JP2014125422A - Oxide sintered body, oxide sintered body sputtering target and its manufacturing method - Google Patents

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健治 尾身
Shinichi Hara
慎一 原
Masanori Kogo
雅則 向後
Kenichi Ito
謙一 伊藤
Tetsuo Shibutami
哲夫 渋田見
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high quality and high yield IGZO sputtering target suitable for an oxide semiconductor film use by improving variation of property of an IGZO thin film and improving generation of cracks during target manufacturing and sputtering which are problems especially for large scale sputtering target for oxide semiconductor film.SOLUTION: There is provided an oxide sintered body containing at least In, Ga and Zn, having a homologous crystal structure represented by InGaZnOand a diffraction intensity ratio I1/I2 of 0.85 to 1.25, where I1 is a diffraction intensity at 30.3° to 30.9° of an incident angle in X-ray diffraction (2θ) and I2 is diffraction intensity at 31.1° to 31.5°.

Description

本発明は、主にインジウム、ガリウム、亜鉛、酸素から構成される酸化物半導体膜用スパッタリングターゲット(IGZOターゲット)に関するものである。   The present invention relates to an oxide semiconductor film sputtering target (IGZO target) mainly composed of indium, gallium, zinc, and oxygen.

酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛を含む酸化物(IGZO)又はこれらを主成分とする酸化物半導体膜は、アモルファスシリコン膜よりも移動度が大きいという利点があり、高移動度が求められる有機EL用TFT素子用途として応用が進んでいる。   An oxide (IGZO) containing indium oxide-gallium oxide-zinc oxide or an oxide semiconductor film containing these oxides as a main component has an advantage that the mobility is higher than that of an amorphous silicon film, and an organic EL in which high mobility is required. Application is progressing as a TFT device application.

IGZO薄膜の形成は、大面積化が容易でかつ高性能の膜が得られることから、IGZO焼結体を用いたスパッタリング法によるのが一般的である。特に近年、IGZO半導体膜の製品実用化が格段に進み、量産の為の大型スパッタリングターゲットの需要が増しているが、この大型ターゲットを使用した際に発生するIGZO薄膜の特性のばらつきや、大型ターゲットの製造歩留まり低下、更にはスパッタリング時の割れの問題が顕著となっている。   The formation of the IGZO thin film is generally performed by a sputtering method using an IGZO sintered body because a large area can be easily obtained and a high performance film can be obtained. In particular, in recent years, the commercialization of IGZO semiconductor films has progressed dramatically, and the demand for large-scale sputtering targets for mass production has increased. However, variations in the characteristics of IGZO thin films generated when these large targets are used, and large targets The production yield reduction of the above, and the problem of cracking during sputtering are prominent.

IGZO薄膜特性のばらつきは、スパッタリング法により形成されたIGZO薄膜中のIn、Ga、Znの元素組成比が、ターゲット使用率の上昇に伴い変動する問題であり、特に薄膜中の亜鉛元素低下の傾向が指摘されている。この為、TFT特性のばらつきが生じ、品質不良の原因となっている。既に特許文献1には、焼結体中に複数の結晶相が存在すると薄膜組成が変動し易いとの指摘がされている。しかしながら、実際にはホモロガス単相構造のみから構成されるターゲットであっても、組成変動の問題が発生しており、特に大型ターゲットを用いた量産工程での特性のバラツキが問題となっている。   Variation in IGZO thin film characteristics is a problem in which the elemental composition ratio of In, Ga, and Zn in an IGZO thin film formed by a sputtering method fluctuates as the target usage rate increases. Has been pointed out. For this reason, variations in TFT characteristics occur, causing quality defects. Patent Document 1 has already pointed out that the thin film composition tends to fluctuate when a plurality of crystal phases exist in the sintered body. However, in practice, even a target composed only of a homologous single-phase structure has a problem of composition variation, and in particular, variation in characteristics in a mass production process using a large target.

焼結体の割れの問題に関しては、IGZO焼結体の結晶組織は、異方性の高い層状構造を持つホモロガス結晶構造を含むことが多く、このような焼結体の強度は従来の酸化物ターゲットと比べて極端に低いという問題がある。この為、ターゲット製造時における割れ発生の問題や、スパッタリング時に発生する熱応力によりターゲット割れの問題が発生している。また、ターゲット割れの問題は、焼結体の大きさが大きくなるほど発生する応力が大きくなる為、より発生し易い傾向にある。   Regarding the problem of cracking of the sintered body, the crystal structure of the IGZO sintered body often includes a homologous crystal structure having a highly anisotropic layered structure, and the strength of such a sintered body is a conventional oxide. There is a problem that it is extremely low compared to the target. For this reason, the problem of the crack generation at the time of target manufacture and the problem of the target crack have occurred by the thermal stress generated at the time of sputtering. Further, the problem of target cracking tends to occur more easily because the generated stress increases as the size of the sintered body increases.

IGZO焼結体の強度を改善する方法として、特許文献2ではスピネル構造を含む結晶層とすることで抗折強度を58MPaに高くすることが示されている。また、特許文献3では、スピネル構造とビックスバイト含む結晶相とすることで抗折強度14.3kg/mm(約140MPa)を得ている。しかしながら、これらの方法ではIGZO膜の組成が限定されてしまうために、膜特性の最適化のためにIGZO焼結体のIn、Ga、Znの各組成比を適宜決定することができず、また、前述のように複数の結晶相を含む焼結体では薄膜組成変動の問題が指摘されていることから、焼結体の組成比によらず焼結体の強度を高める方法が望まれていた。特に、ホモロガス結晶構造のみとなる組成比の場合、著しく強度が低い為、焼結体の強度の改善が強く望まれている。 As a method for improving the strength of the IGZO sintered body, Patent Document 2 shows that the bending strength is increased to 58 MPa by using a crystal layer containing a spinel structure. In Patent Document 3, a bending strength of 14.3 kg / mm 2 (about 140 MPa) is obtained by using a crystal phase including a spinel structure and a bixbite. However, since these methods limit the composition of the IGZO film, the composition ratios of In, Ga, and Zn in the IGZO sintered body cannot be determined as appropriate in order to optimize the film characteristics. As mentioned above, since the problem of fluctuations in the composition of the thin film has been pointed out in the sintered body containing a plurality of crystal phases, a method for increasing the strength of the sintered body regardless of the composition ratio of the sintered body has been desired. . In particular, in the case of a composition ratio having only a homologous crystal structure, since the strength is remarkably low, improvement of the strength of the sintered body is strongly desired.

また、焼結体の強度を改善する方法として、焼結体の高密度化が有効であることが知られているが、IGZO焼結体は結晶成長が比較的早いために、ポア(気泡)が焼結体内部に残り易く高密度な焼結体を得ることは難しい。特許文献4には、焼結の保持時間を20時間以上とし、密度98%の焼結体を得ている。しかし、焼結体の結晶成長が促進されるため粒径は7μm以上と大きくなり、焼結体の強度の記述なないが、一般にこのように粒径が成長した場合には焼結体の強度は低い。特に、ホモロガス構造の様な層状構造のみの焼結体の場合には更に強度が低下し易い。   In addition, it is known that increasing the density of the sintered body is effective as a method for improving the strength of the sintered body. However, since the IGZO sintered body grows relatively quickly, pores (bubbles) However, it is difficult to obtain a high-density sintered body. In Patent Document 4, a sintered body having a density of 98% is obtained with a sintering holding time of 20 hours or longer. However, since the crystal growth of the sintered body is promoted, the particle size becomes as large as 7 μm or more, and there is no description of the strength of the sintered body, but generally the strength of the sintered body when the particle size grows in this way. Is low. In particular, in the case of a sintered body having only a layered structure such as a homologous structure, the strength is likely to further decrease.

国際公開2009/157535号パンフレットInternational Publication No. 2009/157535 Pamphlet 特開2008−163441号公報JP 2008-163441 A 国際公開2011/040028号パンフレットInternational Publication No. 2011/040028 Pamphlet 国際公開2009/157535号パンフレットInternational Publication No. 2009/157535 Pamphlet

本発明の目的は、特に酸化物半導体膜用大型スパッタリングターゲットの課題である、IGZO薄膜の特性バラツキを改善させると共に、ターゲット製造時およびスパッタリング時の割れの発生を改善させることにより、酸化物半導体膜用途に最適の高品質かつ高歩留まりのIGZOスパッタリングターゲットを提供することにある。   An object of the present invention is to improve the characteristic variation of an IGZO thin film, which is a problem of a large-sized sputtering target for an oxide semiconductor film, and to improve the generation of cracks during target production and sputtering. An object of the present invention is to provide an IGZO sputtering target having a high quality and a high yield that is optimum for the application.

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体において、X線回折における入射角(2θ)の回折強度比を制御することによって、スパッタリング成膜後のIGZO薄膜中の組成変動を抑えることが可能となることを見出した。さらに、量産装置で要求される大型サイズのターゲット製造において、その製造歩留まりを改善させると共に、スパッタリング時の割れ発生を改善させる効果についても見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive investigations, the inventors of the present invention have determined that sputtering is achieved by controlling the incident intensity (2θ) diffraction intensity ratio in X-ray diffraction in a sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4. It has been found that the composition fluctuation in the IGZO thin film after the film can be suppressed. Furthermore, in the manufacture of large-size targets required for mass production apparatuses, the present inventors have found the effect of improving the production yield and improving the generation of cracks during sputtering, and have completed the present invention.

本発明の態様は以下のとおりである。
(1)少なくともIn、Ga及びZnを含有する酸化物焼結体であって、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有し、X線回折における入射角(2θ)が、30.3°〜30.9°における回折強度をI1、31.1°〜31.5°における回折強度をI2とした場合、回折強度比I1/I2が0.85以上1.25以下であることを特徴とする酸化物焼結体。
(2)酸化物焼結体中の60μm×80μmの範囲に存在する長さ3μm以上の微小クラックの本数が、20本以下であることを特徴とする(1)に記載の酸化物焼結体。
(3)ターゲット面の面積が1302cm2以上である平板形状、または、ターゲット面の面積が486cm2以上である円筒形状であることを特徴とする(1)または(2)に記載の酸化物焼結体。
(4)酸化物焼結体の抗折強度が100MPa以上であることを特徴とする(1)から(3)に記載の酸化物焼結体。
(5)上述の(1)から(4)に記載の酸化物焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
(6)スパッタリング成膜したIGZO薄膜中の亜鉛元素の組成変動率が5%未満であることを特徴とする(5)に記載のスパッタリングターゲット。
(7)少なくともIn、Ga及びZnを含有する酸化物焼結体であって、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する酸化物焼結体の製造法において、各元素の酸化物粉末を湿式媒体ミル処理することによって得られる混合粉末の比表面積が12.0〜15.0m/gかつ平均粒径が0.35〜0.45μmの範囲であり、混合粉末中の酸化亜鉛の結晶子径が60nm以下である混合粉末を用いることを特徴とする、(1)〜(4)に記載の酸化物焼結体の製造方法。
(8)前記混合粉末において、さらに、300〜750℃の温度領域における体積膨張率が2.1%以下、かつ1000〜1200℃の温度領域における体積膨張率が4.2%以下である混合粉末を用いることを特徴とする、(7)に記載の酸化物焼結体の製造方法。
Aspects of the present invention are as follows.
(1) An oxide sintered body containing at least In, Ga and Zn, having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , and having an incident angle (2θ) in X-ray diffraction of 30.3 ° to When the diffraction intensity at 30.9 ° is I1, and the diffraction intensity at 31.1 ° to 31.5 ° is I2, the diffraction intensity ratio I1 / I2 is 0.85 or more and 1.25 or less. Oxide sintered body.
(2) The oxide sintered body according to (1), wherein the number of microcracks having a length of 3 μm or more existing in the range of 60 μm × 80 μm in the oxide sintered body is 20 or less. .
(3) The oxide sintered body according to (1) or (2), which has a flat plate shape with an area of the target surface of 1302 cm 2 or more, or a cylindrical shape with an area of the target surface of 486 cm 2 or more. .
(4) The oxide sintered body according to (1) to (3), wherein the bending strength of the oxide sintered body is 100 MPa or more.
(5) A sputtering target using the oxide sintered body according to (1) to (4) described above as a target material.
(6) The sputtering target according to (5), wherein the composition fluctuation rate of the zinc element in the IGZO thin film formed by sputtering is less than 5%.
(7) In an oxide sintered body containing at least In, Ga, and Zn and having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , the oxide powder of each element is wet The mixed powder obtained by media mill treatment has a specific surface area of 12.0 to 15.0 m 2 / g and an average particle size of 0.35 to 0.45 μm, and the zinc oxide crystallites in the mixed powder The method for producing an oxide sintered body according to any one of (1) to (4), wherein a mixed powder having a diameter of 60 nm or less is used.
(8) In the mixed powder, the volume expansion coefficient in the temperature range of 300 to 750 ° C. is 2.1% or less, and the volume expansion coefficient in the temperature range of 1000 to 1200 ° C. is 4.2% or less. The method for producing an oxide sintered body according to (7), wherein:

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の酸化物焼結体は、少なくともインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素を含んでなり、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体である。本発明で言う「InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体」とは、X線回折パターンがInGaZnOの回折パターンと一致したピークを含む焼結体を言う。また、本発明で言う「InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体」とは、X線回折パターンがInGaZnOの回折パターンと一致し、InGaZnOの回折パターンに帰属されないピークを含まないことを意味する。 The oxide sintered body of the present invention is a sintered body that includes at least indium, gallium, zinc, and oxygen and has a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 . The “sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 ” referred to in the present invention refers to a sintered body having an X-ray diffraction pattern including a peak that matches the diffraction pattern of InGaZnO 4 . Further, the "sintered body having only homologous crystal structure represented by InGaZnO 4" is referred to in the present invention, X-ray diffraction pattern is consistent with the diffraction pattern of InGaZnO 4, the peaks that are not attributable to the diffraction pattern of InGaZnO 4 It means not included.

本発明によれば、X線回折における入射角(2θ)が、30.3°〜30.9°における回折強度をI1、31.1°〜31.5°における回折強度をI2とした場合、回折強度比I1/I2が0.85以上1.25以下とすることにより、スパッタリング薄膜の組成変動現象を抑制されると共に、ターゲット製造時およびスパッタリング時の割れの発生の少ないIGZO焼結体となる。   According to the present invention, when the incident angle (2θ) in X-ray diffraction is I1, the diffraction intensity at 30.3 ° to 30.9 ° is I1, and the diffraction intensity at 31.1 ° to 31.5 ° is I2, When the diffraction intensity ratio I1 / I2 is 0.85 or more and 1.25 or less, the composition fluctuation phenomenon of the sputtering thin film is suppressed, and an IGZO sintered body with less generation of cracks during target production and sputtering is obtained. .

本発明の酸化物焼結体は、X線回折における入射角(2θ)が、30.3°〜30.9°における回折強度をI1、および31.1°〜31.5°における回折強度をI2とした場合、回折強度比I1/I2が0.85以上1.25以下であることを特徴とする。より好ましくは、回折強度比I1/I2が0.90以上1.10以下である。回折強度比I1/I2の上昇は、InGaZnO結晶相のC軸方向の成長が選択的に進んでいることを示すものである。本発明者らは、C軸方向へ結晶粒子の成長が一定の水準を越えると、結晶粒子内に大量の層状の微小クラックが入り易くなることを見出し、回折強度比の値を一定値以下とすることにより、微小クラックの少ない焼結体を得ることに成功した。一方、回折強度比が0.85未満の場合は、所望の焼結体密度が得られ難くなり、強度低下およびスパッタリング時の異常放電につながる為好ましくない。 In the oxide sintered body of the present invention, the incident angle (2θ) in X-ray diffraction is I1 when the incident angle (2θ) is 30.3 ° to 30.9 °, and the diffraction intensity when 31.1 ° to 31.5 °. When I2, the diffraction intensity ratio I1 / I2 is 0.85 or more and 1.25 or less. More preferably, the diffraction intensity ratio I1 / I2 is 0.90 or more and 1.10 or less. The increase in the diffraction intensity ratio I1 / I2 indicates that the growth of the InGaZnO 4 crystal phase in the C-axis direction is selectively advanced. The present inventors have found that when the growth of crystal grains in the C-axis direction exceeds a certain level, a large amount of layered microcracks are likely to enter the crystal grains, and the value of the diffraction intensity ratio is set to a certain value or less. By doing so, we succeeded in obtaining a sintered body with few microcracks. On the other hand, when the diffraction intensity ratio is less than 0.85, it is difficult to obtain a desired sintered body density, which leads to a decrease in strength and abnormal discharge during sputtering.

本発明の酸化物焼結体においては、焼結体の60μm×80μmの範囲に存在する長さ3μm以上の微小クラックの本数が20本以下であることが好ましく、10本以下であることがより好ましい。長さ15μm以上のクラックを有さないことがさらに好ましい。本発明者らは、IGZOスパッタ膜の組成変動現象について詳細な原因調査を行なった。高密度のIGZO焼結体を得るためには、原料よりなる成形体を十分な高温で焼成する必要がある。しかし、一般に高密度IGZO焼結体の内部にはInGaZnOで表されるホモロガス結晶構造には特有の層状の微小クラックが存在し、この微小クラックが多くなると、薄膜の組成変動がより顕著となることが判明した。つまり、微小クラックが多く存在する焼結体は、雰囲気中の水分やターゲット洗浄工程における洗浄液との接触により、内部クラック層に水分を吸着、含有する。このようなターゲットを用いて成膜した場合、ターゲットから叩き出された亜鉛原子が水分子によって散乱され、亜鉛原子の膜付着率が極端に低下する結果、IGZO膜の組成変動が生じることを突き止めた。 In the oxide sintered body of the present invention, the number of microcracks having a length of 3 μm or more existing in the range of 60 μm × 80 μm of the sintered body is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less. preferable. More preferably, the crack does not have a length of 15 μm or more. The present inventors conducted a detailed cause investigation on the composition fluctuation phenomenon of the IGZO sputtered film. In order to obtain a high-density IGZO sintered body, it is necessary to fire a molded body made of a raw material at a sufficiently high temperature. However, in general, the homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 is present inside the high-density IGZO sintered body, and there is a specific layered microcrack. When this microcrack increases, the composition variation of the thin film becomes more prominent. It has been found. That is, a sintered body having many microcracks adsorbs and contains moisture in the internal crack layer by contact with moisture in the atmosphere and a cleaning liquid in the target cleaning process. When forming a film using such a target, the zinc atoms knocked out of the target are scattered by water molecules, and the film adhesion rate of zinc atoms is extremely reduced, resulting in the compositional variation of the IGZO film. It was.

さらに、本発明の酸化物焼結体のオープンポア率は0.2%以下であることが好ましく、0.15%以下であることがより好ましく、0.10%以下であることが更に好ましい。オープンポアとは、焼結体の再表面への開放経路を有する空隙(空孔やクラック)を指し、その空隙が直接焼結体の表面へ開放している場合だけでなく、他の空隙を介しながら表面へ開放している空隙を指す。オープンポア率とは、焼結体体積とオープンポア体積の総量に対するオープンポア体積の割合のことを言う。オープンポアが一定割合以上存在すると、焼結体内部に雰囲気等からの水分が吸着され、IGZO膜中の各元素組成の変動原因となる為、極力低減させることが好ましい。   Furthermore, the open pore ratio of the oxide sintered body of the present invention is preferably 0.2% or less, more preferably 0.15% or less, and further preferably 0.10% or less. Open pores refer to voids (holes or cracks) that have an open path to the resurface of the sintered body, and not only when the voids open directly to the surface of the sintered body, but also other voids. It refers to a void that is open to the surface while passing through. The open pore ratio refers to the ratio of the open pore volume to the total volume of the sintered body volume and the open pore volume. When open pores are present in a certain ratio or more, moisture from the atmosphere or the like is adsorbed inside the sintered body, which causes variation of each elemental composition in the IGZO film, and therefore it is preferable to reduce it as much as possible.

本発明の酸化物焼結体の抗折強度は100MPa以上であることが好ましく、150MPa以上であることがより好ましい。酸化物焼結体の強度が高ければ研削加工においても割れが発生しにくく、歩留りが高いために生産性が良い。更に、スパッタリング中に高いパワーが投入される円筒形スパッタリングターゲットに使用した場合においても、割れの問題が発生しにくい。   The bending strength of the oxide sintered body of the present invention is preferably 100 MPa or more, and more preferably 150 MPa or more. If the strength of the oxide sintered body is high, cracks are less likely to occur during grinding, and the yield is high, so the productivity is good. Furthermore, even when used for a cylindrical sputtering target in which high power is applied during sputtering, the problem of cracking is unlikely to occur.

なお、酸化物焼結体のインジウム、ガリウムおよび亜鉛の比率は、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を含有する組成であれば特に限定されないが、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体は特に本発明の効果が大きく、好適である。 Incidentally, indium oxide sintered body, gallium and zinc ratio is not particularly limited as long as the composition containing a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4, having only the homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 Sintered bodies are particularly suitable because of the great effect of the present invention.

次に、本発明の酸化物焼結体の製造方法について、工程毎に説明する。   Next, the manufacturing method of the oxide sintered body of the present invention will be described for each step.

(1)原料混合工程
原料粉末は特に限定されるものではなく、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛の塩化物、硝酸塩、炭酸塩等の金属塩粉末を用いることも可能であるが、取り扱い性を考慮すると酸化物粉末が好ましい。
(1) Raw material mixing step The raw material powder is not particularly limited. For example, metal salt powders such as indium, gallium, zinc chloride, nitrate, carbonate, etc. can be used. Oxide powder is then preferred.

各原料粉末の純度は、99.9%以上が好ましく、より好ましくは99.99%以上である。純度が低いと、含有される不純物により、本発明のIGZO焼結体を用いたスパッタリングターゲットで形成されたTFTに、悪影響が及ぼすことがあるからである。   The purity of each raw material powder is preferably 99.9% or more, more preferably 99.99% or more. This is because if the purity is low, the impurities contained may adversely affect the TFT formed by the sputtering target using the IGZO sintered body of the present invention.

これらの原料の配合は、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を生成する組成であれば本願の効果を得ることができる為、特に制限はない。各原料粉末の比表面積および平均粒径は、次工程である粉砕・混合処理により、本願発明に必要な物性を有する粉末を得るために重要である。本願では、酸化インジウムの比表面積が10.0〜13.0m/gかつ平均粒径が0.9〜1.3μm、酸化ガリウムの比表面積が10.0〜17.0m/gかつ平均粒径が1.8〜2.5μm、酸化亜鉛の比表面積が3.0〜15.0m/gかつ平均粒径を0.2〜1.5μmである粉末を原料として用いることが好ましい。酸化亜鉛原料に関しては、その比表面積が10.0〜13.0m/gかつ平均粒径が0.20〜0.35μmである粉末を用いることにより、所望とする物性がより得易くなるため、特に好ましい。 The blending of these raw materials is not particularly limited because the effects of the present application can be obtained as long as the composition produces a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 . The specific surface area and average particle diameter of each raw material powder are important for obtaining a powder having the physical properties necessary for the present invention by the subsequent pulverization / mixing process. In the present application, the specific surface area of indium oxide is 10.0 to 13.0 m 2 / g and the average particle size is 0.9 to 1.3 μm, the specific surface area of gallium oxide is 10.0 to 17.0 m 2 / g and the average It is preferable to use as a raw material a powder having a particle size of 1.8 to 2.5 μm, a specific surface area of zinc oxide of 3.0 to 15.0 m 2 / g, and an average particle size of 0.2 to 1.5 μm. Regarding the zinc oxide raw material, the desired physical properties are more easily obtained by using a powder having a specific surface area of 10.0 to 13.0 m 2 / g and an average particle size of 0.20 to 0.35 μm. Is particularly preferred.

次に、これら原料粉末を粉砕・混合する。本発明においては、この粉砕・混合において適切な処理を行ない、所望の物性を有する混合粉を得ることが特に重要である。本発明においては、混合・粉砕能力において優れる湿式処理法を用いることが最も好ましい。具体的にはジルコニア製のビーズを用いた湿式ビーズミル粉砕・混合が好ましい。適切な湿式ビーズミル粉砕・混合を施すことによって、粉砕・混合後の粉末の比表面積が12.0〜15.0m/gかつ平均粒径が0.35〜0.45μmの範囲であり、更に、処理後の混合粉末中の酸化亜鉛の結晶子径が60nm以下であることを満たす原料粉末を得ることが本願において極めて重要である。粉砕・混合後の粉末の比表面積については、12.5〜14.5m/gの範囲にあることがより好ましい。これらの物性範囲に調整することにより、原料粉末の活性が飛躍的に向上し、焼成工程における焼結反応性が飛躍的に改善する。そして、従来よりも低温、短時間で緻密化が可能となるだけでなく、InGaZnOのホモロガス結晶粒子におけるC軸方向への選択的粒成長が抑制され、焼結体中の微小クラック発生を抑制することが可能となる。 Next, these raw material powders are pulverized and mixed. In the present invention, it is particularly important to obtain a mixed powder having desired physical properties by performing an appropriate treatment in the pulverization / mixing. In the present invention, it is most preferable to use a wet processing method which is excellent in mixing and grinding ability. Specifically, wet bead mill pulverization / mixing using zirconia beads is preferable. By performing appropriate wet bead mill grinding / mixing, the powder after grinding / mixing has a specific surface area of 12.0-15.0 m 2 / g and an average particle size of 0.35-0.45 μm, It is extremely important in the present application to obtain a raw material powder satisfying that the crystallite diameter of zinc oxide in the mixed powder after treatment is 60 nm or less. The specific surface area of the powder after pulverization and mixing is more preferably in the range of 12.5 to 14.5 m 2 / g. By adjusting to these physical property ranges, the activity of the raw material powder is remarkably improved, and the sintering reactivity in the firing step is remarkably improved. In addition to being able to be densified at a lower temperature and in a shorter time than before, selective grain growth in the C-axis direction of InGaZnO 4 homologous crystal particles is suppressed, and the generation of microcracks in the sintered body is suppressed. It becomes possible to do.

上記に加え、処理後の粉末は、本粉末より作製した成形体の体積膨張率が300〜750℃の温度領域において2.1%以下、かつ1000〜1200℃の温度領域において4.2%以下であることが好ましい。300〜750℃の温度領域において1.3%以下、1000℃〜1200℃の温度領域の温度領域においては2.5%以下であることがより好ましく、300〜750℃の温度領域において0.08%以下、1000℃〜1200℃の温度領域の温度領域においては0.13%以下であることが更に好ましい。   In addition to the above, the powder after the treatment is 2.1% or less in the temperature range of 300 to 750 ° C. and 4.2% or less in the temperature range of 1000 to 1200 ° C. of the molded body produced from the powder. It is preferable that It is more preferably 1.3% or less in the temperature range of 300 to 750 ° C., 2.5% or less in the temperature range of 1000 ° C. to 1200 ° C., and 0.08 in the temperature range of 300 to 750 ° C. % Or less, and more preferably 0.13% or less in the temperature range of 1000 ° C. to 1200 ° C.

本願における体積膨張率は、主として各原料粉末の均一混合性を示す指標である。混合粉末中の各原料の分散状態が適切でない場合、焼成工程においてInGaZnOが形成される過程で激しい体積膨張が発生し、焼成割れの原因となる。上記範囲に設定することによって、比較的早い昇温速度下でも、大型サイズのターゲットの焼成割れのリスクが大幅に低減される。 The volume expansion coefficient in the present application is an index mainly showing the uniform mixing property of each raw material powder. When the dispersion state of each raw material in the mixed powder is not appropriate, severe volume expansion occurs in the process of forming InGaZnO 4 in the firing step, which causes firing cracks. By setting it in the above range, the risk of firing cracks of a large-sized target is greatly reduced even at a relatively high rate of temperature increase.

上記物性を満たすIGZO混合原料を得る為には、適切なビーズミル装置粉砕・混合条件下にて処理を行なう必要がある。例えば、ミル容積2Lのビーズミル装置にて粉末25kgを処理する場合、下記の条件で行うことが好ましい。   In order to obtain an IGZO mixed raw material satisfying the above physical properties, it is necessary to perform treatment under appropriate bead mill apparatus pulverization / mixing conditions. For example, when processing 25 kg of powder in a bead mill apparatus having a mill volume of 2 L, it is preferable to carry out under the following conditions.

スラリー中の固形分濃度は30%〜70%、より好ましくは40%〜55%とする。固形分濃度が高くなり過ぎると処理能力が低下し、所望する粉末物性値が得られない。特に酸化亜鉛は粘度上昇の原因となり易く、他の原料との混合性を大きく損ねる原因となることから、適正範囲内に調整することが重要である。一方、スラリー中の固形分濃度が低くなりすぎると、処理量自体が減ってしまう為、好ましくない。   The solid content concentration in the slurry is 30% to 70%, more preferably 40% to 55%. If the solid content concentration becomes too high, the processing ability is lowered, and desired powder physical properties cannot be obtained. In particular, zinc oxide tends to cause an increase in viscosity and greatly impairs the mixing property with other raw materials, so it is important to adjust it within an appropriate range. On the other hand, if the solid content concentration in the slurry is too low, the treatment amount itself is reduced, which is not preferable.

粉砕メディアは、粉砕能力の高いジルコニアビーズを用い、ビーズ径はφ0.2mm〜φ0.4mmの範囲内とする。ミルに投入するビーズの総量は5.0〜6.5kgの範囲とし、ミル容積に対するビーズ充填率としては75〜85%の範囲とする。   As the grinding media, zirconia beads having high grinding ability are used, and the bead diameter is in the range of φ0.2 mm to φ0.4 mm. The total amount of beads charged into the mill is in the range of 5.0 to 6.5 kg, and the bead filling rate relative to the mill volume is in the range of 75 to 85%.

スラリー温度についても厳密に管理する必要があり、ミル入口スラリー温度を15℃以下、好ましくは12℃以下に管理すると共に、ミル出口のスラリー温度を21℃以下となるように常時管理する必要がある。ミル処理によって、スラリー温度は急激に上昇することから、スラリータンクには適切な冷却機構を備えておくことが好ましい。   The slurry temperature also needs to be strictly controlled, and the mill inlet slurry temperature must be controlled to 15 ° C. or lower, preferably 12 ° C. or lower, and constantly controlled so that the slurry temperature at the mill outlet is 21 ° C. or lower. . Since the slurry temperature rapidly rises due to the milling process, it is preferable to provide the slurry tank with an appropriate cooling mechanism.

分散剤の種類は特に問わないが、特に酸化亜鉛粉末のスラリー粘度変化を一定範囲内に抑える必要があり、この為スラリーpHは5〜9の中性域付近となるように調整を行なう。分散剤添加量が多いと、スプレー乾燥後の粉末顆粒の強度が高くなりすぎる為、成形体の強度低下につながり、成形体の焼成割れの原因となる。この為添加量は一般的な添加量よりも少なくする必要があり、0.9wt%以下が好ましく、0.7wt%以下とすることがより好ましい。   The type of the dispersant is not particularly limited. In particular, it is necessary to suppress the change in the slurry viscosity of the zinc oxide powder within a certain range. For this reason, the slurry pH is adjusted to be in the vicinity of the neutral region of 5-9. When the amount of the dispersant added is large, the strength of the powder granule after spray drying becomes too high, which leads to a decrease in strength of the molded product and causes fire cracking of the molded product. For this reason, it is necessary to make addition amount smaller than general addition amount, 0.9 wt% or less is preferable, and 0.7 wt% or less is more preferable.

ミル内へのスラリー供給量はミルへの負担の大きい1〜2パスまでは0.6L/min〜1.5L/minとし、その後は1.5L/min〜3.1L/minとすると効率的に処理が進み、全体のパス回数の低減が図れる為好ましい。パス回数が過度に上昇すると、ミル内壁からの不純物混入によりスパッタ薄膜のTFTとしての特性不良の原因となるため、好ましくない。   It is efficient to supply the slurry into the mill from 0.6 L / min to 1.5 L / min up to 1 to 2 passes with a heavy load on the mill, and from 1.5 L / min to 3.1 L / min thereafter. This is preferable because the process proceeds to the above and the number of passes can be reduced. If the number of passes increases excessively, impurities from the inner wall of the mill cause contamination of the sputtered thin film TFT, which is not preferable.

ミルの周速は5.5m/sec〜9.5m/secの範囲に設定し、6.0m/sec〜8.0m/secの範囲とすることがより好ましい。処理のバッチによっては同一条件であってもスラリー粘度が何らかの要因によって上昇することがあるが、この場合は分散剤量を上記範囲内の内で適宜追添加し、スラリー粘度を常に3000mPa・sとしておくことが重要であり、これによって安定した処理が可能となる。   The peripheral speed of the mill is set in the range of 5.5 m / sec to 9.5 m / sec, and more preferably in the range of 6.0 m / sec to 8.0 m / sec. Depending on the processing batch, the slurry viscosity may increase due to some factor even under the same conditions. In this case, the amount of the dispersant is appropriately added within the above range, and the slurry viscosity is always set to 3000 mPa · s. It is important to keep the processing stable.

上記の条件を踏まえて、5〜20パス、より好ましくは5〜15パス循環させて粉砕処理を行なうことにより、所望の物性値を有する混合粉末が得ることができる。パス回数が不足すると、焼成割れの原因となるだけでなく、高密度焼結体が得られにくくなる。高密度体を得る為には高温または長時間の焼成が必要となり、従来のIGZO焼結体と同様に内部に微小クラックを生じ易くなる。一方、パス回数が増加し、過度に比表面積を上昇、あるいは平均粒子径を低下させた場合も、粉末のかさ密度が低下し、成形性の低下により歩留まり低下の原因となると共に、粉末の再凝集が進む結果、高密度焼結体が得られにくくなる。この場合も、高密度焼結体を得る為に高温または長時間の焼成を行なう必要が生じるため、従来IGZO同様、内部に微小クラックを生じ易くなる。   In consideration of the above conditions, a mixed powder having desired physical property values can be obtained by performing pulverization treatment by circulating for 5 to 20 passes, more preferably 5 to 15 passes. If the number of passes is insufficient, it not only causes firing cracks but also makes it difficult to obtain a high-density sintered body. In order to obtain a high-density body, high-temperature or long-time firing is required, and microcracks are likely to be generated inside as in the case of a conventional IGZO sintered body. On the other hand, when the number of passes increases and the specific surface area is excessively increased or the average particle size is decreased, the bulk density of the powder is decreased, which causes a decrease in yield due to a decrease in moldability and a re-use of the powder. As a result of the progress of aggregation, it becomes difficult to obtain a high-density sintered body. Also in this case, since it is necessary to perform baking at a high temperature or for a long time in order to obtain a high-density sintered body, micro cracks are likely to be generated inside as in the conventional IGZO.

湿式混合処理を行った場合の、最終的な粉末の状態は特に限定されない。鋳込み成形等の湿式成形方法では、スラリーをそのまま用いることが可能であるが、乾式で成形する場合には、粉末の流動性が高く成形体密度が均一となる造粒粉末を用いるのが望ましい。造粒方法についても特に限定しないが、噴霧造粒、流動層造粒、転動造粒、撹拌造粒などが使用できる。特に、操作が容易で、多量に処理できる噴霧造粒を用いることが望ましい。   The state of the final powder when the wet mixing process is performed is not particularly limited. In a wet molding method such as cast molding, the slurry can be used as it is. However, in the case of dry molding, it is desirable to use a granulated powder with high powder fluidity and uniform compact density. The granulation method is not particularly limited, and spray granulation, fluidized bed granulation, rolling granulation, stirring granulation, and the like can be used. In particular, it is desirable to use spray granulation which is easy to operate and can be processed in large quantities.

(2)成形工程
次に、この粉末を成形する。ここでは一例として乾式粉末を用いた乾式成形について説明する。プレス圧力は用いる粉末の物性によって適宜変更可能であるが、一般的には100〜500kg/cmである。成形圧力はクラック等の発生がなく、取り扱いが可能な成形体であれば特に限定されるものではない。また、プレス成形後の成形密度をより高める為に冷間静水圧成形(CIP)を行うことが好ましい。CIP圧力も用いる粉末物性によって適宜変更可能であるが、1000〜3500kg/cmの範囲が一般的である。
(2) Molding step Next, this powder is molded. Here, dry molding using a dry powder will be described as an example. The pressing pressure can be appropriately changed depending on the physical properties of the powder used, but is generally 100 to 500 kg / cm 2 . The molding pressure is not particularly limited as long as it does not generate cracks and can be handled. Moreover, it is preferable to perform cold isostatic pressing (CIP) in order to further increase the molding density after press molding. The CIP pressure can also be appropriately changed depending on the powder physical properties to be used, but a range of 1000 to 3500 kg / cm 2 is common.

(3)焼成工程
続いて焼成工程を行なう。焼成方法は、常圧焼結、加圧焼結など様々な方法が用いる事が可能である。本発明では、InGaZnOのホモロガス結晶粒子におけるC軸方向への粒成長を抑制する観点から、比較的早い昇温速度で昇温させることが好ましい。具体的には、20〜600℃/時間、好ましくは100〜600℃/時間、より好ましくは200〜600℃/時間、さらに好ましくは300〜600℃/時間である。この為、急速加熱焼成が可能な電磁波焼成炉を用いて焼成を行なうとより効果的である。また、300〜750℃、および1000℃〜1200℃の温度領域を200℃/時間以上の昇温速度で昇温させる場合については、ビーズミル粉砕・混合後の粉末の体積膨張率が300〜750℃の温度領域において1.3%以下、1000℃〜1200℃の温度領域においては2.5%以下である混合粉末を用いることが、大型ターゲットの焼成割れを防止する観点から好ましい。
(3) Firing step Subsequently, the firing step is performed. As the firing method, various methods such as atmospheric pressure sintering and pressure sintering can be used. In the present invention, from the viewpoint of suppressing grain growth in the C-axis direction in InGaZnO 4 homologous crystal grains, it is preferable to raise the temperature at a relatively high rate of temperature increase. Specifically, it is 20-600 degreeC / hour, Preferably it is 100-600 degreeC / hour, More preferably, it is 200-600 degreeC / hour, More preferably, it is 300-600 degreeC / hour. For this reason, it is more effective to perform firing using an electromagnetic wave firing furnace capable of rapid heating firing. When the temperature range of 300 to 750 ° C. and 1000 to 1200 ° C. is increased at a temperature increase rate of 200 ° C./hour or more, the volume expansion coefficient of the powder after bead mill pulverization / mixing is 300 to 750 ° C. From the viewpoint of preventing firing cracks of the large target, it is preferable to use a mixed powder of 1.3% or less in the temperature range of 2.5% or less and 2.5% or less in the temperature range of 1000 to 1200 ° C.

保持温度は1350℃〜1450℃が好ましい。温度が高過ぎるとInGaZnOの結晶粒成長が急激に進行し、異常粒成長による強度低下によって焼成割れが発生し、歩留まりが低下する。逆に保持温度が低すぎると、緻密化が進まない為に、高密度焼結体が得られず、スパッタリング中のアーキング増加の原因となることから好ましくない。 The holding temperature is preferably 1350 ° C to 1450 ° C. If the temperature is too high, the crystal grain growth of InGaZnO 4 proceeds rapidly, firing cracks occur due to strength reduction due to abnormal grain growth, and the yield decreases. On the other hand, if the holding temperature is too low, the densification does not proceed, so that a high-density sintered body cannot be obtained, which causes an increase in arcing during sputtering.

上記温度にて保持時間を3時間以下、好ましくは5分以上60分以下とする。保持時間が長くなると、InGaZnOのホモロガス結晶粒子におけるC軸方向への選択的な粒成長が進行しやすくなり、焼結体内部に微小クラックが発生する為、好ましくない。保持時間が短いと十分な焼結が進まず、低密度や密度ムラ等の問題が生じるため、ある程度の保持時間が必要となるが、本発明における混合粉末は、極短時間の保持時間で高密度化し、大型ターゲットの焼成においても密度ムラのない焼結体を得ることが可能である。 The holding time at the above temperature is 3 hours or less, preferably 5 minutes or more and 60 minutes or less. When the holding time is long, selective grain growth in the C-axis direction of InGaZnO 4 homologous crystal grains tends to proceed, and microcracks are generated inside the sintered body, which is not preferable. If the holding time is short, sufficient sintering will not proceed and problems such as low density and density unevenness will occur, so a certain holding time is required, but the mixed powder in the present invention has a high holding time with an extremely short holding time. It is possible to obtain a sintered body that is densified and has no density unevenness even when firing a large target.

降温速度は、熱衝撃による割れのない程度の速度で適宜選択される。一般的な抵抗加熱式電気炉においては例えば300℃/h以下の温度で冷却される。焼成時の雰囲気は特に制限されないが、亜鉛の昇華を抑制するために大気または酸素雰囲気とすることが好ましい。   The temperature lowering speed is appropriately selected at a speed that does not cause cracking due to thermal shock. In a general resistance heating electric furnace, cooling is performed at a temperature of 300 ° C./h or less, for example. The atmosphere during firing is not particularly limited, but is preferably an air or oxygen atmosphere in order to suppress zinc sublimation.

(4)ターゲット化工程
得られた焼結体は、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンター等の機械加工機を用いて、板状、円状、円筒状等の所望の形状に研削加工する。さらに、必要に応じて無酸素銅やチタン等からなるバッキングプレート、バッキングチューブにインジウム半田等を用いて接合(ボンディング)することにより、本発明の焼結体をターゲット材としたスパッタリングターゲットを得ることができる。
(4) Targeting process The obtained sintered body is formed into a desired shape such as a plate shape, a circular shape, or a cylindrical shape by using a machining machine such as a surface grinder, a cylindrical grinder, a lathe, a cutting machine, or a machining center. To grind. Furthermore, a sputtering target using the sintered body of the present invention as a target material is obtained by bonding (bonding) a backing plate made of oxygen-free copper, titanium, or the like to the backing tube or backing tube using indium solder or the like as necessary. Can do.

焼結体のサイズは、特に限定されないが、本発明による焼結体は強度が高いため大型のターゲットを製造することが可能となる。平板形スパッタリングターゲットの場合、縦310mm×横420mm(ターゲット面の面積1302cm)以上の大型の焼結体を作製することができる。また、円筒形スパッタリングターゲットの場合、外径91mmΦ×170mm(ターゲット面の面積486cm)以上の大型の焼結体を作製することができる。なお、ここで言うターゲット面の面積とは、スパッタリングされる側の焼結体表面の面積を言う。なお、複数の焼結体から構成される多分割ターゲットの場合、それぞれの焼結体の中でスパッタリングされる側の焼結体表面の面積が最大のものを多分割ターゲットにおけるターゲット面の面積とする。 The size of the sintered body is not particularly limited, but since the sintered body according to the present invention has high strength, a large target can be manufactured. In the case of a flat-plate-type sputtering target, a large-sized sintered body having a length of 310 mm × width of 420 mm (target surface area 1302 cm 2 ) or more can be produced. In the case of a cylindrical sputtering target, a large-sized sintered body having an outer diameter of 91 mmΦ × 170 mm (target surface area 486 cm 2 ) or more can be produced. In addition, the area of the target surface said here means the area of the sintered compact surface by the side of sputtering. In the case of a multi-divided target composed of a plurality of sintered bodies, the area of the surface of the sintered body on the side to be sputtered in each sintered body is the largest and the area of the target surface in the multi-divided target To do.

また、ターゲットの厚みは特に限定されないが、4mm以上15mm以下が好ましい。4mmより薄い場合は、ターゲット利用率が低く経済的でない。また、15mmより厚い場合には、焼結体の重量が重くなるため、ターゲット化工程でハンドリング設備等が必要となる。   The thickness of the target is not particularly limited, but is preferably 4 mm or more and 15 mm or less. If it is thinner than 4 mm, the target utilization is low and not economical. On the other hand, when the thickness is larger than 15 mm, the sintered body becomes heavy, and thus handling equipment or the like is required in the targeting step.

本発明では、少なくともIn、Ga及びZnを含有する酸化物焼結体であって、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有し、当該酸化物焼結体中のX線回折における入射角(2θ)の回折強度比を制御することにより、IGZO薄膜の組成変動の問題を改善させると共に、焼結体の強度を改善させ、大型ターゲット製造歩留まりを向上させると共に、スパッタリング中の割れを抑制することが可能となる。 In the present invention, an oxide sintered body containing at least In, Ga, and Zn, having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , and an incident angle (X-ray diffraction) in the oxide sintered body ( By controlling the diffraction intensity ratio of 2θ), the problem of composition variation of the IGZO thin film is improved, the strength of the sintered body is improved, the yield of large target production is improved, and cracking during sputtering is suppressed. Is possible.

実施例2に示す焼結体試験片の微小クラック観察写真である。写真中の番号は、観察された微小クラックを示す。4 is a microcrack observation photograph of a sintered body test piece shown in Example 2. FIG. The numbers in the photographs indicate the observed microcracks. 比較例2に示す焼結体試験片の微小クラック観察写真である。4 is a microcrack observation photograph of a sintered body test piece shown in Comparative Example 2.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はここに記載の方法に限定されるものではない。なお、本実施例における主な測定条件は、以下に記載の通りである。
(1)焼結体の密度
JIS R 1634に準拠して、アルキメデス法により式(1)により算出した焼結体の体積と乾燥重量からかさ密度を算出し、これを理論密度で除することにより相対密度とした。
焼結体体積=(抱水重量−水中重量)/水の密度 (1)
焼結体の理論密度(d)は、焼結体中のIn、Ga、Znを酸化物に換算して、それぞれ酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛としたときに、それぞれの量a(g)、b(g)、c(g)と、それぞれの真密度7.18(g/cm)、5.95(g/cm)、5.67(g/cm)を用いて、(2)式のように相加平均から算出した。
d=(a+b+c)/((a/7.18)+(b/5.95)+(c/5.67)) (2)
(2)オープンポア率
上記アルキメデス法において算出した焼結体体積と、式(3)によって算出したオープンポア体積とから、(4)式により算出した。
オープンポア体積=(抱水重量−乾燥重量)/水の密度 (3)
オープンポア率=
(オープンポア体積/(焼結体体積+オープンポア体積))×100(%) (4)
(3)結晶子径
混合粉末のX線回折パターンを下記条件にて測定し、得られた酸化亜鉛の102ピークを用いて、Scherrerの式から結晶子径を算出した。
走査方法 :ステップスキャン法(FT法)
X線源 :CUKα
パワー :40kV、40mA
ステップ幅 :0.01°
測定範囲 :酸化亜鉛(102ピーク) 46.8°≦2θ≦48.2°
(4)X線回折測定
最表面より0.5mm以上研削した後の任意の10箇所をサンプリングし、鏡面研磨した焼結体試料の2θ=20〜70°の範囲のX線回折パターンを下記条件にて測定し、InGaZnOの回折パターン(Materials Data Inc. JADE7(ver.7j) File No.00−038−1104参照)と比較した。
走査方法 :ステップスキャン法(FT法)
X線源 :CuKα
パワー :40kV、40mA
ステップ幅 :0.02°
(5)微小クラックの観察
最表面より0.5mm以上研削した後の任意の10箇所をサンプリングする。機械研磨段階でのクラック発生を防止する為、断面イオンミリング法(装置:クロスセクションポリッシャ IB−09020CP 日本電子製)で観察面を作成し、その後観察面に導電性コーティング(オスミウムコート)を施した後、観察を行った。
装置 :FE−SEM(JSM−7600F 日本電子製)
加速電圧 :10kV(倍率:1500倍)
検出器 :反射電子検出器
計測方法 :任意の60μm×80μmの領域内において、長さ3μm以上のクラックの本数をカウントする。クラックの端部が他の1本以上のクラックの端部と繋がっていると認められる場合には、それらを合わせて1本としてカウントする。2本以上のクラックが交差していると認められる場合には、それぞれ独立してカウントする。
(6)抗折強度
最表面より0.5mm以上研削した後の焼結体より下記寸法のサンプルを切り出し、JIS R 1601に準拠して測定した。
試験方法 :3点曲げ試験
支点間距離 :30mm
試料サイズ :3×4×40mm
ヘッド速度 :0.5mm/min
(7)体積膨張率
本発明では昇温時に発生する成形体の体積膨張を体積膨張率として定義する。本発明における体積膨張率とは、以下の手順にて算出される値である。測定用のサンプルには、2000kg/cmにて冷間静水圧成形(CIP)を行った後の直径が28〜30mm、厚さ6〜8mmの形状のものを使用する。焼成は、一般的な常圧焼成法により、所定の焼成温度Tにて焼成を行う。体積膨張率は焼成前の直径をL、焼成温度Tにおける焼結体の当該直径Lよりα=(L−L)/L×100(%)として算出される。焼成条件は、昇温速度および降温速度を共に100℃/h、温度Tでの保持時間を1時間とし、雰囲気は大気雰囲気にて焼成を行う。焼成温度Tを20℃ステップで変化させ、各焼成温度Tにおける体積膨張率をプロットし、スムージングすることにより、所定の温度域での体積膨張率プロファイルを得る。
(8)平均粒径(D50)
測定装置 :レーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD−7100)
測定方法 :秤量した原料粉末0.3〜0.5gをヘキサメタリン酸ナトリウム溶液(0.2%)30mlに入れ、超音波分散機にて出力200Wで1分間分散させた後に測定する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the methods described herein. The main measurement conditions in this example are as described below.
(1) Density of sintered body In accordance with JIS R 1634, the bulk density is calculated from the volume and dry weight of the sintered body calculated by Equation (1) by the Archimedes method, and this is divided by the theoretical density. Relative density.
Sintered body volume = (weight of hydrate-weight of water) / density of water (1)
The theoretical density (d) of the sintered body is determined by converting In, Ga, and Zn in the sintered body into oxides, respectively, indium oxide, gallium oxide, and zinc oxide. , B (g), c (g) and their respective true densities of 7.18 (g / cm 3 ), 5.95 (g / cm 3 ), 5.67 (g / cm 3 ), 2) Calculated from the arithmetic mean as in the equation.
d = (a + b + c) / ((a / 7.18) + (b / 5.95) + (c / 5.67)) (2)
(2) Open pore ratio It calculated by the equation (4) from the sintered body volume calculated by the Archimedes method and the open pore volume calculated by the equation (3).
Open pore volume = (wet weight-dry weight) / density of water (3)
Open pore rate =
(Open pore volume / (sintered body volume + open pore volume)) × 100 (%) (4)
(3) Crystallite diameter The X-ray diffraction pattern of the mixed powder was measured under the following conditions, and the crystallite diameter was calculated from the Scherrer equation using the obtained 102 peaks of zinc oxide.
Scanning method: Step scan method (FT method)
X-ray source: CUKα
Power: 40kV, 40mA
Step width: 0.01 °
Measurement range: Zinc oxide (102 peak) 46.8 ° ≦ 2θ ≦ 48.2 °
(4) X-ray diffraction measurement An arbitrary 10 places after grinding 0.5 mm or more from the outermost surface were sampled, and an X-ray diffraction pattern in the range of 2θ = 20 to 70 ° of the mirror-polished sintered body sample was as follows. And was compared with a diffraction pattern of InGaZnO 4 (see Materials Data Inc. JADE7 (ver. 7j) File No. 00-038-1104).
Scanning method: Step scan method (FT method)
X-ray source: CuKα
Power: 40kV, 40mA
Step width: 0.02 °
(5) Observation of microcracks Sampling is performed at 10 arbitrary positions after grinding 0.5 mm or more from the outermost surface. In order to prevent the occurrence of cracks in the mechanical polishing stage, an observation surface was created by a cross-sectional ion milling method (apparatus: cross section polisher IB-09020CP manufactured by JEOL), and then a conductive coating (osmium coating) was applied to the observation surface. Later, observations were made.
Equipment: FE-SEM (JSM-7600F made by JEOL)
Acceleration voltage: 10 kV (magnification: 1500 times)
Detector: Backscattered electron detector measurement method: Counts the number of cracks having a length of 3 μm or more in an arbitrary region of 60 μm × 80 μm. When it is recognized that the end of the crack is connected to the end of one or more other cracks, they are combined and counted as one. When it is recognized that two or more cracks intersect, each is counted independently.
(6) Fracture strength A sample having the following dimensions was cut out from the sintered body after grinding 0.5 mm or more from the outermost surface, and measured according to JIS R 1601.
Test method: 3-point bending test fulcrum distance: 30 mm
Sample size: 3 x 4 x 40 mm
Head speed: 0.5 mm / min
(7) Volume expansion coefficient In this invention, the volume expansion of the molded object which generate | occur | produces at the time of temperature rising is defined as a volume expansion coefficient. The volume expansion coefficient in the present invention is a value calculated by the following procedure. A sample having a diameter of 28 to 30 mm and a thickness of 6 to 8 mm after cold isostatic pressing (CIP) at 2000 kg / cm 2 is used as a measurement sample. Firing is performed at a predetermined firing temperature T by a general atmospheric pressure firing method. The volume expansion coefficient is calculated as α = (L−L 0 ) / L 0 × 100 (%) from the diameter L of the sintered body at the firing temperature T with the diameter before firing as L 0 . The firing conditions are such that the temperature rise rate and the temperature fall rate are both 100 ° C./h, the holding time at the temperature T is 1 hour, and the atmosphere is fired in an air atmosphere. By changing the firing temperature T in steps of 20 ° C., plotting the volume expansion coefficient at each firing temperature T and performing smoothing, a volume expansion coefficient profile in a predetermined temperature range is obtained.
(8) Average particle diameter (D50)
Measuring device: Laser diffraction particle size distribution measuring device (Salazu-7100, manufactured by Shimadzu Corporation)
Measurement method: 0.3 to 0.5 g of the weighed raw material powder is put into 30 ml of a sodium hexametaphosphate solution (0.2%), and measured after being dispersed for 1 minute at an output of 200 W with an ultrasonic disperser.

(ビーズミル処理による混合粉末の作成)
純度99.99%以上の酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末、酸化亜鉛粉末を、金属元素の原子比換算でIn:Ga:Zn=1:1:1となるように15.0kg秤量した。秤量した粉末を純水10kgにてスラリー化し、ポリアクリレート系分散剤を90g(0.6wt%)入れ、固形分濃度60%のスラリーを作成した。内容積2.5Lのビーズミル装置にφ0.3mmジルコニアビーズを80%充填し、ミル周速7.5m/sec、スラリー供給量2.5L/minにてスラリーをミル内に循環させ、粉砕、混合処理を行った。さらに、スラリー供給タンクの温度を10℃〜12℃、スラリー出口温度を18℃〜20℃の範囲内で温度管理を行い、ミル内への循環回数(パス回数)を増減させることにより、粉末物性の異なる混合粉末を作成した。その後、得られたスラリーを噴霧乾燥した後、体積膨張率測定用のサンプルを作成し、前述記載の方法にて体積膨張率の測定を行った。表1にパス回数別の混合粉末物性を示す。
(Preparation of mixed powder by bead mill treatment)
15.0 kg of indium oxide powder, gallium oxide powder, and zinc oxide powder having a purity of 99.99% or more were weighed so that In: Ga: Zn = 1: 1: 1 in terms of atomic ratio of metal elements. The weighed powder was slurried with 10 kg of pure water, and 90 g (0.6 wt%) of a polyacrylate dispersant was added to prepare a slurry having a solid content concentration of 60%. A bead mill with an internal volume of 2.5 L is filled with 80% φ0.3 mm zirconia beads, and the slurry is circulated through the mill at a mill peripheral speed of 7.5 m / sec and a slurry supply rate of 2.5 L / min. Processed. Furthermore, by controlling the temperature of the slurry supply tank within the range of 10 ° C. to 12 ° C. and the temperature of the slurry outlet within the range of 18 ° C. to 20 ° C. Different mixed powders were prepared. Then, after the obtained slurry was spray-dried, a sample for measuring the volume expansion coefficient was prepared, and the volume expansion coefficient was measured by the method described above. Table 1 shows the properties of the mixed powder according to the number of passes.

Figure 2014125422
(実施例1)
成形型に条件1の混合粉末をタッピングしながら充填し、2ton/cmの圧力でCIP処理して平板型成形体を3枚と円筒型成形体を3個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)3枚と、外径91mm×高さ170mm×厚さ7mm(ターゲット面の面積:486cm)の円筒型焼結体を3個得た。
(焼成条件)
焼成温度:1375℃
保持時間:30分
昇温速度:300℃〜750℃ 200℃/h
1000℃〜1200℃ 200℃/h
その他の昇温領域 200℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は98.7%であり、焼成割れを目視で観察した結果、平板型の焼結体には割れは認められなかった。円筒型の焼結体においては、3個中1個に僅かなクラックが発生していた。得られた平板型の焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
Figure 2014125422
Example 1
The mixed powder of Condition 1 was filled in the mold while tapping, and CIP treatment was performed at a pressure of 2 ton / cm 2 to obtain three flat mold bodies and three cylindrical mold bodies. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three pieces of the sintered body (the area of the target surface: 1302 cm 2 ) and three cylindrical sintered bodies having an outer diameter of 91 mm × height of 170 mm × thickness of 7 mm (target surface area: 486 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1375 ° C
Holding time: 30 minutes Temperature rising rate: 300 ° C to 750 ° C 200 ° C / h
1000 ° C to 1200 ° C 200 ° C / h
Other temperature rising range 200 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 98.7%. As a result of visually observing the fired cracks, no cracks were observed in the flat plate-type sintered body. In the cylindrical sintered body, a slight crack occurred in one of the three. Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained flat plate-type sintered bodies.

次に、得られた平板型焼結体を101.6mmΦ×6mmtに加工した後、無酸素銅製のバッキングプレートにインジウムハンダによりボンディングしてスパッタリングターゲットとした。このターゲットを用いて下記条件にて、スパッタリングを行いIGZO膜をガラス基板上に成膜した。
(スパッタリング条件)
ガス:アルゴン、酸素(10%)
圧力:0.3Pa
電源:DC
投入パワー:500W(5.3W/cm
ターゲット回転:5rpm
(薄膜変動の評価方法)
組成変動の経時変化を評価する為、ターゲット使用率0%(初期)から100%(ライフエンド)の間を使用率10%刻みで成膜したIGZO薄膜について、セイコーインスツルメンツ(株)製ICP(誘導結合アルゴンプラズマ)発光分析装置およびパーキンエルマー製ICP質量分析装置を用いて薄膜中のIn:Ga:Zn比を測定した。得られた分析結果の平均値[Zn]ave(mol%)と最大値[Zn]max(mol%)および最小値[Zn]min(mol%)より、下記式(5)より組成変動率を算出した。
組成変動率(%)=([Zn]max−[Zn]min)/[Zn]ave×100(%)
・・・(5)
算出された組成変動率は5%未満であり、有意な薄膜組成変動は認められなかった。
Next, the obtained flat plate-shaped sintered body was processed to 101.6 mmΦ × 6 mmt, and then bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to obtain a sputtering target. Using this target, sputtering was performed under the following conditions to form an IGZO film on the glass substrate.
(Sputtering conditions)
Gas: Argon, oxygen (10%)
Pressure: 0.3Pa
Power supply: DC
Input power: 500 W (5.3 W / cm 2 )
Target rotation: 5rpm
(Evaluation method of thin film fluctuation)
In order to evaluate the change over time of composition variation, Seiko Instruments Inc. ICP (inductive) was used for the IGZO thin film formed at a target usage rate of 10% between 0% (initial) and 100% (life end). The In: Ga: Zn ratio in the thin film was measured using a combined argon plasma) emission spectrometer and an ICP mass spectrometer manufactured by PerkinElmer. From the average value [Zn] ave (mol%), the maximum value [Zn] max (mol%) and the minimum value [Zn] min (mol%) of the obtained analysis results, the composition fluctuation rate is calculated from the following formula (5). Calculated.
Composition variation rate (%) = ([Zn] max− [Zn] min) / [Zn] ave × 100 (%)
... (5)
The calculated composition variation rate was less than 5%, and no significant thin film composition variation was observed.

(実施例2)
条件2の混合粉末を用い、実施例1と同様の方法で平板型成形体を3枚と円筒型成形体を3個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)3枚と、外径91mm×高さ170mm×厚さ7mm(ターゲット面の面積:486cm)の円筒型焼結体を3個得た。
(焼成条件)
焼成温度:1375℃
保持時間:10分
昇温速度:300℃〜750℃ 200℃/h
1000℃〜1200℃ 200℃/h
その他の昇温領域 200℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は98.8%であり、焼成割れを目視で観察した結果、平板型の焼結体には割れは認められなかった。円筒型の焼結体においては、3個中1個に僅かなクラックが発生していた。得られた焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
(Example 2)
Using the mixed powder of Condition 2, three flat plate molded bodies and three cylindrical molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three pieces of the sintered body (the area of the target surface: 1302 cm 2 ) and three cylindrical sintered bodies having an outer diameter of 91 mm × height of 170 mm × thickness of 7 mm (target surface area: 486 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1375 ° C
Holding time: 10 minutes Temperature rising rate: 300 ° C. to 750 ° C. 200 ° C./h
1000 ° C to 1200 ° C 200 ° C / h
Other temperature rising range 200 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 98.8%. As a result of visually observing the fired cracks, no cracks were observed in the flat plate-type sintered body. In the cylindrical sintered body, a slight crack occurred in one of the three. Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained sintered bodies.

さらに、実施例1と同様の方法でスパッタリングターゲットの作成を行い、スパッタリング成膜後の薄膜組成変動を評価した。その結果、組成変動率は5%未満であり、有意な薄膜組成変動は認められなかった。   Further, a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1, and the fluctuation of the thin film composition after the sputtering film formation was evaluated. As a result, the composition variation rate was less than 5%, and no significant thin film composition variation was observed.

(実施例3)
条件2の混合粉末を用い、実施例1と同様の方法で平板型成形体を3枚と円筒型成形体を3個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)3枚と、外径91mm×高さ170mm×厚さ7mm(ターゲット面の面積:486cm)の円筒型焼結体を3個得た。
(焼成条件)
焼成温度:1375℃
保持時間:60分
昇温速度:300℃〜750℃ 200℃/h
1000℃〜1200℃ 200℃/h
その他の昇温領域 200℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は99.1%であり、焼成割れを目視で観察した結果、平板型の焼結体には割れは認められなかった。円筒型の焼結体においては、3個中1個に僅かなクラックが発生していた。得られた焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
(Example 3)
Using the mixed powder of Condition 2, three flat plate molded bodies and three cylindrical molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three pieces of the sintered body (the area of the target surface: 1302 cm 2 ) and three cylindrical sintered bodies having an outer diameter of 91 mm × height of 170 mm × thickness of 7 mm (target surface area: 486 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1375 ° C
Holding time: 60 minutes Temperature rising rate: 300 ° C. to 750 ° C. 200 ° C./h
1000 ° C to 1200 ° C 200 ° C / h
Other temperature rising range 200 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 99.1%. As a result of visually observing the fired cracks, no cracks were observed in the flat plate-type sintered body. In the cylindrical sintered body, a slight crack occurred in one of the three. Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained sintered bodies.

さらに、実施例1と同様の方法でスパッタリングターゲットの作成を行い、スパッタリング成膜後の薄膜組成変動を評価した。その結果、組成変動率は5%未満であり、有意な薄膜組成変動は認められなかった。   Further, a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1, and the fluctuation of the thin film composition after the sputtering film formation was evaluated. As a result, the composition variation rate was less than 5%, and no significant thin film composition variation was observed.

(実施例4)
条件3の混合粉末を用い、実施例1と同様の方法で平板型成形体を3枚と円筒型成形体を3個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)3枚と、外径91mm×高さ170mm×厚さ7mm(ターゲット面の面積:486cm)の円筒型焼結体を3個得た。
(焼成条件)
焼成温度:1375℃
保持時間:30分
昇温速度:300℃〜750℃ 200℃/h
1000℃〜1200℃ 200℃/h
その他の昇温領域 200℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は99.2%であり、焼成割れを目視で観察した結果、平板型の焼結体には割れは認められなかった。円筒型の焼結体においては、3個中1個に僅かなクラックが発生していた。得られた焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
Example 4
Using the mixed powder of condition 3, three plate-shaped molded bodies and three cylindrical molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three pieces of the sintered body (the area of the target surface: 1302 cm 2 ) and three cylindrical sintered bodies having an outer diameter of 91 mm × height of 170 mm × thickness of 7 mm (target surface area: 486 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1375 ° C
Holding time: 30 minutes Temperature rising rate: 300 ° C to 750 ° C 200 ° C / h
1000 ° C to 1200 ° C 200 ° C / h
Other temperature rising range 200 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 99.2%. As a result of visually observing the fired cracks, no cracks were observed in the flat plate-type sintered body. In the cylindrical sintered body, a slight crack occurred in one of the three. Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained sintered bodies.

さらに、実施例1と同様の方法でスパッタリングターゲットの作成を行い、スパッタリング成膜後の薄膜組成変動を評価した。その結果、組成変動率は5%未満であり、有意な薄膜組成変動は認められなかった。   Further, a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1, and the fluctuation of the thin film composition after the sputtering film formation was evaluated. As a result, the composition variation rate was less than 5%, and no significant thin film composition variation was observed.

(実施例5)
条件4の混合粉末を用い、実施例1と同様の方法で平板型成形体を3枚と円筒型成形体を3個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)3枚と、外径91mm×高さ170mm×厚さ7mm(ターゲット面の面積:486cm)の円筒型焼結体を3個得た。
(焼成条件)
焼成温度:1375℃
保持時間:30分
昇温速度:300℃〜750℃ 400℃/h
1000℃〜1200℃ 400℃/h
その他の昇温領域 400℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は99.1%であり、焼成割れを目視で観察した結果、平板型、円筒型焼結体共に割れは認められなかった。得られた焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
(Example 5)
Using the mixed powder of condition 4, three flat molded bodies and three cylindrical molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three pieces of the sintered body (the area of the target surface: 1302 cm 2 ) and three cylindrical sintered bodies having an outer diameter of 91 mm × height of 170 mm × thickness of 7 mm (target surface area: 486 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1375 ° C
Holding time: 30 minutes Temperature rising rate: 300 ° C to 750 ° C 400 ° C / h
1000 ° C to 1200 ° C 400 ° C / h
Other temperature rising range 400 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 99.1%. As a result of visually observing the fired cracks, no cracks were observed in both the flat and cylindrical sintered bodies. . Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained sintered bodies.

さらに、実施例1と同様の方法でスパッタリングターゲットの作成を行い、スパッタリング成膜後の薄膜組成変動を評価した。その結果、組成変動率は5%未満であり、有意な薄膜組成変動は認められなかった。   Further, a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1, and the fluctuation of the thin film composition after the sputtering film formation was evaluated. As a result, the composition variation rate was less than 5%, and no significant thin film composition variation was observed.

(比較例1)
条件5の混合粉末を用い、実施例1と同様の方法で平板型成形体を3枚得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)を3枚得た。
(焼成条件)
焼成温度:1375℃
保持時間:30分
昇温速度:300℃〜750℃ 200℃/h
1000℃〜1200℃ 200℃/h
その他の昇温領域 200℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は96.6%であり、焼成割れを目視で観察した結果、3枚中2枚にクラックが発生していた。得られた焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
Three flat molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1 using the mixed powder of Condition 5. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three sheets (area of target surface: 1302 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1375 ° C
Holding time: 30 minutes Temperature rising rate: 300 ° C to 750 ° C 200 ° C / h
1000 ° C to 1200 ° C 200 ° C / h
Other temperature rising range 200 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 96.6%, and as a result of visually observing the fired cracks, cracks occurred in two of the three sheets. Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained sintered bodies.

さらに、実施例1と同様の方法でスパッタリングターゲットの作成を行い、スパッタリング成膜後の薄膜組成変動を評価した。その結果、組成変動率は11.7%であり、明らかな薄膜組成変動が認められた。   Further, a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1, and the fluctuation of the thin film composition after the sputtering film formation was evaluated. As a result, the composition fluctuation rate was 11.7%, and a clear thin film composition fluctuation was recognized.

(比較例2)
条件5の混合粉末を用い、実施例1と同様の方法で平板型成形体を3枚と円筒型成形体を3個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)3枚と、外径91mm×高さ170mm×厚さ7mm(ターゲット面の面積:486cm)の円筒型焼結体を3個得た。
(焼成条件)
焼成温度:1425℃
保持時間:120分
昇温速度:300℃〜750℃ 200℃/h
1000℃〜1200℃ 200℃/h
その他の昇温領域 200℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は99.0%であり、焼成割れを目視で観察した結果、平板型焼結体においては3枚中2枚に、円筒型焼結体では3個全てにクラックが発生していた。得られた焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
(Comparative Example 2)
Using the mixed powder of Condition 5, three flat molded bodies and three cylindrical molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three pieces of the sintered body (the area of the target surface: 1302 cm 2 ) and three cylindrical sintered bodies having an outer diameter of 91 mm × height of 170 mm × thickness of 7 mm (target surface area: 486 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1425 ° C
Holding time: 120 minutes Temperature rising rate: 300 ° C. to 750 ° C. 200 ° C./h
1000 ° C to 1200 ° C 200 ° C / h
Other temperature rising range 200 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 99.0%. As a result of visually observing the firing cracks, in the flat plate-type sintered body, two of the three were cylindrical. In the mold sintered body, cracks occurred in all three. Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained sintered bodies.

さらに、実施例1と同様の方法でスパッタリングターゲットの作成を行い、スパッタリング成膜後の薄膜組成変動を評価した。その結果、組成変動率は14.9%であり、明らかな薄膜組成変動が認められた。   Further, a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1, and the fluctuation of the thin film composition after the sputtering film formation was evaluated. As a result, the composition fluctuation rate was 14.9%, and a clear thin film composition fluctuation was recognized.

(比較例3)
条件6の混合粉末を用い、実施例1と同様の方法で平板型成形体を3枚得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、下記条件にて焼成し、概寸:縦420mm×横310mm×厚さ6mmの平板型焼結体(ターゲット面の面積:1302cm)を3枚得た。
(焼成条件)
焼成温度:1425℃
保持時間:120分
昇温速度:300℃〜750℃ 200℃/h
1000℃〜1200℃ 200℃/h
その他の昇温領域 200℃/h
雰囲気 :大気
降温速度:300℃/h(1400℃から400℃の間)
得られた焼結体の相対密度を測定した結果、相対密度の平均は98.3%であり、焼成割れを目視で観察した結果、3枚中1枚にクラックが発生していた。得られた焼結体の内1枚について、微小クラック本数、X線ピーク強度比、オープンポア率、抗折強度を測定した結果を表2に示す。
(Comparative Example 3)
Three flat molded articles were obtained in the same manner as in Example 1 using the mixed powder of Condition 6. Next, this compact is set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the following conditions. The approximate dimensions are 420 mm x 310 mm x 6 mm thick Three sheets (area of target surface: 1302 cm 2 ) were obtained.
(Baking conditions)
Firing temperature: 1425 ° C
Holding time: 120 minutes Temperature rising rate: 300 ° C. to 750 ° C. 200 ° C./h
1000 ° C to 1200 ° C 200 ° C / h
Other temperature rising range 200 ℃ / h
Atmosphere: Air cooling rate: 300 ° C / h (between 1400 ° C and 400 ° C)
As a result of measuring the relative density of the obtained sintered body, the average of the relative density was 98.3%, and as a result of visually observing the fired cracks, cracks occurred in one of the three sheets. Table 2 shows the results of measuring the number of microcracks, the X-ray peak intensity ratio, the open pore ratio, and the bending strength of one of the obtained sintered bodies.

さらに、実施例1と同様の方法でスパッタリングターゲットの作成を行い、スパッタリング成膜後の薄膜組成変動を評価した。その結果、組成変動率は12.1%であり、明らかな薄膜組成変動が認められた。   Further, a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 1, and the fluctuation of the thin film composition after the sputtering film formation was evaluated. As a result, the composition variation rate was 12.1%, and a clear thin film composition variation was observed.

Figure 2014125422
Figure 2014125422

Claims (8)

少なくともIn、Ga及びZnを含有する酸化物焼結体であって、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有し、X線回折における入射角(2θ)が、30.3°〜30.9°における回折強度をI1、31.1°〜31.5°における回折強度をI2とした場合、回折強度比I1/I2が0.85以上1.25以下であることを特徴とする酸化物焼結体。 An oxide sintered body containing at least In, Ga, and Zn, has a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , and has an incident angle (2θ) in X-ray diffraction of 30.3 ° to 30.9. When the diffraction intensity at 1 ° is I1, and the diffraction intensity at 31.1 ° to 31.5 ° is I2, the diffraction intensity ratio I1 / I2 is 0.85 or more and 1.25 or less. Union. 酸化物焼結体中の60μm×80μmの範囲に存在する長さ3μm以上の微小クラックの本数が、20本以下であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物焼結体。   2. The oxide sintered body according to claim 1, wherein the number of microcracks having a length of 3 μm or more existing in the range of 60 μm × 80 μm in the oxide sintered body is 20 or less. ターゲット面の面積が1302cm以上である平板形状、または、ターゲット面の面積が486cm以上である円筒形状であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の酸化物焼結体。 The oxide sintered body according to any one of claims 1-2 in which the area of the target surface of a flat plate shape is 1302Cm 2 or more, or an area of the target surface is characterized by a cylindrical shape is 486cm 2 or more . 酸化物焼結体の抗折強度が100MPa以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の酸化物焼結体。   The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the bending strength of the oxide sintered body is 100 MPa or more. 請求項1〜4のいずれかに記載の酸化物焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。   A sputtering target using the oxide sintered body according to claim 1 as a target material. スパッタリング成膜したIGZO薄膜中の亜鉛元素の組成変動率が5%未満であることを特徴とする請求項5に記載のスパッタリングターゲット。   6. The sputtering target according to claim 5, wherein the composition fluctuation rate of zinc element in the IGZO thin film formed by sputtering is less than 5%. 少なくともIn、Ga及びZnを含有する酸化物焼結体であって、InGaZnOで表されるホモロガス結晶構造を有する酸化物焼結体の製造方法において、各元素の酸化物粉末を湿式媒体ミル処理することによって得られる混合粉末の比表面積が12.0〜15.0m/gかつ平均粒径が0.35〜0.45μmの範囲であり、混合粉末中の酸化亜鉛の結晶子径が60nm以下である混合粉末を用いることを特徴とする、請求項1〜4に記載の酸化物焼結体の製造方法。 In an oxide sintered body containing at least In, Ga, and Zn and having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , an oxide powder of each element is subjected to a wet medium mill treatment. The specific surface area of the mixed powder obtained by the above is 12.0 to 15.0 m 2 / g and the average particle size is in the range of 0.35 to 0.45 μm, and the crystallite diameter of zinc oxide in the mixed powder is 60 nm. The method for producing an oxide sintered body according to claim 1, wherein the following mixed powder is used. 前記混合粉末において、さらに、300〜750℃の温度領域における体積膨張率が2.1%以下、かつ1000〜1200℃の温度領域における体積膨張率が4.2%以下である混合粉末を用いることを特徴とする、請求項7に記載の酸化物焼結体の製造方法。   In the mixed powder, a mixed powder having a volume expansion coefficient of 2.1% or less in a temperature region of 300 to 750 ° C. and a volume expansion coefficient of 4.2% or less in a temperature region of 1000 to 1200 ° C. is used. The method for producing an oxide sintered body according to claim 7, wherein:
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