JP2023124649A - Sputtering target member and method for producing sputtering target member - Google Patents

Sputtering target member and method for producing sputtering target member Download PDF

Info

Publication number
JP2023124649A
JP2023124649A JP2022028539A JP2022028539A JP2023124649A JP 2023124649 A JP2023124649 A JP 2023124649A JP 2022028539 A JP2022028539 A JP 2022028539A JP 2022028539 A JP2022028539 A JP 2022028539A JP 2023124649 A JP2023124649 A JP 2023124649A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sputtering target
target member
phase
zn2sno4
oxide powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022028539A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
耕介 水藤
Kosuke Mizufuji
淳史 奈良
Atsushi Nara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JX Nippon Mining and Metals Corp
Original Assignee
JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JX Nippon Mining and Metals Corp filed Critical JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority to JP2022028539A priority Critical patent/JP2023124649A/en
Publication of JP2023124649A publication Critical patent/JP2023124649A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

To provide a sputtering target member having improved thermal shock resistance.SOLUTION: A sputtering target member includes In, Sn, Zn, and O. Measured by X-ray diffraction analysis, the peak intensities of Zn2SnO4 phase, Zn4In2O7 phase, In2O3 phase, and ZnO phase are defined as I(Zn2SnO4), I(Zn4In2O7), I(In2O3), and I(ZnO), where the following relational expressions (1)-(4) hold: I(Zn2SnO4)/(I(Zn2SnO4)+I(Zn4In2O7)+I(In2O3)+I(ZnO))×100≥3.0 (1), I(Zn4In2O7)/I(Zn2SnO4)×100≥1.0 (2), I(In2O3)/I(Zn2SnO4)×100≥1.0 (3), and I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100≤1.0 (4).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スパッタリングターゲット部材、及びスパッタリングターゲット部材の製造方法に関する。とりわけ、本発明は、耐熱衝撃性の高く、スパッタ時やボンディング時に割れの発生しにくいスパッタリングターゲット部材、及びそのようなスパッタリングターゲット部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a sputtering target member and a method for manufacturing a sputtering target member. More particularly, the present invention relates to a sputtering target member that has high thermal shock resistance and is less likely to crack during sputtering or bonding, and a method for manufacturing such a sputtering target member.

液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンス表示装置(EL)や、フィールドエミッションディスプレイ(FED)等の各種の表示装置において、表示素子に駆動電圧を印加して表示装置を駆動させるスイッチング素子として、薄膜トランジスタ(TFT)が多用されている。 In various display devices such as liquid crystal display devices (LCD), electroluminescence display devices (EL), and field emission displays (FED), thin film transistors ( TFT) are widely used.

この種の薄膜トランジスタの活性層材料として、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)などの酸化物半導体薄膜を成膜するためのスパッタリングターゲット部材が知られている。 A sputtering target member for forming an oxide semiconductor thin film such as IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) is known as an active layer material for this type of thin film transistor.

ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)は、既存酸化物半導体材料であるIGZOより高い移動度を有することから、IGZOの代替材料として期待されている。 ITZO (Indium Tin Zinc Oxide) has a higher mobility than IGZO, which is an existing oxide semiconductor material, and is expected to be an alternative material to IGZO.

例えば、特許文献1(国際公開第2010/067571号)には、In、Zn及びSnを含み、焼結体密度が相対密度で90%以上であり、平均結晶粒径が10μm以下であり、バルク抵抗が30mΩ・cm以下であり、直径10μm以上の酸化スズの凝集粒子数が、1.00mm2あたり2.5個以下である複合酸化物焼結体が開示されている。この複合酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット部材を用いて得られるアモルファス酸化物膜は、TFT特性の均一性、TFT特性の再現性及びTFTの歩留りが良好である。 For example, Patent Document 1 (International Publication No. 2010/067571) contains In, Zn and Sn, the density of the sintered body is 90% or more in relative density, the average crystal grain size is 10 μm or less, and the bulk A composite oxide sintered body is disclosed which has a resistance of 30 mΩ·cm or less and a number of aggregated tin oxide particles having a diameter of 10 μm or more of 2.5 or less per 1.00 mm 2 . An amorphous oxide film obtained by using a sputtering target member made of this composite oxide sintered body has good uniformity of TFT characteristics, good reproducibility of TFT characteristics, and good yield of TFTs.

また、特許文献2(国際公開第2007/037191号)には、インジウム、錫、亜鉛を主成分とし、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が、0.10~0.35、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が、0.15~0.35、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が、0.50~0.70であり、In23(ZnO)m(mは3~9の整数)で表される六方晶層状化合物及びZn2SnO4で表されるスピネル構造化合物を含む酸化物の焼結体であるスパッタリングターゲットが開示されている。このスパッタリングターゲットは、インジウム含有量が少ないが、高密度かつ低抵抗である。 In addition, in Patent Document 2 (International Publication No. 2007/037191), indium, tin, and zinc are the main components, and the atomic ratio represented by In / (In + Sn + Zn) is 0.10 to 0.35, Sn / The atomic ratio represented by (In+Sn+Zn) is 0.15 to 0.35, the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is 0.50 to 0.70, and In 2 O 3 (ZnO) m (m is an integer of 3 to 9) and a spinel structure compound represented by Zn 2 SnO 4 and a sintered oxide sputtering target. This sputtering target has a low indium content, but high density and low resistance.

また、特許文献3(特開2014-218737号公報)には、全金属成分量に対して、Sn:7at%以上と、In:0.1%~35.0at%とを含有し、残部がZn及び不可避不純物からなり、SnとZnの含有原子比Sn/(Sn+Zn)が0.5以下である組成の酸化物焼結体であり、前記酸化物焼結体は、Inが固溶したZn2SnO4を主相とした組織を有することを特徴とする酸化物スパッタリングターゲットが開示されている。このスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングすると、硫黄成分が含まれないので、積層された反射層に対して反射率への影響を抑制できて保存性が高く、しかも、柔らかく割れ難いSn-In-Zn-O四元系酸化膜を成膜できる。 Further, in Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-218737), Sn: 7 at% or more and In: 0.1% to 35.0 at% are contained with respect to the total amount of metal components, and the balance is An oxide sintered body composed of Zn and inevitable impurities and having a composition in which the atomic ratio Sn/(Sn+Zn) of Sn to Zn is 0.5 or less, wherein the oxide sintered body contains Zn in which In is dissolved. An oxide sputtering target is disclosed which is characterized by having a structure with 2 SnO 4 as the main phase. Sputtering using this sputtering target does not contain a sulfur component, so the effect on the reflectance of the laminated reflective layer can be suppressed, the storage stability is high, and the Sn-In-Zn- An O quaternary oxide film can be formed.

また、特許文献4(特開2017-193477号公報)には、ジルコニウムを50~500ppm含有し、酸素を除く全金属元素に対する、亜鉛、インジウム、ガリウム、及び錫の含有量の割合(原子%)を夫々、[Zn]、[In]、[Ga]及び[Sn]としたとき、35原子%≦[Zn]≦55原子%、20原子%≦([In]+[Ga])≦55原子%、5原子%≦[Sn]≦25原子%を満たす酸化物スパッタリングターゲットが開示されている。この特許文献によると亜鉛、インジウム、ガリウム、及び錫からなる酸化物スパッタリングターゲットは、スパッタリングする際やバッキングプレートにボンディングする際に、衝撃や熱応力により割れやすいことが課題であり、上述の組成範囲では、ジルコニウムを特定範囲で含有することにより解決できる。 In addition, Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-193477) contains 50 to 500 ppm of zirconium, and the ratio of the content of zinc, indium, gallium, and tin to all metal elements excluding oxygen (atomic %). are respectively [Zn], [In], [Ga] and [Sn], 35 atomic % ≤ [Zn] ≤ 55 atomic %, 20 atomic % ≤ ([In] + [Ga]) ≤ 55 atoms %, 5 atomic %≦[Sn]≦25 atomic %. According to this patent document, an oxide sputtering target made of zinc, indium, gallium, and tin has a problem that it is likely to crack due to impact or thermal stress during sputtering or bonding to a backing plate. can be solved by containing zirconium in a specific range.

また、特許文献5(特開2018-59185号公報)には、金属成分全体に対して、Snを25原子%~33原子%含有し、残部がZnおよび不可避的不純物からなる酸化物焼結体であり、13.0μm以上の最大長を有するZnO相が10000μm2当たり1.0個未満であることを特徴とする酸化物スパッタリングターゲットが開示されている。組織中のZnO相が粗大化した状態で存在すると、高電力スパッタに伴うスパッタリングターゲット部材の温度上昇により、ZnO相の周囲に存在するZn2SnO4相との熱膨張差が顕著になることで、内部応力に起因した熱負荷により破損耐性が低くなる。このことから、粗大なZnO相を排除することにより、高電力でスパッタしても、割れの発生が抑制される。 In addition, Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-59185) describes an oxide sintered body containing 25 atomic% to 33 atomic% of Sn with respect to the entire metal component, and the balance being Zn and unavoidable impurities. and less than 1.0 ZnO phases per 10000 μm 2 having a maximum length of 13.0 μm or greater. When the ZnO phase in the structure exists in a coarsened state, the temperature rise of the sputtering target member accompanying high-power sputtering causes a significant difference in thermal expansion between the ZnO phase and the surrounding Zn 2 SnO 4 phase. , the thermal load due to the internal stress lowers the fracture resistance. For this reason, the elimination of coarse ZnO phases suppresses the occurrence of cracks even when sputtering is performed at high power.

国際公開第2010/067571号WO2010/067571 国際公開第2007/037191号WO2007/037191 特開2014-218737号公報JP 2014-218737 A 特開2017-193477号公報JP 2017-193477 A 特開2018-59185号公報JP 2018-59185 A

このように、インジウム、亜鉛及び錫を含むスパッタリングターゲット部材には、スパッタリング時やボンディング時の熱衝撃により割れが発生しやすいという問題がある。 Thus, sputtering target members containing indium, zinc, and tin have the problem that cracks are likely to occur due to thermal shock during sputtering or bonding.

スパッタリング時に割れが発生した場合、アーキングの起点となり、スパッタ成膜時のパーティクルが多発することが懸念される。また、ボンディング時に割れが発生した場合、歩留まりの低下を引き起こす。このため、耐熱衝撃性が高く、スパッタリング時やボンディング時に割れが発生しにくいITZOスパッタリングターゲット部材が望まれている。 If a crack occurs during sputtering, it becomes a starting point for arcing, and there is concern that many particles will be generated during sputtering film formation. In addition, if cracking occurs during bonding, it causes a decrease in yield. Therefore, there is a demand for an ITZO sputtering target member that has high thermal shock resistance and is less likely to crack during sputtering or bonding.

本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、一実施形態において、耐熱衝撃性の改善されたスパッタリングターゲット部材を提供することを目的とする。本発明は別の実施形態において、そのようなスパッタリングターゲット部材の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention was completed in view of the above problems, and in one embodiment, it is an object of the present invention to provide a sputtering target member with improved thermal shock resistance. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a sputtering target member.

本発明者が鋭意検討した結果、ITZOスパッタリングターゲット部材において、特定の相を含み、かつZnO相を含まない組成とすることで、耐熱衝撃性が改善され、スパッタリング時やボンディング時の割れが発生しにくくなることを見出した。本発明は上記知見に基づき完成されたものであり、以下に例示される。 As a result of intensive studies by the present inventors, the ITZO sputtering target member has a composition that contains a specific phase and does not contain a ZnO phase, thereby improving thermal shock resistance and causing cracks during sputtering and bonding. I found that it becomes difficult. The present invention has been completed based on the above findings, and is exemplified below.

[1]
In、Sn、Zn、及びOを含み、X線回折分析により測定されるZn2SnO4相、Zn4In27相、In23相、及びZnO相のピーク強度をそれぞれ、I(Zn2SnO4)、I(Zn4In27)、I(In23)、及びI(ZnO)とした時、下記(1)~(4)の関係式を満たすスパッタリングターゲット部材。
I(Zn2SnO4)/(I(Zn2SnO4)+I(Zn4In27)+I(In23)+I(ZnO))×100≧3.0 ・・・(1)
I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100≧1.0 ・・・(2)
I(In23)/I(Zn2SnO4)×100≧1.0 ・・・(3)
I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100≦1.0 ・・・(4)
[2]
X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZn4In27相のピーク強度比I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100が3.0以上であり、かつZn2SnO4相に対するIn23相のピーク強度比I(In23)/I(Zn2SnO4)×100が3.0以上である、[1]に記載のスパッタリングターゲット部材。
[3]
X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZn4In27相のピーク強度比I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100が7.0以上であり、かつZn2SnO4相に対するIn23相のピーク強度比I(In23)/I(Zn2SnO4)×100が7.0以上である、[1]又は[2]に記載のスパッタリングターゲット部材。
[4]
In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%である、[1]~[3]のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。
[5]
平均結晶粒径が1.0μm~3.0μmである、[1]~[4]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材。
[6]
相対密度が96.5%以上である、[1]~[5]のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。
[7]
バルク抵抗率が1.0mΩ・cm~50mΩ・cmである[1]~[6]のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。
[8]
バルク抵抗率が1.0mΩ・cm~1.5mΩ・cmである[1]~[6]のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。
[9]
バルク抵抗率が5.0mΩ・cm~50mΩ・cmである[1]~[6]のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。
[10]
スパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末を混合し、仮焼することにより仮焼物を形成する仮焼工程、
前記仮焼物を粉砕して、In、Sn、Zn、及びOを含む仮焼粉を得る工程、及び
前記仮焼粉をホットプレス法により焼結する焼結工程を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法。
[11]
前記酸化インジウム粉末、前記酸化スズ粉末及び前記酸化亜鉛粉末の量の関係として、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%である、[10]に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
[12]
前記仮焼工程は、500℃~1300℃で、1時間~100時間の条件で行われる、[10]又は[11]に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
[13]
前記焼結工程は、ホットプレス法により、焼結温度900℃~1200℃、面圧150kgf/cm2~400kgf/cm2、保持時間1時間~5時間の条件で行われる、[10]~[12]のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
[14]
スパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末と、In23相を含むメジアン径(D50)が10μm~100μmの粗粒を混合、粉砕し、混合粉スラリーを得る工程、
前記混合粉スラリーを、スプレードライヤーを用いて造粒し、造粒粉を得る工程、
前記造粒粉を成形し、成形体を得る工程、
前記成形体を常圧焼結法により、焼結温度1200℃~1500℃、保持時間5時間~50時間の条件で焼結する工程
を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法。
[15]
スパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末と、In23相を含むメジアン径(D50)が10μm~100μmの粗粒を混合、粉砕し、混合粉スラリーを得る工程、
前記混合粉スラリーを乾燥し、乾燥粉を得る工程、
前記乾燥粉をホットプレス法により焼結する焼結工程を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法。
[16]
前記酸化インジウム粉末、前記酸化スズ粉末、前記酸化亜鉛粉末、及び前記粗粒の量の関係として、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%である、[14]又は[15]に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
[17]
前記焼結工程は、ホットプレス法により、焼結温度900℃~1200℃、面圧150kgf/cm2~400kgf/cm2、保持時間1時間~5時間の条件で行われる、[15]又は[16]に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。
[1]
The peak intensities of the Zn2SnO4 phase, the Zn4In2O7 phase , the In2O3 phase, and the ZnO phase, which contain In, Sn, Zn, and O and are measured by X-ray diffraction analysis, are represented by I ( Zn 2 SnO 4 ), I(Zn 4 In 2 O 7 ), I(In 2 O 3 ), and I(ZnO), a sputtering target member satisfying the following relational expressions (1) to (4).
I(Zn 2 SnO 4 )/(I(Zn 2 SnO 4 )+I(Zn 4 In 2 O 7 )+I(In 2 O 3 )+I(ZnO))×100≧3.0 (1)
I(Zn 4 In 2 O 7 )/I(Zn 2 SnO 4 )×100≧1.0 (2)
I(In 2 O 3 )/I(Zn 2 SnO 4 )×100≧1.0 (3)
I(ZnO)/I( Zn2SnO4 ) x 100≤1.0 ( 4 )
[2]
The peak intensity ratio I( Zn4In2O7 )/I( Zn2SnO4 ) × 100 of the Zn4In2O7 phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is 3.0 or more, and The sputtering target member according to [ 1 ] , wherein the peak intensity ratio I( In2O3 )/I( Zn2SnO4 )×100 of the In2O3 phase to the Zn2SnO4 phase is 3.0 or more.
[3]
The peak intensity ratio I( Zn4In2O7 )/I( Zn2SnO4 ) × 100 of the Zn4In2O7 phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is 7.0 or more, and [1] or [ 2 ], wherein the peak intensity ratio I( In2O3 )/I( Zn2SnO4 )×100 of the In2O3 phase to the Zn2SnO4 phase is 7.0 or more. Sputtering target member.
[4]
The atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) is 20 at% to 30 at%, the atomic ratio represented by Sn/(In+Sn+Zn) is 5 at% to 23.3 at%, and the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is The sputtering target member according to any one of [1] to [3], wherein the atomic ratio of 51.7 at % to 75 at %.
[5]
The sputtering target member according to any one of [1] to [4], having an average crystal grain size of 1.0 μm to 3.0 μm.
[6]
The sputtering target member according to any one of [1] to [5], which has a relative density of 96.5% or more.
[7]
The sputtering target member according to any one of [1] to [6], which has a bulk resistivity of 1.0 mΩ·cm to 50 mΩ·cm.
[8]
The sputtering target member according to any one of [1] to [6], which has a bulk resistivity of 1.0 mΩ·cm to 1.5 mΩ·cm.
[9]
The sputtering target member according to any one of [1] to [6], which has a bulk resistivity of 5.0 mΩ·cm to 50 mΩ·cm.
[10]
A method for manufacturing a sputtering target member, comprising:
a calcining step of mixing indium oxide powder, tin oxide powder and zinc oxide powder and calcining to form a calcined product;
A method of manufacturing a sputtering target member, comprising: pulverizing the calcined material to obtain a calcined powder containing In, Sn, Zn, and O; and a sintering step of sintering the calcined powder by a hot press method. .
[11]
As for the relationship between the amounts of the indium oxide powder, the tin oxide powder, and the zinc oxide powder, the atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) is 20 at % to 30 at %, and the atoms represented by Sn/(In+Sn+Zn). The method for producing a sputtering target member according to [10], wherein the ratio is 5 at % to 23.3 at %, and the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is 51.7 at % to 75 at %.
[12]
The method for producing a sputtering target member according to [10] or [11], wherein the calcination step is performed at 500° C. to 1300° C. for 1 hour to 100 hours.
[13]
The sintering step is performed by a hot press method under conditions of a sintering temperature of 900° C. to 1200° C., a surface pressure of 150 kgf/cm 2 to 400 kgf/cm 2 , and a holding time of 1 hour to 5 hours. 12].
[14]
A method for manufacturing a sputtering target member, comprising:
a step of mixing and pulverizing indium oxide powder, tin oxide powder, zinc oxide powder, and coarse particles containing an In 2 O 3 phase and having a median diameter (D50) of 10 μm to 100 μm to obtain a mixed powder slurry;
A step of granulating the mixed powder slurry using a spray dryer to obtain a granulated powder;
a step of molding the granulated powder to obtain a molded body;
A method for producing a sputtering target member, comprising the step of sintering the molded body by a normal pressure sintering method under conditions of a sintering temperature of 1200° C. to 1500° C. and a holding time of 5 hours to 50 hours.
[15]
A method for manufacturing a sputtering target member, comprising:
a step of mixing and pulverizing indium oxide powder, tin oxide powder, zinc oxide powder, and coarse particles containing an In 2 O 3 phase and having a median diameter (D50) of 10 μm to 100 μm to obtain a mixed powder slurry;
a step of drying the mixed powder slurry to obtain a dry powder;
A method for producing a sputtering target member, comprising a sintering step of sintering the dry powder by a hot press method.
[16]
Regarding the relationship between the amounts of the indium oxide powder, the tin oxide powder, the zinc oxide powder, and the coarse particles, the atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) is 20 at % to 30 at %, and Sn/(In+Sn+Zn). The atomic ratio represented by is 5 at% to 23.3 at%, and the atomic ratio represented by Zn / (In + Sn + Zn) is 51.7 at% to 75 at%. Sputtering according to [14] or [15] A method of manufacturing a target member.
[17]
[ 15 ] or [ 16].

本発明の一実施形態によれば、耐熱衝撃性の改善されたスパッタリングターゲット部材を提供することができる。本発明は別の実施形態によれば、そのようなスパッタリングターゲット部材の製造方法を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, a sputtering target member with improved thermal shock resistance can be provided. The present invention, according to another embodiment, can provide a method of manufacturing such a sputtering target member.

本発明の実施例1のX線回析分析結果を示すグラフである。4 is a graph showing the X-ray diffraction analysis results of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例3のX線回析分析結果を示すグラフである。4 is a graph showing the X-ray diffraction analysis results of Example 3 of the present invention. 本発明の比較例1のX線回析分析結果を示すグラフである。4 is a graph showing the X-ray diffraction analysis results of Comparative Example 1 of the present invention.

次に、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail. It is understood that the present invention is not limited to the following embodiments, and that design changes, improvements, etc., can be made as appropriate based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. should.

本発明の一実施形態において、スパッタリングターゲット部材は、In、Sn、Zn、及びOを含み、X線回折分析により測定されるZn2SnO4相、Zn4In27相、In23相、及びZnO相のピーク強度をそれぞれ、I(Zn2SnO4)、I(Zn4In27)、I(In23)、及びI(ZnO)とした時、下記(1)~(4)の関係式を満たす:I(Zn2SnO4)/(I(Zn2SnO4)+I(Zn4In27)+I(In23)+I(ZnO))×100≧3.0(1);I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100≧1.0(2);I(In23)/I(Zn2SnO4)×100≧1.0(3);I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100≦1.0(4)。このような結晶構造は、後述のように、In、Sn、Zn及びOを含む仮焼粉を使用し、所定の条件でホットプレス(H/P)する方法や、In23相を含んだ粗粒を用いる方法により得ることができる。 In one embodiment of the present invention , the sputtering target member comprises In, Sn, Zn, and O, with Zn2SnO4 phase, Zn4In2O7 phase, In2O3 as determined by X-ray diffraction analysis. When the peak intensities of the phase and the ZnO phase are respectively I( Zn2SnO4 ), I( Zn4In2O7 ), I ( In2O3 ), and I( ZnO ), the following (1) satisfying the relational expression ( 4 ): I( Zn2SnO4 )/(I( Zn2SnO4 ) +I( Zn4In2O7 )+I( In2O3 )+I( ZnO ))× 1003.0 (1) ; I(Zn4In2O7 ) /I(Zn2SnO4 ) * 100≧1.0( 2 ) ; I( In2O3 )/I(Zn2SnO4 ) * 100≧1.0(3 ) ; I(ZnO)/I( Zn2SnO4 )×100≦1.0(4). Such a crystal structure can be obtained by using a calcined powder containing In, Sn, Zn and O and hot pressing (H/P) under predetermined conditions, or by using an In 2 O 3 phase, as described later. It can be obtained by a method using coarse particles.

(1.組成)
本発明の一実施形態において、スパッタリングターゲット部材は、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、酸素(O)を含むものとする。典型的には、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)の無機化合物を原料として作られる酸化インジウムスズ亜鉛(ITZO)を主体とするものである。
(1. Composition)
In one embodiment of the present invention, the sputtering target member comprises Indium (In), Tin (Sn), Zinc (Zn) and Oxygen (O). Typically, it is mainly composed of indium tin oxide (ITZO) made from inorganic compounds of indium oxide ( In2O3 ), tin oxide ( SnO2 ) and zinc oxide (ZnO).

本発明の一実施形態のスパッタリングターゲット部材は、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%である。これにより、後述の結晶構造を好適に形成することができ、スパッタリングターゲット部材の耐熱衝撃性を向上させることができる。 The sputtering target member of one embodiment of the present invention has an atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) of 20 at% to 30 at%, and an atomic ratio represented by Sn/(In+Sn+Zn) of 5 at% to 23.3 at. %, and the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is 51.7 at % to 75 at %. As a result, a crystal structure, which will be described later, can be suitably formed, and the thermal shock resistance of the sputtering target member can be improved.

In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%未満である場合は、膜としたときに移動度が低く、酸化物半導体として必要な特性を満たさない可能性がある。一方、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が30at%を超える場合は、膜としたときにキャリア濃度が高く、酸化物半導体として必要な特性を満たさない可能性がある。また、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%未満である場合は、膜としたときにキャリア濃度が高く、酸化物半導体として必要な特性を満たさない可能性がある。一方、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が23.3at%を超える場合は、Zn2SnO4相量が多くなり耐熱衝撃性が低下する可能性がある。また、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%未満である場合は、膜としたときにキャリア濃度が高く、酸化物半導体として必要な特性を満たさない可能性がある。一方、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が75at%を超える場合は、膜としたときに移動度が低く、酸化物半導体として必要な特性を満たさない可能性がある。 If the atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) is less than 20 at %, the resulting film may have low mobility and may not satisfy properties required for an oxide semiconductor. On the other hand, when the atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) exceeds 30 at %, the carrier concentration is high when formed into a film, which may not satisfy the characteristics required for an oxide semiconductor. Further, when the atomic ratio represented by Sn/(In+Sn+Zn) is less than 5 at %, the carrier concentration is high when formed into a film, which may not satisfy the properties required for an oxide semiconductor. On the other hand, when the atomic ratio represented by Sn/(In+Sn+Zn) exceeds 23.3 at %, the amount of Zn 2 SnO 4 phases increases, which may reduce the thermal shock resistance. Further, when the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is less than 51.7 at %, the carrier concentration is high when formed into a film, which may not satisfy the properties required for an oxide semiconductor. On the other hand, if the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) exceeds 75 at %, the resulting film may have low mobility and may not satisfy characteristics required for an oxide semiconductor.

以上の観点から、本発明の一実施形態のスパッタリングターゲット部材は、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が10at%~20at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が55at%~60at%であることが、より好ましい。 From the above viewpoints, the sputtering target member of one embodiment of the present invention has an atomic ratio represented by In / (In + Sn + Zn) of 20 at% to 30 at %, and an atomic ratio represented by Sn / (In + Sn + Zn) is 10 at. % to 20 at %, and the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is more preferably 55 at % to 60 at %.

(2.X線回折分析)
本発明のスパッタリングターゲット部材は、一実施形態において、X線回折(X-ray Diffraction)分析により同定される結晶相が、Zn2SnO4相、Zn4In27相、及びIn23相を含み、ZnO相を含まない。好ましくは、スパッタリングターゲット部材は、Zn2SnO4相及びZn4In27相を主相として含み、In23相を含み、ZnO相を含まない。このような結晶構造とすることにより、スパッタリングターゲット部材の耐熱衝撃性を向上させることができ、スパッタリングターゲット部材の割れに起因するスパッタ時のアーキングの発生やボンディング時の歩留まりの低下を抑えることができる。なお、全ピーク強度の総和に対するZn2SnO4相のピーク強度比I(Zn2SnO4)/(I(Zn2SnO4)+I(Zn4In27)+I(In23)+I(ZnO))×100が3.0以上のときにZn2SnO4相が存在することとする。
(2. X-ray diffraction analysis)
In one embodiment of the sputtering target member of the present invention, the crystal phases identified by X-ray diffraction analysis are Zn 2 SnO 4 phase, Zn 4 In 2 O 7 phase, and In 2 O 3 phase and no ZnO phase. Preferably, the sputtering target member contains a Zn2SnO4 phase and a Zn4In2O7 phase as main phases, contains an In2O3 phase, and does not contain a ZnO phase . By adopting such a crystal structure, the thermal shock resistance of the sputtering target member can be improved, and the occurrence of arcing during sputtering due to cracking of the sputtering target member and a decrease in yield during bonding can be suppressed. . The peak intensity ratio of the Zn 2 SnO 4 phase to the sum of all peak intensities is I(Zn 2 SnO 4 )/(I(Zn 2 SnO 4 )+I(Zn 4 In 2 O 7 )+I(In 2 O 3 )+I A Zn 2 SnO 4 phase is assumed to exist when (ZnO))×100 is 3.0 or more.

本発明の好ましい実施態様において、X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZn4In27相のピーク強度比I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100が1.0以上であり、より好ましくは3.0以上であり、さらにより好ましくは7.0以上であり、さらに好ましくは20.0以上であり、さらにより好ましくは30.0以上である。これにより、耐熱衝撃性の高いZn4In27相が存在することでターゲットの耐熱衝撃性が向上する。X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZn4In27相のピーク強度比I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100の上限は特に設けないが、典型的には3000以下であり、例えば1500以下である。 In a preferred embodiment of the present invention, the peak intensity ratio of the Zn4In2O7 phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis , I( Zn4In2O7 )/ I ( Zn2SnO4 ) x 100, is It is 1.0 or more, more preferably 3.0 or more, even more preferably 7.0 or more, still more preferably 20.0 or more, and even more preferably 30.0 or more. As a result, the presence of the Zn 4 In 2 O 7 phase having high thermal shock resistance improves the thermal shock resistance of the target. The peak intensity ratio of the Zn 4 In 2 O 7 phase to the Zn 2 SnO 4 phase by X-ray diffraction analysis I(Zn 4 In 2 O 7 )/I(Zn 2 SnO 4 )×100 has no particular upper limit, but is typically Typically, it is 3,000 or less, for example, 1,500 or less.

本発明の別の好ましい実施態様において、X線回折分析によるZn2SnO4相に対するIn23相のピーク強度比I(In23)/I(Zn2SnO4)×100が1.0以上であり、より好ましくは3.0以上であり、さらにより好ましくは7.0以上である。これにより、耐熱衝撃性の高いIn23相が存在することでターゲットの耐熱衝撃性が向上する。X線回折分析によるZn2SnO4相に対するIn23相のピーク強度比I(In23)/I(Zn2SnO4)×100の上限は特に設けないが、典型的には1000以下であり、例えば500以下であり、例えば300以下である。 In another preferred embodiment of the present invention, the peak intensity ratio I( In2O3 )/I( Zn2SnO4 )×100 of the In2O3 phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is 1. It is 0 or more, more preferably 3.0 or more, and even more preferably 7.0 or more. As a result, the presence of the In 2 O 3 phase having high thermal shock resistance improves the thermal shock resistance of the target. The peak intensity ratio of the In 2 O 3 phase to the Zn 2 SnO 4 phase by X-ray diffraction analysis I(In 2 O 3 )/I(Zn 2 SnO 4 )×100 does not particularly have an upper limit, but is typically 1,000. or less, for example 500 or less, for example 300 or less.

本発明の別の好ましい実施態様において、X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZnO相のピーク強度比I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100が1.0以下である。本発明において、X線回折分析により同定される結晶相がZnO相を含まないが、Zn4In27の(107)面のピークにより、ZnO相の(101)面の位置にピークが観測されることがある。その場合でも、X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZnO相のピーク強度比I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100を1.0以下とすることにより、耐熱衝撃性が向上する。言い換えれば、X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZnO相のピーク強度比I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100が1.0以下であれば、ZnO相を含まないと見なすことができる。X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZnO相のピーク強度比I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100の好ましい範囲として、典型的には0.1以下であり、例えば0.01以下である。 In another preferred embodiment of the present invention, the peak intensity ratio I (ZnO)/I( Zn2SnO4100 of the ZnO phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is 1.0 or less. In the present invention, the crystal phase identified by X-ray diffraction analysis does not contain the ZnO phase, but due to the peak of the (107) plane of Zn 4 In 2 O 7 , a peak is observed at the position of the (101) plane of the ZnO phase. may be Even in that case, the thermal shock resistance is improved by setting the peak intensity ratio I(ZnO)/I( Zn2SnO4100 of the ZnO phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis to 1.0 or less. do. In other words, if the peak intensity ratio I(ZnO)/I(Zn2SnO4 ) × 100 of the ZnO phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is 1.0 or less, it is considered not to contain the ZnO phase. be able to. A preferred range of the peak intensity ratio I(ZnO)/I( Zn2SnO4100 of the ZnO phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is typically 0.1 or less, for example 0.1. 01 or less.

ピーク強度は、Cu(銅)管球が搭載された株式会社リガク製の全自動多目的X線回折装置(型式:Ultima)を用いて導出することができる。具体的には、まず、スパッタリングターゲット部材から一部を採取して粉末状にし、これを目開き100μmで篩った篩下の粉末を圧粉してサンプルとする。次いで、このサンプルに対して粉末X線回折法を用いて、そのX線回折プロファイルを得る。それにより得られたX線回折プロファイルにKα2除去などのデータ処理を施した後、ICDD(International Centre for Diffraction Data)のPDF(Powder Diffraction File)を用いて、結晶相の同定を行う。なお、ピーク強度の算出には、各結晶相につき、以下の表1の2θ範囲の最も強度が高いピークについて、ピーク高さ(cps)×半値幅(degree)により積分強度を算出し、ピーク強度I(**)とする(「**」は当該ピークに対応する化学式を意味する)。ここで測定条件として、管電圧は40kV、管電流は30mA、スキャンスピードは18°/分、ステップは0.02°とする。実際のピークは歪等によるピークシフトが起こることがあるため、ICDDカードを参照し、±0.2°付近の最大のピークをピークとして採用する。 The peak intensity can be derived using a fully automatic multi-purpose X-ray diffractometer (model: Ultima) manufactured by Rigaku Corporation equipped with a Cu (copper) tube. Specifically, first, a part of the sputtering target member is sampled and powdered, and the powder under the sieve is sieved with a mesh size of 100 μm to obtain a sample. A powder X-ray diffraction method is then used on this sample to obtain its X-ray diffraction profile. After subjecting the obtained X-ray diffraction profile to data processing such as Kα2 removal, the crystal phase is identified using the PDF (Powder Diffraction File) of ICDD (International Center for Diffraction Data). In addition, for the calculation of the peak intensity, for each crystal phase, for the peak with the highest intensity in the 2θ range in Table 1 below, the integrated intensity is calculated by peak height (cps) × half width (degree), peak intensity I (**) ("**" means the chemical formula corresponding to the peak). Here, the measurement conditions are a tube voltage of 40 kV, a tube current of 30 mA, a scan speed of 18°/min, and a step of 0.02°. Since the actual peak may undergo a peak shift due to distortion or the like, the ICDD card is referred to and the maximum peak around ±0.2° is adopted as the peak.

(3.平均結晶粒径)
本発明の一実施形態において、スパッタリングターゲット部材の平均結晶粒径が1.0μm~3.0μmであることが好ましい。平均結晶粒径を3.0μm以下とすることにより、スパッタリングターゲット部材の強度が高くなり、熱衝撃によるクラックの発生を抑制することができる。この観点から、スパッタリングターゲット部材の平均結晶粒径は2.7μm以下であることがより好ましい。また、実現の容易さと性能向上の効果の観点から、平均結晶粒径の下限を1.0μm以上とすることができ、例えば、1.3μm以上とすることもできる。
(3. Average grain size)
In one embodiment of the present invention, the sputtering target member preferably has an average grain size of 1.0 μm to 3.0 μm. By setting the average crystal grain size to 3.0 μm or less, the strength of the sputtering target member is increased, and the occurrence of cracks due to thermal shock can be suppressed. From this point of view, the average crystal grain size of the sputtering target member is more preferably 2.7 μm or less. In addition, from the viewpoint of ease of realization and the effect of improving performance, the lower limit of the average crystal grain size can be set to 1.0 μm or more, for example, 1.3 μm or more.

平均結晶粒径を測定するには、スパッタリングターゲット部材の中央付近及び四隅の合計5箇所の部位からサンプルを採取する。そして、各サンプルについてターゲット断面の任意の箇所について2000倍のSEM像を撮影し、撮影した画像上に5本の直線を引いて、各直線が結晶粒子と交わってできる線分の長さをコード長とし、それらのコード長の平均値を求めて、これを平均結晶粒径とする。 In order to measure the average crystal grain size, samples are taken from a total of five locations near the center and four corners of the sputtering target member. Then, for each sample, a 2000x SEM image was taken at an arbitrary point of the cross section of the target, five straight lines were drawn on the taken image, and the length of the line segment formed by each straight line intersecting with the crystal grain was coded. Then, the average value of the cord lengths is obtained and taken as the average crystal grain size.

(4.相対密度)
本発明の一実施形態において、スパッタリングターゲット部材の相対密度は、96.5%以上であることが好ましい。相対密度を96.5%以上とすることにより、スパッタリングターゲット部材の強度が高くなり、スパッタ時におけるクラックの発生を抑制することができる。この観点から、スパッタリングターゲット部材の相対密度は、97.0%以上であることがより好ましく、97.5%以上であることがさらにより好ましく、98.0%以上であることがさらにより好ましく、98.5%以上であることがさらにより好ましく、99.0%以上であることがさらにより好ましい。
(4. Relative density)
In one embodiment of the present invention, the relative density of the sputtering target member is preferably 96.5% or higher. By setting the relative density to 96.5% or more, the strength of the sputtering target member is increased, and the occurrence of cracks during sputtering can be suppressed. From this point of view, the relative density of the sputtering target member is more preferably 97.0% or more, even more preferably 97.5% or more, even more preferably 98.0% or more, It is even more preferably 98.5% or more, and even more preferably 99.0% or more.

相対密度は、相対密度=実測相対密度÷基準相対密度×100(%)の式にて算出することができる。ここで、基準相対密度は、焼結体の各構成元素において、酸素を除いた元素の酸化物の理論相対密度から算出される相対密度の値である。例えば、In、Sn、Zn、Oを含むターゲットであれば、各構成元素であるインジウム、スズ、亜鉛、酸素のうち、酸素を除いたインジウム、スズ、亜鉛の酸化物として、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)の各相対密度を、理論相対密度の算出に用いる。また、焼結体中のインジウム、スズ、亜鉛の元素分析値(at%又は質量%)から、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)の質量比を算出する。そして、酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)のそれぞれについて相対密度を当該質量比に乗じた値を合計し、100g/cm3で除して、基準相対密度を求める。一方、実測相対密度とは、重量を体積で割った値である。焼結体の場合は、アルキメデス法により体積を求めて算出する。 The relative density can be calculated by the formula: relative density=measured relative density÷reference relative density×100(%). Here, the reference relative density is a relative density value calculated from the theoretical relative density of oxides of elements other than oxygen among the constituent elements of the sintered body. For example, in the case of a target containing In, Sn, Zn, and O, indium oxide ( In2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), and zinc oxide (ZnO) are used to calculate the theoretical relative density. Further, from the elemental analysis values (at% or mass%) of indium, tin, and zinc in the sintered body, the mass ratio of indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), and zinc oxide (ZnO) was calculated. calculate. Then, for each of indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), and zinc oxide (ZnO), sum the values obtained by multiplying the mass ratio by the relative density, divide by 100 g/cm 3 , and obtain the standard Find the relative density. On the other hand, the measured relative density is a value obtained by dividing weight by volume. In the case of a sintered body, the volume is calculated by the Archimedes method.

(5.バルク抵抗率)
本発明の一実施形態において、スパッタリングターゲット部材のバルク抵抗率は、好ましくは1.0mΩ・cm~50mΩ・cmである。50mΩ・cm以下とすることにより、アーキングの発生を抑制することができる。この観点から、スパッタリングターゲット部材のバルク抵抗率は20mΩ・cm以下であることがより好ましい。また、実現の容易さと性能向上の効果の観点から、バルク抵抗率の下限を1.0mΩ・cm以上とすることができる。バルク抵抗率は、焼結方法により変化し、後述のホットプレス法、あるいは、In23相を含む粗粒を原料粉末として使用するホットプレス法の場合、一般には1.0mΩ・cm~1.5mΩ・cm、後述のIn23相を含む粗粒を原料粉末として使用する常圧焼結法の場合、5.0mΩ・cm~50mΩ・cmとすることが好ましい。また、In23相を含む粗粒を原料粉末として使用する常圧焼結法の場合、スパッタリングターゲット部材のバルク抵抗率は20mΩ・cm以下であることがより好ましい。
(5. Bulk resistivity)
In one embodiment of the invention, the bulk resistivity of the sputtering target member is preferably between 1.0 mΩ·cm and 50 mΩ·cm. Occurrence of arcing can be suppressed by setting the resistance to 50 mΩ·cm or less. From this point of view, the bulk resistivity of the sputtering target member is more preferably 20 mΩ·cm or less. In addition, from the viewpoint of ease of realization and the effect of improving performance, the lower limit of the bulk resistivity can be set to 1.0 mΩ·cm or more. The bulk resistivity varies depending on the sintering method, and is generally 1.0 mΩ·cm to 1.0 mΩ·cm to 1 in the case of the hot pressing method described later or the hot pressing method using coarse grains containing an In 2 O 3 phase as raw material powder. It is preferably 5.0 mΩ·cm to 50 mΩ·cm in the case of pressureless sintering using coarse particles containing an In 2 O 3 phase, which will be described later, as raw material powder. Moreover, in the case of the pressureless sintering method using coarse grains containing an In 2 O 3 phase as raw material powder, the bulk resistivity of the sputtering target member is more preferably 20 mΩ·cm or less.

バルク抵抗率は、四探針法を用いてスパッタリングターゲット部材のスパッタリングに供される表面の中心及び周辺部3点を測定し、その平均値とする。 The bulk resistivity is obtained by measuring three points in the center and the periphery of the surface of the sputtering target member subjected to sputtering using the four-probe method, and taking the average value thereof.

(6.製造方法)
(6-1.仮焼粉をホットプレスする方法)
本発明のスパッタリングターゲット部材の製造方法の一実施形態において、上述したようなスパッタリングターゲット部材は、例えば、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末を混合し、仮焼することにより仮焼物を形成する仮焼工程、前記仮焼物を粉砕して、In、Sn、Zn、及びOを含む仮焼粉を得る工程、及び前記仮焼粉をホットプレス法により、焼結温度900℃~1200℃、面圧150kgf/cm2~400kgf/cm2、保持時間1時間~5時間の条件で焼結する工程を順次に経ることで製造することができる。
(6. Manufacturing method)
(6-1. Method of hot pressing calcined powder)
In one embodiment of the method for producing a sputtering target member of the present invention, the sputtering target member as described above is formed into a calcined product by mixing indium oxide powder, tin oxide powder and zinc oxide powder, and calcining the mixture. a calcining step, pulverizing the calcined product to obtain a calcined powder containing In, Sn, Zn, and O, and sintering the calcined powder by a hot press method at a temperature of 900 ° C. to 1200 ° C., It can be manufactured by successively performing sintering steps under conditions of a surface pressure of 150 kgf/cm 2 to 400 kgf/cm 2 and a holding time of 1 hour to 5 hours.

上記実施形態において、まずは、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末を準備し、これらの粉末を混合して、これを原料粉末とする。原料粉末は、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%であるように、各粉末の配合比を調整することができる。 In the above embodiment, first, indium oxide powder, tin oxide powder, and zinc oxide powder are prepared, and these powders are mixed to obtain raw material powder. The raw material powder has an atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) of 20 at% to 30 at%, an atomic ratio represented by Sn/(In+Sn+Zn) of 5 at% to 23.3 at%, and Zn/(In+Sn+Zn ) can be adjusted to 51.7 at % to 75 at %.

例えば、酸化インジウム粉末は、かさ密度:0.3g/cm3~0.8g/cm3、メジアン径(D50):0.5μm~2.5μm、比表面積:3.0m2/g~6.0m2/gのものを使用し、酸化スズ粉末は、かさ密度:0.2g/cm3~0.6g/cm3、メジアン径(D50):1.0μm~2.5μm、比表面積:3.0m2/g~6.0m2/gのものを使用し、酸化亜鉛粉末は、かさ密度:0.3g/cm3~0.6g/cm3、メジアン径(D50):0.3μm~2.0μm、比表面積:2.0m2/g~6.0m2/gのものを使用することができる。これらを混合して、最密充填に好適な粒度分布になるようにする。なお、本明細書において、メジアン径(D50)とは、JISZ8825:2013に準拠して、レーザー回折・散乱法により測定される体積基準の累積粒度分布におけるメジアン径(D50)を意味する。 For example, indium oxide powder has a bulk density of 0.3 g/cm 3 to 0.8 g/cm 3 , a median diameter (D50) of 0.5 μm to 2.5 μm, and a specific surface area of 3.0 m 2 /g to 6.0 μm. 0 m 2 /g is used, and the tin oxide powder has a bulk density of 0.2 g/cm 3 to 0.6 g/cm 3 , a median diameter (D50) of 1.0 μm to 2.5 μm, and a specific surface area of 3. The zinc oxide powder has a bulk density of 0.3 g/cm 3 to 0.6 g/cm 3 and a median diameter (D50 ) of 0.3 μm to 0.3 μm. 2.0 μm, specific surface area: 2.0 m 2 /g to 6.0 m 2 /g can be used. These are mixed to obtain a particle size distribution suitable for close packing. In this specification, the median diameter (D50) means the median diameter (D50) in the volume-based cumulative particle size distribution measured by the laser diffraction/scattering method in accordance with JISZ8825:2013.

次いで、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末の混合物を得た後、この混合物を仮焼して仮焼物を形成する。この仮焼工程においては、500℃~1300℃で、1時間~100時間の条件で熱処理することが好ましい。この仮焼物をあらかじめ形成しておくことにより、目的とする結晶相を得ることが容易になる。 Next, after obtaining a mixture of indium oxide powder, tin oxide powder and zinc oxide powder, the mixture is calcined to form a calcined product. In this calcination step, heat treatment is preferably performed at 500° C. to 1300° C. for 1 hour to 100 hours. Forming this calcined product in advance facilitates obtaining the desired crystal phase.

次いで、この仮焼物を粉砕して、In、Sn、Zn、及びOを含む仮焼粉を得る。この仮焼物の粉砕は、ボールミル、ロールミル、パールミル、ジェットミル等を用いて、粉砕の程度は適宜設定でき、例えば粒子径が0.2μm~1.5μmになるようにすることができる。 Next, this calcined material is pulverized to obtain a calcined powder containing In, Sn, Zn, and O. The pulverization of the calcined product can be performed by using a ball mill, roll mill, pearl mill, jet mill, or the like, and the degree of pulverization can be appropriately set.

次に、仮焼粉をホットプレス法により、焼結温度900℃~1200℃、面圧150kgf/cm2~400kgf/cm2、保持時間1時間~5時間の条件で焼結する。ホットプレスの雰囲気はArなどの不活性ガス雰囲気が好ましい。 Next, the calcined powder is sintered by a hot press method under the conditions of a sintering temperature of 900° C. to 1200° C., a surface pressure of 150 kgf/cm 2 to 400 kgf/cm 2 and a holding time of 1 hour to 5 hours. The hot press atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as Ar.

焼結温度が900℃未満であると、焼結が十分に進行せず、低密度となる恐れがある。一方、焼結温度が1200℃を超えると、In23、SnO2、ZnOの還元により、密度が低下する恐れがある。 If the sintering temperature is lower than 900°C, the sintering may not proceed sufficiently, resulting in a low density. On the other hand, if the sintering temperature exceeds 1200° C., the density may decrease due to reduction of In 2 O 3 , SnO 2 and ZnO.

上記焼結温度に到達させるに当っては、30℃/時間~600℃/時間、さらに60℃/時間~400℃/時間の速度で昇温させることが好ましい。昇温速度が30℃/時間未満である場合は、過剰なエネルギーと時間が費やされて、コストの増加や生産性の低下を招く可能性がある。一方、昇温速度が600℃/時間を超える場合は、急激な温度上昇に伴うクラックの発生や、内部に気孔が残留し密度の低下を招くおそれがある。 To reach the sintering temperature, it is preferable to raise the temperature at a rate of 30° C./hour to 600° C./hour, more preferably 60° C./hour to 400° C./hour. If the heating rate is less than 30° C./hour, excessive energy and time may be expended, resulting in increased costs and decreased productivity. On the other hand, if the heating rate exceeds 600° C./hour, cracks may occur due to the rapid temperature rise, and pores may remain inside, resulting in a decrease in density.

また、保持時間終了後の降温速度は、30℃/時間~600℃/時間、さらに100℃/時間~400℃/時間の速度であることが好ましい。降温速度が30℃/時間より遅いと時間がかかり過ぎて生産性が落ちる恐れがある。一方、降温速度が600℃/時間を超える場合は、急激な温度低下に伴うクラックの発生や、内部に気孔が残留し密度の低下を招くおそれがある。 Further, the temperature drop rate after the holding time is over is preferably 30° C./hour to 600° C./hour, more preferably 100° C./hour to 400° C./hour. If the cooling rate is slower than 30° C./hour, it may take too long and the productivity may drop. On the other hand, if the temperature drop rate exceeds 600° C./hour, cracks may occur due to the rapid temperature drop, and pores may remain inside, resulting in a decrease in density.

昇温速度及び降温速度は、焼結炉内に設置された熱電対を用いて測定し、直近の測定値との温度差を時間間隔で除して得られる各速度の平均値として求めることができる。 The temperature rise rate and temperature drop rate are measured using a thermocouple installed in the sintering furnace, and the average value of each rate obtained by dividing the temperature difference from the most recent measured value by the time interval can be obtained. can.

面圧が150kgf/cm2未満であると、充分な強度と密度の成形体を得ることができない。一方、面圧が400kgf/cm2を超えると、成形体を金型から取り出す際に、成形体自身が圧力から解放されることによる変形のため破壊される場合があり、生産上好ましくない場合がある。 If the surface pressure is less than 150 kgf/cm 2 , a molded article with sufficient strength and density cannot be obtained. On the other hand, if the surface pressure exceeds 400 kgf/cm 2 , the molded body itself may be destroyed due to deformation due to the release of the pressure when the molded body is removed from the mold, which may be undesirable in terms of production. be.

上記焼結温度における保持時間が1時間よりも短いと、焼結が十分に進行せず、スパッタリングターゲット部材の密度の低下や反りの発生が懸念される。一方、保持時間が5時間を超えると、過剰なエネルギーと時間が費やされて、コストの増加や生産性の低下を招く場合がある。 If the holding time at the above sintering temperature is shorter than 1 hour, the sintering does not proceed sufficiently, and there is a concern that the sputtering target member may have a lower density or warp. On the other hand, if the holding time exceeds 5 hours, excessive energy and time may be expended, resulting in increased costs and reduced productivity.

上述した降温速度は、製造方法、循環ガス送風による空冷やクーリングタワーを利用した水冷等を用いることにより実現することができる。 The temperature drop rate described above can be realized by using a manufacturing method, air cooling by blowing circulation gas, water cooling using a cooling tower, or the like.

上記方法により得られる焼結体を、所定の寸法形状に切断し、機械研削ないし化学研削等の公知の方法にて研削することにより、スパッタリングターゲット部材を得ることができる。このようなスパッタリングターゲット部材は、一般に表面に基材がボンディングされて、スパッタリングに供される。 A sputtering target member can be obtained by cutting the sintered body obtained by the above method into a predetermined size and shape and grinding it by a known method such as mechanical grinding or chemical grinding. Such a sputtering target member is generally subjected to sputtering with a base material bonded to its surface.

(6-2.In23相を含む粗粒を原料粉末として使用する常圧焼結法又はホットプレス法)
また、本発明のスパッタリングターゲット部材の製造方法の別の一実施形態において、In23相を含む粗粒を用いることもできる。まずは、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、酸化亜鉛粉末、及びIn23相を含む粗粒を準備する。原料粉末は、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%であるように、各粉末の配合比を調整することができる。
(6-2. Atmospheric sintering method or hot press method using coarse grains containing In 2 O 3 phase as raw material powder)
In another embodiment of the method for producing a sputtering target member of the present invention, coarse grains containing an In 2 O 3 phase can also be used. First, indium oxide powder, tin oxide powder, zinc oxide powder, and coarse particles containing an In 2 O 3 phase are prepared. The raw material powder has an atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) of 20 at% to 30 at%, an atomic ratio represented by Sn/(In+Sn+Zn) of 5 at% to 23.3 at%, and Zn/(In+Sn+Zn ) can be adjusted to 51.7 at % to 75 at %.

例えば、酸化インジウム粉末は、かさ密度:0.3g/cm3~0.8g/cm3、メジアン径(D50):0.5μm~2.5μm、比表面積:3.0m2/g~6.0m2/gのものを使用し、酸化スズ粉末は、かさ密度:0.2g/cm3~0.6g/cm3、メジアン径(D50):1.0μm~2.5μm、比表面積:3.0m2/g~6.0m2/gのものを使用し、酸化亜鉛粉末は、かさ密度:0.3g/cm3~0.6g/cm3、メジアン径(D50):0.3μm~2.0μm、比表面積:2.0m2/g~6.0m2/g、In23相を含む粗粒は、メジアン径(D50):10μm~100μmのものを使用することができる。 For example, indium oxide powder has a bulk density of 0.3 g/cm 3 to 0.8 g/cm 3 , a median diameter (D50) of 0.5 μm to 2.5 μm, and a specific surface area of 3.0 m 2 /g to 6.0 μm. 0 m 2 /g is used, and the tin oxide powder has a bulk density of 0.2 g/cm 3 to 0.6 g/cm 3 , a median diameter (D50) of 1.0 μm to 2.5 μm, and a specific surface area of 3. The zinc oxide powder has a bulk density of 0.3 g/cm 3 to 0.6 g/cm 3 and a median diameter (D50 ) of 0.3 μm to 0.3 μm. 2.0 μm, specific surface area: 2.0 m 2 /g to 6.0 m 2 /g, coarse particles containing an In 2 O 3 phase having a median diameter (D50) of 10 μm to 100 μm can be used.

In23相を含む粗粒のメジアン径(D50)は、10μm~100μmの範囲であることが好ましい。メジアン径(D50)が、100μmを超えると焼結を阻害し、密度が低下する恐れがあり、10μm未満となると他の原料粉末と反応することで、In23相が消失する恐れがある。この観点から、In23相を含む粗粒のメジアン径(D50)は、20μm以上、80μm以下とすることがより好ましく、又は40μm以上、60μm以下とすることがより好ましい。 The median diameter (D50) of the coarse grains containing the In 2 O 3 phase is preferably in the range of 10 μm to 100 μm. If the median diameter (D50) exceeds 100 μm, sintering may be hindered and the density may decrease. If it is less than 10 μm, the In 2 O 3 phase may disappear due to reaction with other raw material powders . From this point of view, the median diameter (D50) of the coarse particles containing the In 2 O 3 phase is more preferably 20 μm or more and 80 μm or less, or more preferably 40 μm or more and 60 μm or less.

また、In23相を含む粗粒は、Zn、Snを含む、又は含まないとすることができ、例えば、ITO(In23:90質量%、SnO2:10質量%)焼結体を粉砕し得られる粗粒とすることができる。 Also, the coarse grains containing the In 2 O 3 phase may or may not contain Zn, Sn, for example, ITO (In 2 O 3 : 90% by weight, SnO 2 : 10% by weight) sintered It can be a coarse particle obtained by pulverizing the body.

次いで、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、及び酸化亜鉛粉末を混合、粉砕する。混合、粉砕は、例えば、上記粉末を水に分散させた混合粉スラリーとし、ビーズミルにより湿式混合、微粉砕することができる。粉砕後の混合粉のメジアン径(D50)は、0.1μm~0.5μmであることが好ましい。 Next, the indium oxide powder, tin oxide powder, and zinc oxide powder are mixed and pulverized. Mixing and pulverization can be carried out, for example, by dispersing the above powders in water to form a mixed powder slurry, followed by wet mixing and fine pulverization with a bead mill. The median diameter (D50) of the mixed powder after pulverization is preferably 0.1 μm to 0.5 μm.

次いで、混合粉スラリーにIn23相を含む粗粒を混合する。混合後、ビーズミルにより湿式混合、微粉砕することもできる。また、この際に、バインダーの役割を果たすPVA(ポリビニルアルコール)を4質量%~10質量%で含有する水溶液を、原料粉末に対して50cc/kg~250cc/kg添加することができる。また、In23相を含む粗粒を単独に混合せず、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、酸化亜鉛粉末、及びIn23相を含む粗粒を水に分散させた混合粉スラリーとし、混合、粉砕することもできる。 Next, coarse particles containing an In 2 O 3 phase are mixed into the mixed powder slurry. After mixing, wet mixing and fine pulverization can also be performed with a bead mill. At this time, an aqueous solution containing 4% to 10% by mass of PVA (polyvinyl alcohol) acting as a binder can be added in an amount of 50cc/kg to 250cc/kg to the raw material powder. In addition, a mixed powder slurry is prepared by dispersing indium oxide powder, tin oxide powder, zinc oxide powder, and coarse particles containing the In 2 O 3 phase in water without mixing the coarse particles containing the In 2 O 3 phase separately. , can also be mixed and pulverized.

次いで、混合粉スラリーをスプレードライヤーにより、造粒し、造粒粉を得る。これにより、原料粉末の流動性を良くして、プレス成形時の充填状況を良好なものにすることができる。 Next, the mixed powder slurry is granulated with a spray dryer to obtain granulated powder. As a result, the fluidity of the raw material powder can be improved, and the filling condition during press molding can be improved.

次いで、造粒粉を成形し、成形体を得る。造粒粉を金型に充填し、400kgf/cm2~1000kgf/cm2の圧力を1分~3分にわたって保持して、所定の形状に成形する。圧力400kgf/cm2未満であると、充分な強度と密度の成形体を得ることができず、また圧力1000kgf/cm2を超えると、成形体を金型から取り出す際に、成形体自身が圧力から解放されることによる変形のため破壊される場合があり、生産上好ましくない場合がある。また、得られた成形体を真空包装し、CIP(冷間静水圧プレス)によりさらに高密度化することができる。CIPの条件は、例えば、1000kgf/cm2~2500kgf/cm2の圧力を1分~3分保持する条件で実施することができる。 Next, the granulated powder is molded to obtain a molded body. The granulated powder is filled into a mold, and a pressure of 400 kgf/cm 2 to 1000 kgf/cm 2 is maintained for 1 to 3 minutes to mold into a predetermined shape. If the pressure is less than 400 kgf/cm 2 , a molded article with sufficient strength and density cannot be obtained . It may be destroyed due to deformation due to being released from, which may be undesirable in terms of production. Also, the obtained compact can be vacuum-packaged and further densified by CIP (cold isostatic pressing). CIP can be performed, for example, under the condition that a pressure of 1000 kgf/cm 2 to 2500 kgf/cm 2 is maintained for 1 minute to 3 minutes.

次いで、成形体を常圧焼結法により、焼結温度1200℃~1500℃、保持時間5時間~50時間の条件で焼結する。常圧焼結の雰囲気は、酸素、大気などの酸化ガス含有雰囲気が好ましい。 Next, the compact is sintered by a normal pressure sintering method under the conditions of a sintering temperature of 1200° C. to 1500° C. and a holding time of 5 hours to 50 hours. The atmosphere for normal pressure sintering is preferably an atmosphere containing an oxidizing gas such as oxygen or air.

焼結温度が1200℃未満であると、焼結が十分に進行せず、低密度となる恐れがある。一方、焼結温度が1500℃を超えると、In23、SnO2、ZnOの還元により、密度が低下する恐れがある。 If the sintering temperature is lower than 1200° C., the sintering may not proceed sufficiently, resulting in a low density. On the other hand, if the sintering temperature exceeds 1500° C., the density may decrease due to reduction of In 2 O 3 , SnO 2 and ZnO.

上記焼結温度に到達させるに当っては、30℃/時間~600℃/時間、さらに60℃/時間~300℃/時間の速度で昇温させることが好ましい。昇温速度が30℃/時間未満である場合は、過剰なエネルギーと時間が費やされて、コストの増加や生産性の低下を招く可能性がある。一方、昇温速度が600℃/時間を超える場合は、急激な温度上昇に伴うクラックの発生や、内部に気孔が残留し密度の低下を招くおそれがある。 To reach the above sintering temperature, it is preferable to raise the temperature at a rate of 30° C./hour to 600° C./hour, more preferably 60° C./hour to 300° C./hour. If the heating rate is less than 30° C./hour, excessive energy and time may be expended, resulting in increased costs and decreased productivity. On the other hand, if the heating rate exceeds 600° C./hour, cracks may occur due to the rapid temperature rise, and pores may remain inside, resulting in a decrease in density.

また、保持時間終了後の降温速度は、30℃/時間~1000℃/時間、さらに100℃/時間~600℃/時間の速度であることが好ましい。降温速度が30℃/時間未満である場合は、過剰なエネルギーと時間が費やされて、コストの増加や生産性の低下を招く可能性がある。一方、降温速度が1000℃/時間を超える場合は、急激な温度低下に伴うクラックの発生や、内部に気孔が残留し密度の低下を招くおそれがある。 Also, the temperature drop rate after the holding time is preferably 30° C./hour to 1000° C./hour, more preferably 100° C./hour to 600° C./hour. If the temperature drop rate is less than 30° C./hour, excessive energy and time are spent, which can lead to increased costs and decreased productivity. On the other hand, if the temperature drop rate exceeds 1000° C./hour, cracks may occur due to the rapid temperature drop, and pores may remain inside, resulting in a decrease in density.

昇温速度及び降温速度は、焼結炉内に設置された熱電対を用いて測定し、直近の測定値との温度差を時間間隔で除して得られる各速度の平均値として求めることができる。また、上述した降温速度は、製造方法、循環ガス送風による空冷やクーリングタワーを利用した水冷等を用いることにより実現することができる。 The temperature rise rate and temperature drop rate are measured using a thermocouple installed in the sintering furnace, and the average value of each rate obtained by dividing the temperature difference from the most recent measured value by the time interval can be obtained. can. Moreover, the above-described temperature drop rate can be realized by using a manufacturing method, air cooling by blowing circulation gas, water cooling using a cooling tower, or the like.

上記焼結温度における保持時間が5時間よりも短いと、焼結が十分に進行せず、スパッタリングターゲット部材の密度の低下や反りの発生が懸念される。一方、保持時間が50時間を超えると、過剰なエネルギーと時間が費やされて、コストの増加や生産性の低下を招く場合がある。 If the holding time at the above sintering temperature is shorter than 5 hours, the sintering will not proceed sufficiently, and there is concern that the sputtering target member will have a lower density and warp. On the other hand, if the holding time exceeds 50 hours, excessive energy and time may be expended, resulting in increased costs and decreased productivity.

また、造粒粉を成形体に成形し、当該成形体を常圧焼結する代わりに、混合粉スラリーを乾燥し、乾燥粉を得て、当該乾燥粉を上記条件により常圧焼結又はホットプレスすることもできる。乾燥方法は特に限定されないが、定温乾燥器、振動乾燥機などを用いることができる。 Further, instead of molding the granulated powder into a compact and sintering the compact at normal pressure, the mixed powder slurry is dried to obtain a dry powder, and the dry powder is sintered at normal pressure or hot under the above conditions. You can also press. Although the drying method is not particularly limited, a constant temperature dryer, a vibration dryer, or the like can be used.

上記各実施形態において、常圧焼結法の代わりに、ホットプレス法を使用することもできる。ホットプレス法の条件は、焼結温度900℃~1200℃、面圧150kgf/cm2~400kgf/cm2、保持時間1時間~5時間とすることができる。ホットプレス法の詳細条件は、前述の仮焼粉を使用した実施形態と同様とすることができるので、前述の説明を参照されたい。本実施形態に従って原料粉末を使用すれば、ホットプレス法を使用しても、同様の結晶構造が得られるので、スパッタリングターゲット部材の耐熱衝撃性を改善することができる。 In each of the above embodiments, a hot press method can be used instead of the pressureless sintering method. The conditions of the hot pressing method can be a sintering temperature of 900° C. to 1200° C., a surface pressure of 150 kgf/cm 2 to 400 kgf/cm 2 and a holding time of 1 hour to 5 hours. The detailed conditions of the hot pressing method can be the same as those of the above embodiment using the calcined powder, so please refer to the above description. If the raw material powder according to this embodiment is used, the same crystal structure can be obtained even if the hot pressing method is used, so the thermal shock resistance of the sputtering target member can be improved.

上記いずれかの方法により得られる焼結体を、所定の寸法形状に切断し、機械研削ないし化学研削等の公知の方法にて研削することにより、スパッタリングターゲット部材を得ることができる。このようなスパッタリングターゲット部材は、一般に表面に基材がボンディングされて、スパッタリングに供される。 A sputtering target member can be obtained by cutting the sintered body obtained by any of the above methods into a predetermined size and shape and grinding it by a known method such as mechanical grinding or chemical grinding. Such a sputtering target member is generally subjected to sputtering with a base material bonded to its surface.

原料として、メジアン径(D50)が1μmの酸化インジウム粉末、酸化亜鉛粉末、及び酸化スズ粉末を、表2に示される原子比になるように秤量し、混合粉末を調製した。 As raw materials, indium oxide powder, zinc oxide powder, and tin oxide powder each having a median diameter (D50) of 1 μm were weighed so as to have the atomic ratio shown in Table 2 to prepare a mixed powder.

次に、実施例1~5、比較例2について、混合粉末を1300℃、5時間の条件で仮焼した後、得られた仮焼物をビーズミルにより粒径が1.2μmになるまで粉砕し、次に、表2に示される条件でホットプレスにより焼結した。表2において、「H/P」はホットプレス法を意味し、「常圧」は常圧焼結法を意味する。焼結温度での保持時間は2~3時間とした。 Next, for Examples 1 to 5 and Comparative Example 2, the mixed powder was calcined under the conditions of 1300 ° C. for 5 hours, and then the obtained calcined material was pulverized with a bead mill until the particle size became 1.2 μm, Next, it was sintered by hot pressing under the conditions shown in Table 2. In Table 2, "H/P" means hot press method and "normal pressure" means normal pressure sintering method. The holding time at the sintering temperature was 2-3 hours.

実施例6については、原材料としてITO焼結体(In23:90質量%、SnO2:10質量%)を粉砕し作製した粗粒を使用し、仮焼物を形成せず、原料粉末を混合した。なお、粗粒のメジアン径(D50)は51μmであった。この粗粒と、前述の酸化インジウム粉末、酸化亜鉛粉末、及び酸化スズ粉末を水に分散させて混合粉スラリーとし、ビーズミルにより湿式混合、微粉砕し、スプレードライヤーを用いて乾燥、造粒し、造粒粉を得た。造粒粉のメジアン径(D50)は47μmであった。この造粒粉を、面圧400kgf/cm2、1分保持の条件で成形し、圧力1795kgf/cm2、1分保持の条件でCIPした後、焼結温度1300℃、保持時間20時間、酸素雰囲気の条件で常圧焼結を実施した。 In Example 6, coarse grains prepared by pulverizing an ITO sintered body (In 2 O 3 : 90% by mass, SnO 2 : 10% by mass) were used as the raw material, and raw material powder was used without forming a calcined product. Mixed. The median diameter (D50) of coarse particles was 51 μm. The coarse particles and the above-mentioned indium oxide powder, zinc oxide powder, and tin oxide powder are dispersed in water to form a mixed powder slurry, which is wet-mixed and finely pulverized by a bead mill, dried and granulated using a spray dryer, A granulated powder was obtained. The median diameter (D50) of the granulated powder was 47 μm. This granulated powder was molded under conditions of a surface pressure of 400 kgf/cm 2 and held for 1 minute, followed by CIP under conditions of a pressure of 1795 kgf/cm 2 and held for 1 minute. Pressureless sintering was carried out under atmospheric conditions.

比較例1、比較例3については、仮焼物を形成せず、In23相を含む粗粒も使用せず、前述の酸化インジウム粉末、酸化亜鉛粉末、及び酸化スズ粉末を混合した後、焼結工程を実施した。比較例3については、常圧で焼結を行った。 In Comparative Examples 1 and 3, no calcined product was formed and no coarse particles containing an In 2 O 3 phase were used. After mixing the above-described indium oxide powder, zinc oxide powder, and tin oxide powder, A sintering process was performed. For Comparative Example 3, sintering was performed at normal pressure.

これらの実施例及び比較例の焼結体ついて、先に述べた方法により、X線回折分析によるピーク強度、平均結晶粒径、相対密度、バルク抵抗率をそれぞれ算出した。その結果を表2に示す。また、実施例1、3、及び比較例1のX線回折分析スペクトルを図1~3に示す。 For the sintered bodies of these Examples and Comparative Examples, the peak intensity, average crystal grain size, relative density, and bulk resistivity by X-ray diffraction analysis were calculated by the method described above. Table 2 shows the results. 1 to 3 show the X-ray diffraction analysis spectra of Examples 1 and 3 and Comparative Example 1. FIG.

(熱衝撃試験)
実施例及び比較例の焼結体について、JIS R 1648:2002(ファインセラミックスの熱衝撃試験方法)に準拠し熱衝撃試験を実施した。まず、ダイヤモンドカッターによりスパッタリングターゲット部材から切り出した試料片(全長36mm以上、幅4.0mm、厚さ3.0mm)を作製した。次いで、試料片をホットプレートにより、昇温速度5℃/分で200℃の温度で30分保持し加熱した。その後、室温(23±2℃)の深さ30cmの水中に水面から30cmの高さから試料片を落下させ、熱衝撃を与えた。この熱衝撃試験を実施した試料片、及び熱衝撃試験を実施していない試料片、それぞれについてJIS R 1601:2008(ファインセラミックスの曲げ強度試験方法)の3点曲げ強さの測定方法にしたがって抗折強度を測定した。得られた熱衝撃試験を実施した試料片の平均抗折強度(P2)と、熱衝撃試験を実施していない試料片の平均抗折強度(P1)を用いて、(P1-P2)/P1×100[%]を熱衝撃前後の強度低下率と定義した。熱衝撃前後の強度低下率が低いものは耐熱衝撃性が高い。結果を表2に示す。
(Thermal shock test)
The sintered bodies of Examples and Comparative Examples were subjected to a thermal shock test in accordance with JIS R 1648:2002 (Method of Thermal Shock Test for Fine Ceramics). First, a sample piece (over 36 mm in length, 4.0 mm in width, and 3.0 mm in thickness) was cut out from a sputtering target member with a diamond cutter. Then, the sample piece was heated by a hot plate at a heating rate of 5° C./min and held at a temperature of 200° C. for 30 minutes. After that, the sample piece was dropped from a height of 30 cm from the water surface into water of room temperature (23±2° C.) and a depth of 30 cm to give a thermal shock. For the sample piece subjected to this thermal shock test and the sample piece not subjected to the thermal shock test, resistance was measured according to the three-point bending strength measurement method of JIS R 1601: 2008 (test method for bending strength of fine ceramics). Folding strength was measured. Using the obtained average bending strength (P 2 ) of the sample piece subjected to the thermal shock test and the average bending strength (P 1 ) of the sample piece not subjected to the thermal shock test, (P 1 - P 2 )/P 1 ×100 [%] was defined as the rate of decrease in strength before and after thermal shock. A material having a low rate of decrease in strength before and after thermal shock has high thermal shock resistance. Table 2 shows the results.

(考察)
実施例1~5では、本発明の条件に従って製造されたことにより、結晶相としてZn2SnO4相、Zn4In27相、及びIn23相を含み、ZnO相を含まないことが分かった。また、熱衝撃試験前後の抗折強度の低下が顕著ではなかった。また、実施例6は、仮焼物を形成せず、原料粉末を混合した後、常圧で焼結工程を実施したが、In23相を含む粗粒を投入することで、In23相が残存し、結果として、Zn2SnO4相、Zn4In27相、及びIn23相を含み、ZnO相を含まないことになり、実施例1~5と同等の性能が得られた。
(Discussion)
In Examples 1 to 5, which were produced according to the conditions of the present invention, they contained Zn 2 SnO 4 phase, Zn 4 In 2 O 7 phase, and In 2 O 3 phase as crystal phases, and did not contain ZnO phase. I found out. Also, the decrease in bending strength before and after the thermal shock test was not significant. In Example 6, the calcined product was not formed, and the sintering step was performed under normal pressure after mixing the raw material powders. Three phases remain, resulting in Zn 2 SnO 4 phase, Zn 4 In 2 O 7 phase, and In 2 O 3 phase, but no ZnO phase, equivalent performance to Examples 1-5. was gotten.

一方、比較例1~3においては、本発明の条件に従って製造されなかったため、結晶構造が本発明の要件を満たさず、スパッタ前後の抗折強度の低下が顕著であった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, since they were not produced according to the conditions of the present invention, the crystal structure did not satisfy the requirements of the present invention, and the bending strength before and after sputtering was remarkably lowered.

Claims (17)

In、Sn、Zn、及びOを含み、X線回折分析により測定されるZn2SnO4相、Zn4In27相、In23相、及びZnO相のピーク強度をそれぞれ、I(Zn2SnO4)、I(Zn4In27)、I(In23)、及びI(ZnO)とした時、下記(1)~(4)の関係式を満たすスパッタリングターゲット部材。
I(Zn2SnO4)/(I(Zn2SnO4)+I(Zn4In27)+I(In23)+I(ZnO))×100≧3.0 ・・・(1)
I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100≧1.0 ・・・(2)
I(In23)/I(Zn2SnO4)×100≧1.0 ・・・(3)
I(ZnO)/I(Zn2SnO4)×100≦1.0 ・・・(4)
The peak intensities of the Zn2SnO4 phase, the Zn4In2O7 phase , the In2O3 phase, and the ZnO phase, which contain In, Sn, Zn, and O and are measured by X-ray diffraction analysis, are represented by I ( Zn 2 SnO 4 ), I(Zn 4 In 2 O 7 ), I(In 2 O 3 ), and I(ZnO), a sputtering target member satisfying the following relational expressions (1) to (4).
I(Zn 2 SnO 4 )/(I(Zn 2 SnO 4 )+I(Zn 4 In 2 O 7 )+I(In 2 O 3 )+I(ZnO))×100≧3.0 (1)
I(Zn 4 In 2 O 7 )/I(Zn 2 SnO 4 )×100≧1.0 (2)
I(In 2 O 3 )/I(Zn 2 SnO 4 )×100≧1.0 (3)
I(ZnO)/I( Zn2SnO4 ) x 100≤1.0 ( 4 )
X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZn4In27相のピーク強度比I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100が3.0以上であり、かつZn2SnO4相に対するIn23相のピーク強度比I(In23)/I(Zn2SnO4)×100が3.0以上である、請求項1に記載のスパッタリングターゲット部材。 The peak intensity ratio I( Zn4In2O7 )/I( Zn2SnO4 ) × 100 of the Zn4In2O7 phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is 3.0 or more, and The sputtering target member according to claim 1, wherein the peak intensity ratio I( In2O3 )/I( Zn2SnO4 ) x 100 of the In2O3 phase to the Zn2SnO4 phase is 3.0 or more. X線回折分析によるZn2SnO4相に対するZn4In27相のピーク強度比I(Zn4In27)/I(Zn2SnO4)×100が7.0以上であり、かつZn2SnO4相に対するIn23相のピーク強度比I(In23)/I(Zn2SnO4)×100が7.0以上である、請求項1又は2に記載のスパッタリングターゲット部材。 The peak intensity ratio I( Zn4In2O7 )/I( Zn2SnO4 ) × 100 of the Zn4In2O7 phase to the Zn2SnO4 phase by X-ray diffraction analysis is 7.0 or more, and The sputtering target according to claim 1 or 2 , wherein the peak intensity ratio I( In2O3 )/I( Zn2SnO4 )×100 of the In2O3 phase to the Zn2SnO4 phase is 7.0 or more. Element. In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%である、請求項1~3のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。 The atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) is 20 at% to 30 at%, the atomic ratio represented by Sn/(In+Sn+Zn) is 5 at% to 23.3 at%, and the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is The sputtering target member according to any one of claims 1 to 3, wherein the atomic ratio of 51.7at% to 75at%. 平均結晶粒径が1.0μm~3.0μmである、請求項1~4のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット部材。 The sputtering target member according to any one of claims 1 to 4, having an average crystal grain size of 1.0 µm to 3.0 µm. 相対密度が96.5%以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。 The sputtering target member according to any one of claims 1 to 5, having a relative density of 96.5% or more. バルク抵抗率が1.0mΩ・cm~50mΩ・cmである請求項1~6のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。 The sputtering target member according to any one of claims 1 to 6, which has a bulk resistivity of 1.0 mΩ·cm to 50 mΩ·cm. バルク抵抗率が1.0mΩ・cm~1.5mΩ・cmである請求項1~6のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。 The sputtering target member according to any one of claims 1 to 6, which has a bulk resistivity of 1.0 mΩ·cm to 1.5 mΩ·cm. バルク抵抗率が5.0mΩ・cm~50mΩ・cmである請求項1~6のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材。 The sputtering target member according to any one of claims 1 to 6, which has a bulk resistivity of 5.0 mΩ·cm to 50 mΩ·cm. スパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末を混合し、仮焼することにより仮焼物を形成する仮焼工程、
前記仮焼物を粉砕して、In、Sn、Zn、及びOを含む仮焼粉を得る工程、及び
前記仮焼粉をホットプレス法により焼結する焼結工程を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法。
A method for manufacturing a sputtering target member, comprising:
a calcining step of mixing indium oxide powder, tin oxide powder and zinc oxide powder and calcining to form a calcined product;
A method of manufacturing a sputtering target member, comprising: pulverizing the calcined material to obtain a calcined powder containing In, Sn, Zn, and O; and a sintering step of sintering the calcined powder by a hot press method. .
前記酸化インジウム粉末、前記酸化スズ粉末及び前記酸化亜鉛粉末の量の関係として、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%である、請求項10に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。 As for the relationship between the amounts of the indium oxide powder, the tin oxide powder, and the zinc oxide powder, the atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) is 20 at % to 30 at %, and the atoms represented by Sn/(In+Sn+Zn). 11. The method for manufacturing a sputtering target member according to claim 10, wherein the ratio is 5 at % to 23.3 at %, and the atomic ratio represented by Zn/(In+Sn+Zn) is 51.7 at % to 75 at %. 前記仮焼工程は、500℃~1300℃で、1時間~100時間の条件で行われる、請求項10又は11に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。 12. The method of manufacturing a sputtering target member according to claim 10, wherein the calcination step is performed at 500° C. to 1300° C. for 1 hour to 100 hours. 前記焼結工程は、ホットプレス法により、焼結温度900℃~1200℃、面圧150kgf/cm2~400kgf/cm2、保持時間1時間~5時間の条件で行われる、請求項10~12のいずれか1項に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。 10. Claims 10 and 12, wherein the sintering step is performed by a hot press method under conditions of a sintering temperature of 900°C to 1200°C, a surface pressure of 150 kgf/cm 2 to 400 kgf/cm 2 , and a holding time of 1 hour to 5 hours. A method for producing a sputtering target member according to any one of the above. スパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末と、In23相を含むメジアン径(D50)が10μm~100μmの粗粒を混合、粉砕し、混合粉スラリーを得る工程、
前記混合粉スラリーを、スプレードライヤーを用いて造粒し、造粒粉を得る工程、
前記造粒粉を成形し、成形体を得る工程、
前記成形体を常圧焼結法により、焼結温度1200℃~1500℃、保持時間5時間~50時間の条件で焼結する工程
を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法。
A method for manufacturing a sputtering target member, comprising:
a step of mixing and pulverizing indium oxide powder, tin oxide powder, zinc oxide powder, and coarse particles containing an In 2 O 3 phase and having a median diameter (D50) of 10 μm to 100 μm to obtain a mixed powder slurry;
A step of granulating the mixed powder slurry using a spray dryer to obtain a granulated powder;
a step of molding the granulated powder to obtain a molded body;
A method for producing a sputtering target member, comprising the step of sintering the molded body by a normal pressure sintering method under conditions of a sintering temperature of 1200° C. to 1500° C. and a holding time of 5 hours to 50 hours.
スパッタリングターゲット部材の製造方法であって、
酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化亜鉛粉末と、In23相を含むメジアン径(D50)が10μm~100μmの粗粒を混合、粉砕し、混合粉スラリーを得る工程、
前記混合粉スラリーを乾燥し、乾燥粉を得る工程、
前記乾燥粉をホットプレス法により焼結する焼結工程を含む、スパッタリングターゲット部材の製造方法。
A method for manufacturing a sputtering target member, comprising:
a step of mixing and pulverizing indium oxide powder, tin oxide powder, zinc oxide powder, and coarse particles containing an In 2 O 3 phase and having a median diameter (D50) of 10 μm to 100 μm to obtain a mixed powder slurry;
a step of drying the mixed powder slurry to obtain a dry powder;
A method for producing a sputtering target member, comprising a sintering step of sintering the dry powder by a hot press method.
前記酸化インジウム粉末、前記酸化スズ粉末、前記酸化亜鉛粉末、及び前記粗粒の量の関係として、In/(In+Sn+Zn)で表される原子比が20at%~30at%であり、Sn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が5at%~23.3at%であり、Zn/(In+Sn+Zn)で表される原子比が51.7at%~75at%である、請求項14又は15に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。 Regarding the relationship between the amounts of the indium oxide powder, the tin oxide powder, the zinc oxide powder, and the coarse particles, the atomic ratio represented by In/(In+Sn+Zn) is 20 at % to 30 at %, and Sn/(In+Sn+Zn). The atomic ratio represented by is 5 at% to 23.3 at%, and the atomic ratio represented by Zn / (In + Sn + Zn) is 51.7 at% to 75 at%, The sputtering target member according to claim 14 or 15. manufacturing method. 前記焼結工程は、ホットプレス法により、焼結温度900℃~1200℃、面圧150kgf/cm2~400kgf/cm2、保持時間1時間~5時間の条件で行われる、請求項15又は16に記載のスパッタリングターゲット部材の製造方法。 Claim 15 or 16, wherein the sintering step is performed by a hot press method under conditions of a sintering temperature of 900°C to 1200°C, a surface pressure of 150 kgf/cm 2 to 400 kgf/cm 2 , and a holding time of 1 hour to 5 hours. 2. A method for manufacturing the sputtering target member according to 1.
JP2022028539A 2022-02-25 2022-02-25 Sputtering target member and method for producing sputtering target member Pending JP2023124649A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022028539A JP2023124649A (en) 2022-02-25 2022-02-25 Sputtering target member and method for producing sputtering target member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022028539A JP2023124649A (en) 2022-02-25 2022-02-25 Sputtering target member and method for producing sputtering target member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023124649A true JP2023124649A (en) 2023-09-06

Family

ID=87885975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022028539A Pending JP2023124649A (en) 2022-02-25 2022-02-25 Sputtering target member and method for producing sputtering target member

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023124649A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2301904B1 (en) Sintered complex oxide, method for producing sintered complex oxide, sputtering target and method for producing thin film
TWI523966B (en) Oxide sintered body and sputtering target and manufacturing method thereof
KR101762043B1 (en) Oxide sintered body and sputtering target
JP5381844B2 (en) In-Ga-Zn-based composite oxide sintered body and method for producing the same
WO2016152349A1 (en) Oxide sintered body, and sputtering target comprising the oxide sintered body
TWI720188B (en) Oxide sintered body, sputtering target and oxide semiconductor film
JP6731147B2 (en) Oxide sputtering target material
WO2017179278A1 (en) Oxide sintered body, sputtering target, and methods for making same
JP2013001919A (en) In2O3-ZnO-BASED SPUTTERING TARGET AND OXIDE CONDUCTIVE FILM
JP2018104743A (en) Target for transparent conductive film deposition, method for manufacturing the same and method for manufacturing transparent conductive film
TWI640493B (en) Oxide sintered body, sputtering target and manufacturing method thereof
JP2023124649A (en) Sputtering target member and method for producing sputtering target member
JP2011195409A (en) In-Ga-Zn BASED COMPOSITE OXIDE SINTERED COMPACT, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
JP6722736B2 (en) Sintered body and sputtering target
JP6067028B2 (en) Method for producing zinc oxide based sputtering target
WO2013065785A1 (en) Oxide sintered body, sputtering target, and method for producing same
JP2017014535A (en) Sputtering target and production method thereof
WO2017183263A1 (en) Oxide sintered body, sputtering target, and methods for manufacturing same
JP2022108736A (en) IGZO sputtering target
JP2017014534A (en) Sputtering target and production method thereof
WO2015068535A1 (en) Sputtering target and method for producing same
WO2015052927A1 (en) Sputtering target and method for producing same
JP2020164957A (en) Sputtering target and manufacturing method of sputtering target
JP2013119496A (en) Oxide sintered compact and method for producing the same