または還元雰囲気中でアニール処理を施すようにする。
この大気雰囲気中あるいは酸化雰囲気中で焼結した後に施す還元雰囲気中でのアニール処理は、酸化物焼結体に酸素欠損を生じさせ、比抵抗を低下させるために行なうものである。したがって、大気雰囲気中または還元雰囲気中で焼結した際にも、さらなる比抵抗の低下を所望する場合には、焼結後、前記アニール処理を施すのが好ましいことは言うまでもない。
Sintering of the obtained compact is performed in an inert atmosphere (nitrogen, argon, helium, neon, etc.), vacuum, reducing atmosphere (carbon dioxide, hydrogen, ammonia, etc.), air atmosphere and oxidizing atmosphere (oxygen concentration is higher than air). High atmosphere) at 600 to 1500 ° C. Then, when sintering is performed in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere, annealing is further performed in an inert atmosphere, a vacuum, or a reducing atmosphere.
Annealing treatment in a reducing atmosphere that is performed after sintering in an air atmosphere or an oxidizing atmosphere is performed in order to cause oxygen deficiency in the oxide sintered body and lower the specific resistance. Accordingly, it is needless to say that the annealing treatment is preferably performed after the sintering when it is desired to further reduce the specific resistance even when the sintering is performed in an air atmosphere or a reducing atmosphere.

いずれの雰囲気中で焼結する際も、焼結温度は600〜1500℃、好ましくは1000〜1300℃とする。焼結温度が600℃未満であると、焼結が充分に進行しないので、ターゲット密度が低くなり、一方、1500℃を超えると、酸化亜鉛自体が分解して消失してしまうこととなる。なお、成形体を前記焼結温度まで昇温する際には、昇温速度を、600℃までは5〜10℃/分とし、1000℃を超え1500℃までは1〜4℃/分とすることが、焼結密度を均一にするうえで好ましい。
いずれの雰囲気中で焼結する際も、焼結時間(すなわち、焼結温度での保持時間)は、3〜15時間とすることが好ましい。焼結時間が3時間未満であると、焼結密度が不充分となりやすく、得られる酸化物焼結体の強度が低下する傾向があり、一方、15時間を超えると、焼結体の結晶粒成長が著しくなるとともに、空孔の粗大化、ひいては最大空孔径の増大化を招く傾向があり、その結果、焼結密度が低下するおそれがある。
焼結を行なう際の方法は、特に制限されるものではなく、常圧焼成法、ホットプレス法、熱間等方圧加圧法(HIP法)、冷間等方圧加圧法(CIP法)、ミリ波焼結法、マイクロ波焼結法など公知の方法を採用することができる。
In sintering in any atmosphere, the sintering temperature is 600 to 1500 ° C., preferably 1000 to 1300 ° C. If the sintering temperature is lower than 600 ° C., the sintering does not proceed sufficiently, so that the target density is lowered. On the other hand, if it exceeds 1500 ° C., zinc oxide itself is decomposed and disappears. When the temperature of the molded body is raised to the sintering temperature, the rate of temperature rise is 5 to 10 ° C./min up to 600 ° C., and 1 to 4 ° C./min up to 1000 ° C. It is preferable to make the sintered density uniform.
When sintering in any atmosphere, the sintering time (that is, the holding time at the sintering temperature) is preferably 3 to 15 hours. If the sintering time is less than 3 hours, the sintered density tends to be insufficient, and the strength of the resulting oxide sintered body tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 15 hours, the crystal grains of the sintered body As the growth becomes remarkable, there is a tendency that the pores are coarsened and consequently the maximum pore diameter is increased, and as a result, the sintered density may be lowered.
The method for performing the sintering is not particularly limited, and is a normal pressure firing method, a hot press method, a hot isostatic press method (HIP method), a cold isostatic press method (CIP method), Known methods such as a millimeter wave sintering method and a microwave sintering method can be employed.

前記アニール処理を施す際の雰囲気としては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素および水素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる雰囲気ならびに真空が挙げられる。
前記アニール処理の方法としては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、水素などの非酸化性ガスを導入しながら常圧で加熱する方法や、真空(好ましくは、2Pa以下)下で加熱する方法等により行うことができるが、製造コストの観点からは、前者の常圧で行う方法が有利である。
Examples of the atmosphere for performing the annealing treatment include an atmosphere made of at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, and hydrogen, and a vacuum.
As a method for the annealing treatment, for example, a method of heating at normal pressure while introducing a non-oxidizing gas such as nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, or hydrogen, or heating under a vacuum (preferably 2 Pa or less). Although it can be performed by a method or the like, the former method at normal pressure is advantageous from the viewpoint of production cost.

前記アニール処理を施すに際し、アニール温度(加熱温度)は、1000〜1400℃とするのが好ましく、より好ましくは1100〜1300℃とするのがよい。アニール時間(加熱時間)は、7〜15時間とするのが好ましく、より好ましくは8〜12時間とするのがよい。アニール温度が1000℃未満であると、アニール処理による酸素欠損の導入が不充分になるおそれがあり、一方、1400℃を超えると、亜鉛が揮散しやすくなり、得られる酸化物焼結体の組成(ZnとTiとの原子数比)が所望の比率と異なってしまうおそれがある。   In performing the annealing treatment, the annealing temperature (heating temperature) is preferably 1000 to 1400 ° C., more preferably 1100 to 1300 ° C. The annealing time (heating time) is preferably 7 to 15 hours, and more preferably 8 to 12 hours. If the annealing temperature is less than 1000 ° C., introduction of oxygen deficiency due to the annealing treatment may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 1400 ° C., zinc tends to be volatilized, and the composition of the obtained oxide sintered body There is a possibility that (the atomic ratio of Zn and Ti) is different from the desired ratio.

(酸化物混合体)
本発明における酸化物混合体は、酸化亜鉛粉末と酸化チタン粉末とからなる。すなわち、本発明における酸化物混合体は、実質的に亜鉛、チタンおよび酸素からなるチタンドープ酸化亜鉛の混合体である。ここで、「実質的」とは、酸化物混合体を構成する全原子の99%以上が亜鉛、チタンおよび酸素からなることを意味する。
(Oxide mixture)
The oxide mixture in the present invention comprises zinc oxide powder and titanium oxide powder. That is, the oxide mixture in the present invention is a mixture of titanium-doped zinc oxide substantially consisting of zinc, titanium and oxygen. Here, “substantially” means that 99% or more of all atoms constituting the oxide mixture are composed of zinc, titanium and oxygen.

本発明における酸化物混合体においては、亜鉛とチタンとの合計に対するチタンの原子数比Ti/(Zn+Ti)は0.02を超え0.1以下である。このTi/(Zn+Ti)の値が0.02以下となるチタン含有量であると、この酸化物混合体をターゲットとして形成された膜の耐薬品性など化学的耐久性が不充分となる。
好ましくはTi/(Zn+Ti)は0.03〜0.09であり、より好ましくはTi/(Zn+Ti)は0.04〜0.08である。
In the oxide mixture in the present invention, the atomic ratio Ti / (Zn + Ti) of titanium to the total of zinc and titanium is more than 0.02 and 0.1 or less. When the Ti content is such that the value of Ti / (Zn + Ti) is 0.02 or less, chemical durability such as chemical resistance of a film formed using this oxide mixture as a target becomes insufficient.
Preferably Ti / (Zn + Ti) is 0.03 to 0.09, more preferably Ti / (Zn + Ti) is 0.04 to 0.08.

酸化チタン粉末としては、TiO2(IV)を含まない低原子価酸化チタンの粉末、特に酸化チタン(III)が好ましい。酸化亜鉛粉末は、通常、ウルツ鉱型構造をとる。
本発明における酸化物混合体は、酸化亜鉛粉末と酸化チタン粉末とを混合し、これを成形、例えば一軸プレス成形等したものである。
酸化物混合体の機械的強度を増すために、成形した酸化物混合体を600℃以下で加熱してもよい。酸化亜鉛と酸化チタンは600℃未満であれば、焼結して複合酸化物が生成することはない。
As the titanium oxide powder, a low-valent titanium oxide powder containing no TiO 2 (IV), particularly titanium oxide (III) is preferable. Zinc oxide powder usually has a wurtzite structure.
The oxide mixture in the present invention is a mixture of zinc oxide powder and titanium oxide powder, which is molded, for example, uniaxial press molding.
In order to increase the mechanical strength of the oxide mixture, the shaped oxide mixture may be heated at 600 ° C. or lower. If zinc oxide and titanium oxide are less than 600 ° C., the composite oxide is not formed by sintering.

なお、低原子価酸化チタンは上述の通りであり、低原子価酸化チタンの混合物を用いてもよい。   The low-valent titanium oxide is as described above, and a mixture of low-valent titanium oxide may be used.

但し、酸化チタン(III)は酸素が存在する雰囲気中(大気雰囲気、酸化雰囲気)で、400℃以上に加熱されると酸化され、酸化チタン(IV)に変化してしまうが、酸素が存在しない還元雰囲気、不活性雰囲気で、加熱温度が600℃未満であれば、焼結せずに混合体として存在することができる。なお、酸素が存在する雰囲気(酸化雰囲気、大気雰囲気)であれば、400℃以下である必要がある。
このように加熱することにより酸化物混合体の機械的強度を高くすることができる。混合体自体の強度が増すので、例えばターゲットとして過酷な条件(高電力など)で成膜してもクラックを生じることがない。
However, titanium oxide (III) is oxidized in an atmosphere where oxygen exists (air atmosphere, oxidizing atmosphere) and is heated to 400 ° C. or higher, and changes to titanium oxide (IV), but oxygen does not exist. If the heating temperature is less than 600 ° C. in a reducing atmosphere or an inert atmosphere, it can exist as a mixture without sintering. Note that if it is an atmosphere in which oxygen exists (an oxidizing atmosphere or an air atmosphere), the temperature needs to be 400 ° C. or lower.
By heating in this way, the mechanical strength of the oxide mixture can be increased. Since the strength of the mixture itself increases, for example, even if a film is formed under harsh conditions (such as high power) as a target, no cracks are generated.

本発明における酸化物混合体は、酸化亜鉛相と酸化チタン相とから構成されることが好ましい。酸化チタンが低原子価である、チタン(III)、チタン(II)を含む、前述した低原子価酸化チタンの状態で、あることが重要である。焼結してもよいが、チタン酸亜鉛化合物相との複合酸化物が生成しないことが重要である。
ここで、チタン酸亜鉛化合物相、酸化亜鉛相および酸化チタン相とは、前記した酸化物焼結体で例示したものと同様のものが挙げられる。
The oxide mixture in the present invention is preferably composed of a zinc oxide phase and a titanium oxide phase. It is important that the titanium oxide be in the state of the low-valence titanium oxide described above, including titanium (III) and titanium (II), which have a low valence. Although sintering may be performed, it is important that a composite oxide with the zinc titanate compound phase is not generated.
Here, examples of the zinc titanate compound phase, the zinc oxide phase, and the titanium oxide phase are the same as those exemplified for the oxide sintered body.

本発明における酸化物混合体は、前記した酸化物焼結体と同様に、ガリウム、アルミニウム、錫、シリコン、ゲルマニウム、ジルコニウム、ハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の添加元素を、酸化物混合体を構成する全金属元素の総量に対して0.05%以下で含有していてもよい。また、本発明における酸化物混合体は、前記した酸化物焼結体と同様に、インジウム、イリジウム、ルテニウム、レニウムなどの他の元素を、不純物として、酸化物混合体を構成する全金属元素の総量に対して原子比で0.5%以下含有していてもよい。   The oxide mixture in the present invention contains at least one additive element selected from the group consisting of gallium, aluminum, tin, silicon, germanium, zirconium, and hafnium in the same manner as the oxide sintered body described above. You may contain 0.05% or less with respect to the total amount of all the metal elements which comprise a body. In addition, the oxide mixture according to the present invention, like the above-described oxide sintered body, contains other elements such as indium, iridium, ruthenium, and rhenium as impurities, and includes all the metal elements constituting the oxide mixture. You may contain 0.5% or less by atomic ratio with respect to the total amount.

(酸化物混合体の製造方法)
本発明における酸化物混合体の製造方法は、酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉との混合粉を成形することにより、上述した本発明における酸化物混合体を得る方法である。
前記原料粉末としては、酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉との混合粉であればよく、好ましくは、該混合粉を含むものがよい。
これらの酸化チタン粉、酸化亜鉛粉および水酸化亜鉛粉としては、前記した酸化物焼結体と同様のものを使用することができる。
(Method for producing oxide mixture)
The method for producing an oxide mixture in the present invention is a method for obtaining the above-described oxide mixture in the present invention by forming a mixed powder of titanium oxide powder and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder.
The raw material powder may be a mixed powder of titanium oxide powder and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder, and preferably includes the mixed powder.
As these titanium oxide powder, zinc oxide powder, and zinc hydroxide powder, the same oxide sintered body as described above can be used.

前記原料粉末として酸化チタン粉と、酸化亜鉛粉もしくは水酸化亜鉛粉との混合粉を用いる場合、もしくは酸化チタン粉と酸化亜鉛粉との混合粉を用いる場合の各粉の混合割合は、各々用いる化合物(粉)の種類に応じて、最終的に得られる酸化物混合体において原子数比でTi/(Zn+Ti)の値が上述した範囲となるように適宜設定すればよい。   When using a mixed powder of titanium oxide powder and zinc oxide powder or zinc hydroxide powder as the raw material powder, or when using a mixed powder of titanium oxide powder and zinc oxide powder, the mixing ratio of each powder is used. What is necessary is just to set suitably so that the value of Ti / (Zn + Ti) may become the range mentioned above by atomic number ratio in the oxide mixture finally obtained according to the kind of compound (powder).

前記原料粉末を成形する際の方法は、特に制限されるものではないが、例えば、原料粉末と水系溶媒とを混合し、得られたスラリーを充分に湿式混合により混合した後、固液分離・乾燥・造粒し、得られた造粒物を成形すればよい。
湿式混合は、例えば、硬質ZrO2ボール等を用いた湿式ボールミルや振動ミルにより行なえばよく、湿式ボールミルや振動ミルを用いた場合の混合時間は、12〜78時間程度が好ましい。なお、原料粉末をそのまま乾式混合してもよいが、湿式混合の方がより好ましい。
固液分離・乾燥・造粒については、それぞれ公知の方法を採用すればよい。得られた造粒物を成形する際には、例えば、造粒物を型枠に入れ、冷間プレスや冷間静水圧プレスなどの冷間成形機を用いて1ton/cm2以上の圧力をかけて成形することができる。このとき、ホットプレスなどを用いて熱間で成形を行うと、製造コストの面で不利となるとともに、大型成形体が得にくくなる。
The method for forming the raw material powder is not particularly limited. For example, the raw material powder and an aqueous solvent are mixed, and the resulting slurry is sufficiently mixed by wet mixing. What is necessary is just to dry and granulate and shape | mold the obtained granulated material.
The wet mixing may be performed by, for example, a wet ball mill using a hard ZrO 2 ball or a vibration mill, and the mixing time when using the wet ball mill or the vibration mill is preferably about 12 to 78 hours. In addition, although raw material powder may be dry-mixed as it is, wet mixing is more preferable.
For solid-liquid separation / drying / granulation, known methods may be employed. When the obtained granulated product is molded, for example, the granulated product is put into a mold, and a pressure of 1 ton / cm 2 or more is applied using a cold molding machine such as a cold press or a cold isostatic press. Can be molded. At this time, if hot forming is performed using a hot press or the like, it is disadvantageous in terms of manufacturing cost and it is difficult to obtain a large-sized formed body.

得られた成形体は、ついで加熱してアニール処理するのが酸化物混合体の機械的強度を高くするうえで好ましい。
アニールは、不活性雰囲気(窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等)、真空、還元雰囲気(二酸化炭素、水素、アンモニア等)、大気雰囲気および酸化雰囲気(大気よりも酸素濃度が高い雰囲気)のいずれかの雰囲気中、50℃以上600℃未満で行なう。そして、酸化雰囲気または大気雰囲気中でアニールした場合、400℃以下で行うことが望ましい。これは、TiO、Ti23がTiO2に酸化されてしまうからである。
酸化チタンとしてTiO2を用いた場合、600℃以下であれば、大気雰囲気、還元雰囲気どちらでも構わない。アニールすることにより、混合成形体の機械的強度を高めることができる。
いずれの雰囲気中でアニールする際も、アニール時間(すなわち、アニール温度での保持時間)は、1時間〜15時間とすることが好ましい。アニール時間が1時間未満であると、機械的強度の向上が十分ではない。
The obtained molded body is preferably heated and then annealed to increase the mechanical strength of the oxide mixture.
Annealing is any of inert atmosphere (nitrogen, argon, helium, neon, etc.), vacuum, reducing atmosphere (carbon dioxide, hydrogen, ammonia, etc.), air atmosphere and oxidizing atmosphere (air atmosphere with higher oxygen concentration than air) Perform in an atmosphere at 50 ° C. or higher and lower than 600 ° C. When annealing is performed in an oxidizing atmosphere or an air atmosphere, it is desirable that the annealing be performed at 400 ° C. or lower. This is because TiO and Ti 2 O 3 are oxidized to TiO 2 .
When TiO 2 is used as the titanium oxide, either the air atmosphere or the reducing atmosphere may be used as long as it is 600 ° C. or lower. By annealing, the mechanical strength of the mixed molded body can be increased.
When annealing is performed in any atmosphere, the annealing time (that is, the holding time at the annealing temperature) is preferably 1 hour to 15 hours. If the annealing time is less than 1 hour, the mechanical strength is not sufficiently improved.

アニールを行なう際の方法は、特に制限されるものではなく、常圧アニール法、ホットプレス法、HIP法、CIP法など公知の方法を採用することができる。
前記アニール処理を施す際の雰囲気としては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素および水素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる雰囲気ならびに真空が挙げられる。
前記アニール処理の方法としては、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、水素などの非酸化性ガスを導入しながら常圧で加熱する方法や、真空(好ましくは、2Pa以下)下で加熱する方法等により行うことができるが、製造コストの観点からは、前者の常圧で行う方法が有利である。
A method for performing the annealing is not particularly limited, and a known method such as a normal pressure annealing method, a hot press method, a HIP method, or a CIP method can be employed.
Examples of the atmosphere for performing the annealing treatment include an atmosphere made of at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, and hydrogen, and a vacuum.
As a method for the annealing treatment, for example, a method of heating at normal pressure while introducing a non-oxidizing gas such as nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, or hydrogen, or heating under a vacuum (preferably 2 Pa or less). Although it can be performed by a method or the like, the former method at normal pressure is advantageous from the viewpoint of production cost.

(ターゲット)
本発明におけるターゲットは、例えば、真空成膜法による酸化亜鉛系薄膜の成膜に用いられる。
真空成膜法としては、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、PLD法、EB蒸着法などの物理的蒸着法;ガスソース分子線エピタキシー法(MBE)、プラズマ化学気相成長、ミスト化学蒸着法、MOCVD法などの化学的蒸着法等が挙げられ、なかでもスパッタリング法、イオンプレーティング法、PLD法またはEB蒸着法が好ましい。
なお、このような成膜の際に用いる固形材料のことを「タブレット」と称する場合もあるが、本発明においてはこれらを含め「ターゲット」と称することとする。なお、前述した真空蒸着法などの真空成膜法の他、ゾルゲル法等の一般的な成膜方法により成膜することも可能である。
(target)
The target in the present invention is used, for example, for forming a zinc oxide thin film by a vacuum film forming method.
Examples of the vacuum film forming method include physical vapor deposition methods such as sputtering, ion plating, PLD, and EB vapor deposition; gas source molecular beam epitaxy (MBE), plasma chemical vapor deposition, and mist chemical vapor deposition. And chemical vapor deposition methods such as MOCVD method, etc., among which sputtering method, ion plating method, PLD method or EB vapor deposition method are preferable.
In addition, although the solid material used in the film formation may be referred to as “tablet”, in the present invention, these are referred to as “target”. In addition, it is also possible to form a film by a general film forming method such as a sol-gel method in addition to the vacuum film forming method such as the vacuum evaporation method described above.

本発明におけるターゲットは、上述した本発明における酸化物焼結体または酸化物混合体を所定の形状および所定の寸法に加工してなる。
加工方法は、特に制限されず、適宜公知の方法を採用すればよい。例えば、酸化物焼結体または酸化物混合体に平面研削等を施した後、所定の寸法に切断してから、支持台に貼着することにより、本発明におけるターゲットを得ることができる。また、必要に応じて、複数枚の酸化物焼結体または酸化物混合体を分割形状にならべて、大面積のターゲット(複合ターゲット)としてもよい。
The target in the present invention is formed by processing the above-described oxide sintered body or oxide mixture in the present invention into a predetermined shape and a predetermined dimension.
A processing method in particular is not restrict | limited, What is necessary is just to employ | adopt a well-known method suitably. For example, the surface of the oxide sintered body or the oxide mixture is subjected to surface grinding and the like, then cut to a predetermined size, and then attached to a support base, whereby the target in the present invention can be obtained. Further, if necessary, a plurality of oxide sintered bodies or oxide mixtures may be divided into divided shapes to form a large area target (composite target).

本発明における酸化物焼結体または酸化物混合体もしくは本発明におけるターゲットを用いて形成された酸化亜鉛系薄膜は、優れた導電性と化学的耐久性(耐熱性、耐湿性、耐薬品性(耐アルカリ性、耐酸性)など)とを兼ね備えたものであるので、例えば、液晶ディスプレイ・プラズマディスプレイ・無機EL(エレクトロルミネセンス)ディスプレイ・有機ELディスプレイ・電子ペーパーなどの透明電極、太陽電池の光電変換素子の窓電極、透明タッチパネル等の入力装置の電極、電磁シールドの電磁遮蔽膜等の用途に好適に用いられる。
さらに、本発明における酸化物焼結体または酸化物混合体もしくは本発明のターゲットを用いて形成された酸化亜鉛系薄膜は、透明電波吸収体、紫外線吸収体、さらには透明半導体デバイスとして、他の金属膜や金属酸化膜と組み合わせて活用することもできる。
The zinc oxide thin film formed using the oxide sintered body or oxide mixture according to the present invention or the target according to the present invention has excellent electrical conductivity and chemical durability (heat resistance, moisture resistance, chemical resistance ( For example, transparent electrodes such as liquid crystal displays, plasma displays, inorganic EL (electroluminescence) displays, organic EL displays, and electronic paper, and photoelectric conversion of solar cells. It is suitably used for applications such as element window electrodes, electrodes of input devices such as transparent touch panels, and electromagnetic shielding films of electromagnetic shields.
Furthermore, the zinc oxide-based thin film formed using the oxide sintered body or oxide mixture or the target of the present invention is used as a transparent radio wave absorber, an ultraviolet absorber, and further as a transparent semiconductor device. It can also be used in combination with a metal film or a metal oxide film.

(酸化亜鉛系薄膜)
前記酸化亜鉛系薄膜の膜厚は、用途に応じて適宜設定すればよく、特に制限されないが、本発明によりパターニングされた薄膜を酸化亜鉛系薄膜として利用する場合には、好ましくは50〜600nm、より好ましくは100〜500nmである。50nm未満であると、充分な比抵抗が確保できないおそれがあり、一方、600nmを超えると膜に着色が生じてしまうおそれがある。
(Zinc oxide thin film)
The film thickness of the zinc oxide-based thin film may be appropriately set depending on the application, and is not particularly limited. However, when the thin film patterned according to the present invention is used as the zinc oxide-based thin film, preferably 50 to 600 nm, More preferably, it is 100-500 nm. If the thickness is less than 50 nm, sufficient specific resistance may not be ensured. On the other hand, if the thickness exceeds 600 nm, the film may be colored.

本発明によりパターニングされた薄膜を酸化亜鉛系薄膜として利用する場合、前記酸化亜鉛系薄膜は、通常、透明基材上に形成される。
透明基材は、成膜時に形状を維持しうるものであれば、特に限定されない。例えば、各種ガラス等の無機材料、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、ポリイミドなどのプラスチック類)等の樹脂などで形成された板状物、シート状物、フィルム状物等を用いることができるが、特に、ガラス板、樹脂フィルム又は樹脂シートのいずれかであるのが好ましい。透明基材の可視光透過率は、通常、90%以上、好ましくは95%以上であるのがよい。
When using the thin film patterned by this invention as a zinc oxide type thin film, the said zinc oxide type thin film is normally formed on a transparent base material.
A transparent base material will not be specifically limited if a shape can be maintained at the time of film-forming. For example, inorganic materials such as various glasses, thermoplastic resins and thermosetting resins (for example, epoxy resin, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene sulfide, polyethersulfone, polyolefin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose) Plate-like material, sheet-like material, film-like material, etc. formed of a resin such as a plastic such as polyimide), and in particular, any of a glass plate, a resin film or a resin sheet Is preferred. The visible light transmittance of the transparent substrate is usually 90% or more, preferably 95% or more.

(パターニング方法)
本発明のパターニング方法においては、以上のような酸化亜鉛系薄膜を酸によりエッチングする。
本発明において用いることのできるエッチング液は、酸を含むものであれば、特に制限されるものではなく、例えばITO膜など従来の酸化亜鉛系薄膜のパターニングに使用されるエッチング液を用いることができる。
酸としては、具体的には、塩酸、硫酸、硝酸、ハロゲン化水素酸(例えばヨウ化水素酸や臭化水素酸など)、これらの混合物(例えば王水など)等の無機酸や、シュウ酸、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、コハク酸、マロン酸、酪酸、クエン酸等の有機酸が挙げられ、これらを含むエッチング液は、通常、適当な溶媒に溶解させた(水)溶液として用いられるが、酸そのものであってもよい。
また、エッチング液には、例えば、硫酸アンモニウム、塩化第二鉄などの各種塩を溶解させることもできる。エッチング液は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(Patterning method)
In the patterning method of the present invention, the above zinc oxide thin film is etched with an acid.
The etching solution that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it contains an acid. For example, an etching solution used for patterning a conventional zinc oxide-based thin film such as an ITO film can be used. .
Specific examples of the acid include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrohalic acid (such as hydroiodic acid and hydrobromic acid), and mixtures thereof (such as aqua regia), and oxalic acid. Organic acids such as acetic acid, formic acid, propionic acid, succinic acid, malonic acid, butyric acid, citric acid, etc., and an etching solution containing these is usually used as a (water) solution dissolved in a suitable solvent. The acid itself may be used.
Also, various salts such as ammonium sulfate and ferric chloride can be dissolved in the etching solution. Only 1 type may be used for etching liquid and it may use 2 or more types together.

前記エッチング液の濃度は、特に制限されるものではなく、所望のエッチングレートになるように、エッチング液の液温や膜の硬化レベル等に応じて、適宜設定すればよい。
前記エッチング液の液温は、10〜150℃とすることが好ましく、より好ましくは20〜100℃とするのがよい。エッチング液の液温が10℃未満であると、酸化亜鉛系薄膜を酸によりエッチングできなくなるおそれがあり、一方、150℃を超えると、水等の溶媒が揮発しやすくなり、エッチング液の濃度管理が困難となるおそれがある。
The concentration of the etching solution is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the liquid temperature of the etching solution, the curing level of the film, and the like so as to obtain a desired etching rate.
The liquid temperature of the etching solution is preferably 10 to 150 ° C., more preferably 20 to 100 ° C. If the temperature of the etching solution is less than 10 ° C, the zinc oxide thin film may not be etched with acid. On the other hand, if the temperature exceeds 150 ° C, a solvent such as water tends to volatilize, and the concentration control of the etching solution May become difficult.

前記エッチング液を用いてエッチングを行う際の処理方法には、特に制限はなく、例えば、前記酸化亜鉛系薄膜の上に所望のパターンを有するレジスト膜を形成し、該レジスト膜に覆われていない部分、すなわち該レジスト膜から露出した部分をエッチング液を用いて除去し、その後、レジスト膜を適当な溶剤(例えばメチルセロソルブアセテート等)を用いて剥離、除去することにより、所望のパターンを形成することができる。レジスト膜の形成や除去、エッチング液による露出部の除去を行う際の具体的な手法や条件については、特に制限はなく、例えば、ITO膜など従来の酸化亜鉛系薄膜に適用されるウェットエッチング処理における手法や条件に準じて適宜行えばよい。   There is no particular limitation on the processing method when performing etching using the etching solution. For example, a resist film having a desired pattern is formed on the zinc oxide thin film and is not covered with the resist film. A portion, that is, a portion exposed from the resist film is removed using an etching solution, and then the resist film is removed and removed using an appropriate solvent (for example, methyl cellosolve acetate) to form a desired pattern. be able to. There are no particular restrictions on the specific method and conditions for forming and removing the resist film and removing the exposed portion with an etching solution. For example, a wet etching process applied to a conventional zinc oxide-based thin film such as an ITO film It may be performed appropriately according to the method and conditions in.

本発明によりパターニングされた薄膜は、高い導電性を有するものであり、例えば、前記酸化亜鉛系薄膜を前記透明基材上に形成してパターニングすることにより得られる透明導電性基板は、比抵抗が、通常2×10-3Ω・cm以下、好ましくは8×10-4Ω・cm以下である。また、その表面抵抗(シート抵抗)は、用途によって異なるが、通常5〜10000Ω/□、好ましくは10〜300Ω/□であるのが好ましい。
本発明によりパターニングされた薄膜は、通常、透明性にも優れるものであり、例えば、前記酸化亜鉛系薄膜を前記透明基材上に形成してパターニングすることにより得られる透明導電性基板は、透過率が、可視光領域で、通常85%以上、好ましくは90%以上である。
また、その全光線透過率は、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上であり、そのヘイズ値は、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下である。
The thin film patterned according to the present invention has high conductivity. For example, the transparent conductive substrate obtained by forming and patterning the zinc oxide thin film on the transparent substrate has a specific resistance. Usually, it is 2 × 10 −3 Ω · cm or less, preferably 8 × 10 −4 Ω · cm or less. The surface resistance (sheet resistance) varies depending on the application, but is usually 5 to 10,000 Ω / □, preferably 10 to 300 Ω / □.
The thin film patterned by the present invention is usually excellent in transparency. For example, a transparent conductive substrate obtained by forming and patterning the zinc oxide thin film on the transparent base material is transparent. The rate is usually 85% or more, preferably 90% or more in the visible light region.
The total light transmittance is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and the haze value is preferably 10% or less, more preferably 5% or less.

本発明によりパターニングされた薄膜は、エッチングレートを充分に制御して得られるものであるので、形成されたパターン形状が正確である。
かかる薄膜は、例えば、パターン加工が必要な、液晶ディスプレイ・プラズマディスプレイ・無機EL(エレクトロルミネセンス)ディスプレイ・有機ELディスプレイ・電子ペーパーなどの透明電極、太陽電池の光電変換素子の窓電極、透明タッチパネル等の入力装置の電極、電磁シールドの電磁遮蔽膜、透明電波吸収体、紫外線吸収体として、さらには透明半導体デバイスとして他の金属膜/金属酸化膜と組み合わせて、活用することができる。
Since the thin film patterned by the present invention is obtained by sufficiently controlling the etching rate, the formed pattern shape is accurate.
Such thin films include, for example, transparent electrodes such as liquid crystal displays, plasma displays, inorganic EL (electroluminescence) displays, organic EL displays, and electronic paper that require pattern processing, window electrodes for photovoltaic cells in solar cells, and transparent touch panels. It can be utilized as an electrode of an input device such as an electromagnetic shield, an electromagnetic shielding film of an electromagnetic shield, a transparent radio wave absorber, an ultraviolet absorber, or as a transparent semiconductor device in combination with another metal film / metal oxide film.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例により限定されるものではない。
なお、得られた透明導電性基板の評価は以下の方法で行なった。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by this Example.
In addition, evaluation of the obtained transparent conductive substrate was performed by the following method.

<比抵抗>
比抵抗は、抵抗率計(三菱化学(株)製「LORESTA−GP、MCP−T610」)を用いて、四端子四探針法により測定した。詳しくは、サンプルに4本の針状の電極を直線上に置き、外側の二探針間に一定の電流を流し、内側の二探針間に一定電流を流し、内側の二探針間に生じる電位差を測定し、抵抗を求めた。
<表面抵抗>
表面抵抗は、比抵抗(Ω・cm)を膜厚(cm)で除することにより算出した。
<透過率>
透過率は、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株)製「V−670」)を用いて測定した。
<Resistivity>
The specific resistance was measured by a four-terminal four-probe method using a resistivity meter (“LORESTA-GP, MCP-T610” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). Specifically, four needle-shaped electrodes are placed on a straight line on the sample, a constant current is passed between the outer two probes, a constant current is passed between the inner two probes, and the inner two probes are The resulting potential difference was measured to determine the resistance.
<Surface resistance>
The surface resistance was calculated by dividing the specific resistance (Ω · cm) by the film thickness (cm).
<Transmissivity>
The transmittance was measured using an ultraviolet visible near infrared spectrophotometer (“V-670” manufactured by JASCO Corporation).

(実施例1)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(Ti23;(株)高純度化学品研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が92:8となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
次いで、得られた混合物を金型に入れ、一軸プレスにより成形圧500kg/cm2にて成形し、直径80mm、厚さ5mmの円盤状の成形体を得た。この成形体を常圧(0.1013MPa)のアルゴン雰囲気下、400℃で3時間アニールして、酸化物混合体(1)を得た。
得られた酸化物混合体(1)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)であった。この酸化物混合体(1)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)と酸化チタン(Ti23)の結晶相の混合物であった。
Example 1
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (Ti 2 O 3 ; manufactured by High Purity Chemicals Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. Were mixed in such a ratio that the atomic ratio of Zn: Ti was 92: 8 to obtain a mixture of raw material powders.
Next, the obtained mixture was put in a mold and molded by a uniaxial press at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 80 mm and a thickness of 5 mm. This compact was annealed at 400 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere at normal pressure (0.1013 MPa) to obtain an oxide mixture (1).
When the obtained oxide mixture (1) was analyzed with an energy dispersive X-ray fluorescence apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 92. : 8 (Ti / (Zn + Ti) = 0.08). When the crystal structure of the oxide mixture (1) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), the crystal phase of zinc oxide (ZnO) and titanium oxide (Ti 2 O 3 ) It was a mixture.

次に、得られた酸化物混合体(1)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, the obtained oxide mixture (1) is processed into a disk shape of 50 mmφ to prepare a target, and a zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using the target to obtain a transparent conductive substrate. It was. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 250 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 500 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は8.3×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は16.6Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均90%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均65%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 92: 8 (Ti / (Zn + Ti) = 0.08). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the obtained zinc oxide thin film on the transparent conductive substrate was 8.3 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 16.6 Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 90% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 65% in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、形成された薄膜を30℃の1質量%クエン酸水溶液に60秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は0.27nm/秒であった。   Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1% by mass citric acid aqueous solution at 30 ° C. for 60 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 0.27 nm / second.

一般に、エッチング速度が0.5nm/秒以下であれば充分に制御可能なレベルであり、この薄膜に対し、前記クエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成が可能であった。そして、エッチングレートは容易に制御可能であり、導電性の酸化亜鉛系薄膜パターンが得られた。   In general, if the etching rate is 0.5 nm / second or less, the level is sufficiently controllable. When this thin film is patterned using the citric acid aqueous solution as an etchant and a predetermined pattern mask, good etching is achieved. A pattern could be formed. The etching rate can be easily controlled, and a conductive zinc oxide thin film pattern was obtained.

(実施例2)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(Ti23;(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が97:3となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
次いで、得られた混合物を金型に入れ、一軸プレスにより成形圧500kg/cm2にて成形し、直径80mm、厚さ5mmの円盤状の成形体を得た。この成形体を常圧(1.01325×102kPa)のアルゴン雰囲気下、800℃で4時間焼結して、酸化物焼結体(1)を得た。
得られた酸化物焼結体(1)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。この酸化物焼結体(1)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)とチタン酸亜鉛(Zn2TiO4)の結晶相の混合物であり、酸化チタンは全く存在していなかった。
(Example 2)
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (Ti 2 O 3 ; manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. Mixing was performed at a Zn: Ti atomic ratio of 97: 3 to obtain a raw material powder mixture.
Next, the obtained mixture was put in a mold and molded by a uniaxial press at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 80 mm and a thickness of 5 mm. This compact was sintered at 800 ° C. for 4 hours in an argon atmosphere at normal pressure (1.01325 × 10 2 kPa) to obtain an oxide sintered body (1).
When the obtained oxide sintered body (1) was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03). When the crystal structure of this oxide sintered body (1) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), crystals of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) were obtained. It was a phase mixture and no titanium oxide was present.

次に、得られた酸化物焼結体(1)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, by processing the obtained oxide sintered body (1) into a disk shape of 50 mmφ, a target is prepared, and a zinc oxide thin film is formed by sputtering using the target, and a transparent conductive substrate is formed. Obtained. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 250 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 500 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.04)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は4.4×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は8.8Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均89%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均60%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.04). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the zinc oxide thin film on the obtained transparent conductive substrate was 4.4 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 8.8Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 89% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 60% in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、形成された薄膜を30℃の1質量%クエン酸水溶液に60秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は0.40nm/秒であった。   Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1% by mass citric acid aqueous solution at 30 ° C. for 60 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 0.40 nm / second.

一般に、エッチング速度が0.5nm/秒以下であれば充分に制御可能なレベルであり、この薄膜に対し、前記クエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成が可能であった。そして、エッチングレートは容易に制御可能であり、導電性の酸化亜鉛系薄膜パターンが得られた。   In general, if the etching rate is 0.5 nm / second or less, the level is sufficiently controllable. When this thin film is patterned using the citric acid aqueous solution as an etchant and a predetermined pattern mask, good etching is achieved. A pattern could be formed. The etching rate can be easily controlled, and a conductive zinc oxide thin film pattern was obtained.

(比較例1)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(Ti23;(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が99:1となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
次いで、得られた混合物を金型に入れ、一軸プレスにより成形圧500kg/cm2にて成形し、直径80mm、厚さ5mmの円盤状の成形体を得た。この成形体を常圧(0.1013MPa)のアルゴン雰囲気下、400℃で3時間アニールして、酸化物混合体(C1)を得た。
得られた酸化物混合体(C1)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)であった。
(Comparative Example 1)
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (Ti 2 O 3 ; manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. A mixture of raw material powders was obtained by mixing at a ratio where the atomic ratio of Zn: Ti was 99: 1.
Next, the obtained mixture was put in a mold and molded by a uniaxial press at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 80 mm and a thickness of 5 mm. This compact was annealed at 400 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere at normal pressure (0.1013 MPa) to obtain an oxide mixture (C1).
When the obtained oxide mixture (C1) was analyzed with an energy dispersive X-ray fluorescence apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 99. : 1 (Ti / (Zn + Ti) = 0.01).

次に、得られた酸化物混合体(C1)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力100W、基板温度130℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚200nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, a target is prepared by processing the obtained oxide mixture (C1) into a disk shape of 50 mmφ, and a zinc oxide thin film is formed by sputtering using this to obtain a transparent conductive substrate. It was. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 100 W, and a substrate temperature of 130 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 200 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=99:1(Ti/(Zn+Ti)=0.01)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は2.25×10-3Ω・cmであり、表面抵抗は112.5Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均90%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均70%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 99: 1 (Ti / (Zn + Ti) = 0.01). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the obtained zinc oxide thin film on the transparent conductive substrate was 2.25 × 10 −3 Ω · cm, and the surface resistance was 112.5 Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was 90% on average in the visible region (380 nm to 780 nm), and 70% on average in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、実施例1と同様に、形成された薄膜のエッチング速度を調べたところ、1.2nm/秒であった。   Next, as in Example 1, the etching rate of the formed thin film was examined and found to be 1.2 nm / second.

この膜の場合、エッチング速度が1.0nm/秒以上であるので制御が難しく、この薄膜に対し、実施例1と同様のクエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成は困難であった。   In the case of this film, it is difficult to control because the etching rate is 1.0 nm / second or more, and when this thin film is patterned using a citric acid aqueous solution similar to Example 1 as an etching solution using a mask of a predetermined pattern, It was difficult to form a good etching pattern.

(比較例2)
酸化アルミニウムを2質量%含有した酸化亜鉛スパッタリング用ターゲットを用い、直流マグネトロンスパッタリング法により、アルミニウム原子をドープした酸化亜鉛薄膜を、ソーダライムガラス(厚さ0.7mm)上に形成した。なお、スパッタリングは、成膜時の電力を75W、成膜圧力を0.5Pa、酸素分圧を0Pa、基板温度を室温、成膜時間を30分間として行った。
(Comparative Example 2)
A zinc oxide thin film doped with aluminum atoms was formed on soda lime glass (thickness 0.7 mm) by a direct current magnetron sputtering method using a zinc oxide sputtering target containing 2% by mass of aluminum oxide. Sputtering was performed at a power of 75 W, a film formation pressure of 0.5 Pa, an oxygen partial pressure of 0 Pa, a substrate temperature of room temperature, and a film formation time of 30 minutes.

次に、実施例1と同様に、形成された薄膜のエッチング速度を調べたところ、1.5nm/秒であった。   Next, when the etching rate of the formed thin film was examined in the same manner as in Example 1, it was 1.5 nm / second.

この膜の場合、エッチング速度が1.0nm/秒以上であるので制御が難しく、この薄膜に対し、実施例1と同様のクエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成は困難であった。   In the case of this film, it is difficult to control because the etching rate is 1.0 nm / second or more, and when this thin film is patterned using a citric acid aqueous solution similar to Example 1 as an etching solution using a mask of a predetermined pattern, It was difficult to form a good etching pattern.

(実施例3)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(TiO(II);(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が92:8となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
次いで、得られた混合物を金型に入れ、一軸プレスにより成形圧500kg/cm2にて成形し、直径80mm、厚さ5mmの円盤状の成形体を得た。この成形体を常圧(0.1013MPa)のアルゴン雰囲気下、400℃で3時間アニールして、酸化物混合体(2)を得た。
得られた酸化物混合体(2)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)であった。この酸化物混合体(2)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)と酸化チタン(Ti23)の結晶相の混合物であった。
(Example 3)
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (TiO (II); manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. A mixture of raw material powders was obtained by mixing at a Zn: Ti atomic ratio of 92: 8.
Next, the obtained mixture was put in a mold and molded by a uniaxial press at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 80 mm and a thickness of 5 mm. This compact was annealed at 400 ° C. for 3 hours under an atmospheric pressure (0.1013 MPa) argon atmosphere to obtain an oxide mixture (2).
When the obtained oxide mixture (2) was analyzed with an energy dispersive X-ray fluorescence apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 92. : 8 (Ti / (Zn + Ti) = 0.08). When the crystal structure of the oxide mixture (2) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), the crystal phase of zinc oxide (ZnO) and titanium oxide (Ti 2 O 3 ) It was a mixture.

次に、得られた酸化物混合体(2)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, a target is prepared by processing the obtained oxide mixture (2) into a disk shape of 50 mmφ, and a zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using this to obtain a transparent conductive substrate. It was. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 250 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 500 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=92:8(Ti/(Zn+Ti)=0.08)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は7.6×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は15.2Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均90%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均65%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 92: 8 (Ti / (Zn + Ti) = 0.08). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the obtained zinc oxide thin film on the transparent conductive substrate was 7.6 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 15.2 Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 90% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 65% in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、形成された薄膜を30℃の1質量%クエン酸水溶液に60秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は0.27nm/秒であった。   Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1% by mass citric acid aqueous solution at 30 ° C. for 60 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 0.27 nm / second.

一般に、エッチング速度が0.5nm/秒以下であれば充分に制御可能なレベルであり、この薄膜に対し、前記クエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成が可能であった。そして、エッチングレートは容易に制御可能であり、導電性の酸化亜鉛系薄膜パターンが得られた。   In general, if the etching rate is 0.5 nm / second or less, the level is sufficiently controllable. When this thin film is patterned using the citric acid aqueous solution as an etchant and a predetermined pattern mask, good etching is achieved. A pattern could be formed. The etching rate can be easily controlled, and a conductive zinc oxide thin film pattern was obtained.

(実施例4)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(TiO(II);(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が97:3となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
次いで、得られた混合物を金型に入れ、一軸プレスにより成形圧500kg/cm2にて成形し、直径80mm、厚さ5mmの円盤状の成形体を得た。この成形体を常圧(1.01325×102kPa)のアルゴン雰囲気下、800℃で4時間焼結して、酸化物焼結体(2)を得た。
得られた酸化物焼結体(2)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03
)であった。この酸化物焼結体(2)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)とチタン酸亜鉛(Zn2TiO4)の結晶相の混合物であり、酸化チタンは全く存在していなかった。
Example 4
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (TiO (II); manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. Mixing was performed at a Zn: Ti atomic ratio of 97: 3 to obtain a raw material powder mixture.
Next, the obtained mixture was put in a mold and molded by a uniaxial press at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 80 mm and a thickness of 5 mm. This molded body was sintered at 800 ° C. for 4 hours in an argon atmosphere at normal pressure (1.01325 × 10 2 kPa) to obtain an oxide sintered body (2).
When the obtained oxide sintered body (2) was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03)
)Met. When the crystal structure of this oxide sintered body (2) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), crystals of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) were obtained. It was a phase mixture and no titanium oxide was present.

次に、得られた酸化物焼結体(2)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, by processing the obtained oxide sintered body (2) into a disk shape of 50 mmφ, a target is prepared, and a zinc oxide thin film is formed by sputtering using the target, and a transparent conductive substrate is formed. Obtained. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 250 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 500 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は4.2×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は8.4Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均89%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均60%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the obtained zinc oxide thin film on the transparent conductive substrate was 4.2 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 8.4 Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 89% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 60% in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、形成された薄膜を30℃の1質量%クエン酸水溶液に60秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は0.40nm/秒であった。   Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1% by mass citric acid aqueous solution at 30 ° C. for 60 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 0.40 nm / second.

一般に、エッチング速度が0.5nm/秒以下であれば充分に制御可能なレベルであり、この薄膜に対し、前記クエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成が可能であった。そして、エッチングレートは容易に制御可能であり、導電性の酸化亜鉛系薄膜パターンが得られた。   In general, if the etching rate is 0.5 nm / second or less, the level is sufficiently controllable. When this thin film is patterned using the citric acid aqueous solution as an etchant and a predetermined pattern mask, good etching is achieved. A pattern could be formed. The etching rate can be easily controlled, and a conductive zinc oxide thin film pattern was obtained.

(実施例5)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(TiO(II);(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が97:3となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
混合操作後、ボールとエタノールを除去して得られた混合粉末を黒鉛からなる金型(ダイス)に入れ、黒鉛からなるパンチにて40MPaの圧力で真空加圧し、1000℃、4時間、加熱処理を行い円盤型の酸化物焼結体(3)を得た。得られた酸化物焼結体(3)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。
この酸化物焼結体(3)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)とチタン酸亜鉛(Zn2TiO4)の結晶相の混合物であり、酸化チタンは全く存在していなかった。
(Example 5)
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (TiO (II); manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. Mixing was performed at a Zn: Ti atomic ratio of 97: 3 to obtain a raw material powder mixture.
After the mixing operation, the mixed powder obtained by removing the balls and ethanol is put into a mold (die) made of graphite, and vacuum-pressed at a pressure of 40 MPa with a punch made of graphite, followed by heat treatment at 1000 ° C. for 4 hours. To obtain a disk-shaped oxide sintered body (3). When the obtained oxide sintered body (3) was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03).
When the crystal structure of this oxide sintered body (3) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), crystals of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) were obtained. It was a phase mixture and no titanium oxide was present.

次に、得られた酸化物焼結体(3)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, by processing the obtained oxide sintered body (3) into a disk shape of 50 mmφ, a target is prepared, and a zinc oxide thin film is formed by sputtering using this, and a transparent conductive substrate is formed. Obtained. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 250 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 500 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は4.2×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は8.4Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均89%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均60%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the obtained zinc oxide thin film on the transparent conductive substrate was 4.2 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 8.4 Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 89% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 60% in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、形成された薄膜を30℃の1質量%クエン酸水溶液に60秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は0.40nm/秒であった。   Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1% by mass citric acid aqueous solution at 30 ° C. for 60 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 0.40 nm / second.

一般に、エッチング速度が0.5nm/秒以下であれば充分に制御可能なレベルであり、この薄膜に対し、前記クエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成が可能であった。そして、エッチングレートは容易に制御可能であり、導電性の酸化亜鉛系薄膜パターンが得られた。   In general, if the etching rate is 0.5 nm / second or less, the level is sufficiently controllable. When this thin film is patterned using the citric acid aqueous solution as an etchant and a predetermined pattern mask, good etching is achieved. A pattern could be formed. The etching rate can be easily controlled, and a conductive zinc oxide thin film pattern was obtained.

(比較例3)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(TiO(II);(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が88:12となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
混合操作後、ボールとエタノールを除去して得られた混合粉末を黒鉛からなる金型(ダイス)に入れ、黒鉛からなるパンチにて40MPaの圧力で真空加圧し、1000℃、4時間、加熱処理を行い円盤型の酸化物焼結体(C3)を得た。得られた酸化物焼結体(C3)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)であった。
この酸化物焼結体(C3)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)とチタン酸亜鉛(Zn2TiO4)の結晶相の混合物であり、酸化チタンは全く存在していなかった。
(Comparative Example 3)
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (TiO (II); manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. A mixture of raw material powders was obtained by mixing at a ratio of the Zn: Ti atomic ratio of 88:12.
After the mixing operation, the mixed powder obtained by removing the balls and ethanol is put into a mold (die) made of graphite, and vacuum-pressed at a pressure of 40 MPa with a punch made of graphite, followed by heat treatment at 1000 ° C. for 4 hours. To obtain a disk-shaped oxide sintered body (C3). When the obtained oxide sintered body (C3) was analyzed with an energy dispersive X-ray fluorescence apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 88:12 (Ti / (Zn + Ti) = 0.12).
When the crystal structure of the oxide sintered body (C3) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), crystals of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) were obtained. It was a phase mixture and no titanium oxide was present.

次に、得られた酸化物焼結体(C3)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, by processing the obtained oxide sintered body (C3) into a disk shape of 50 mmφ, a target is prepared, and a zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using this, and a transparent conductive substrate is formed. Obtained. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 250 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 500 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=88:12(Ti/(Zn+Ti)=0.12)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は2.1×10-2Ω・cmであり、表面抵抗は420.0Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均89%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均60%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 88: 12 (Ti / (Zn + Ti) = 0.12). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the obtained zinc oxide thin film on the transparent conductive substrate was 2.1 × 10 −2 Ω · cm, and the surface resistance was 420.0Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 89% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 60% in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、形成された薄膜を30℃の1質量%クエン酸水溶液に60秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は0.16nm/秒であった。   Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1% by mass citric acid aqueous solution at 30 ° C. for 60 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 0.16 nm / second.

一般に、エッチング速度が0.5nm/秒以下であれば充分に制御可能なレベルであり、この薄膜に対し、前記クエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成が可能であった。そして、エッチングレートは容易に制御可能であり、導電性の酸化亜鉛系薄膜パターンが得られた。エッチングレートは十分制御可能であるが、抵抗が高かった。   In general, if the etching rate is 0.5 nm / second or less, the level is sufficiently controllable. When this thin film is patterned using the citric acid aqueous solution as an etchant and a predetermined pattern mask, good etching is achieved. A pattern could be formed. The etching rate can be easily controlled, and a conductive zinc oxide thin film pattern was obtained. Although the etching rate was sufficiently controllable, the resistance was high.

(実施例6)
酸化亜鉛粉末(ZnO;和光純薬工業(株)製、特級)および酸化チタン粉末(TiO(II);(株)高純度化学研究所製、純度99.99%)を原料粉末とし、これらをZn:Tiの原子数比が97:3となる割合で混合し、原料粉末の混合物を得た。
混合操作後、ボールとエタノールを除去して得られた混合粉末を黒鉛からなる金型(ダイス)に入れ、黒鉛からなるパンチにて40MPaの圧力で真空加圧し、1000℃、4時間、加熱処理を行い円盤型の酸化物焼結体(4)を得た。得られた酸化物焼結体(4)をエネルギー分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「EDX−700L」)にて分析したところ、ZnとTiの原子数比はZn:Ti=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。
この酸化物焼結体(4)の結晶構造をX線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)により調べたところ、酸化亜鉛(ZnO)とチタン酸亜鉛(Zn2TiO4)の結晶相の混合物であり、酸化チタンは全く存在していなかった。
(Example 6)
Zinc oxide powder (ZnO; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) and titanium oxide powder (TiO (II); manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., purity 99.99%) are used as raw material powders. Mixing was performed at a Zn: Ti atomic ratio of 97: 3 to obtain a raw material powder mixture.
After the mixing operation, the mixed powder obtained by removing the balls and ethanol is put into a mold (die) made of graphite, and vacuum-pressed at a pressure of 40 MPa with a punch made of graphite, followed by heat treatment at 1000 ° C. for 4 hours. To obtain a disk-shaped oxide sintered body (4). When the obtained oxide sintered body (4) was analyzed with an energy dispersive fluorescent X-ray apparatus (“EDX-700L” manufactured by Shimadzu Corporation), the atomic ratio of Zn and Ti was Zn: Ti = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03).
When the crystal structure of this oxide sintered body (4) was examined with an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation), crystals of zinc oxide (ZnO) and zinc titanate (Zn 2 TiO 4 ) were obtained. It was a phase mixture and no titanium oxide was present.

次に、得られた酸化物焼結体(4)を50mmφの円盤状に加工することにより、ターゲットを作製し、これを用いてスパッタリング法により酸化亜鉛系薄膜を成膜し、透明導電基板を得た。すなわち、スパッタリング装置(キャノンアネルバエンジニアリング(株)製「E−200」)内に、上記ターゲットと透明基材(石英ガラス基板)とをそれぞれ設置し、Arガス(純度99.9995%以上、Ar純ガス=5N)を12sccmで導入して、圧力0.5Pa、電力75W、基板温度250℃の条件下でスパッタリングを行い、基板上に膜厚500nmの酸化亜鉛系薄膜を形成した。   Next, by processing the obtained oxide sintered body (4) into a disk shape of 50 mmφ, a target is prepared, and a zinc oxide-based thin film is formed by sputtering using this, and a transparent conductive substrate is formed. Obtained. That is, the above-mentioned target and a transparent base material (quartz glass substrate) were installed in a sputtering apparatus (“E-200” manufactured by Canon Anelva Engineering Co., Ltd.), respectively, and Ar gas (purity 99.9995% or more, Ar pure) Gas = 5N) was introduced at 12 sccm, and sputtering was performed under the conditions of a pressure of 0.5 Pa, a power of 75 W, and a substrate temperature of 250 ° C. to form a zinc oxide thin film having a thickness of 500 nm on the substrate.

形成した酸化亜鉛系薄膜中の組成(Zn:Ti)について、波長分散型蛍光X線装置((株)島津製作所製「XRF−1700WS」)を用い蛍光X線法により検量線を用いて定量分析を行ったところ、Zn:Ti(原子数比)=97:3(Ti/(Zn+Ti)=0.03)であった。また、この酸化亜鉛系薄膜について、X線回折装置(理学電機(株)製「RINT2000」)を用い薄膜測定用のアタッチメントを使用したX線回折を行うとともに、エネルギー分散型X線マイクロアナライザー(TEM−EDX)を用いて亜鉛へのチタンのドープ状態を調べ、さらに電界放射型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて結晶構造を調べたところ、C軸配向したウルツ鉱型の単相であり、チタンが亜鉛に置換固溶していることがわかった。
得られた透明導電性基板上の酸化亜鉛系薄膜の比抵抗は4.2×10-4Ω・cmであり、表面抵抗は8.4Ω/□であった。なお、透明基板上の比抵抗の分布は面内均一であった。
得られた透明導電性基板の透過率は、可視領域(380nm〜780nm)で平均89%、赤外領域(780nm〜2700nm)で平均60%であった。なお、成膜前の石英ガラス基板の可視領域(380nm〜780nm)における透過率は平均94%であり、赤外領域(780nm〜2700nm)における透過率は平均94%であった。
Quantitative analysis of the composition (Zn: Ti) in the formed zinc oxide thin film using a calibration curve by a fluorescent X-ray method using a wavelength dispersion type fluorescent X-ray apparatus (“XRF-1700WS” manufactured by Shimadzu Corporation) As a result, Zn: Ti (atomic ratio) = 97: 3 (Ti / (Zn + Ti) = 0.03). The zinc oxide thin film is subjected to X-ray diffraction using an attachment for thin film measurement using an X-ray diffractometer (“RINT2000” manufactured by Rigaku Corporation) and an energy dispersive X-ray microanalyzer (TEM). -EDX) was used to investigate the doping state of titanium into zinc, and when the crystal structure was examined using a field emission electron microscope (FE-SEM), it was a wurtzite single phase with C-axis orientation, It was found that titanium was substituted and dissolved in zinc.
The specific resistance of the obtained zinc oxide thin film on the transparent conductive substrate was 4.2 × 10 −4 Ω · cm, and the surface resistance was 8.4 Ω / □. The specific resistance distribution on the transparent substrate was uniform in the plane.
The transmittance of the obtained transparent conductive substrate was an average of 89% in the visible region (380 nm to 780 nm) and an average of 60% in the infrared region (780 nm to 2700 nm). The transmittance in the visible region (380 nm to 780 nm) of the quartz glass substrate before film formation was 94% on average, and the transmittance in the infrared region (780 nm to 2700 nm) was 94% on average.

次に、形成された薄膜を20℃の1mol/lの酢酸水溶液に120秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は0.33nm/秒であった。   Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1 mol / l acetic acid aqueous solution at 20 ° C. for 120 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 0.33 nm / second.

一般に、エッチング速度が0.5nm/秒以下であれば充分に制御可能なレベルであり、この薄膜に対し、前記クエン酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成が可能であった。そして、エッチングレートは容易に制御可能であり、導電性の酸化亜鉛系薄膜パターンが得られた。   In general, if the etching rate is 0.5 nm / second or less, the level is sufficiently controllable. When this thin film is patterned using the citric acid aqueous solution as an etchant and a predetermined pattern mask, good etching is achieved. A pattern could be formed. The etching rate can be easily controlled, and a conductive zinc oxide thin film pattern was obtained.

(比較例4)
酸化アルミニウムを2質量%含有した酸化亜鉛スパッタリング用ターゲットを用い、直流マグネトロンスパッタリング法により、アルミニウム原子をドープした酸化亜鉛薄膜を、ソーダライムガラス(厚さ0.7mm)上に形成した。なお、スパッタリングは、成膜時の電力を75W、成膜圧力を0.5Pa、酸素分圧を0Pa、基板温度を室温、成膜時間を30分間として行った。
(Comparative Example 4)
A zinc oxide thin film doped with aluminum atoms was formed on soda lime glass (thickness 0.7 mm) by a direct current magnetron sputtering method using a zinc oxide sputtering target containing 2% by mass of aluminum oxide. Sputtering was performed at a power of 75 W, a film formation pressure of 0.5 Pa, an oxygen partial pressure of 0 Pa, a substrate temperature of room temperature, and a film formation time of 30 minutes.

次に、実施例1と同様に、形成された薄膜のエッチング速度を調べたところ、1.5nm/秒であった。
次に、形成された薄膜を20℃の1mol/lの酢酸水溶液に120秒間浸漬させたときの膜厚の減少速度(nm/秒)を測定することにより、膜のエッチング速度を調べた。なお、膜厚は、触針式膜厚計(Tencor社製「Alpha−Step IQ」)を用いて測定した。その結果、形成された薄膜のエッチング速度は2.42nm/秒であった。
Next, when the etching rate of the formed thin film was examined in the same manner as in Example 1, it was 1.5 nm / second.
Next, the etching rate of the film was examined by measuring the rate of film thickness decrease (nm / second) when the formed thin film was immersed in a 1 mol / l acetic acid aqueous solution at 20 ° C. for 120 seconds. The film thickness was measured using a stylus type film thickness meter (“Alpha-Step IQ” manufactured by Tencor). As a result, the etching rate of the formed thin film was 2.42 nm / second.

この膜の場合、エッチング速度が1.0nm/秒以上であるので制御が難しく、この薄膜に対し、実施例6と同様の酢酸水溶液をエッチング液として所定パターンのマスクを用いてパターニングしたところ、良好なエッチングパターンの形成は困難であった。   In the case of this film, since the etching rate is 1.0 nm / second or more, it is difficult to control, and when this thin film is patterned using an acetic acid aqueous solution similar to that in Example 6 as an etchant using a predetermined pattern mask, the film is good. It was difficult to form an etching pattern.

Claims (6)

酸化亜鉛系薄膜を酸によりエッチングしてパターニングする方法であって、前記酸化亜鉛系薄膜が、酸化亜鉛を主成分とし、亜鉛とチタンとの合計に対するチタンの原子数比Ti/(Zn+Ti)が0.02を超え0.1以下の薄膜であることを特徴とするパターニング方法。   A method of patterning by etching an zinc oxide thin film with an acid, wherein the zinc oxide thin film is mainly composed of zinc oxide, and the atomic ratio Ti / (Zn + Ti) of titanium to the total of zinc and titanium is 0. A patterning method characterized by being a thin film exceeding 0.02 and not more than 0.1. 前記酸化亜鉛系薄膜が、実質的に亜鉛、チタンおよび酸素からなる酸化物焼結体または酸化物混合体を加工して得られるターゲットを膜形成材料として成膜されたものである、請求項1に記載のパターニング方法。   The zinc oxide-based thin film is formed by using a target obtained by processing an oxide sintered body or an oxide mixture substantially composed of zinc, titanium, and oxygen as a film forming material. A patterning method according to claim 1. 前記チタンは、式TiO2-X(X=0.1〜1)で表される低原子価酸化チタン由来のチタンである、請求項2に記載のパターニング方法。 The patterning method according to claim 2, wherein the titanium is titanium derived from low-valent titanium oxide represented by a formula TiO 2−X (X = 0.1-1). 前記低原子価酸化チタンは、2価のチタンからなる酸化チタン(TiO)または3価のチタンからなる酸化チタン(Ti23)である請求項3に記載のパターニング方法。 The patterning method according to claim 3, wherein the low-valence titanium oxide is titanium oxide (TiO) made of divalent titanium or titanium oxide (Ti 2 O 3 ) made of trivalent titanium. 前記酸化亜鉛系薄膜が真空成膜法により成膜された膜である、請求項1〜4のいずれかに記載のパターニング方法。   The patterning method according to claim 1, wherein the zinc oxide-based thin film is a film formed by a vacuum film forming method. 前記真空成膜法がスパッタリング法、イオンプレーティング法、パルスレーザーデポジション法(PLD法)またはエレクトロンビーム(EB)蒸着法である、請求項5に記載のパターニング方法。   The patterning method according to claim 5, wherein the vacuum film forming method is a sputtering method, an ion plating method, a pulse laser deposition method (PLD method), or an electron beam (EB) vapor deposition method.
JP2011046128A 2010-03-09 2011-03-03 Patterning method Withdrawn JP2012142535A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011046128A JP2012142535A (en) 2010-03-09 2011-03-03 Patterning method

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010052251 2010-03-09
JP2010052251 2010-03-09
JP2010281043 2010-12-16
JP2010281043 2010-12-16
JP2011046128A JP2012142535A (en) 2010-03-09 2011-03-03 Patterning method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012142535A true JP2012142535A (en) 2012-07-26

Family

ID=46678481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011046128A Withdrawn JP2012142535A (en) 2010-03-09 2011-03-03 Patterning method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012142535A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011184715A (en) Zinc oxide based transparent conductive film forming material, method for producing the same, target using the same, and method for forming zinc oxide based transparent conductive film
KR101294986B1 (en) In Sm OXIDE SPUTTERING TARGET
JP2010018457A (en) Oxide sintered compact, and sputtering target composed of the same
KR20120129972A (en) Oxide sintered body, oxide mixture, manufacturing methods for same, and targets using same
JP2012158825A (en) Zinc oxide-based transparent conductive film-forming material and method for producing the same, target using the same, method for forming zinc oxide-based transparent conductive film, and transparent conductive substrate
JP2011207742A (en) Zinc oxide transparent conductive film forming material, method of manufacturing the same, target using the same and method of forming zinc oxide transparent conductive film
JP5952031B2 (en) Oxide sintered body manufacturing method and target manufacturing method
JP2012197216A (en) Oxide sintered compact, method for manufacturing the same and target using the same
JP2012193073A (en) Oxide molded product, oxide sintered compact, and transparent conductive film-forming material
JP2012106879A (en) Zinc oxide-based transparent conductive film-forming material, method for manufacturing the same, target using the same, and method for forming zinc oxide-based transparent conductive film
JP2012106880A (en) Zinc oxide-based transparent conductive film-forming material, method for manufacturing the same, target using the same, and method for forming zinc oxide-based transparent conductive film
WO2011102425A1 (en) Oxide sintered body, oxide mixture, manufacturing methods for same, and targets using same
KR101240197B1 (en) Transparent conducting film, target for transparent conducting film and method of preparing target for transparent conducting film
JP2011190528A (en) Method of depositing electrically conductive transparent zinc oxide-based film, electrically conductive transparent zinc oxide-based film and transparent conductive substrate
KR101264111B1 (en) Transparent conducting film, target for transparent conducting film and method for preparing target for transparent conducting film
CN101834009B (en) Low-indium doping amount zinc oxide transparent conducting film and preparation method thereof
JP2012140673A (en) Zinc oxide based transparent conductive film forming material, method for producing the material, target using the material, and method for forming zinc oxide based transparent conductive film
JP2012140696A (en) Zinc oxide based transparent conductive film forming material, method for producing the material, target using the material, and method for forming zinc oxide based transparent conductive film
JP2012132090A (en) Method for forming electrically conductive transparent zinc oxide-based film, electrically conductive transparent zinc oxide-based film, and elecrically conductive transparent substrate
JP2012142535A (en) Patterning method
JP2013177260A (en) Zinc oxide-tin oxide sintered body and method for manufacturing the same
JP5878045B2 (en) Zinc oxide-based sintered body and method for producing the same
JP2012140276A (en) Zinc oxide-based transparent conductive film forming material, target using the same, method for forming zinc oxide-based transparent conductive film, and transparent conductive substrate
JP2012148937A (en) Electrically conductive composite oxide, zinc oxide type sintered body, method for manufacturing it and target
JP2012197215A (en) Oxide sintered compact, method for manufacturing the same and target using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140513