JP2013533391A

JP2013533391A - 高密度インジウムスズ酸化物（ｉｔｏ）スパッタリングターゲットの製造方法

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Publication number: JP2013533391A
Application number: JP2013523673A
Authority: JP
Inventors: バルシュ，ドステン
Original assignee: シニト（シェンジェン）オプトエレクトリカルアドヴァンストマテリアルズカンパニーリミテッド
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-08-22
Also published as: EP2601328A1; GB2482544A; KR20130099032A; US20130206590A1; CN103221572A; GB201013255D0; WO2012017305A1; EP2601328A4

Abstract

インジウムスズ酸化物（ITO）スパッタリングターゲットを製造する方法が提供される。この方法は、インジウムおよびスズの水酸化物を析出させるステップと、水酸化物を熱処理して粒状ITO粉末を形成するステップと、特殊な焼結助剤、分散剤、およびバインダのような添加剤を含むITO粉末の水性スラリーを調製するステップと、スラリーをミル処理してスリップを得るステップと、多孔質モールドを用いてスリップを成形することにより、稠密ITOグリーン本体を調製するステップ、またはスリップを乾燥させて、粒状ITO粉末を形成し、該粉末を冷間等静水圧圧縮するステップと、グリーン本体を焼結して、理論値の99％よりも高い密度のITOターゲットを形成するステップと、を有する。

Description

本発明は、インジウムスズ酸化物（ITO）スパッタリングターゲットを製造する方法に関する。特に、本発明は、ITO粉末の稠密化およびその後の焼結により、高密度ITOターゲットを得る方法に関する。

ITOは、優れた光学的および電気的輸送特性の組み合わせを示す：（i）高電気伝導度（≒10⁴Ω^-1cm^-1）、（ii）可視範囲のスペクトルにおける高い光透過率（＞85％）。このため、ITOは、透明導電性酸化物（TCO）となり、ガラスおよびプラスチックシート上のこの薄膜は、光学的に透明であるとともに、高い電気伝導度を提供する。これが、液晶ディスプレイ（LCD）および光起電力太陽電池パネルのようなフラットパネルディスプレイにおいて、ITOが使用される根拠となっており、ここでは、ITOは、透明電気伝導体または電極として機能する。ITOの追加の魅力的な特性は、その薄膜が安定であり、長期間にわたってその特性を維持できることである。

従来から、ITOは、ディスプレイおよび太陽電池用の透明電極の製造に使用される、標準的な主流TCO材料である。従来のプロセスでは、（i）ITOは、スパッタリングターゲットとして形成され、このターゲットは、その後、ガラスまたはプラスチックシート上への薄膜（≒2μm厚さ）のスパッタ処理に使用され、（ii）ディスプレイ回路の場合、ITO膜は、化学的リソグラフィー手法を用いたエッチング処理により透明回路に変換され、あるいは太陽電池用の場合、これは、エッチングせずに均一な平坦上部電極として使用される。スパッタリング処理は、図1に示すように、高真空下、プラズマにより搬送されるイオン衝撃により、ITOターゲット（カソード）から材料が除去され、材料がガラスシート（アノード）上に成膜されるプロセスである。

産業的スパッタリング処理方法では、ITOスパッタリングターゲットが必要であり、これは、金属グレーの外観を有する高密度ITO材料の矩形状本体部である。一般に、ITOターゲットの製造プロセスは、（i）高純度5Nインジウムおよびスズ金属を精製して製造するステップ、（ii）5NのITO粉末を製造するステップ、（iii）添加物を含むITOスラリーを製造するステップ、（iv）機械的ミル処理法により、ITOスラリーをスリップに変換するステップ、（v）キャスト法またはプレス法により、ITOグリーン本体（ここで、「グリーン本体」と言う用語は、熱処理前のセラミック本体を表す）を製造するステップ、（vi）炉内で加熱することによりITOグリーン本体を焼結し、緻密なITOターゲットを製造するステップを有する（図2参照）。焼結の最終プロセスでは、グリーン本体のグレインが溶解し、より大きなグレインが生じ、これにより密度が上昇する。この際には、グリーン本体に、相応のシュリンケージが伴う。

ITOグリーン本体に不純物が存在すると、焼結工程が助長されることが知られている。これらの不純物は、稠密化の前に、ITO粉末に意図的に導入され、これらは、「焼結助剤」として知られている。一般的な焼結助剤は、シリコンおよび希土類金属の酸化物を含む。しかしながら、ITOは、焼結が難しい材料の一つであり、従来から報告されている通常の焼結助剤では、焼結が十分に助長されず、高生産歩留まりで、理論密度の99％を超える密度で、均一で大きなITOターゲットを製造することは難しい。大きなターゲット表面にわたって、ITOターゲットの密度として、TFT−LCD産業で要求されるような、理論値の99％を超えるものを得ることは、極めて困難である。

満足なスパッタリング、さらにはLCD関連用途、特に薄膜トランジスタ（TFT）に基づくLCDに使用される、十分に高品質なITO薄膜を得るためには、均一で高密度なITOターゲットは、極めて重要である。この分野でのITOターゲットの寸法要求は、≧250cm²である。

ターゲット密度が理論値の99％を超えず、また均一ではない場合、ITOスパッタリング工程中に問題が生じる。スパッタリング工程では、ターゲットは、高電力密度に晒され、表面温度が上昇する。TFT−LCD製造工程では、高電力密度は、経済的に適した薄膜成膜速度を得るために必要となる。表面温度の高温化は、使用中のITOターゲットに冷却処理が必要となることを意味する。これは、矩形状ITOターゲットの一つの面に、銅板を結合することによって行われる。銅板は、ITOターゲットに電圧を印加する際にも使用され、ターゲットに高電力密度が与えられる。銅板は、該銅板の下側の、中央穴を有する金属ブロックにボルト留めされ、この穴を介して水が循環される。銅板は、ヒートシンクとして機能し、ITOターゲットから熱を排出するため、これによりターゲットの融解が回避される。

密度があまり大きくなく、ターゲットにわたって均一ではない場合、ターゲット表面にわたってスパッタリング速度が不均一となり、ターゲット表面に、ホットスポットおよびノジュールのような品質欠陥が生じることは当業者には明らかである。これは、ITO薄膜の品質欠陥につながり得る。

従って、大きなターゲット表面にわたって大きく均一な密度を得ることが、主要な重要課題であることは当業者には知られている。また、理論値の99％を超える密度が必要であることも、当業者には明らかである。大きなITOターゲットにわたり、そのような高密度高均一性を得ることが困難なのは、ITOが難焼結性材料であるためである。均一な焼結を達成するためには、ITOグリーン本体の粒界が溶融する必要があり、この場合、グレインサイズの増大、および密度の上昇に伴うグリーン本体の相当のシュリンケージが生じる。

従来から、以下のような多くの検討がなされている：（1）均一で、最適グリーン密度を有する、大きなITOグリーン本体を得ること、および（2）グリーン本体に満足な焼結が得られる方法の開発。

従来の一方法では、ITOグリーン本体は、熱間等静水圧圧縮（HIP）法（米国US6099982号、米国US6123787号）または冷間等静水圧圧縮（CIP）法（米国US5531948号）のような、加圧成形工程により、ITO粉末を成形することにより調製される。HIP法では、ITO粉末は、高圧高温下で成形され、従って焼結処理により、緻密な焼結ITO本体が得られる。冷間等静水圧圧縮法では、ITO粉末は、冷間圧縮により成形体に成形され、その後、成形体は、炉内で、1400℃〜1750℃の範囲の高温に加熱され、緻密な焼結ITOターゲットが得られる。

従来の別の方法では、ITOグリーン本体は、無圧スリップキャスト法として知られる方法により調製される。これらの本体は、その後、高温で加熱され焼結される。あるスリップキャスト法（日本JP1117136／88、JP117137／88、JP117138／88）では、分散剤およびバインダを含む水のような液体中で、インジウム酸化物およびスズ酸化物の粉末が混合され、その後、機械的ミル処理法を用いてミル処理され、「スリップ」と呼ばれるスラリーが提供される。これは、石膏または焼きせっこう（plaster of paris）製の吸水性多孔質モールドに注入される。その後、モールド内のスラリーは、モールドのポアを介して水分がモールドから排出されるため、ゆっくりと乾燥する。使用分散剤は、例えば、ポリカルボン酸から選定され、バインダは、例えばアクリルエマルジョンから選定される。この方法では、スリップは、50乃至200kPaの範囲の圧力下で、モールドに注入される。グリーン本体に対して、冷間等静水圧圧縮処理を行うことにより、グリーン本体の密度は、さらに高められる。この際には、100MPa以上の圧力が印加される。次に、ITOターゲットは、1300℃から1400℃で焼結され、95％を超える密度を有する緻密なターゲットが得られる。しかしながら、この方法には、99％を超える密度を有するターゲットの歩留まりが低いという問題がある。また、石膏または焼きせっこうのモールドの充填中に、モールド材料がスリップに侵入し、あるいはITO「グリーン本体」タイルに付着し、モールド材料によるターゲットのコンタミネーションが生じる。その後、これらの不純物は、ITO薄膜の導電性を低下させ、スパッタリング工程において、例えばノジュール形成のような問題が生じる。

グリーン本体を調製した後に焼結処理を行い、製造中にスリップキャストモールドの使用を避ける別の方法（JP2005324987号）では、インジウムおよびスズ酸化物粉末と、水と、有機バインダとが混合され、ミル処理され、スプレー乾燥され、粒状粉末が製造される。この粉末は、その後、高圧プレス成形され、グリーン本体が製造される。後者は焼結され、緻密なITOターゲットが得られる。

従来の別の方法（JP10330926号）では、ターゲットの密度が99％以上となるように調整され、焼結ターゲット内に存在するボイドの最大直径が10μm以下となり、ターゲット1mm²面積当たり1000未満のボイドとなるように調節される。これは、インジウムとスズの酸化物の共析によって行われ、その後、塩化水素のようなハロゲン化水素ガスを含む環境、あるいは塩素のようなハロゲンガスを含む環境において、酸化物が焼成される。次に、粉末は、スリップキャスト法により、稠密なグリーン本体に成形され、グリーン本体が熱処理される。この方法では、100cm²よりも大きなターゲットの寸法が得られ、密度は99％以上であると報告されている。しかしながら、この方法は、極めて有害で不安定なガスを使用するため、極めて危険である。

前述の従来の方法は、焼結助剤として、シリコン、イットリウム、またはジルコニウムの酸化物を使用する。これらにより、粒界に不安定性が導入され、粒界が崩壊し、溶融する。しかしながら、前述のように、ITOは、難焼結性材料であり、従来の焼結助剤は、高生産性で、高密度で均一な、大型ITOターゲットを製造する上では不十分である。

本発明の目的は、均一で高い密度、好ましくは理論上の98％の密度、特にLCD関連スパッタリング用途に対して高い利用効率の大きなターゲット（好ましくは250cm²以上）を容易に得ることができる方法を提供することである。

この目的は、（少なくとも好適実施例において）塩化水素溶液または硝酸溶液のような酸性溶液から、インジウムとスズの酸化物を共析するステップと、酸化物をフィルタ処理し、洗浄し、熱処理するステップと、分散剤、バインダ、ならびにヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、テルル、および／またはホウ素の化合物系の特殊な焼結助剤のような添加物を含む酸化物の水溶液スラリーを調整するステップと、スラリーをミル処理して、適当な粒子サイズ分布および粒子表面積の「スリップ」を得るステップと、キレート剤および砂糖が塗布された焼きせっこう多孔質モールドにおいて、スリップキャスト法を用いて、または多孔質プラスチックモールド中、最大40barの圧力での加圧スリップキャスト法を用いて、スラリーを稠密化するステップと、その後、得られた稠密ITOグリーン本体を酸素雰囲気中で焼結して、暗灰色高密度（理論密度の99％を超える）ITOターゲットを得るステップと、を含む方法により達成される。

本発明の一実施例では、ITOスパッタターゲットの製造に使用される、粒状ITO粉末を製造する方法が提供される。インジウムとスズの水酸化物粉末の混合物が大気中で熱処理される。熱処理は、800℃〜1200℃の範囲の温度で実施され、好ましくは1000℃で実施されても良い。得られる粒状ITO粉末は、ITOターゲットの製造に使用される。

本発明の別の態様では、ITOスパッタターゲットの製造に使用される、ITOスリップを形成する方法が提供される。粒状ITO粉末を含むスラリー、水、および添加剤を含むスラリーが形成される。添加剤は、ホウ素、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、テルル、またはこれらの混合物を含み、濃度は、重量比で0.001％から1％の間である。次に、スラリーは、機械的ミル処理に供され、ITOスリップが製造される。これらの元素の化合物は、これに限られるものではないが、酸化物、酸、またはアンチモン化インジウム、ヒ素化インジウム、セレン化インジウム、もしくはテルル化インジウムのような、インジウムを含む化合物である。これらのホウ素、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、テルルの化合物は、焼結の間、ITOグリーン本体中のインジウム酸化物と相互作用し、アンチモン化インジウム、ヒ素化インジウム、セレン化インジウム、もしくはテルル化インジウムのような化合物を形成する。これらのインジウム化合物は、ITOの焼結温度未満の温度で、ガラス状液相を形成する。ITO粒界におけるこれらの液相の存在は、ITOグレインの溶融を助長し、焼結が加速され、大きなグレインおよび高い密度が達成される。また、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、およびテルルのこれらの化合物は、ケイ酸塩のようなスリップ中の他の添加物と相互作用し、ガラス状のケイ酸塩化合物を形成する。これらの化合物も、焼結温度未満では液相であり、このためITO粒界での溶融が容易化される。このように、これらの化合物は、焼結工程において、ITO焼結助剤および高密度化促進剤として機能し、99％を超える高密度のITOターゲットが容易に得られるようになる。

本発明では、スリップの形成に使用される粒状ITO粉末は、表面積が1〜5m²／gのインジウム（III）およびスズ（IV）酸化物を含むことが好ましい。酸化物は、スリップ中に、重量％で75％を超える濃度で存在する。また、スリップは、アクリルエマルジョンのようなバインダ、および／またはポリカルボン酸のような分散剤、ならびに二酸化ケイ素のような一般の焼結助剤を含有しても良い。

次に、スリップは、多孔質モールドに注入されてスリップキャストされ、周囲温度に保持され、「グリーン本体」が形成される。次に、グリーン本体は、乾燥された後、酸素雰囲気下、1400℃を超える高温で熱処理され、焼結処理がなされる。この段階では、ITO粒界にガラス状液相として存在する焼結助剤によって、焼結が助長され、大きなグレインおよび高密度のターゲットが得られる。

本発明のさらに別の態様では、ITOスパッタターゲットを製造する方法が提供される。石膏または焼きせっこうの多孔質モールドが、砂糖または澱粉放出剤の層でコーティングされる。次に、0.1乃至45psiの圧力で、ITOスリップがモールドに注入される。

あるいは、スリップは、多孔質高分子モールドに注入され、最大10MPaの高圧力でスリップキャストされても良い。

グリーン本体は、数日間、50℃で乾燥され、その後、酸素雰囲気下、約100℃から1700℃の間の温度で熱処理される。

本発明の各種態様を組み合わせることができることは明らかである。

スパッタリング工程を概略的に示した図である。 ITOターゲットを製造する際のステップを示すフローチャートを概略的に示した図である。

本発明が十分に理解され、実際の効果が容易に把握されるよう、以下、本発明の好適実施例の非限定的な一例について説明する。

TFT−LCD用途の大型ターゲットにおいて、均一で高い密度を得るための問題や従来技術の研究の後、本願発明者らは、新たな焼結助剤に基づいた有効な方法を見出した。この焼結助剤では、塩化水素または塩素のような従来の有害ガスを使用せず、さらに冷間等静水圧圧縮処理を必要とせず、99％を超える密度の大型ターゲットを容易に得ることができ、均一化および高密度化が実現できる。

改良された方法では、250cm²以上の大きな寸法のITOスパッタターゲットの製造が可能であり、TFT−LCD産業における品質に適したITO薄膜が提供され、ノジュール形成、ターゲットクラッキング、ターゲット本体にわたる不均一特性、およびスパッタリング工程中の異常な電気放電のような課題を克服することにより、高いターゲット利用率が提供される。

インジウム（III）酸化物およびスズ（IV）酸化物を含むITOターゲットが製造され、インジウム（III）酸化物含有量は、重量比で75％以上である。また、インジウムおよびスズの酸化物以外の第3の成分が存在し、これにより均一で高密度のターゲットが得られる上、ターゲットクラッキングは最小限に抑制される。そのような第3成分は、ホウ素、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、および／またはテルルの化合物を含むことが好ましい。

本方法の第1の段階では、塩化物媒体中で、インジウムおよびスズの酸化物が析出され、フィルタ処理され、洗浄され、800℃〜1200℃で熱処理される。得られる粒状インジウムおよびスズ酸化物粉末は、1乃至5m²／gの範囲の表面積を有し、これは、4m²／gであることが好ましい。これは、水分を含むスラリーにされ、酸化物濃度は、重量比で75％以上であり、これは、75〜85％の範囲であることが好ましい。また、スラリーは、これに限られるものではないが、例えばポリカルボン酸のような分散剤を、ITO粉末の乾燥基本重量で0.1％〜2％の濃度で含み、例えばアクリルエマルジョンのようなバインダを、ITO粉末の乾燥基本重量で0.1〜5％の濃度で含む。スラリーは、追加で、ホウ素、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、および／もしくはテルル、またはこれらの混合物を含む。そのような化合物は、それぞれの酸化物、またはこれらの元素の酸を含んでも良く、またはこれらの化合物は、ヒ素化インジウム、アンチモン化インジウム、セレン化インジウム、およびテルル化インジウムのような、インジウムを含んでも良い。スラリー中のこれらの化合物の濃度は、使用ITO粉末の乾燥基本質量で0.001％〜1％の範囲である。また、スラリーは、例えば二酸化ケイ素のような一般的な焼結助剤を、使用ITO粉末の乾燥機本質量で、0.001％〜1％の範囲で含有しても良い。

スラリーは、機械的ミル処理により、ビードミル、アトリションミル、またはボールミルのいずれかを用いて、スリップキャスト法に適したスリップに変換される。ミル処理は、ITO粒子において、粒子サイズが50乃至800nmの範囲となり、表面積が7.5乃至9.5m²／gになるような粒子サイズ分布に至るまで行われる。そのようなスリップの粘度は、25rpmのスピンドル速度の
スピンドル65を使用したブルックフィールド（Brookfield）流量計による測定において、500乃至1400cpsの範囲である。

次に、得られたスリップは、0.5ミクロンのフィルタでフィルタ処理された後、石膏、焼きせっこう、または多孔質ポリマのような材料で構成された多孔質モールドに注入される。モールド材料として石膏または焼きせっこうを使用した場合、モールドは、砂糖や澱粉のようなリリース剤の薄い層でコーティングされる。充填されたモールドは、周囲温度に保持される。スリップの材料は、多孔質モールドの吸水作用を介して生じるキャピラリ力により、緻密なグリーン本体に稠密化される。

スリップは、最大10MPaの高圧で、市販の加圧スリップキャスト装置に固定された多孔質高分子モールドに注入される。10〜40分間の成形処理の後、モールドが開放され、モールドから成形グリーン本体が取り出される。

次に、スリップは、80〜110℃でスプレー乾燥され、粒状ITO粉末が得られる。この粉末は、80乃至110MPaの圧力で冷間等静水圧圧縮処理され、緻密化されたグリーン本体が得られる。

次に、得られたグリーン本体は、40〜80℃の範囲で、3〜5日間オーブン内で乾燥され、その後、酸素雰囲気下、1000℃〜1750℃の温度の炉内で熱処理される。ターゲットの形状および寸法は、限られず、単に、モールドの形状および寸法を変化させることによって変化させても良い。モールドには、100cm²を超える寸法のものを使用しても良い。また、いかなるクラックおよび曲げの問題も回避され、所望の形状および寸法のターゲットを得ることができる。

本発明の方法では、ITOターゲットは、99％以上の相対密度で調製することができる。

（実施例1）
インジウム（III）およびスズ（IV）の硝酸化合物の溶液から、インジウム（III）およびスズ（IV）を共析（沈殿）させた。脱イオン水を用いて、沈殿物を洗浄した。沈殿水酸化物をフィルタ処理した後、800℃乃至1200℃で加熱し、1乃至5m²／gの範囲の表面積を有する酸化物粉末を得た。寸法が1000mm×700mmで、キャビティ厚さが20mmの焼きせっこうのモールドに、10％の砂糖分散液を少量スプレー塗布した。純度99.999％、表面積が3.5m²／gの96000gのITO粉末を含むスラリーであって、インジウム（iii）酸化物が重量比で90％の組成であるスラリーと、重量比で22％のDaravanCのようなポリカルボン酸分散剤の溶液1800gと、重量比で55％のアクリルエマルジョンバインダ500gと、MxOy（ここでM＝ヒ素、アンチモン、ビスマスであり、X=2、Y=3、M=セレン、テルルであり、X=1、Y=2）のような酸化物140gと、10000gの脱イオン水とを、50000リットルの容量の高密度ポリプロピレンポット中に入れた。全混合物を、直径12mmのイットリア安定化ジルコニアビードを使用した回転ボールミルを用いて、72時間で完全に混合し、ITOグリーン本体の成形用スリップのため、表面積が9m²／gの十分に混合されたITO粉末のスリップを得た。

得られたスリップは、超音波撹拌により完全に脱気した後、30psiの圧力下、多孔質焼きせっこうモールド中に注入した。圧力は、4時間維持された。その後、圧力を解除し、モールドを開放した。ITOグリーン本体を取り出し、25℃で7日間乾燥した後、50℃で7日間乾燥した。次に、これを、1700℃で10時間、酸素雰囲気下で熱処理した。熱処理後の高緻密ITOターゲットを精密切断し、表面加工し、高純度イソプロピルアルコールで洗浄し、空気乾燥した。銅の背面板に結合することが容易で、スパッタリング工程に使用される市販のワーキングターゲットが得られた。前述の全ての操作は、クラス10000のクリーンルームで実施した。

99.5％の相対濃度のターゲットが得られた。

（実施例2）
インジウム（III）およびスズ（IV）の硝酸化合物の溶液から、インジウム（III）およびスズ（IV）を共析（沈殿）させた。脱イオン水を用いて、沈殿物を洗浄した。沈殿水酸化物をフィルタ処理した後、800℃乃至1200℃で加熱し、1乃至5m²／gの範囲の表面積を有する酸化物粉末を得た。純度99.999％、表面積が3.5m²／gの96000gのITO粉末を含むスラリーであって、インジウム（iii）酸化物が重量比で90％の組成であるスラリーと、重量比で22％のDaravanCのようなポリカルボン酸分散剤の溶液1800gと、重量比で55％のアクリルエマルジョンバインダ500gと、MxOy（ここでM＝ヒ素、アンチモン、ビスマスであり、X=2、Y=3、M=セレン、テルルであり、X=1、Y=2）のような酸化物140gと、10000gの脱イオン水とを、50000リットルの容量の高密度ポリプロピレンポット中に入れた。全混合物を、直径12mmのイットリア安定化ジルコニアビードを使用した回転ボールミルを用いて、72時間で完全に混合し、表面積が9m²／gの十分に混合されたITO粉末のスリップを得た。スリップは、加圧スリップキャスティング装置に固定された、寸法が1500mm×800mm×20mmの多孔質高分子モールドに注入し、10MPaで10乃至30分間成形した。次に、モールドを開放して、モールドから成形グリーン本体を取り出した。

ITOグリーン本体を25℃で7日間乾燥した後、50℃で7日間乾燥した。次に、これを、1700℃で10時間、酸素雰囲気下で熱処理した。熱処理後の高緻密ITOターゲットを精密切断し、表面加工し、高純度イソプロピルアルコールで洗浄し、空気乾燥した。銅の背面板に結合することが容易で、スパッタリング工程に使用される市販のワーキングターゲットが得られた。前述の全ての操作は、クラス10000のクリーンルームで実施した。

99.8％の相対濃度のターゲットが得られた。

（実施例3）
インジウム（III）およびスズ（IV）の硝酸化合物の溶液から、インジウム（III）およびスズ（IV）を共析（沈殿）させた。脱イオン水を用いて、沈殿物を洗浄した。沈殿水酸化物をフィルタ処理した後、800℃乃至1200℃で加熱し、1乃至5m²／gの範囲の表面積を有する酸化物粉末を得た。純度99.999％、表面積が3.5m²／gの96000gのITO粉末を含むスラリーであって、インジウム（iii）酸化物が重量比で90％の組成であるスラリーと、重量比で22％のDaravanCのようなポリカルボン酸分散剤の溶液1800gと、重量比で55％のアクリルエマルジョンバインダ500gと、MxOy（ここでM＝ヒ素、アンチモン、ビスマスであり、X=2、Y=3、M=セレン、テルルであり、X=1、Y=2）のような酸化物140gと、10000gの脱イオン水とを、50000リットルの容量の高密度ポリプロピレンポット中に入れた。全混合物を、直径12mmのイットリア安定化ジルコニアビードを使用した回転ボールミルを用いて、72時間で完全に混合し、表面積が8.5m²／gの十分に混合されたITO粉末のスリップを得た。スリップは、110℃でのスプレー乾燥操作を用いてスプレー乾燥し、粒状のITO粉末を得た。その後、冷間等静水圧圧縮法を用いて、120MPaの圧力で、直径1500mmのステンレス鋼のモールド内でこれを稠密化し、稠密化されたITOグリーン本体を製造した。

99.9％の相対濃度のターゲットが得られた。

（実施例4）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gのヒ素化インジウムを添加した。得られたターゲットは、99.2％の相対密度であった。

（実施例5）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gのアンチモン化インジウムを添加した。得られたターゲットは、99.9％の相対密度であった。

（実施例6）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gのセレン化インジウムを添加した。得られたターゲットは、99.7％の相対密度であった。

（実施例7）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gのテルル化インジウムを添加した。得られたターゲットは、99.9％の相対密度であった。

（実施例7）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gのホウ酸を添加した。得られたターゲットは、99.7％の相対密度であった。

（実施例8）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gのリン酸ビスマス（III）を添加した。得られたターゲットは、99.9％の相対密度であった。

（実施例9）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gのリン酸ホウ素（III）水和物を添加した。得られたターゲットは、99.4％の相対密度であった。

（実施例10）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gの酸化ヒ素（III）を添加した。得られたターゲットは、99.9％の相対密度であった。

（実施例11）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gの酸化アンチモン（III）を添加した。得られたターゲットは、99.8％の相対密度であった。

（実施例12）
実施例1、2、3と同様の方法を実施した。ただし、スラリーには、140gの酸化ビスマス（III）を添加した。得られたターゲットは、99.9％の相対密度であった。

スパッタリング工程中のITOターゲットの利用効率は、改善された。

また、塩化水素や塩素ガスのような有害な材料を使用せずに、任意形状の大きなITOターゲットを調製することが可能な工程が提供される。塩化水素や塩素ガスは、いずれも生物有機体に有害である。

また、相対密度が理論値の99％を超え、ターゲット本体にわたって、優れた密度均一性、化学量論性、ならびに電気的熱的伝導性を有し、250cm²よりも大きなターゲット寸法を有するITOターゲットが調製される。

Claims

高密度ITOターゲットを製造する方法であって、
重量比で80％を超えるITO粉末含有量の、ITO粉末の水性スリップを形成するステップを有し、
前記スリップは、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、テルル、および／またはホウ素のうちの1または2以上の化合物の形態の、1または2以上の焼結助剤を有することを特徴とする方法。
前記焼結助剤の一つは、酸化ヒ素（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、酸化アンチモン（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、酸化ビスマス（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、ホウ酸であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、酸化テルル（IV）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、酸化ビスマス（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、ヒ素化インジウム（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、アンチモン化インジウム（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、セレン化インジウム（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、テルル化インジウム（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、リン酸ビスマス（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一つに記載の方法。
前記焼結助剤の一つは、リン酸ホウ素（III）であり、濃度は、乾燥ITO粉末の重量比で、0.001％から1％の間であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一つに記載の方法。
さらに、多孔質焼きせっこう（plaster of paris）モールドを用いて、前記スリップを成形し、ITOグリーン本体を製造するステップを有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一つに記載の方法。
さらに、加圧スリップキャスティング装置に固定された多孔質高分子モールドを用いて、前記スリップを成形し、ITOグリーン本体を得るステップを有することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一つに記載の方法。
さらに、前記スリップをスプレー乾燥処理し、粒状ITO粉末を製造するステップを有し、
前記粒状ITO粉末は、冷間等静水圧圧縮法を用いて、グリーン本体に稠密化されることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一つに記載の方法。
さらに、前記グリーン本体を、最大1700℃のピーク温度で、炉内で熱処理するステップを有することを特徴とする請求項14、15、16のいずれか一つに記載の方法。
請求項1乃至17のいずれか一つに記載の方法を用いて製造されたITOターゲット。