JP2904358B2 - Ｉｔｏ焼結体の製造方法 - Google Patents
Ｉｔｏ焼結体の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、透明導電膜の形成に使用するスパッタリン
グ用ターゲット材あるいは蒸着用ペレットとして用いる
酸化インジウム−酸化スズ焼結体、即ちITO焼結体の製
造方法に関する。
グ用ターゲット材あるいは蒸着用ペレットとして用いる
酸化インジウム−酸化スズ焼結体、即ちITO焼結体の製
造方法に関する。
（従来技術） スパッタリング法、蒸着法によって得られる透明導電
膜として、酸化インジウム−酸化スズから成るITOは、
その比抵抗値の低さから有望な膜として注目されてい
る。例えば適当な条件でITO焼結体をターゲットまたは
ペレットとし、これを300℃程度の高温に加熱された基
板上に物理蒸着することにより、透明性が良く且つ比抵
抗値が2.0×10-4Ω・cm以下の良質なITO膜が得られる。
膜として、酸化インジウム−酸化スズから成るITOは、
その比抵抗値の低さから有望な膜として注目されてい
る。例えば適当な条件でITO焼結体をターゲットまたは
ペレットとし、これを300℃程度の高温に加熱された基
板上に物理蒸着することにより、透明性が良く且つ比抵
抗値が2.0×10-4Ω・cm以下の良質なITO膜が得られる。
このようなITO焼結体を製造する方法として、In2O3粉
末とSnO2粉末とを所定の量比で混合して得られた平均粒
径が数μｍの混合粉末を、パラフィンワックスあるいは
ポリビニルアルコールなどのバインダーと混合し、乾燥
及び造粒を行い、成形を行った後に、1000℃〜1400℃の
温度で焼結を行う方法が一般に採用されている。また上
記の混合粉末を用いて、ホットプレスにより加圧下で60
0℃〜900℃の温度で焼結を行う方法も採用されている。
末とSnO2粉末とを所定の量比で混合して得られた平均粒
径が数μｍの混合粉末を、パラフィンワックスあるいは
ポリビニルアルコールなどのバインダーと混合し、乾燥
及び造粒を行い、成形を行った後に、1000℃〜1400℃の
温度で焼結を行う方法が一般に採用されている。また上
記の混合粉末を用いて、ホットプレスにより加圧下で60
0℃〜900℃の温度で焼結を行う方法も採用されている。
さらに特開昭62−21751号公報には、In2O3粉末とSnO2
粉末を適当な量だけ配合し、混合・粉砕を行い、これを
1200℃〜1400℃の温度で仮焼を行い、次いで再度粉砕を
行って平均粒径３〜６μｍの粉末とし、これを成形・焼
成することから成るITO焼結体の製造方法が開示されて
いる。
粉末を適当な量だけ配合し、混合・粉砕を行い、これを
1200℃〜1400℃の温度で仮焼を行い、次いで再度粉砕を
行って平均粒径３〜６μｍの粉末とし、これを成形・焼
成することから成るITO焼結体の製造方法が開示されて
いる。
（発明が解決しようとする課題） 近年、カラー液晶ディスプレイ用として、カラーフィ
ルター上へのITO膜のコーティングが行われている。ま
た、ディスプレイの軽量化の面から、プラスチック基板
へのITO膜のコーティングも行われるようになってき
た。然しながら、これらのカラーフィルターやプラスチ
ック基板は耐熱性に劣るため、従来行われてきた高温で
のスパッタリングは行えず、基板加熱温度は200℃以下
という制約を受けている。
ルター上へのITO膜のコーティングが行われている。ま
た、ディスプレイの軽量化の面から、プラスチック基板
へのITO膜のコーティングも行われるようになってき
た。然しながら、これらのカラーフィルターやプラスチ
ック基板は耐熱性に劣るため、従来行われてきた高温で
のスパッタリングは行えず、基板加熱温度は200℃以下
という制約を受けている。
前述した先行技術に開示されたITO焼結体において
は、高温での基板加熱（例えば300℃以上）によるスパ
ッタリングによれば比抵抗値の低い膜が得られるが、20
0℃以下の低温の基板加熱によるスパッタリングでは、
得られるITO膜の比抵抗値は５×10-4Ω・cm以上であ
り、比抵抗値の低い膜を得ることが困難となっている。
即ち、これらのITO焼結体は、カラーフィルターやプラ
スチック基板に対しては、良好なITO膜を形成すること
が困難である。
は、高温での基板加熱（例えば300℃以上）によるスパ
ッタリングによれば比抵抗値の低い膜が得られるが、20
0℃以下の低温の基板加熱によるスパッタリングでは、
得られるITO膜の比抵抗値は５×10-4Ω・cm以上であ
り、比抵抗値の低い膜を得ることが困難となっている。
即ち、これらのITO焼結体は、カラーフィルターやプラ
スチック基板に対しては、良好なITO膜を形成すること
が困難である。
また従来公知のITO焼結体においては、スパッタリン
グ中に異常放電現象が生じることも大きな問題となって
いる。即ち、異常放電現象が生ずると、形成される膜の
構造に異常を来し、物性値のばらつきの原因となる。ま
た異常放電が頻繁に発生する状況下でスパッタリングを
継続して行なうと、ターゲット表面にスパッタされない
で残る黒い痕跡（所謂黒化）が発生し、成膜速度が低下
し、この結果として生産性が低下するという問題も生じ
る。
グ中に異常放電現象が生じることも大きな問題となって
いる。即ち、異常放電現象が生ずると、形成される膜の
構造に異常を来し、物性値のばらつきの原因となる。ま
た異常放電が頻繁に発生する状況下でスパッタリングを
継続して行なうと、ターゲット表面にスパッタされない
で残る黒い痕跡（所謂黒化）が発生し、成膜速度が低下
し、この結果として生産性が低下するという問題も生じ
る。
従って本発明は、基板温度が低い条件においても、比
抵抗値が低いITO膜を成膜でき、また成膜中における異
常放電現象が有効に抑制され、良質なITO膜を安定して
得ることが可能なITO焼結体の製造方法を提供すること
を目的とするものである。
抵抗値が低いITO膜を成膜でき、また成膜中における異
常放電現象が有効に抑制され、良質なITO膜を安定して
得ることが可能なITO焼結体の製造方法を提供すること
を目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 以下に説明する本発明方法によれば、実質的にインジ
ウム、酸素及び３重量％以上のスズから成り、相対密度
が80％以上であるITO焼結体において、 電子線マイクロアナライザーの線分析におけるスズ組
成が平均組成の0.8〜1.2倍の範囲内にあり、 表面抵抗値が1mΩ／cm2以下であり、 SnO2相の（110）面のＸ線回折ピークの積分強度が、I
n2O3相の（222）面のＸ線回折ピークの積分強度の0.5％
以下であるITO焼結体が得られる。
ウム、酸素及び３重量％以上のスズから成り、相対密度
が80％以上であるITO焼結体において、 電子線マイクロアナライザーの線分析におけるスズ組
成が平均組成の0.8〜1.2倍の範囲内にあり、 表面抵抗値が1mΩ／cm2以下であり、 SnO2相の（110）面のＸ線回折ピークの積分強度が、I
n2O3相の（222）面のＸ線回折ピークの積分強度の0.5％
以下であるITO焼結体が得られる。
即ち本発明方法は、sn成分、In成分及び酸素成分を含
み且つ該Sn成分を３重量％以上含有している平均粒径が
0.1μｍ以下の粉末を、酸素雰囲気下において1350℃以
上の温度で熱処理し、得られた熱処理物を粉砕して平均
粒径１μｍ以下とし、次いで該粉砕粉末を用いて、500
〜1000℃の温度及び100kg/cm2以上の圧力下において、
無酸素雰囲気中で焼結を行なうことから成るITO焼結体
の製造方法である。
み且つ該Sn成分を３重量％以上含有している平均粒径が
0.1μｍ以下の粉末を、酸素雰囲気下において1350℃以
上の温度で熱処理し、得られた熱処理物を粉砕して平均
粒径１μｍ以下とし、次いで該粉砕粉末を用いて、500
〜1000℃の温度及び100kg/cm2以上の圧力下において、
無酸素雰囲気中で焼結を行なうことから成るITO焼結体
の製造方法である。
また本発明方法は、Sn成分、In成分及び酸素成分を含
み且つ該Sn成分を３重量％以上含有している平均粒径が
0.1μｍ以下の粉末を、酸素雰囲気下において1350℃以
上の温度で熱処理し、得られた熱処理物を粉砕して平均
粒径１μｍ以下とし、次いで該粉砕粉末を用いて、加圧
成形し、次いで酸素雰囲気下において1350℃以上の温度
で焼結を行なった後に、得られた焼結体を無酸素雰囲気
中、500〜1300℃の温度での熱処理に供することを特徴
とするITO焼結体の製造方法である。
み且つ該Sn成分を３重量％以上含有している平均粒径が
0.1μｍ以下の粉末を、酸素雰囲気下において1350℃以
上の温度で熱処理し、得られた熱処理物を粉砕して平均
粒径１μｍ以下とし、次いで該粉砕粉末を用いて、加圧
成形し、次いで酸素雰囲気下において1350℃以上の温度
で焼結を行なった後に、得られた焼結体を無酸素雰囲気
中、500〜1300℃の温度での熱処理に供することを特徴
とするITO焼結体の製造方法である。
本発明方法によるITO焼結体 本発明方法で得られるITO焼結体は、実質的にインジ
ウム、スズ及び酸素から成るものであり、In2O3−SnO2
系のものである。この組成自体は公知のITO焼結体と同
様であり、一般に、スズの平均組成が４〜12重量％であ
り、インジウムの平均組成が70〜78重量％の範囲にあ
る。
ウム、スズ及び酸素から成るものであり、In2O3−SnO2
系のものである。この組成自体は公知のITO焼結体と同
様であり、一般に、スズの平均組成が４〜12重量％であ
り、インジウムの平均組成が70〜78重量％の範囲にあ
る。
このITO焼結体においては、SnO2相の（110）面のＸ線
回折ピークの積分強度が、In2O3相の（222）面のＸ線回
折ピークの積分強度の0.5％以下、好ましくは0.1％以下
となっていることが重要である。即ち、このようにSnO2
相が殆ど存在していないITOターゲットあるいはペレッ
トを用いてスパッタリングまたは蒸着を行うことによ
り、200℃以下の低温での基板加熱においても、比抵抗
値が2.0×10-4Ω・cm以下の良質なITO膜を得ることが可
能となる。
回折ピークの積分強度が、In2O3相の（222）面のＸ線回
折ピークの積分強度の0.5％以下、好ましくは0.1％以下
となっていることが重要である。即ち、このようにSnO2
相が殆ど存在していないITOターゲットあるいはペレッ
トを用いてスパッタリングまたは蒸着を行うことによ
り、200℃以下の低温での基板加熱においても、比抵抗
値が2.0×10-4Ω・cm以下の良質なITO膜を得ることが可
能となる。
前述した先行技術に提案されているような従来公知の
方法で製造されたITOターゲットあるいはペレットを用
いて、基板温度が低い条件でスパッタリングを行った場
合には、結晶化されていない膜やIn2O3相単相でない乱
れた相が生成し、低比抵抗の良質な膜が得られないので
ある。この原因は、ターゲット中にSnO2相が存在してい
ることによるものと推定される。即ち、SnO2相が存在し
ているターゲットを用いてスパッタリングを行った場
合、ターゲットから放出される原子のうち10％程度を占
める十数原子から数十原子の原子集団がSnO2相を主体と
するものになる確率が高くなり、その原子集団がそのま
まの状態で基板に到達するために、電気伝導性に寄与し
ないSnO2相や、比抵抗値を悪化させる直接の原因となる
乱れた結晶構造を持つ相が基板に形成されるものと考え
られる。一般に、基板加熱温度が350℃以上の高温であ
る場合には、膜中の原子の拡散が容易に起こるため、成
膜状態では非晶質の膜であっても、スパッタリングが継
続されるうちに結晶質膜に変化するのであるが、基板加
熱温度が低く、また膜厚が薄く、スパッタリング時間が
短い場合には、結晶化が起こらず、良質な膜が得られ
ず、これが抵比抵抗の膜が得られない原因となるのであ
る。
方法で製造されたITOターゲットあるいはペレットを用
いて、基板温度が低い条件でスパッタリングを行った場
合には、結晶化されていない膜やIn2O3相単相でない乱
れた相が生成し、低比抵抗の良質な膜が得られないので
ある。この原因は、ターゲット中にSnO2相が存在してい
ることによるものと推定される。即ち、SnO2相が存在し
ているターゲットを用いてスパッタリングを行った場
合、ターゲットから放出される原子のうち10％程度を占
める十数原子から数十原子の原子集団がSnO2相を主体と
するものになる確率が高くなり、その原子集団がそのま
まの状態で基板に到達するために、電気伝導性に寄与し
ないSnO2相や、比抵抗値を悪化させる直接の原因となる
乱れた結晶構造を持つ相が基板に形成されるものと考え
られる。一般に、基板加熱温度が350℃以上の高温であ
る場合には、膜中の原子の拡散が容易に起こるため、成
膜状態では非晶質の膜であっても、スパッタリングが継
続されるうちに結晶質膜に変化するのであるが、基板加
熱温度が低く、また膜厚が薄く、スパッタリング時間が
短い場合には、結晶化が起こらず、良質な膜が得られ
ず、これが抵比抵抗の膜が得られない原因となるのであ
る。
本発明方法で得られるITO焼結体においては、前述し
たSnO2相のＸ線回折ピーク積分強度から明らかな通り、
SnO2相が殆ど存在しておらず、この結果として、低温で
の基板加熱においても、比抵抗値の低い良質なITO膜を
得ることが可能となるのである。例えば、SnO2相のＸ線
回折ピーク積分強度が0.5％よりも高い場合には、200℃
以下の低温での基板加熱においては、スパッタリングに
より形成された薄膜にターゲット中のSnO2相の影響が現
れてくるために、比抵抗値の低い良質なITO膜を得るこ
とが困難となるのである。
たSnO2相のＸ線回折ピーク積分強度から明らかな通り、
SnO2相が殆ど存在しておらず、この結果として、低温で
の基板加熱においても、比抵抗値の低い良質なITO膜を
得ることが可能となるのである。例えば、SnO2相のＸ線
回折ピーク積分強度が0.5％よりも高い場合には、200℃
以下の低温での基板加熱においては、スパッタリングに
より形成された薄膜にターゲット中のSnO2相の影響が現
れてくるために、比抵抗値の低い良質なITO膜を得るこ
とが困難となるのである。
またこのITO焼結体は、相対密度が80％以上、好まし
くは85％以上であって、電子線マイクロアナライザー
（EPMA）の線分析におけるスズ組成が平均組成の0.8〜
1.2倍の範囲にあるとともに、表面抵抗値が1mΩ／cm2以
下の範囲にあることも重合である。
くは85％以上であって、電子線マイクロアナライザー
（EPMA）の線分析におけるスズ組成が平均組成の0.8〜
1.2倍の範囲にあるとともに、表面抵抗値が1mΩ／cm2以
下の範囲にあることも重合である。
即ちスパッタリング中の異常放電現象は、ターゲット
にアルゴンイオンが衝突した際に、ターゲットから二次
電子が放出され、ターゲット内に正の電荷が蓄積するこ
とに起因するものである。本発明は、ITO焼結体を上記
のように高密度とし、スズを均一に分散させ、且つ焼結
体の電気伝導度を良好なものとすることによって、電荷
の蓄積を防止し、その結果として異常放電現象を有効に
抑制することに成功したものである。
にアルゴンイオンが衝突した際に、ターゲットから二次
電子が放出され、ターゲット内に正の電荷が蓄積するこ
とに起因するものである。本発明は、ITO焼結体を上記
のように高密度とし、スズを均一に分散させ、且つ焼結
体の電気伝導度を良好なものとすることによって、電荷
の蓄積を防止し、その結果として異常放電現象を有効に
抑制することに成功したものである。
EPMAの線分析によるスズ組成が、前記範囲外である場
合には、局所的にスズ濃度が高い場所が存在し、これは
局所的に電気抵抗が高い場所が存在することを意味す
る。従って、異常放電を発生しやすくなるのである。
尚、スズ組成の平均組成とは、焼結体全体におけるスズ
の平均組成であり、これは例えば化学分析によって容易
に求められる。
合には、局所的にスズ濃度が高い場所が存在し、これは
局所的に電気抵抗が高い場所が存在することを意味す
る。従って、異常放電を発生しやすくなるのである。
尚、スズ組成の平均組成とは、焼結体全体におけるスズ
の平均組成であり、これは例えば化学分析によって容易
に求められる。
またITO焼結体の表面抵抗値が1mΩ／cm2よりも高い場
合には、焼結体表面に導入された電荷が内部に伝わらな
くなり、この場合にも、異常放電を発生しやすくなる。
合には、焼結体表面に導入された電荷が内部に伝わらな
くなり、この場合にも、異常放電を発生しやすくなる。
さらに、表面抵抗値を1mΩ／cm2以下とするために
は、ITO焼結体の相対密度は80％以上であることが必要
である。
は、ITO焼結体の相対密度は80％以上であることが必要
である。
上述した物性を有するITO焼結体の製造方法を以下に
説明する。
説明する。
原料粉末 本発明の製造方法において、原料粉末としては、酸化
インジウム粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、酸化イン
ジウム−酸化スズ複合粉末、酸化インジウム−酸化スズ
複合粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、あるいは酸化イ
ンジウム−酸化スズ複合粉末と酸化インジウム粉末との
混合粉末等が使用される。これらの原料粉末中には、目
的とするITO焼結体の組成から言って、スズ成分を３重
量％以上含む。またこれら原料粉末は、以下に述べる熱
処理工程での熱処理を有効に行うために、その平均粒径
が0.1μｍ以下、好ましくは0.07μｍ以下であることが
必要である。従って、原料粉末の平均粒径が0.1μｍよ
りも大である時には、混合・粉砕により粒度調整を行っ
て使用する。
インジウム粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、酸化イン
ジウム−酸化スズ複合粉末、酸化インジウム−酸化スズ
複合粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、あるいは酸化イ
ンジウム−酸化スズ複合粉末と酸化インジウム粉末との
混合粉末等が使用される。これらの原料粉末中には、目
的とするITO焼結体の組成から言って、スズ成分を３重
量％以上含む。またこれら原料粉末は、以下に述べる熱
処理工程での熱処理を有効に行うために、その平均粒径
が0.1μｍ以下、好ましくは0.07μｍ以下であることが
必要である。従って、原料粉末の平均粒径が0.1μｍよ
りも大である時には、混合・粉砕により粒度調整を行っ
て使用する。
熱処理工程 本発明においては、上記の平均粒径が0.1μｍ以下の
原料粉末について、1350℃以上、好ましくは1400℃〜15
50℃の温度で熱処理を行う。この熱処理によって、SnO2
相とIn2O3相とが十分に反応し、SnO2相の量が大幅に減
少する。即ち、この熱処理温度が1350℃よりも低い場合
には、SnO2相が安定に存在するために、In2O3相との反
応が起こり難く、SnO2相の量を減少させることが困難と
なる。
原料粉末について、1350℃以上、好ましくは1400℃〜15
50℃の温度で熱処理を行う。この熱処理によって、SnO2
相とIn2O3相とが十分に反応し、SnO2相の量が大幅に減
少する。即ち、この熱処理温度が1350℃よりも低い場合
には、SnO2相が安定に存在するために、In2O3相との反
応が起こり難く、SnO2相の量を減少させることが困難と
なる。
またこの熱処理は、酸素雰囲気下、例えば大気中で行
なうことが必要である。無酸素雰囲気下において熱処理
を行なうと、スズが還元により飛散するという不都合を
生じるからである。
なうことが必要である。無酸素雰囲気下において熱処理
を行なうと、スズが還元により飛散するという不都合を
生じるからである。
上述した熱処理は、一般に10時間以上、特に24時間以
上行うことが好ましい。
上行うことが好ましい。
粒度調整 本発明によれば、SnO2相のＸ線回折ピーク積分強度及
びEPMAの線分析によるスズ組成を前述した範囲内とする
ために、熱処理が行われた粉末について、ボールミル等
により粉砕を行い、その平均粒径が１μｍ以下となるよ
うに粒度調整が行われる。即ち、熱処理後においてもSn
O2相は完全に消失しているわけではなく、僅かではある
が存在している。上記のように粒度調整を行っておくこ
とにより、次工程における焼結に際して、SnO2相を殆ど
存在しない状態にすることが可能となる。また成形性、
焼結性を著しく劣化させ、焼結体の高密度化を阻害する
粗大粒子や凝集した粒子の生成が、上記の粒度調整によ
り、有効に防止されるのである。
びEPMAの線分析によるスズ組成を前述した範囲内とする
ために、熱処理が行われた粉末について、ボールミル等
により粉砕を行い、その平均粒径が１μｍ以下となるよ
うに粒度調整が行われる。即ち、熱処理後においてもSn
O2相は完全に消失しているわけではなく、僅かではある
が存在している。上記のように粒度調整を行っておくこ
とにより、次工程における焼結に際して、SnO2相を殆ど
存在しない状態にすることが可能となる。また成形性、
焼結性を著しく劣化させ、焼結体の高密度化を阻害する
粗大粒子や凝集した粒子の生成が、上記の粒度調整によ
り、有効に防止されるのである。
成形・焼結工程 上記の粒度調整後、成形及び焼結を行うことにより目
的とするITO焼結体が得られる。本発明において、この
成形・焼結は、２通りの方法によって行なうことができ
る。
的とするITO焼結体が得られる。本発明において、この
成形・焼結は、２通りの方法によって行なうことができ
る。
第１の方法； 第１の方法は、無酸素雰囲気中において、加圧下で焼
結を行なう方法である。この方法によれば、一段の処理
で、表面抵抗の低い焼結体が得られる。焼結体中には、
酸素が化学量論組成分含まれており、この無酸素雰囲気
下での焼結により、酸素空孔を導入し、焼結体の表面抵
抗を低下させるのである。尚、無酸素雰囲気とは、例え
ば0.01Torr以下の真空中、アルゴンガス、窒素ガス等の
不活性ガス雰囲気、あるいは水素ガス雰囲気下を意味す
る。
結を行なう方法である。この方法によれば、一段の処理
で、表面抵抗の低い焼結体が得られる。焼結体中には、
酸素が化学量論組成分含まれており、この無酸素雰囲気
下での焼結により、酸素空孔を導入し、焼結体の表面抵
抗を低下させるのである。尚、無酸素雰囲気とは、例え
ば0.01Torr以下の真空中、アルゴンガス、窒素ガス等の
不活性ガス雰囲気、あるいは水素ガス雰囲気下を意味す
る。
この方法において、焼結温度は500〜1000℃、好まし
くは700〜1000℃であり、加圧圧力は、100kg/cm2以上、
好ましくは200〜500kg/cm2である。焼結温度が500℃未
満あるいは加圧圧力が100kg/cm2未満の何れの場合にお
いても焼結体の密度を80％以上、好ましくは85％以上の
高密度とすることが困難となる。また焼結温度を1000℃
よりも高温とすると、スズ原子の飛散が妨げられなくな
る。さらに、1000〜1350℃ではSnO2相が安定に存在でき
るために、このような温度において焼結を行うと、熱処
理工程においてIn2O3相との反応によって消失したSnO2
相が再び発生するという不都合を生じるのである。本発
明に従って、上記温度範囲において焼結を行うことによ
り、このようなSnO2相の再生が有効に回避されるととも
に、熱処理後においても僅かに残存しているSnO2相を消
失させることが可能となるのである。
くは700〜1000℃であり、加圧圧力は、100kg/cm2以上、
好ましくは200〜500kg/cm2である。焼結温度が500℃未
満あるいは加圧圧力が100kg/cm2未満の何れの場合にお
いても焼結体の密度を80％以上、好ましくは85％以上の
高密度とすることが困難となる。また焼結温度を1000℃
よりも高温とすると、スズ原子の飛散が妨げられなくな
る。さらに、1000〜1350℃ではSnO2相が安定に存在でき
るために、このような温度において焼結を行うと、熱処
理工程においてIn2O3相との反応によって消失したSnO2
相が再び発生するという不都合を生じるのである。本発
明に従って、上記温度範囲において焼結を行うことによ
り、このようなSnO2相の再生が有効に回避されるととも
に、熱処理後においても僅かに残存しているSnO2相を消
失させることが可能となるのである。
ここで行なわれる加圧下の焼結は、一般に１〜５時間
程度で行なわれる。焼結時間をあまり長くすると、結晶
粒の粗大化を生じ、好ましくない結果を生じる場合があ
る。
程度で行なわれる。焼結時間をあまり長くすると、結晶
粒の粗大化を生じ、好ましくない結果を生じる場合があ
る。
上述した加圧下での焼結は、例えば真空ホットプレス
装置を用いて行なうことができる。
装置を用いて行なうことができる。
第２の方法； 第２の方法は、前記粒度調整された粉末を用いて、冷
間での加圧成形、焼結及び熱処理を行なう方法である。
間での加圧成形、焼結及び熱処理を行なう方法である。
この加圧成形は、適当な金型を用いて、一般に1ton/c
m2以上、好ましくは2ton/cm2以上の圧力で行なわれる。
この圧力が1ton/cm2よりも低いと、焼結体の密度を80％
以上、特に85％以上とすることが困難となる。
m2以上、好ましくは2ton/cm2以上の圧力で行なわれる。
この圧力が1ton/cm2よりも低いと、焼結体の密度を80％
以上、特に85％以上とすることが困難となる。
加圧成形に引き続いて行なわれる焼結は、酸素雰囲気
下あるいは大気中で行なわれる。焼結温度は、1350℃以
上、好ましくは1450℃以上であることが必要である。焼
結温度が1350℃未満であると、高密度の焼結体を得るこ
とができず、前述した熱処理工程においてIn2O3相との
反応によって消失したSnO2相が再び発現するという不都
合を生じる。またこの焼結温度は、1550℃以下とするこ
とが好ましい。1550℃よりも高い場合には、スズの凝集
を生じるおそれがある。
下あるいは大気中で行なわれる。焼結温度は、1350℃以
上、好ましくは1450℃以上であることが必要である。焼
結温度が1350℃未満であると、高密度の焼結体を得るこ
とができず、前述した熱処理工程においてIn2O3相との
反応によって消失したSnO2相が再び発現するという不都
合を生じる。またこの焼結温度は、1550℃以下とするこ
とが好ましい。1550℃よりも高い場合には、スズの凝集
を生じるおそれがある。
焼結時間は、一般に５〜10時間程度である。
第２の方法において焼結後に行なわれる熱処理は、無
酸素雰囲気下で行なわれる。これにより、第１の方法と
同様に、酸素空孔を導入し、焼結体の表面抵抗を低下さ
せるのである。
酸素雰囲気下で行なわれる。これにより、第１の方法と
同様に、酸素空孔を導入し、焼結体の表面抵抗を低下さ
せるのである。
またこの熱処理は、500〜1300℃、好ましくは700〜11
00℃の温度で行なわれる。熱処理温度が500℃未満であ
ると、酸素空孔の導入を有効に行なうことができず、焼
結体の表面抵抗を低下させることができない。また1300
℃よりも高温であると、酸素とともにスズ原子も飛散し
てしまい、焼結体の組成制御が困難となる。また消失し
たSnO2相が再び発現するおそれがある。
00℃の温度で行なわれる。熱処理温度が500℃未満であ
ると、酸素空孔の導入を有効に行なうことができず、焼
結体の表面抵抗を低下させることができない。また1300
℃よりも高温であると、酸素とともにスズ原子も飛散し
てしまい、焼結体の組成制御が困難となる。また消失し
たSnO2相が再び発現するおそれがある。
上述した熱処理は、一般に３〜10時間行なうことが好
適である。
適である。
以上の方法によって、前述した物性を有するITO焼結
体が得られる。
体が得られる。
（実施例） 実施例１ 平均粒径0.07μｍのIn2O3粉末と、平均粒径0.5μｍの
SnO2粉末とを、SnO2が10重量％となるように配合し、ボ
ールミル中で48時間、混合粉砕を行い、平均粒径0.05μ
ｍの混合粉末を得た。
SnO2粉末とを、SnO2が10重量％となるように配合し、ボ
ールミル中で48時間、混合粉砕を行い、平均粒径0.05μ
ｍの混合粉末を得た。
この粉末を乾燥した後、1450℃に30時間保持した。こ
の粉末を、再度ボールミルに装入し、24時間粉砕を行っ
た。粉砕後の粉末の平均粒径は、0.8μｍであった。
の粉末を、再度ボールミルに装入し、24時間粉砕を行っ
た。粉砕後の粉末の平均粒径は、0.8μｍであった。
この粉末を、乾燥、造粒した後、真空ホットプレス装
置を用いて、真空度0.01Torr、成形温度800℃、成形圧
力400kg/cm2の条件で、３時間焼結を行ない、焼結体を
得た。
置を用いて、真空度0.01Torr、成形温度800℃、成形圧
力400kg/cm2の条件で、３時間焼結を行ない、焼結体を
得た。
得られた焼結体の断面を研磨した後、Ｘ線回折測定
を、２θ＝25°〜37°までの角度範囲で行い、10回積算
した結果、SnO2相の（110）面の積分強度は、In2O3相の
（222）面の積分強度の0.03％であり、SnO2相が殆ど存
在しないことが確認された。
を、２θ＝25°〜37°までの角度範囲で行い、10回積算
した結果、SnO2相の（110）面の積分強度は、In2O3相の
（222）面の積分強度の0.03％であり、SnO2相が殆ど存
在しないことが確認された。
またＸ線回折の結果から、これらの相以外に、（InxS
n1-x）2O3［Ｘ＝0.6〜0.7］の構造を持つと考えられる
中間化合物相が少量ではあるが確認された。
n1-x）2O3［Ｘ＝0.6〜0.7］の構造を持つと考えられる
中間化合物相が少量ではあるが確認された。
また得られた焼結体の相対密度は94％、四深針法によ
り測定した表面抵抗値は0.7mΩ／cm2、化学分析による
スズ組成（平均組成）は、7.9重量％であった。
り測定した表面抵抗値は0.7mΩ／cm2、化学分析による
スズ組成（平均組成）は、7.9重量％であった。
さらにこの焼結体のスズ組成の均一性の評価を、Ｘ線
回折測定に使用した試料を用いて、ビーム径１μｍのEP
MA線分析により行なった。その結果、スズ量の最大値は
8.5重量％であり、最小値は7.0重量％であった。
回折測定に使用した試料を用いて、ビーム径１μｍのEP
MA線分析により行なった。その結果、スズ量の最大値は
8.5重量％であり、最小値は7.0重量％であった。
以上の結果を第１表に示す。
またこの焼結体をスパッタリング用ターゲットとして
用いて、マグネトロンスパッタリング法により、水冷ガ
ラス基板及び200°に加熱したガラス基板上に約1000Å
の厚さに成膜を行った。
用いて、マグネトロンスパッタリング法により、水冷ガ
ラス基板及び200°に加熱したガラス基板上に約1000Å
の厚さに成膜を行った。
スパッタリング条件は、スパッタガス組成を、Ar:O＝
99:1とし、スパッタガス圧0.5Pa、スパッタ出力200W、
ターゲット−基板間距離を60mmとした。
99:1とし、スパッタガス圧0.5Pa、スパッタ出力200W、
ターゲット−基板間距離を60mmとした。
得られた膜の比抵抗値を四深針法により測定した。測
定結果を第２表に示す。
定結果を第２表に示す。
さらに、同一のスパッタリング条件で、水冷基板上に
16時間の連続スパッタを行ない、その間に発生した異常
放電の回数を測定した。また16時間経過後の表面状態の
観察を行なった。これらの結果を第２表に示す。
16時間の連続スパッタを行ない、その間に発生した異常
放電の回数を測定した。また16時間経過後の表面状態の
観察を行なった。これらの結果を第２表に示す。
次に、16時間スパッタされたターゲットを用いて、同
一スパッタリング条件で巣入れ基板上にスパッタを行な
い、その時の成膜速度を１時間スパッタ後の成膜速度に
対する変化の割合を求め、併せて第２表に示した。
一スパッタリング条件で巣入れ基板上にスパッタを行な
い、その時の成膜速度を１時間スパッタ後の成膜速度に
対する変化の割合を求め、併せて第２表に示した。
実施例２ 実施例１で1450℃に30時間保持した後、再度ボールミ
ルに装入する際、1.5重量％のパラフィンワックスを添
加し、24時間粉砕を行って得られた平均粒径0.8μｍの
粉砕粉末を使用し、これを3ton/cm2の圧力で成形し、毎
分3.5lの酸素気流中、1500℃の温度で５時間、焼結を行
なった。この焼結体を、0.005Torrの真空中、950℃に
て、３時間熱処理を行なった。
ルに装入する際、1.5重量％のパラフィンワックスを添
加し、24時間粉砕を行って得られた平均粒径0.8μｍの
粉砕粉末を使用し、これを3ton/cm2の圧力で成形し、毎
分3.5lの酸素気流中、1500℃の温度で５時間、焼結を行
なった。この焼結体を、0.005Torrの真空中、950℃に
て、３時間熱処理を行なった。
得られた焼結体の物性を、実施例１と同様の方法で測
定し、その結果を第１表に示した。また実施例１と同様
にしてスパッタリングによる成膜試験を行ない、その結
果を第２表に示した。
定し、その結果を第１表に示した。また実施例１と同様
にしてスパッタリングによる成膜試験を行ない、その結
果を第２表に示した。
比較例１ 平均粒径0.07μｍのIn2O3粉末と、平均粒径0.5μｍの
SnO2粉末とを、SnO2が10重量％となるように配合し、Ｖ
型ブレンダーで30分間混合し、ボールミル中で６時間、
混合粉砕を行い、平均粒径0.2μｍの混合粉末を得た。
SnO2粉末とを、SnO2が10重量％となるように配合し、Ｖ
型ブレンダーで30分間混合し、ボールミル中で６時間、
混合粉砕を行い、平均粒径0.2μｍの混合粉末を得た。
この混合粉末を、1450℃に30時間保持し、次いで粉砕
を行なわずに、直接真空ホットプレス装置を用いて、実
施例１と同一の条件で焼結を行なった。
を行なわずに、直接真空ホットプレス装置を用いて、実
施例１と同一の条件で焼結を行なった。
得られた焼結体の物性を、実施例１と同様の方法で測
定し、その結果を第１表に示した。また実施例１と同様
にしてスパッタリングによる成膜試験を行ない、その結
果を第２表に示した。
定し、その結果を第１表に示した。また実施例１と同様
にしてスパッタリングによる成膜試験を行ない、その結
果を第２表に示した。
比較例２ 平均粒径0.07μｍのIn2O3粉末と、平均粒径0.5μｍの
SnO2粉末とを、SnO2が10重量％となるように配合し、１
重量％のポリビニルアルコールとともにボールミル中で
48時間、混合粉砕を行い、平均粒径0.05μｍの混合粉末
を得た。
SnO2粉末とを、SnO2が10重量％となるように配合し、１
重量％のポリビニルアルコールとともにボールミル中で
48時間、混合粉砕を行い、平均粒径0.05μｍの混合粉末
を得た。
この混合粉末を、乾燥及び造粒を行なった後に、3ton
/cm2の圧力で成形を行ない、次いで酸素気流中におい
て、1500℃で５時間、焼結を行なった。
/cm2の圧力で成形を行ない、次いで酸素気流中におい
て、1500℃で５時間、焼結を行なった。
得られた焼結体の物性を、実施例１と同様の方法で測
定し、その結果を第１表に示した。また実施例１と同様
にしてスパッタリングによる成膜試験を行ない、その結
果を第２表に示した。
定し、その結果を第１表に示した。また実施例１と同様
にしてスパッタリングによる成膜試験を行ない、その結
果を第２表に示した。
（発明の効果） 本発明によれば、スパッタリングあるいは蒸着によ
り、基板加熱温度が200℃以下の低温であっても、比抵
抗が2.0×10-4Ω・cm以下の低抵抗の膜を得ることが可
能なITOターゲットまたはペレットを提供できる。
り、基板加熱温度が200℃以下の低温であっても、比抵
抗が2.0×10-4Ω・cm以下の低抵抗の膜を得ることが可
能なITOターゲットまたはペレットを提供できる。
また本発明のITO焼結体は、スパッタリングに際して
の異常放電が有効に抑制され、良質の透明導電膜を形成
することが可能である。
の異常放電が有効に抑制され、良質の透明導電膜を形成
することが可能である。
本発明のITO焼結体は、カラーフィルター上へのITO膜
のコーティングやプラスチック基板上へのITO膜のコー
ティングに極めて有用である。
のコーティングやプラスチック基板上へのITO膜のコー
ティングに極めて有用である。
Claims (2)
- 【請求項１】Sn成分、In成分及び酸素成分を含み且つ該
Sn成分を３重量％以上含有している平均粒径が0.1μｍ
以下の粉末を、酸素雰囲気下において1350℃以上の温度
で熱処理し、得られた熱処理物を粉砕して平均粒径１μ
ｍ以下とし、次いで該粉砕粉末を用いて、500〜1000℃
の温度及び100kg/cm2以上の圧力下において、無酸素雰
囲気中で焼結を行なうことから成るITO焼結体の製造方
法。 - 【請求項２】Sn成分、In成分及び酸素成分を含み且つ該
Sn成分を３重量％以上含有している平均粒径が0.1μｍ
以下の粉末を、酸素雰囲気下において1350℃以上の温度
で熱処理し、得られた熱処理物を粉砕して平均粒径１μ
ｍ以下とし、次いで該粉砕粉末を用いて、加圧成形し、
次いで酸素雰囲気下において1350℃以上の温度で焼結を
行なった後に、得られた焼結体を無酸素雰囲気中、500
〜1300℃の温度での熱処理に供することを特徴とするIT
O焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2281346A JP2904358B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Ｉｔｏ焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2281346A JP2904358B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Ｉｔｏ焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160047A JPH04160047A (ja) | 1992-06-03 |
| JP2904358B2 true JP2904358B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=17637831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2281346A Expired - Fee Related JP2904358B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Ｉｔｏ焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2904358B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2602390B2 (ja) * | 1992-07-03 | 1997-04-23 | 住友金属鉱山株式会社 | 高密度ｉｔｏ焼結体及びその製造方法 |
| JPH06158308A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-07 | Hitachi Metals Ltd | インジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 |
| US20150206615A1 (en) * | 2012-07-31 | 2015-07-23 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Oxide sintered body and tablet obtained by processing same |
| CN115893988B (zh) * | 2022-12-07 | 2023-09-08 | 洛阳晶联光电材料有限责任公司 | 一种太阳能电池用蒸镀靶材及其制备方法 |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP2281346A patent/JP2904358B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04160047A (ja) | 1992-06-03 |
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|---|---|---|---|
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