JP2020117415A - MANUFACTURING METHOD OF Sn-Zn-O-BASED OXIDE SINTERED BODY, Sn-Zn-O-BASED OXIDE SINTERED BODY, AND Sn-Zn-O-BASED OXIDE TARGET - Google Patents

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浩太郎 白木
Kotaro Shiraki
浩太郎 白木
佐藤 啓一
Keiichi Sato
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Abstract

To provide a manufacturing method of a Sn-Zn-O-based oxide sintered body capable of suppressing occurrence of arcing during deposition by a sputtering method, among the Sn-Zn-O-based oxide sintered bodies containing Zn and Sn as a main component.SOLUTION: The manufacturing method of a Sn-Zn-O-based oxide sintered body containing Zn and Sn as a main component includes a granulation step S1 for producing a granulated powder by mixing a zinc oxide powder, a tin oxide powder, an oxide powder containing a first additive element M, and a tantalum oxide powder, a forming step S2 for pressure forming the granulated powder to make a formed body, and a firing step S3 for making an oxide sintered body by firing the formed body, in which the first additive element M is at least one selected from Si, Ti, Ge, In, Bi, Ce, Al and Ga, and the tantalum oxide powder has a D90 of 5 μm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、太陽電池、液晶表示素子、タッチパネル等に適用される透明導電膜を直流スパッタリング、高周波スパッタリングといったスパッタリング法で製造する際にスパッタリングターゲットとして使用されるSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法、Sn−Zn−O系酸化物焼結体及びSn−Zn−O系酸化物ターゲットに関する。 The present invention is a Sn—Zn—O-based oxide sintered material used as a sputtering target when a transparent conductive film applied to a solar cell, a liquid crystal display device, a touch panel, etc. is manufactured by a sputtering method such as DC sputtering or high frequency sputtering. The present invention relates to a method for manufacturing a body, a Sn-Zn-O-based oxide sintered body, and a Sn-Zn-O-based oxide target.

高い導電性と可視光領域での高い透過率とを有する透明導電膜は、太陽電池、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンスおよび無機エレクトロルミネッセンス等の表面素子や、タッチパネル用電極等に利用される他、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の各種の防曇用透明発熱体としても利用されている。 The transparent conductive film having high conductivity and high transmittance in the visible light region is used for solar cells, liquid crystal display elements, surface elements such as organic electroluminescence and inorganic electroluminescence, and touch panel electrodes, etc. It is also used as a transparent heating element for various anti-fog applications such as heat ray reflective films for automobile windows and buildings, antistatic films, and freezer showcases.

透明導電膜としては、アンチモンやフッ素をドーパントとして含む酸化錫(SnO)、アルミニウムやガリウムをドーパントとして含む酸化亜鉛(ZnO)、および、錫をドーパントとして含む酸化インジウム(In)等が知られている。特に、錫をドーパントとして含む酸化インジウム(In)膜、すなわち、In−Sn−O系の膜はITO(Indium tin oxide)膜と称され、低抵抗の膜が容易に得られることから広く用いられている。 Examples of the transparent conductive film include tin oxide (SnO 2 ) containing antimony and fluorine as dopants, zinc oxide (ZnO) containing aluminum and gallium as dopants, and indium oxide (In 2 O 3 ) containing tin as a dopant. Are known. In particular, indium oxide (In 2 O 3) film containing tin as a dopant, i.e., an In-Sn-O based film is referred to as ITO (Indium tin oxide) film, since the low-resistance film can be easily obtained Widely used.

上記透明導電膜の製造方法としては、直流スパッタリング、高周波スパッタリングといったスパッタリング法が良く用いられている。スパッタリング法は、蒸気圧の低い材料の成膜や精密な膜厚制御を必要とする際に有効な手法であり、操作が非常に簡便であるため、工業的に広範に利用されている。 As a method of manufacturing the transparent conductive film, a sputtering method such as direct current sputtering or high frequency sputtering is often used. The sputtering method is an effective method when film formation of a material having a low vapor pressure or precise film thickness control is required, and the operation is extremely simple, and is widely used industrially.

上記透明導電膜を製造するため、従来、ITO等の酸化インジウム系の材料が広範囲に用いられている。しかし、インジウム金属は希少金属であること、また、毒性を有するインジウム金属は環境や人体に対し悪影響が懸念されていることから、非インジウム系の材料が求められている。 To manufacture the transparent conductive film, indium oxide-based materials such as ITO have been widely used. However, since indium metal is a rare metal, and toxic indium metal is feared to adversely affect the environment and the human body, a non-indium-based material is required.

上記非インジウム系の材料としては、上述したようにアルミニウムやガリウムをドーパントとして含む酸化亜鉛(ZnO)系材料、および、アンチモンやフッ素をドーパントとして含む酸化錫(SnO)系材料が知られている。そして、上記酸化亜鉛(ZnO)系材料の透明導電膜はスパッタリング法で工業的に製造されているが、耐薬品性(耐アルカリ性、耐酸性)に乏しい等の欠点を有する。他方、酸化錫(SnO)系材料の透明導電膜は耐薬品性に優れているものの、高密度で耐久性のある酸化錫系焼結体ターゲットを製造し難いため、上記透明導電膜をスパッタリング法で製造することに困難が伴う欠点を有していた。 As the non-indium-based material, as described above, a zinc oxide (ZnO)-based material containing aluminum or gallium as a dopant and a tin oxide (SnO 2 )-based material containing antimony or fluorine as a dopant are known. .. The zinc oxide (ZnO)-based transparent conductive film is industrially manufactured by a sputtering method, but it has drawbacks such as poor chemical resistance (alkali resistance and acid resistance). On the other hand, although the transparent conductive film of a tin oxide (SnO 2 )-based material has excellent chemical resistance, it is difficult to manufacture a tin oxide-based sintered compact target having high density and durability, and thus the transparent conductive film is sputtered. It had a drawback that it was difficult to manufacture by the method.

そこで、これ等の欠点を改善する材料として、酸化亜鉛と酸化錫を主成分とする焼結体が提案されている。例えば、特許文献1には、酸化亜鉛と酸化錫を主成分とし、2種類の添加元素を所定の割合で含有するSn−Zn−O系酸化物焼結体とその製造方法が提示されている。 Therefore, as a material for improving these drawbacks, a sintered body containing zinc oxide and tin oxide as main components has been proposed. For example, Patent Document 1 presents a Sn—Zn—O-based oxide sintered body containing zinc oxide and tin oxide as main components and containing two kinds of additive elements in a predetermined ratio, and a method for producing the same. ..

特開2017−145185号公報JP, 2017-145185, A

しかしながら、Sn−Zn−O系酸化物焼結体の製造条件によっては、当該焼結体からなるターゲットでスパッタリング法を行った際、成膜時に異常放電(アーキング)が発生し、透明導電膜の安定した成膜が困難となる場合があった。 However, depending on the manufacturing conditions of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body, abnormal sputtering (arcing) occurs during film formation when the sputtering method is performed using a target made of the sintered body, and the transparent conductive film In some cases, stable film formation may be difficult.

本発明はこのような経緯に着目してなされたもので、ZnおよびSnを主成分としたSn−Zn−O系酸化物焼結体において、スパッタリング法よる成膜時にアーキングの発生を抑制することができるSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such circumstances, and suppresses arcing during film formation by a sputtering method in a Sn—Zn—O-based oxide sintered body containing Zn and Sn as main components. It is an object of the present invention to provide a method for producing an Sn-Zn-O-based oxide sintered body that can be manufactured.

本発明の一態様は、亜鉛(Zn)とスズ(Sn)を主成分とするSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法において、亜鉛酸化物の粉末、スズ酸化物の粉末、第1添加元素Mを含有する酸化物の粉末及びタンタル酸化物の粉末を混合して造粒粉末を作製する造粒工程と、前記造粒粉末を加圧成形して成形体を得る成形工程と、前記成形体を焼成して酸化物焼結体を得る焼成工程とを有し、前記第1添加元素Mは、Si、Ti、Ge、In、Bi、Ce、AlおよびGaから選ばれた少なくとも1種であり、前記タンタル酸化物の粉末は、D90が5μm以下であることを特徴とする。 One embodiment of the present invention is a method for manufacturing a Sn—Zn—O-based oxide sintered body containing zinc (Zn) and tin (Sn) as main components, in which zinc oxide powder, tin oxide powder, and 1 a granulating step of mixing an oxide powder containing an additional element M and a tantalum oxide powder to produce a granulated powder, and a molding step of press-molding the granulated powder to obtain a molded body, And a firing step for obtaining an oxide sintered body by firing the molded body, wherein the first additional element M is at least 1 selected from Si, Ti, Ge, In, Bi, Ce, Al and Ga. The tantalum oxide powder has a D90 of 5 μm or less.

このようにすれば、得られたSn−Zn−O系酸化物焼結体からなるターゲットにおいて、スパッタリング法における成膜時にアーキングの発生を抑制することができる。 This makes it possible to suppress the occurrence of arcing during film formation by the sputtering method in the target made of the obtained Sn—Zn—O-based oxide sintered body.

このとき、本発明の一態様では、前記焼成工程を、酸素濃度が70体積%以上の雰囲気において、1200℃以上1450℃以下の温度で10時間以上30時間以下行ってもよい。 At this time, in one aspect of the present invention, the firing step may be performed at a temperature of 1200°C or more and 1450°C or less for 10 hours or more and 30 hours or less in an atmosphere having an oxygen concentration of 70% by volume or more.

このようにすれば、Sn−Zn−O系酸化物焼結体焼結体がより緻密になる。 By doing so, the Sn—Zn—O-based oxide sintered body sintered body becomes more dense.

このとき、本発明の一態様では、前記タンタル酸化物の粉末は、湿式粉砕を行った粉末としてもよい。 At this time, in one aspect of the present invention, the tantalum oxide powder may be a powder obtained by performing wet pulverization.

このようにすれば、より確実に、スパッタリング法における成膜時にアーキングの発生を抑制することができる。 By doing so, it is possible to more reliably suppress the occurrence of arcing during film formation in the sputtering method.

本発明の一態様は、亜鉛(Zn)とスズ(Sn)を主成分とするSn−Zn−O系酸化物焼結体において、さらに、第1添加元素M及びタンタル(Ta)を含有し、前記スズを、原子数比Sn/(Sn+Zn)として0.1以上0.9以下の割合で含有し、前記第1添加元素Mは、Si、Ti、Ge、In、Bi、Ce、AlおよびGaから選ばれた少なくとも1種であり、前記第1添加元素Mを、全金属元素の総量に対する原子数比M/(Sn+Zn+M+Ta)として0.0001以上0.04以下の割合で含有し、前記Taを、全金属元素の総量に対する原子数比Ta/(Sn+Zn+M+Ta)として0.005以上0.1以下の割合で含有し、前記酸化物焼結体表面において、直径2mm以上の黒点が3個/m以下であることを特徴とする。 One embodiment of the present invention is a Sn—Zn—O-based oxide sintered body containing zinc (Zn) and tin (Sn) as main components, further containing a first additive element M and tantalum (Ta), The tin is contained in an atomic number ratio Sn/(Sn+Zn) of 0.1 or more and 0.9 or less, and the first additive element M is Si, Ti, Ge, In, Bi, Ce, Al or Ga. Is at least one selected from the above, and the first additive element M is contained at a ratio of 0.0001 or more and 0.04 or less as an atomic ratio M/(Sn+Zn+M+Ta) with respect to the total amount of all metal elements, and Ta is , The atomic ratio Ta/(Sn+Zn+M+Ta) with respect to the total amount of all metal elements in a ratio of 0.005 or more and 0.1 or less, and 3 black dots/m 2 having a diameter of 2 mm or more on the surface of the oxide sintered body. It is characterized by the following.

このようにすれば、Sn−Zn−O系酸化物焼結体からなるターゲットにおいて、スパッタリング法における成膜時にアーキングの発生を抑制することができる。 By doing so, it is possible to suppress the occurrence of arcing during film formation by the sputtering method in the target formed of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body.

このとき、本発明の一態様では、Sn−Zn−O系酸化物焼結体の相対密度が90%以上かつ比抵抗が1Ω・cm以下としてもよい。 At this time, in one embodiment of the present invention, the relative density of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body may be 90% or more and the specific resistance may be 1 Ω·cm or less.

高密度で耐久性のある酸化物焼結体は、スパッタリングターゲットとして有用である。 The dense and durable oxide sintered body is useful as a sputtering target.

このとき、本発明の一態様では、上記Sn−Zn−O系酸化物焼結体にバッキングプレートを接合してなるSn−Zn−O系酸化物ターゲットとしてもよい。 At this time, in one embodiment of the present invention, a Sn—Zn—O-based oxide target may be formed by joining a backing plate to the Sn—Zn—O-based oxide sintered body.

このようにすれば、スパッタリング法における成膜時にアーキングの発生を抑制することができる。 By doing so, it is possible to suppress the occurrence of arcing during film formation in the sputtering method.

本発明に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法では、スパッタリング法における成膜時にアーキングの少ない、Sn−Zn−O系酸化物焼結体を得ることができる。 With the method for producing a Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the present invention, it is possible to obtain a Sn—Zn—O-based oxide sintered body with less arcing during film formation in the sputtering method.

図1は、本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法におけるプロセスの概略を示す工程図である。FIG. 1 is a process diagram showing an outline of a process in a method for manufacturing a Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体の表面の様子を示す写真図である。FIG. 2 is a photograph showing a state of the surface of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims, and can be modified without departing from the gist of the present invention. In addition, not all the configurations described in the present embodiment are essential as the solving means of the present invention.

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。そして、アーキングを示したターゲットの表面に黒点が現れることを発見した。この黒点部分にはZnTaと思われる小粒子が点在し、黒点部分は抵抗が高くなっていた。また、粗大な黒点、例えば直径2mm以上の大きさの黒点が現れることがあり、詳細な理由は不明であるが、粗大な黒点の数と、アーキングの程度に相関が見られた。このことから、粗大な黒点がアーキングの原因と推測された。 The present inventors have earnestly studied to solve the above-mentioned problems. He discovered that black spots appeared on the surface of the target that showed arcing. Small particles believed to be ZnTa 2 O 6 were scattered in the black dots, and the black dots had high resistance. Further, coarse black spots, for example, black spots having a diameter of 2 mm or more may appear, and the detailed reason is unknown, but a correlation was found between the number of coarse black spots and the degree of arcing. From this, coarse black dots were speculated to be the cause of arcing.

そして本発明者らは、ターゲットの原料となる亜鉛酸化物の粉末、スズ酸化物の粉末、第1添加元素Mを含有する酸化物の粉末及びタンタル酸化物の粉末の中で、タンタル酸化物の原料ロットの粒度分布が、ターゲットにおける粗大な黒点の数と関連があることを見出した。具体的には、Taの添加に用いられるTa粉末の平均粒径が大きい程、粗大な黒点の発生が多くなり、アーキングを示すことが多くなることを見出した。そして、本発明者らはかかる知見から本発明を完成するに至った。以下詳細に説明する。
1.Sn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法
1−1.造粒工程
1−2.成形工程
1−3.焼成工程
2.Sn−Zn−O系酸化物焼結体
3.Sn−Zn−O系酸化物ターゲット
Then, the present inventors have found that among the zinc oxide powder, the tin oxide powder, the oxide powder containing the first additional element M, and the tantalum oxide powder, which are the raw materials of the target, It was found that the particle size distribution of the raw material lot is related to the number of coarse black spots on the target. Specifically, it has been found that the larger the average particle size of the Ta 2 O 5 powder used for the addition of Ta, the larger the number of generation of coarse black spots and the more frequent occurrence of arcing. Then, the present inventors have completed the present invention from such knowledge. The details will be described below.
1. Method for producing Sn-Zn-O-based oxide sintered body 1-1. Granulation process 1-2. Molding process 1-3. Firing process 2. Sn—Zn—O-based oxide sintered body 3. Sn-Zn-O-based oxide target

<1.Sn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法>
本発明のSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法におけるプロセスの概略を示す工程図である。本発明の一実施形態は、亜鉛(Zn)とスズ(Sn)を主成分とするSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法において、亜鉛酸化物の粉末、スズ酸化物の粉末、第1添加元素Mを含有する酸化物の粉末及びタンタル酸化物の粉末を混合して造粒粉末を作製する造粒工程S1と、造粒粉末を加圧成形して成形体を得る成形工程S2と、成形体を焼成して酸化物焼結体を得る焼成工程S3とを有する。
<1. Method for producing Sn-Zn-O-based oxide sintered body>
A method for manufacturing the Sn—Zn—O-based oxide sintered body of the present invention will be described. FIG. 1 is a process diagram showing an outline of a process in a method for manufacturing a Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to an embodiment of the present invention. One embodiment of the present invention is a method of manufacturing a Sn—Zn—O-based oxide sintered body containing zinc (Zn) and tin (Sn) as main components, in which zinc oxide powder, tin oxide powder, Granulation step S1 for producing a granulation powder by mixing the oxide powder containing the first additional element M and the tantalum oxide powder, and the molding step S2 for press-molding the granulation powder to obtain a compact. And a firing step S3 for firing the molded body to obtain an oxide sintered body.

そして、造粒工程S1において第1添加元素M及び第2添加元素であるタンタルが所定の割合となるように混合することで、高密度で低抵抗なSn−Zn−O系酸化物焼結体を製造することができる。 Then, in the granulating step S1, the first additive element M and the second additive element, tantalum, are mixed so as to have a predetermined ratio, whereby a high density and low resistance Sn—Zn—O-based oxide sintered body is obtained. Can be manufactured.

また、混合前にタンタル酸化物の粉末を所定の粒径に制御することで、粗大な黒点の発生及びアーキングの発生をより確実に防ぐことができる。 Further, by controlling the powder of tantalum oxide to have a predetermined particle size before mixing, it is possible to more reliably prevent the generation of coarse black spots and the occurrence of arcing.

また、焼成工程を後述する所定の条件とすることで、直径2mm以上の粗大な黒点がターゲット表面に3個/m以下である、本発明に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体を製造することができる。以下、各工程について個別に説明する。 In addition, the Sn-Zn-O-based oxide sintered body according to the present invention, in which the number of coarse black spots having a diameter of 2 mm or more is 3 pieces/m 2 or less on the target surface by setting the firing process to a predetermined condition described below. Can be manufactured. Hereinafter, each step will be described individually.

(1−1.造粒工程S1)
まず、造粒工程S1では、主原料を用意する。主原料となる酸化スズ及び酸化亜鉛は、スズ酸化亜鉛化合物のみ、あるいは酸化スズと酸化亜鉛との混合粉末である。また、Snを原子数比Sn/(Sn+Zn)として0.1以上0.9以下の割合で含有させることが好ましい。主原料は、酸化スズと酸化亜鉛との混合粉末を用いた方が、配合比を容易に調整でき好ましい。例えば、この原料粉末は、SnO粉末とZnO粉末とする。また、後述する第1添加元素Mを含有する酸化物の粉末及び、第2添加元素であるタンタルを含有する酸化物の粉末を用意し、この主原料に添加し調合する。例えば、第1添加元素MとしてGeO粉末、および、第2添加元素としてTa粉末を用意し、主原料に添加し調合する。
(1-1. Granulating step S1)
First, in the granulation step S1, the main raw material is prepared. The tin oxide and zinc oxide, which are the main raw materials, are tin zinc oxide compounds alone or a mixed powder of tin oxide and zinc oxide. Further, it is preferable that Sn is contained at a ratio of 0.1 or more and 0.9 or less as the atomic ratio Sn/(Sn+Zn). It is preferable to use a mixed powder of tin oxide and zinc oxide as the main raw material because the blending ratio can be easily adjusted. For example, this raw material powder is SnO 2 powder and ZnO powder. In addition, an oxide powder containing a first additive element M and an oxide powder containing a second additive element tantalum, which will be described later, are prepared and added to the main raw material to be mixed. For example, GeO 2 powder as the first additive element M and Ta 2 O 5 powder as the second additive element are prepared and added to the main raw material to be mixed.

造粒工程S1では、金属原子数比が、Sn/(Sn+Zn)が0.1以上0.9以下、M/(Sn+Zn+M+Ta)が0.0001以上0.04以下、Ta/(Sn+Zn+M+Ta)が0.005以上0.1以下となるように亜鉛酸化物の粉末、スズ酸化物の粉末、及び添加元素を含有する酸化物の粉末を混合することが好ましい。このように、Sn/(Sn+Zn)が0.1以上0.9以下となるような割合で、かつ、上述したように第1添加元素M及びタンタル(Ta)を所定の割合で混合することにより、高密度で低抵抗なSn−Zn−O系酸化物焼結体を製造することができる。なお、従来の方法で実験した結果、Ta/(Sn+Zn+M+Ta)が0.005以上でアーキングの発生が顕著となり、0.005未満では、黒点の発生が無くアーキングの発生もなかった。 In the granulation step S1, the metal atom number ratio is such that Sn/(Sn+Zn) is 0.1 or more and 0.9 or less, M/(Sn+Zn+M+Ta) is 0.0001 or more and 0.04 or less, and Ta/(Sn+Zn+M+Ta) is 0. It is preferable to mix the powder of zinc oxide, the powder of tin oxide, and the powder of oxide containing an additional element so as to be 005 or more and 0.1 or less. In this way, by mixing Sn/(Sn+Zn) at a ratio of 0.1 or more and 0.9 or less, and as described above, the first additive element M and tantalum (Ta) are mixed at a predetermined ratio. A high density and low resistance Sn—Zn—O based oxide sintered body can be manufactured. As a result of an experiment by a conventional method, when Ta/(Sn+Zn+M+Ta) was 0.005 or more, arcing was remarkable, and when it was less than 0.005, black spots were not generated and arcing was not generated.

造粒工程S1において、亜鉛酸化物の粉末、スズ酸化物の粉末は、平均粒径(D50相当)10μm以下が好ましい。また、第1添加元素Mを含有する酸化物の粉末及び、第2添加元素タンタルを含有するTa粉末は、平均粒径20μm以下が好ましい。上記範囲の平均粒径の粉末を用意することで、高密度かつ低抵抗のSn−Zn−O系酸化物焼結体を得ることができる。 In the granulating step S1, the zinc oxide powder and the tin oxide powder preferably have an average particle size (corresponding to D50) of 10 μm or less. The oxide powder containing the first additional element M and the Ta 2 O 5 powder containing the second additional element tantalum preferably have an average particle size of 20 μm or less. By preparing a powder having an average particle diameter within the above range, a high density and low resistance Sn—Zn—O based oxide sintered body can be obtained.

(Ta粉末の粉砕)
ここで、第2添加元素タンタルを含有するTa粉末は、D90が5μm以下である。上述したように、黒点部分にはZnTaと思われる小粒子が点在する。Ta粉末の粒径を小さくし、かつ、粒度分布の内大きい粒径のTa粉末が少なくなるようにTa粉末の粒度分布を制御することで、Sn−Zn−O系酸化物焼結体における元素分布を均一にし、ZnTaのような小粒子の析出を防ぐことができる。そして、粗大な黒点の発生及びアーキングの発生を防ぐことができる。D90が5μmを超える場合、粗大な黒点及びアーキングの発生を防ぐことが困難となる。D90の下限は特に定めないが、生産性や使用するビーズからのコンタミネーションの観点から1μm以上が望ましい。Ta粉末の粒度分布はTa粉末を粉砕することにより制御する。Ta粉末の粉砕方法は、粒度分布を制御できれば特に制限されないが、ビーズミル装置により湿式粉砕を行うことが好ましい。例えばTa粉末を純水や分散剤などと合わせてスラリーとし、ビーズミル装置で湿式粉砕を行い、Ta粉末のD90の範囲を達成できるように、Ta粉末の粉砕時の回転数、パス回数、粉砕に使用するビーズの径や材質、Taスラリー濃度を適宜調整する。
(Pulverization of Ta 2 O 5 powder)
Here, in the Ta 2 O 5 powder containing the second additive element tantalum, D90 is 5 μm or less. As described above, small particles that are considered to be ZnTa 2 O 6 are scattered in the black dots. By reducing the particle size of the Ta 2 O 5 powder and controlling the particle size distribution of the Ta 2 O 5 powder so that the Ta 2 O 5 powder having a large particle size within the particle size distribution is reduced, Sn-Zn- It is possible to make the element distribution in the O-based oxide sintered body uniform and prevent the precipitation of small particles such as ZnTa 2 O 6 . Then, it is possible to prevent the occurrence of coarse black spots and the occurrence of arcing. When D90 exceeds 5 μm, it becomes difficult to prevent the generation of coarse black spots and arcing. The lower limit of D90 is not particularly specified, but is preferably 1 μm or more from the viewpoint of productivity and contamination from the beads used. The particle size distribution of the Ta 2 O 5 powder is controlled by milling the Ta 2 O 5 powder. The pulverization method of the Ta 2 O 5 powder is not particularly limited as long as the particle size distribution can be controlled, but it is preferable to perform wet pulverization with a bead mill. For example Ta 2 O 5 powder together with such pure water or a dispersant to prepare a slurry, subjected to wet grinding in a bead mill device, so as to achieve the range of Ta 2 O 5 powder D90, Ta 2 O 5 during powder pulverization The number of rotations, the number of passes, the diameter and material of the beads used for pulverization, and the Ta 2 O 5 slurry concentration are adjusted appropriately.

また、Ta粉末の粉砕は、スズ酸化物や亜鉛酸化物のような、主原料に添加する前に行うことが好ましい。後述するように、主原料に添加した後においても湿式粉砕を行い、造粒粉末の平均粒径(D50)を1μm以下としている。しかし、Taは微量の添加でもその効果を奏するものの、添加量が少ない場合にはTa粉末が十分に粉砕されない場合も生じうる。Ta粉末を予め粉砕して所定の粒度分布に制御することで、より確実に黒点の発生及びアーキングの発生を防ぐことができる。なおD90は、それぞれの粒子の体積を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の90%となる粒径を意味する。 Further, it is preferable that the Ta 2 O 5 powder is pulverized before being added to the main raw material such as tin oxide or zinc oxide. As will be described later, wet pulverization is performed even after the addition to the main raw material, and the average particle diameter (D50) of the granulated powder is set to 1 μm or less. However, although Ta is effective even when added in a small amount, Ta 2 O 5 powder may not be sufficiently pulverized when the addition amount is small. By pulverizing the Ta 2 O 5 powder in advance and controlling it to have a predetermined particle size distribution, it is possible to more reliably prevent the generation of black spots and the occurrence of arcing. Note that D90 means a particle size in which the volume of each particle is accumulated from the side having a smaller particle size, and the cumulative volume is 90% of the total volume of all particles.

(原料粉末の造粒)
上記の方法で調合されたタンタル以外の原料粉末を、純水やバインダー、分散剤などと合わせてスラリーとする。このスラリーに湿式粉砕されたタンタルのスラリーを混合する。そして、硬質ZrOボールが投入されたビーズミル装置等を用いて、原料粉末の平均粒径(D50)が1μm以下となるまで湿式粉砕を行った後、10時間以上混合撹拌してスラリーを得る。得られたスラリーをスプレードライヤー装置等にて噴霧および乾燥することで造粒粉末を得ることができる。
(Granulation of raw material powder)
Raw material powders other than tantalum prepared by the above method are combined with pure water, a binder, a dispersant, etc. to form a slurry. A slurry of wet-milled tantalum is mixed with this slurry. Then, using a bead mill in which hard ZrO 2 balls are charged, wet milling is performed until the average particle diameter (D50) of the raw material powder becomes 1 μm or less, and then mixed and stirred for 10 hours or more to obtain a slurry. A granulated powder can be obtained by spraying and drying the obtained slurry with a spray dryer device or the like.

(1−2.成形工程S2)
成形工程S2は、造粒工程S1で得られた造粒粉末を加圧成形して成形体を得る工程である。成形工程S2では、造粒粉末の粒子間の空孔を除去するために、例えば294MPa(3.0ton/cm)程度の圧力で加圧成形を行う。加圧成形の方法については特に限定されないが、例えば、造粒工程S1で得られた造粒粉末をゴム型へ充填し、高圧力を加えることが可能な冷間静水圧プレス(CIP:Cold Isostatic Press)を用いることが好ましい。
(1-2. Molding step S2)
The molding step S2 is a step of pressure-molding the granulated powder obtained in the granulation step S1 to obtain a molded body. In the molding step S2, pressure molding is performed at a pressure of, for example, about 294 MPa (3.0 ton/cm 2 ) in order to remove pores between the particles of the granulated powder. The method of pressure molding is not particularly limited, but, for example, a cold isostatic press (CIP: Cold Isostatic) capable of filling a rubber mold with the granulated powder obtained in the granulation step S1 and applying high pressure thereto. Press) is preferably used.

(1−3.焼成工程S3)
焼成工程S3は、上記成形工程S2で得られた成形体を、焼結炉内で、所定の昇温速度、所定の温度かつ所定の時間焼成して焼結体を得る工程である。
(1-3. Firing step S3)
The firing step S3 is a step of obtaining the sintered body by firing the formed body obtained in the forming step S2 in a sintering furnace at a predetermined temperature rising rate, a predetermined temperature and a predetermined time.

(炉内雰囲気)
焼結炉内における酸素濃度が70体積%以上の雰囲気中において、成形体を焼成することが好ましい。これは、ZnO、SnOやZnSnO化合物の拡散を促進させ、焼結性を向上させると共に導電性を向上させる効果があるためである。高温域では、ZnOやZnSnOの揮発を抑制する効果もある。
(Atmosphere in furnace)
It is preferable to fire the molded body in an atmosphere in which the oxygen concentration is 70% by volume or more in the sintering furnace. This is because it has the effect of promoting diffusion of ZnO, SnO 2 and Zn 2 SnO 4 compounds, improving sinterability and improving conductivity. In the high temperature region, it also has an effect of suppressing volatilization of ZnO and Zn 2 SnO 4 .

一方、焼結炉内における酸素濃度が70体積%未満の場合、ZnO、SnOやZnSnO化合物の拡散が衰退するため好ましくない。更に、高温域では、Zn成分の揮発が促進し緻密な焼結体を作製することが困難となり好ましくない。 On the other hand, if the oxygen concentration in the sintering furnace is less than 70% by volume, the diffusion of ZnO, SnO 2 and Zn 2 SnO 4 compounds declines, which is not preferable. Further, in the high temperature range, volatilization of the Zn component is promoted and it is difficult to produce a dense sintered body, which is not preferable.

(焼結温度)
焼結温度は、1200℃以上1450℃以下とすることが好ましい。焼結温度が1200℃未満の場合、温度が低過ぎて、ZnO、SnO、ZnSnO化合物における焼結の粒界拡散が進まない。一方、1450℃を超えた場合、粒界拡散が促進されて焼結は進むが、たとえ、酸素濃度が70体積%以上の炉内で焼成しても、Zn成分の揮発を抑制することができず、焼結体内部に空孔を大きく残してしまうことになる。
(Sintering temperature)
The sintering temperature is preferably 1200°C or higher and 1450°C or lower. When the sintering temperature is less than 1200° C., the temperature is too low and the grain boundary diffusion of sintering in the ZnO, SnO 2 , Zn 2 SnO 4 compound does not proceed. On the other hand, when the temperature exceeds 1450° C., grain boundary diffusion is promoted and sintering proceeds, but even if firing is performed in a furnace with an oxygen concentration of 70 vol% or more, volatilization of the Zn component can be suppressed. Instead, large holes are left inside the sintered body.

(保持時間)
保持時間は、10時間以上30時間以下とすることが好ましい。10時間を下回ると、焼結が不完全なため、歪や反りの大きい焼結体になると共に、粒界拡散が進まず、焼結が進まない。この結果、緻密な焼結体を作製することができない。一方、30時間を上回る場合、特に時間の効果が得られないため、作業効率の悪化やコスト高の結果を招く。
(Holding time)
The holding time is preferably 10 hours or more and 30 hours or less. If it is less than 10 hours, the sintering will be incomplete, resulting in a sintered body with large strain and warpage, and at the same time, the grain boundary diffusion will not proceed and the sintering will not proceed. As a result, a dense sintered body cannot be manufactured. On the other hand, when it exceeds 30 hours, the effect of time is not particularly obtained, resulting in deterioration of work efficiency and high cost.

<2.Sn−Zn−O系酸化物焼結体>
本発明のSn−Zn−O系酸化物焼結体について説明する。本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体は、亜鉛(Zn)とスズ(Sn)を主成分とするSn−Zn−O系酸化物焼結体において、さらに、第1添加元素M及びタンタル(Ta)を含有し、スズを、原子数比Sn/(Sn+Zn)として0.1以上0.9以下の割合で含有し、第1添加元素Mは、Si、Ti、Ge、In、Bi、Ce、AlおよびGaから選ばれた少なくとも1種であり、第1添加元素Mを、全金属元素の総量に対する原子数比M/(Sn+Zn+M+Ta)として0.0001以上0.04以下の割合で含有し、Taを、全金属元素の総量に対する原子数比Ta/(Sn+Zn+M+Ta)として0.005以上0.1以下の割合で含有する。そして、酸化物焼結体表面にける直径2mm以上の黒点は3個/m個以下である。
<2. Sn-Zn-O-based oxide sintered body>
The Sn-Zn-O-based oxide sintered body of the present invention will be described. A Sn-Zn-O-based oxide sintered body according to an embodiment of the present invention is a Sn-Zn-O-based oxide sintered body containing zinc (Zn) and tin (Sn) as main components. It contains the first additive element M and tantalum (Ta), and contains tin in a ratio of 0.1 or more and 0.9 or less as the atomic ratio Sn/(Sn+Zn), and the first additive element M is Si or Ti. , Ge, In, Bi, Ce, Al and Ga, and the first additive element M is 0.0001 or more as an atomic ratio M/(Sn+Zn+M+Ta) with respect to the total amount of all metal elements. It is contained at a ratio of 04 or less, and Ta is contained at a ratio of 0.005 or more and 0.1 or less as an atomic ratio Ta/(Sn+Zn+M+Ta) with respect to the total amount of all metal elements. The number of black spots having a diameter of 2 mm or more on the surface of the oxide sintered body is 3 pieces/m 2 or less.

(添加元素)
本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体は、Snを原子数比Sn/(Sn+Zn)として0.1以上0.9以下の割合で含有する条件の下、第1添加元素Mおよび第2添加元素Taの含有を要件としている。一方、第1添加元素Mのみを含有する場合、密度は向上するものの低抵抗の焼結体を得られない。他方、第2添加元素Taのみを含有する場合は、低抵抗になるものの高密度の焼結体を得られない。
(Additional element)
The Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the embodiment of the present invention is provided with a Sn-Zn-O-based oxide sintered body under the condition that Sn is contained in an atomic ratio Sn/(Sn+Zn) of 0.1 or more and 0.9 or less. The inclusion of the 1st additional element M and the 2nd additional element Ta is required. On the other hand, when only the first additive element M is contained, the density is improved but a low resistance sintered body cannot be obtained. On the other hand, when the second additive element Ta alone is contained, a high density sintered body cannot be obtained although the resistance becomes low.

すなわち、第1添加元素Mおよび第2添加元素Taを上記原子数比の範囲で含有することで、高密度かつ低抵抗のSn−Zn−O系酸化物焼結体となることが可能となる。 That is, by containing the first additive element M and the second additive element Ta in the above atomic number ratio range, it becomes possible to obtain a Sn—Zn—O-based oxide sintered body of high density and low resistance. ..

(第1添加元素M)
酸化物焼結体の緻密化には、Si、Ti、Ge、In、Bi、Ce、AlおよびGaから選ばれた少なくとも1種の第1添加元素Mを添加することで、高密度化の効果を得ることが可能となる。上記第1添加元素Mが、粒界拡散を促進し、粒同士のネック成長を手助けして、粒同士の結合を強固とし、緻密化に寄与していると思われる。ここで、第1添加元素Mの全金属元素の総量に対する原子数比M/(Sn+Zn+M+Ta)を0.0001以上0.04以下としているのは、上記原子数比M/(Sn+Zn+M+Ta)が0.0001未満の場合、高密度化の効果が表れないからである。一方、上記原子数比M/(Sn+Zn+M+Ta)が0.04を超えた場合、後述する第2添加元素Taを添加しても酸化物焼結体の導電性は高まらない。更に、別の化合物、例えば、SiO、TiO、Al、ZnAl、ZnSiO、ZnGe、ZnTa、Ti0.5Sn0.5等の化合物を生成する等、成膜した際に所望とする膜特性が得られなくなる。
(First additional element M)
For the densification of the oxide sintered body, the effect of increasing the density by adding at least one first additive element M selected from Si, Ti, Ge, In, Bi, Ce, Al and Ga Can be obtained. It is considered that the first additional element M promotes grain boundary diffusion, assists neck growth between grains, strengthens the bond between grains, and contributes to densification. Here, the atomic number ratio M/(Sn+Zn+M+Ta) of the first additive element M to the total amount of all metal elements is set to 0.0001 or more and 0.04 or less because the atomic number ratio M/(Sn+Zn+M+Ta) is 0.0001. If it is less than the range, the effect of increasing the density cannot be obtained. On the other hand, when the atomic ratio M/(Sn+Zn+M+Ta) exceeds 0.04, the conductivity of the oxide sintered body does not increase even if the second additive element Ta described later is added. Furthermore, another compound such as SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZnAl 2 O 4 , ZnSiO 4 , Zn 2 Ge 3 O 8 , ZnTa 2 O 6 , Ti 0.5 Sn 0.5 O 2 or the like. The desired film characteristics cannot be obtained when a film is formed, such as when the compound of (3) is produced.

このように第1添加元素Mを加えただけでは、酸化物焼結体の密度は向上するものの、導電性は改善されない。 Thus, only by adding the first additive element M, the density of the oxide sintered body is improved, but the conductivity is not improved.

(第2添加元素Ta)
Snを原子数比Sn/(Sn+Zn)として0.1以上0.9以下の割合で含有する条件の下、上記第1添加元素Mを加えたSn−Zn−O系酸化物焼結体は上述したように密度は向上するものの導電性に課題が残る。
(Second additional element Ta)
The Sn-Zn-O-based oxide sintered body to which the first additional element M is added under the condition that Sn is contained at a ratio of 0.1/0.9 or less as the atomic ratio Sn/(Sn+Zn) is as described above. As described above, the density is improved, but there is a problem in conductivity.

そこで、第2添加元素Taを添加する。第2添加元素Taの添加により酸化物焼結体の高密度を維持したまま、導電性が改善される。 Therefore, the second additive element Ta is added. The addition of the second additive element Ta improves the conductivity while maintaining the high density of the oxide sintered body.

添加する量は、第2添加元素Taの全金属元素の総量に対する原子数比Ta/(Sn+Zn+M+Ta)を0.005以上0.1以下にすることを要する。上記原子数比Ta/(Sn+Zn+M+Ta)を上記範囲にすることで黒点の発生を抑制し、導電性を高めることができる。 As for the amount to be added, the atomic ratio Ta/(Sn+Zn+M+Ta) of the second additive element Ta to the total amount of all metal elements is required to be 0.005 or more and 0.1 or less. By setting the atomic ratio Ta/(Sn+Zn+M+Ta) within the above range, it is possible to suppress the generation of black spots and enhance the conductivity.

(比抵抗)
本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体の比抵抗は、1Ω・cm以下である。Sn−Zn−Oの酸化物焼結体の比抵抗は従来1×10Ω・cm以上と非常に高い値である。本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体は、第2添加元素Taを所定量含有することで比抵抗値が低くなっている。
(Specific resistance)
The specific resistance of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the embodiment of the present invention is 1 Ω·cm or less. Conventionally, the specific resistance of the Sn—Zn—O oxide sintered body is a very high value of 1×10 6 Ω·cm or more. The Sn-Zn-O-based oxide sintered body according to the embodiment of the present invention has a low specific resistance value by containing a predetermined amount of the second additive element Ta.

(相対密度)
本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体の相対密度は、90%以上である。本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体は、第1添加元素Mを所定量含有することで相対密度が高くなっている。
(Relative density)
The relative density of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the embodiment of the present invention is 90% or more. The Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the embodiment of the present invention has a high relative density by containing the first additive element M in a predetermined amount.

(黒点の評価方法)
ここで、酸化物焼結体表面の評価方法を説明する。黒点の評価には、前記焼成工程後、外形加工、円周加工並びに表面研削加工を施して所望とする形状に加工した酸化物焼結体を評価した。図2は、本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体の表面の様子を示す写真図である。図2において、酸化物焼結体表面の下に、目盛1mm幅の定規が示されている。そして、図面中の矢印で示した箇所に、直径約2mmの粗大な黒点が確認できる。また、粗大な黒点の右下に、小さな黒点が確認できる。なお図面において、かかる黒点の上下にも黒点が示されているが、これらは黒点の位置確認用に写真図に記載したマーキングである。
(Black dot evaluation method)
Here, a method for evaluating the surface of the oxide sintered body will be described. For the evaluation of the black spots, after the firing step, the outer shape processing, the circumference processing and the surface grinding processing were performed to evaluate the oxide sintered body processed into a desired shape. FIG. 2 is a photograph showing a state of the surface of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, a ruler having a scale of 1 mm width is shown below the surface of the oxide sintered body. Then, coarse black dots with a diameter of about 2 mm can be confirmed at the locations shown by the arrows in the drawing. Also, a small black dot can be seen at the lower right of the coarse black dot. Although black dots are shown above and below the black dots in the drawing, these are markings shown in the photograph for confirming the position of the black dots.

本発明では、直径約2mm以上の粗大な黒点の個数を数えた。そして、酸化物焼結体の全表面積から1mあたりの粗大な黒点の個数を算出し、粗大な黒点の評価を行った。酸化物焼結体の全表面積は、例えば円筒形のターゲット用の酸化物焼結体では、外周面、内周面、両端面の面積の総和となる。 In the present invention, the number of coarse black dots having a diameter of about 2 mm or more was counted. Then, the number of coarse black spots per 1 m 2 was calculated from the total surface area of the oxide sintered body, and the coarse black spots were evaluated. For example, in the case of a cylindrical target oxide sintered body, the total surface area of the oxide sintered body is the sum of the areas of the outer peripheral surface, the inner peripheral surface, and both end surfaces.

<3.Sn−Zn−O系酸化物ターゲット>
本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物ターゲット(以下「ターゲット」とも言う)は、上述したSn−Zn−O系酸化物焼結体にバッキングプレートを接合して得られたSn−Zn−O系酸化物ターゲットである。
<3. Sn-Zn-O-based oxide target>
An Sn—Zn—O-based oxide target (hereinafter, also referred to as “target”) according to an embodiment of the present invention was obtained by bonding a backing plate to the above-described Sn—Zn—O-based oxide sintered body. It is a Sn-Zn-O-based oxide target.

上記ターゲットは上述したSn−Zn−O系酸化物焼結体により構成されるため、当該酸化物焼結体の特性を引き継ぐ。つまり、上記ターゲットは高密度かつ低抵抗の特性を有する。 Since the target is composed of the Sn—Zn—O-based oxide sintered body described above, the characteristics of the oxide sintered body are inherited. That is, the target has high density and low resistance characteristics.

上記ターゲットは、上述したSn−Zn−O系酸化物焼結体にバッキングプレートを接合して得られる。具体的には、得られた酸化物焼結体に対して、外形加工、円周加工並びに表面研削加工を施して所望とする形状とした加工後の酸化物焼結体を、Cu、Ti、ステンレスなどで形成されるバッキングプレートにボンディング材により接着して、スパッタリングターゲットとすることができる。好ましいターゲット形状は、角型や円形の平板形状や円筒形状であるが、これらに限定されるものではない。 The target is obtained by bonding a backing plate to the Sn—Zn—O-based oxide sintered body described above. Specifically, the obtained oxide sintered body is subjected to outer shape processing, circumferential processing, and surface grinding processing to obtain a processed oxide sintered body having a desired shape, and Cu, Ti, A sputtering target can be obtained by adhering a backing plate made of stainless steel or the like with a bonding material. The preferred target shape is, but is not limited to, a rectangular or circular flat plate shape or a cylindrical shape.

このような条件で得られたZnおよびSnを主成分とする本発明の一実施形態に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体は高密度であり、導電性も改善されていることから、DCスパッタリングでの成膜が可能となる。また、特別な製造方法を用いていないため、円筒形ターゲットにも応用が可能である。 The Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to an embodiment of the present invention containing Zn and Sn as main components obtained under such conditions has a high density and has improved conductivity. It is possible to form a film by DC sputtering. Further, since no special manufacturing method is used, it can be applied to a cylindrical target.

以下、本発明について、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(実施例1)
実施例1では、平均粒径10μmのSnO粉末と、平均粒径10μmのZnO粉末と、第1添加元素Mとして平均粒径20μmのGeO粉末、および、第2添加元素として平均粒径20μmのTa粉末を用意した。
(Example 1)
In Example 1, SnO 2 powder having an average particle size of 10 μm, ZnO powder having an average particle size of 10 μm, GeO 2 powder having an average particle size of 20 μm as the first additional element M, and average particle size of 20 μm as the second additional element. Ta 2 O 5 powder was prepared.

次に、SnとZnの原子数比Sn/(Sn+Zn)が0.5となるようにSnO粉末とZnO粉末を調合し、第1添加元素MであるGeの原子数比Ge/(Sn+Zn+Ge+Ta)が0.001、第2添加元素Taの原子数比Ta/(Sn+Zn+Ge+Ta)が0.006となるように、GeO粉末とTa粉末を調合した。 Next, SnO 2 powder and ZnO powder were mixed so that the atomic ratio Sn/(Sn+Zn) of Sn and Zn was 0.5, and the atomic ratio Ge of the first additive element M was Ge/(Sn+Zn+Ge+Ta). Was 0.001 and the atomic ratio Ta/(Sn+Zn+Ge+Ta) of the second additive element Ta was 0.006, and GeO 2 powder and Ta 2 O 5 powder were prepared.

そして、Ta粉末は、硬質ZrOボールが投入されたビーズミル装置(アシザワ・ファインテック株式会社製、LMZ型)を用いてTa粉末に純水と分散剤を合わせスラリーとし、これを湿式粉砕した。湿式粉砕後のTa粉末の粒度分布をレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD−2200)で測定した。そして、Ta粉末のD90が5.0μmとなるまで湿式粉砕を行った。 Then, Ta 2 O 5 powder is made into a slurry by combining pure water and a dispersant with Ta 2 O 5 powder by using a bead mill device (LMZ type manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) in which hard ZrO 2 balls are put, This was wet-milled. The particle size distribution of the Ta 2 O 5 powder after the wet pulverization was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, SALD-2200). Then, wet pulverization was performed until D90 of Ta 2 O 5 powder became 5.0 μm.

そして、調合されたTa粉末以外の原料粉末と純水、有機バインダー、分散剤を原料粉末濃度が60質量%となるように混合タンクにて混合した。このスラリーに、湿式粉砕したタンタルスラリーを合わせ混合した。 Then, the raw material powder other than the prepared Ta 2 O 5 powder, pure water, an organic binder, and a dispersant were mixed in a mixing tank so that the raw material powder concentration was 60% by mass. To this slurry, wet-milled tantalum slurry was combined and mixed.

次に、硬質ZrOボールが投入されたビーズミル装置(アシザワ・ファインテック株式会社製、LMZ型)を用いて、原料粉末の平均粒径が1μm以下となるまで湿式粉砕を行った後、10時間以上混合撹拌してスラリーを得た。尚、原料粉末の平均粒径の測定にはレーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD−2200)を用いた。 Next, using a bead mill (LMZ type manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.) in which hard ZrO 2 balls were charged, wet milling was performed until the average particle diameter of the raw material powder became 1 μm or less, and then 10 hours. The above mixture was stirred to obtain a slurry. A laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD-2200 manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the average particle size of the raw material powder.

次に、得られたスラリーをスプレードライヤー装置(大川原化工機株式会社製、ODL−20型)にて噴霧および乾燥し造粒粉末を得た。 Next, the obtained slurry was sprayed and dried with a spray dryer device (Okawahara Kakoki Co., Ltd., ODL-20 type) to obtain granulated powder.

次に、得られた造粒粉末を円筒形のゴム型へ充填し、冷間静水圧プレスで294MPa(3ton/cm)の圧力をかけて成形し、得られた外径約200mm、内径約160mm、高さ約310mmの成形体を常圧焼結炉に投入し、700℃まで焼結炉内に空気(酸素濃度21体積%)を導入した。焼結炉内の温度が700℃になったことを確認した後、酸素濃度が80体積%となるように酸素を導入し、1400℃まで昇温させ、かつ、1400℃で15時間保持した。 Next, the obtained granulated powder was filled into a cylindrical rubber mold, and molded by applying a pressure of 294 MPa (3 ton/cm 2 ) with a cold isostatic press, and the obtained outer diameter was about 200 mm and inner diameter was about 200 mm. A compact having a size of 160 mm and a height of about 310 mm was put into a normal pressure sintering furnace, and air (oxygen concentration 21% by volume) was introduced into the sintering furnace up to 700°C. After confirming that the temperature in the sintering furnace reached 700°C, oxygen was introduced so that the oxygen concentration became 80% by volume, the temperature was raised to 1400°C, and the temperature was maintained at 1400°C for 15 hours.

保持時間が終了した後は酸素導入を止め、冷却を行い、Sn−Zn−O系酸化物焼結体を得た。 After the holding time was completed, introduction of oxygen was stopped and cooling was performed to obtain a Sn—Zn—O-based oxide sintered body.

次に、Sn−Zn−O系酸化物焼結体を平面研削盤とグライディングセンター、円筒研削盤を用いて、外径153mm、内径135mm、高さ238mmへ加工を施し、所望とする形状に加工したSn−Zn−O系酸化物焼結体を得た。 Next, the Sn—Zn—O-based oxide sintered body was processed into an outer diameter of 153 mm, an inner diameter of 135 mm, and a height of 238 mm by using a surface grinder, a gliding center, and a cylindrical grinder to form a desired shape. The obtained Sn-Zn-O-based oxide sintered body was obtained.

得られた酸化物焼結体表面の黒点について、直径2mm以上の個数を目視にて数えた。酸化物焼結体4個について黒点の個数を数えたところ、酸化物焼結体4個全体における、直径2mm以上の黒点の個数は2個であった。酸化物焼結体の表面積を、外周面、内周面、上下の端面から算出したところ、酸化物焼結体4個の総表面積は約0.89mであった。そして、酸化物焼結体1mあたりの、直径2mm以上の黒点の個数を計算したところ、2.2個/mであった。 The number of black dots on the surface of the obtained oxide sintered body having a diameter of 2 mm or more was visually counted. When the number of black dots was counted for four oxide sintered bodies, the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was two in all four oxide sintered bodies. When the surface area of the oxide sintered body was calculated from the outer peripheral surface, the inner peripheral surface, and the upper and lower end surfaces, the total surface area of the four oxide sintered bodies was about 0.89 m 2 . Then, the number of black spots having a diameter of 2 mm or more per 1 m 2 of the oxide sintered body was calculated and found to be 2.2 pieces/m 2 .

所望とする形状に加工したSn−Zn−O系酸化物焼結体にステンレス製の円筒状のバッキングプレートをインジウム系低融点半田により接着して、円筒形スパッタリングターゲットを得た。上述のようにして得られた円筒形ターゲットをマグネトロン型回転カソードスパッタリング装置に取り付け、0.7Paのアルゴン雰囲気中、パワー密度15kW/mの条件でスパッタリングを実施し、3時間連続放電したがこの間アーキングが発生することはなかった。なお、スパッタリング中のアーキングについては、高速アークおよび低速アークの検知時間を0とし、スパッタリングを開始してから1時間経過した後の10分間当たりのアーキング発生回数を目視カウントすることにより行ったものである。 A cylindrical backing plate made of stainless steel was bonded to the Sn—Zn—O-based oxide sintered body processed into a desired shape with an indium-based low melting point solder to obtain a cylindrical sputtering target. The cylindrical target obtained as described above was attached to a magnetron type rotary cathode sputtering device, sputtering was performed under a condition of a power density of 15 kW/m in an argon atmosphere of 0.7 Pa and continuously discharged for 3 hours. Never happened. The arcing during sputtering was performed by setting the detection time of the high-speed arc and the low-speed arc to 0, and visually counting the number of arcing occurrences per 10 minutes after 1 hour has elapsed from the start of sputtering. is there.

(実施例2)
実施例2では、Ta粉末を、D90が1.0μmになるまで粉砕を行ったこと以外は実施例1と同様にして、実施例2に係る酸化物焼結体を得た。実施例1と同様、酸化物焼結体4個について、直径2mm以上の黒点の個数を数えたところ、酸化物焼結体4個全体における直径2mm以上の黒点の個数は1個であった。そして、酸化物焼結体1mあたりの、直径2mm以上の黒点の個数は1.1個/mであった。また、アーキングが発生することはなかった。
(Example 2)
In Example 2, an oxide sintered body according to Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the Ta 2 O 5 powder was pulverized until D90 became 1.0 μm. As in Example 1, when the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was counted for four oxide sintered bodies, the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was 1 in all the four oxide sintered bodies. The number of black dots having a diameter of 2 mm or more was 1.1/m 2 per 1 m 2 of the oxide sintered body. Moreover, arcing did not occur.

(比較例1)
比較例1では、第2添加元素としてD90が10μmのTa粉末を用意し、調合前の粉砕を行わなかった。それ以外は実施例1と同様にして、比較例1に係る酸化物焼結体を得た。実施例1と同様、酸化物焼結体4個について、直径2mm以上の黒点の個数を数えたところ、酸化物焼結体4個全体における直径2mm以上の黒点の個数は5個であった。そして、酸化物焼結体1mあたりの、直径2mm以上の黒点の個数は5.6個/mであった。また、アーキングの発生が確認された。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, Ta 2 O 5 powder having a D90 of 10 μm was prepared as the second additive element, and pulverization before compounding was not performed. An oxide sintered body according to Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. As in Example 1, when the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was counted for the four oxide sintered bodies, the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was 5 in the entire four oxide sintered bodies. The number of black spots having a diameter of 2 mm or more per 1 m 2 of the oxide sintered body was 5.6/m 2 . In addition, the occurrence of arcing was confirmed.

(比較例2)
比較例2では、第2添加元素としてD90が25μmのTa粉末を用意し、調合前の粉砕を行わなかった。それ以外は実施例1と同様にして、比較例1に係る酸化物焼結体を得た。実施例1と同様、酸化物焼結体4個について、直径2mm以上の黒点の個数を数えたところ、酸化物焼結体4個全体における直径2mm以上の黒点の個数は38個であった。そして、酸化物焼結体1mあたりの、直径2mm以上の黒点の個数は43.0個/mであった。また、アーキングの発生が確認された。
(Comparative example 2)
In Comparative Example 2, Ta 2 O 5 powder having a D90 of 25 μm was prepared as the second additive element, and pulverization before compounding was not performed. An oxide sintered body according to Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. As in Example 1, when the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was counted for four oxide sintered bodies, the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was 38 in the entire four oxide sintered bodies. The number of black spots having a diameter of 2 mm or more was 43.0 pieces/m 2 per 1 m 2 of the oxide sintered body. In addition, the occurrence of arcing was confirmed.

(比較例3)
比較例3では、原料粉末の調合の前に、Ta粉末の代わりにGeO粉末のD90が5.0μmになるまで粉砕を行ったこと以外は実施例1と同様にして、比較例3に係るターゲットを得た。実施例1と同様、酸化物焼結体4個について、直径2mm以上の黒点の個数を数えたところ、酸化物焼結体4個全体における直径2mm以上の黒点の個数は36個であった。そして、酸化物焼結体1mあたりの、直径2mm以上の黒点の個数は40.4個/mであった。また、アーキングの発生が確認された。
(Comparative example 3)
Comparative Example 3 was carried out in the same manner as in Example 1 except that the GeO 2 powder was pulverized in advance of the Ta 2 O 5 powder until the D90 was 5.0 μm before the raw material powder was prepared. The target according to No. 3 was obtained. Similar to Example 1, when the number of black dots having a diameter of 2 mm or more was counted for four oxide sintered bodies, the number of black dots having a diameter of 2 mm or more in the entire four oxide sintered bodies was 36. The number of black spots having a diameter of 2 mm or more was 40.4/m 2 per 1 m 2 of the oxide sintered body. In addition, the occurrence of arcing was confirmed.

表1に、実施例1、2、比較例1から3における、Ta粉末及びGeO粉末のD90、ターゲット1mあたりの黒点の個数及びアーキングの発生の有無を示す。 Table 1 shows D90 of Ta 2 O 5 powder and GeO 2 powder in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, the number of black spots per 1 m 2 of the target, and the presence or absence of arcing.

表1において、〇はアーキングの発生が確認されなかったこと、×はアーキングの発生が確認されたことを示す。上述したように、第2添加元素Taを所定の値以上に添加するとアーキングの発生が顕著となるが、表1から、Ta粉末のD90を5.0μm以下にすることで、黒点の数を3個/m以下にすることができ、アーキングの発生を抑制できることが分かった。また、添加元素である第1添加元素M、第2添加元素Taのうち、第2添加元素TaのD90を制御することで、黒点の数を3個/m以下にすることができ、アーキングの発生を抑制できることが分かった。 In Table 1, ◯ indicates that arcing was not confirmed, and x indicates that arcing was confirmed. As described above, when the second additive element Ta is added at a predetermined value or more, the occurrence of arcing becomes remarkable, but from Table 1, it can be seen that by setting D90 of Ta 2 O 5 powder to 5.0 μm or less, It was found that the number can be set to 3/m 2 or less and the occurrence of arcing can be suppressed. Further, by controlling D90 of the second additive element Ta of the additive elements M and Ta, which are additive elements, the number of black dots can be reduced to 3 pieces/m 2 or less, and arcing can be achieved. It was found that the occurrence of

本発明に係るSn−Zn−O系酸化物焼結体は、機械的強度に加えて高密度かつ低抵抗といった特性を備えているため、太陽電池やタッチパネル等の透明電極を形成するためのスパッタリングターゲットとして利用される産業上の利用可能性を有している。 Since the Sn—Zn—O-based oxide sintered body according to the present invention has characteristics such as high density and low resistance in addition to mechanical strength, sputtering for forming a transparent electrode such as a solar cell or a touch panel. It has industrial applicability to be used as a target.

なお、上記のように本発明の一実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。 Although one embodiment and each example of the present invention have been described in detail as above, it is understood by those skilled in the art that many modifications are possible without materially departing from the novel matters and effects of the present invention. , You can easily understand. Therefore, such modifications are all included in the scope of the present invention.

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、Sn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法、Sn−Zn−O系酸化物焼結体及びSn−Zn−O系酸化物ターゲットの構成も本発明の一実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 For example, a term described in the specification or the drawings at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning can be replaced with the different term anywhere in the specification or the drawing. In addition, the manufacturing method of the Sn-Zn-O-based oxide sintered body, the configuration of the Sn-Zn-O-based oxide sintered body, and the Sn-Zn-O-based oxide target are also one embodiment and each embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the one described in the example, and various modifications can be made.

S1 造粒工程、S2 成形工程、S3 焼成工程 S1 granulation process, S2 molding process, S3 firing process

Claims (6)

亜鉛(Zn)とスズ(Sn)を主成分とするSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法において、
亜鉛酸化物の粉末、スズ酸化物の粉末、第1添加元素Mを含有する酸化物の粉末及びタンタル酸化物の粉末を混合して造粒粉末を作製する造粒工程と、
前記造粒粉末を加圧成形して成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼成して酸化物焼結体を得る焼成工程とを有し、
前記第1添加元素Mは、Si、Ti、Ge、In、Bi、Ce、AlおよびGaから選ばれた少なくとも1種であり、
前記タンタル酸化物の粉末は、D90が5μm以下であることを特徴とするSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法。
In a method for producing a Sn—Zn—O-based oxide sintered body containing zinc (Zn) and tin (Sn) as main components,
A granulating step of mixing the zinc oxide powder, the tin oxide powder, the oxide powder containing the first additional element M and the tantalum oxide powder to produce a granulated powder;
A molding step of pressure-molding the granulated powder to obtain a molded body,
And a firing step of firing the molded body to obtain an oxide sintered body,
The first additive element M is at least one selected from Si, Ti, Ge, In, Bi, Ce, Al and Ga,
The tantalum oxide powder has a D90 of 5 μm or less, wherein the Sn-Zn-O-based oxide sintered body is manufactured.
前記焼成工程を、酸素濃度が70体積%以上の雰囲気において、1200℃以上1450℃以下の温度で10時間以上30時間以下行うことを特徴とする請求項1記載のSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法。 The Sn—Zn—O-based oxide according to claim 1, wherein the firing step is performed at a temperature of 1200° C. or more and 1450° C. or less for 10 hours or more and 30 hours or less in an atmosphere having an oxygen concentration of 70% by volume or more. Manufacturing method of sintered body. 前記タンタル酸化物の粉末は、湿式粉砕を行った粉末であることを特徴とする請求項1又は2記載のSn−Zn−O系酸化物焼結体の製造方法。 The method for producing an Sn-Zn-O-based oxide sintered body according to claim 1 or 2, wherein the tantalum oxide powder is a powder obtained by performing wet pulverization. 亜鉛(Zn)とスズ(Sn)を主成分とするSn−Zn−O系酸化物焼結体において、
さらに、第1添加元素M及びタンタル(Ta)を含有し、
前記スズを、原子数比Sn/(Sn+Zn)として0.1以上0.9以下の割合で含有し、
前記第1添加元素Mは、Si、Ti、Ge、In、Bi、Ce、AlおよびGaから選ばれた少なくとも1種であり、
前記第1添加元素Mを、全金属元素の総量に対する原子数比M/(Sn+Zn+M+Ta)として0.0001以上0.04以下の割合で含有し、
前記Taを、全金属元素の総量に対する原子数比Ta/(Sn+Zn+M+Ta)として0.005以上0.1以下の割合で含有し、
前記酸化物焼結体表面において、直径2mm以上の黒点が3個/m以下であることを特徴とするSn−Zn−O系酸化物焼結体。
In a Sn—Zn—O-based oxide sintered body containing zinc (Zn) and tin (Sn) as main components,
Further, containing the first additional element M and tantalum (Ta),
The tin is contained in an atomic number ratio Sn/(Sn+Zn) of 0.1 or more and 0.9 or less,
The first additive element M is at least one selected from Si, Ti, Ge, In, Bi, Ce, Al and Ga,
The first additive element M is contained in a ratio of 0.0001 or more and 0.04 or less as an atomic ratio M/(Sn+Zn+M+Ta) with respect to the total amount of all metal elements,
The Ta is contained in a ratio of 0.005 or more and 0.1 or less as an atomic ratio Ta/(Sn+Zn+M+Ta) with respect to the total amount of all metal elements,
The Sn-Zn-O-based oxide sintered body is characterized in that on the surface of the oxide sintered body, there are 3 black spots/m 2 or less having a diameter of 2 mm or more.
相対密度が90%以上かつ比抵抗が1Ω・cm以下であることを特徴とする請求項4記載のSn−Zn−O系酸化物焼結体。 The Sn-Zn-O-based oxide sintered body according to claim 4, wherein the relative density is 90% or more and the specific resistance is 1 Ω·cm or less. 請求項4又は5に記載のSn−Zn−O系酸化物焼結体にバッキングプレートを接合してなるSn−Zn−O系酸化物ターゲット。 An Sn-Zn-O-based oxide target obtained by bonding a backing plate to the Sn-Zn-O-based oxide sintered body according to claim 4.
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