JP4075361B2 - Method for producing Mg-containing ITO sputtering target - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明導電膜製造の際に使用されるスパッタリングターゲットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）薄膜は高導電性、高透過率といった特徴を有し、更に微細加工も容易に行えることから、フラットパネルディスプレイ用表示電極、抵抗膜方式のタッチパネル、太陽電池用窓材、帯電防止膜、電磁波防止膜、防曇膜、センサ等の広範囲な分野に渡って用いられている。
【０００３】
このようなＩＴＯ薄膜に新たな機能を持たせることを目的として、第３元素を添加する試みがなされている。例えば、薄膜の低抵抗率化を目的としてＴａ、Ｈｆを添加する方法、ノジュール発生量低減を目的としてＣｅを添加する方法、エッチング特性の改善を目的としてＣ、Ｆ、Ｂ等を添加する方法、薄膜の高抵抗率化を目的としてＡｌおよび／またはＳｉを添加する方法等を例示することができる。
【０００４】
一方、ＩＴＯ薄膜を得る方法としては、スプレー分解法、ＣＶＤ法等の化学的成膜法と電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の物理的成膜法とに大別することができるが、とりわけスパッタリング法は、薄膜の大面積化が容易でかつ高性能な膜を得ることができるので広く利用されている。
【０００５】
スパッタリングでのＩＴＯ成膜を行なう場合、アーキングが多く発生すると、形成された薄膜中に異物欠陥が発生する。これは液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイにおける製造歩留まり低下の原因となり、アーキング発生を抑制できるスパッタリングターゲットが強く望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはＩＴＯ薄膜の耐久性（耐湿性、耐高温性）向上を目的として、第３元素としてＭｇを添加する方法を開発した。このＭｇ含有ＩＴＯ薄膜は、膜表面が平坦でエッチング特性が向上する、薄膜の抵抗率がＩＴＯに比べ若干高いといった特徴を併せ持ち、さらに耐熱性、耐湿性に優れていることから、特に抵抗膜式のタッチパネル用透明導電膜として優れた特徴を有している。
【０００７】
Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｏを含有するターゲットは、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末および酸化マグネシウム粉末あるいは水酸化マグネシウム粉末を混合し、成形、焼結するといった方法で製造されていた（特開平１０−２９０６１０号公報、特開平１１−２７０００５号公報）。しかしながらこのような方法では、スパッタリング時にアーキングが多く発生し、フラットパネルディスプレイにおける製造歩留まりの点で大きな課題を有していた。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、実質的にＩｎ、Ｓｎ、ＭｇおよびＯからなり、アーキングの発生を抑制できるＭｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題を解決するためにＭｇ源となる原料粉末について検討を進めた結果、Ｍｇ源となる原料粉末としてインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末を用いることにより上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち本発明は、実質的にＩｎ、Ｓｎ、Ｍｇ及びＯからなる焼結体から構成されるＭｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法において、前記焼結体を製造するための原料粉末中のＭｇ源となる粉末として、インジウム酸マグネシウム粉末及び／又はスズ酸マグネシウム粉末を用いることを特徴とするＭｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法に関し、特に、酸化インジウム粉末及び酸化スズ粉末と、インジウム酸マグネシウム粉末及び／又はスズ酸マグネシウム粉末とを混合し、成形した後、焼結して実質的にＩｎ、Ｓｎ、Ｍｇ及びＯからなる焼結体を得ることを特徴とするＭｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法、並びに、酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物粉末と、インジウム酸マグネシウム粉末及び／又はスズ酸マグネシウム粉末とを混合し、成形した後、焼結して実質的にＩｎ、Ｓｎ、Ｍｇ及びＯからなる焼結体を得ることを特徴とするＭｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法に関するものである。
【００１１】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
【００１２】
本発明の方法において、Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットを構成する焼結体の原料粉末としては、例えば、▲１▼酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及びインジウム酸マグネシウム粉末を混合したもの、▲２▼酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及びスズ酸マグネシウム粉末を混合したもの、▲３▼酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、インジウム酸マグネシウム粉末及びスズ酸マグネシウム粉末を混合したもの、▲４▼酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物粉末とインジウム酸マグネシウム粉末とを混合したもの、▲５▼酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物粉末とスズ酸マグネシウム粉末とを混合したもの、▲６▼酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物粉末、インジウム酸マグネシウム及びスズ酸マグネシウム粉末を混合したもの等を用いることができる。なお、本発明の酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物粉末とは、▲１▼スズが固溶した酸化インジウム粉末、▲２▼酸化スズと酸化インジウムの化合物（Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12）粉末、▲３▼酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、スズが固溶した酸化インジウム粉末及び／又は酸化スズと酸化インジウムの化合物（Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12）粉末で構成される粉末、等の酸化物粉末であり、例えば、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末の混合粉末を焼成して固相反応させた後粉砕する、あるいは、インジウムイオンとスズイオンを含む溶液からの共沈物を仮焼した後粉砕する等により得ることができる。
【００１３】
ここで、原料粉末中のマグネシウム源としてインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末以外の粉末を用いた場合、焼結体中にＭｇの偏析が多く存在する。そのような焼結体からなるスパッタリングターゲットでは、スパッタリング中にアーキングの発生が起こりやすくなる。
【００１４】
これに対して、原料粉末中のマグネシウム源としてインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末を用いれば、原料粉末中のインジウム源やスズ源に関わらず、焼結体中にＭｇの偏析が存在せず、スパッタリング中のアーキングを抑制できるという優れた利点がある。
【００１５】
Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する際には、焼結体の密度を高めるためボールミル等の粉砕装置を用いて、原料粉末を構成する酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及びインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末を、最大粒径が１μｍ以下、平均粒径が０．４μｍ以下に粉砕しておくことが望ましい。このことは、酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物粉末を用いる場合も、また、インジウム酸マグネシウム粉末及びスズ酸マグネシウム粉末の両者を同時に用いる場合も同様である。尚本発明でいう粒径とは２次粒径を意味し、平均粒径とは粒度の体積での累積分布の５０％に相当する粉末の粒子径を意味する。
【００１６】
ここで、原料粉末中の酸化スズ粉末の混合量は、得られる焼結体中のＳｎとＩｎに関して、Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｉｎ）が原子比で１．９〜１４％となるような混合量とすることが好ましい。より好ましくは、４〜１１％である。この範囲にあれば、本発明の方法により得られるターゲットを用いてＭｇ含有ＩＴＯ薄膜を製造した際に、得られる薄膜の抵抗率を最も低下させることができる。
【００１７】
原料粉末中のインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末の混合量は、得られる焼結体中のＳｎ、Ｉｎ及びＭｇに関して、Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）が原子比で０．１〜２０．０％となる混合量とすることが好ましい。より好ましくは０．１〜１５．０％、さらに好ましくは０．５〜１３．０％である。得られる焼結体中のＭｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）が０．１％より少ないと、エッチング特性及び耐久性が劣り適切でない場合があり、２０．０％を超えると、抵抗率が高くなりすぎる場合がある。なお、焼結時の原料粉末中のＳｎ、Ｉｎ、Ｍｇの蒸発が無視できない場合は、蒸発による組成ずれを考慮して原料粉末の混合比を調整する。原料粉末としてインジウム酸マグネシウム粉末とスズ酸マグネシウム粉末の両者を同時に混合する場合も同様である。
【００１８】
上記の原料粉末の混合は、ボールミルなどの公知の方法により、乾式混合あるいは湿式混合して行えばよい。
【００１９】
次に、得られた混合粉末を用いてＭｇ含有ＩＴＯ焼結体からなるＭｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する。Ｍｇ含有ＩＴＯ焼結体の製造方法については特に限定されるものではないが、例えば以下のような方法で製造することができる。
【００２０】
前述のようにして得られた酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末およびインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末の混合粉末に必要に応じてバインダー等を加え、プレス法或いは鋳込法等の成形方法により成形して成形体を製造する。
【００２１】
プレス法により成形体を製造する場合には、所定の金型に混合粉末を充填した後、粉末プレス機を用いて１００〜３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスを行う。粉末の成形性が悪い場合には、必要に応じてパラフィンやポリビニルアルコール等のバインダーを添加してもよい。
【００２２】
鋳込法により成形体を製造する場合には、上記した原料粉末である酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末およびインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末の混合粉末にバインダー、分散剤、イオン交換水を添加し、ボールミル等により混合することにより鋳込成形体製造用スラリーを製造する。続いて、得られたスラリーを用いて鋳込を行う。鋳型にスラリーを注入する前に、スラリーの脱泡を行うことが好ましい。脱泡は、例えばポリアルキレングリコール系の消泡剤をスラリーに添加して真空中で脱泡処理を行えばよい。続いて、鋳込み成形体の乾燥処理を行う。
【００２３】
次に、得られた成形体に必要に応じて、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）等の緻密化処理を行う。この際ＣＩＰ圧力は充分な圧密効果を得るため２ｔｏｎ／ｃｍ2以上が好ましく、さらに２〜５ｔｏｎ／ｃｍ2であることが好ましい。
【００２４】
ここで始めの成形を鋳込法により行った場合には、ＣＩＰ後の成形体中に残存する水分およびバインダー等の有機物を除去する目的で脱バインダー処理を施してもよい。また、始めの成形をプレス法により行った場合でも、成形時にバインダーを使用したときには、同様の脱バインダー処理を行うことが望ましい。
【００２５】
このようにして得られた成形体を焼結炉内に投入して焼結を行う。焼結方法としては、いかなる方法でも適用可能であるが、生産設備のコスト等を考慮すると大気中焼結が望ましい。またこれ以外にも、ホットプレス（ＨＰ）法、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）法および酸素加圧焼結法等の従来知られている他の焼結法を用いることができることは言うまでもない。
【００２６】
焼結条件についても適宜選択することができるが、Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する場合、充分な密度上昇効果を得るため及び酸化スズの蒸発を抑制するために、焼結温度は１４５０〜１６５０℃であることが望ましい。また焼結時の雰囲気としては大気或いは純酸素雰囲気であることが好ましい。また焼結時間についても充分な密度上昇効果を得るために５時間以上であることが好ましく、さらに５〜３０時間であることが好ましい。
【００２７】
次に、得られた焼結体を機械加工等により所望の形状に加工し、この加工されたＭｇ含有ＩＴＯ焼結体を必要に応じて例えば無酸素銅からなるバッキングプレートにインジウム半田等を用いて接合することにより、Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットが製造される。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
実施例１
Ｉｎ2Ｏ3粉末（平均粒径０．３８μｍ）４５０重量部、ＳｎＯ2粉末（平均粒径０．３８μｍ）５０重量部およびインジウム酸マグネシウム粉末（平均粒径０．４０μｍ）３０重量部をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより７２時間混合し、混合粉末を製造した。
【００３０】
この粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして成形体とした。成形体のサイズは１５０ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍｔであり、これらの成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。次に該成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置して、以下の条件で焼結した。
（焼結条件）
焼結温度：１５００℃、昇温速度：２５℃／Ｈｒ、焼結時間：６時間、酸素圧：５０ｍｍＨ2Ｏ（ゲージ圧）、酸素線速（酸素流入速度／焼結炉床面積）：２．７ｃｍ／分
得られた焼結体を湿式加工法により１００ｍｍ×２００ｍｍ×６ｍｍｔの焼結体に加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。このターゲットを用いて以下の条件でスパッタリングを行った。
装置：ＤＣマグネトロンスパッタ装置
磁界強度：１０００Ｇａｕｓｓ（ターゲット直上、水平成分）
スパッタリングガス：Ａｒ＋Ｏ2
スパッタリングガス圧：５ｍＴｏｒｒ
Ｏ2／Ａｒ：０．６％（体積比）
ＤＣパワー：６００Ｗ
３０時間の連続放電を実施した間に発生したアーキング数は、１０３回であった。
【００３１】
実施例２
Ｉｎ2Ｏ3粉末（平均粒径０．３８μｍ）４５０重量部、ＳｎＯ2粉末（平均粒径０．３８μｍ）５０重量部およびスズ酸マグネシウム粉末（平均粒径０．４０μｍ）３０重量部をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより７２時間混合し、混合粉末を製造した。
【００３２】
この粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして成形体とした。成形体のサイズは１５０ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍｔであり、これらの成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。
【００３３】
該成形体を実施例１と同様の条件で焼結した。
【００３４】
この焼結体を湿式加工法により１００ｍｍ×２００ｍｍ×６ｍｍｔの焼結体に加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。得られたターゲットを実施例１と同様の条件でスパッタリングし、アーキング発生数を調べた。
【００３５】
放電終了時のアーキング数は１０５回であった。
【００３６】
実施例３
共沈法により作製された酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物粉末（平均粒径０．３８μｍ）５００重量部、スズ酸マグネシウム粉末（平均粒径０．４０μｍ）３０重量部をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより７２時間混合し、混合粉末を製造した。
【００３７】
この粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして成形体とした。成形体のサイズは１５０ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍｔであり、これらの成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。
【００３８】
該成形体を実施例１と同様の条件で焼結した。
【００３９】
この焼結体を湿式加工法により１００ｍｍ×２００ｍｍ×６ｍｍｔの焼結体に加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。得られたターゲットを実施例１と同様の条件でスパッタリングし、アーキング発生数を調べた。
【００４０】
放電終了時のアーキング数は１０４回であった。
【００４１】
実施例４
Ｉｎ2Ｏ3粉末（平均粒径０．３８μｍ）４５０重量部、ＳｎＯ2粉末（平均粒径０．３８μｍ）５０重量部、インジウム酸マグネシウム粉末（平均粒径０．４０μｍ）１５重量部およびスズ酸マグネシウム粉末（平均粒径０．４０μｍ）１５重量部をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより７２時間混合し、混合粉末を製造した。
【００４２】
この粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして成形体とした。成形体のサイズは１５０ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍｔであり、これらの成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。
【００４３】
該成形体を実施例１と同様の条件で焼結した。
【００４４】
この焼結体を湿式加工法により１００ｍｍ×２００ｍｍ×６ｍｍｔの焼結体に加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。得られたターゲットを実施例１と同様の条件でスパッタリングし、アーキング発生数を調べた。
【００４５】
放電終了時のアーキング数は１０２回であった。
【００４６】
比較例１
Ｉｎ2Ｏ3粉末（平均粒径０．３８μｍ）４５０重量部、ＳｎＯ2粉末（平均粒径０．３８μｍ）５０重量部および酸化マグネシウム粉末（平均粒径０．４０μｍ）３０重量部をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより７２時間混合し、混合粉末を製造した。
【００４７】
この粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして成形体とした。成形体のサイズは１５０ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍｔであり、これらの成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。
【００４８】
該成形体を実施例１と同様の条件で焼結した。
【００４９】
この焼結体を湿式加工法により１００ｍｍ×２００ｍｍ×６ｍｍｔの焼結体に加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。得られたターゲットを実施例１と同様の条件でスパッタリングし、アーキング発生数を調べた。
【００５０】
放電終了時のアーキング数は９８６回であった。
【００５１】
比較例２
Ｉｎ2Ｏ3粉末（平均粒径０．３８μｍ）４５０重量部、ＳｎＯ2粉末（平均粒径０．３８μｍ）５０重量部および水酸化マグネシウム粉末（平均粒径０．４０μｍ）３０重量部をポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより７２時間混合し、混合粉末を製造した。
【００５２】
この粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレスして成形体とした。成形体のサイズは１５０ｍｍ×３００ｍｍ×１０ｍｍｔであり、これらの成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。
【００５３】
該成形体を実施例１と同様の条件で焼結した。
【００５４】
この焼結体を湿式加工法により１００ｍｍ×２００ｍｍ×６ｍｍｔの焼結体に加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングしてターゲットとした。得られたターゲットを実施例１と同様の条件でスパッタリングし、アーキング発生数を調べた。
【００５５】
放電終了時のアーキング数は１００２回であった。
【００５６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットのＭｇ源としてインジウム酸マグネシウム粉末あるいはスズ酸マグネシウム粉末を用いることにより、アーキングの発生を抑制できるＭｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a sputtering target used in producing a transparent conductive film.
[0002]
[Prior art]
ITO (Indium Tin Oxide) thin film has characteristics such as high conductivity and high transmittance, and can be easily finely processed. Therefore, display electrodes for flat panel displays, resistive touch panels, solar cell window materials, It is used in a wide range of fields such as antistatic films, electromagnetic wave preventing films, antifogging films, and sensors.
[0003]
Attempts have been made to add a third element for the purpose of giving such an ITO thin film a new function. For example, a method of adding Ta or Hf for the purpose of reducing the resistivity of a thin film, a method of adding Ce for the purpose of reducing the amount of nodule generation, a method of adding C, F, B or the like for the purpose of improving etching characteristics, A method of adding Al and / or Si for the purpose of increasing the resistivity of the thin film can be exemplified.
[0004]
On the other hand, methods for obtaining ITO thin films can be broadly divided into chemical film formation methods such as spray decomposition and CVD, and physical film formation methods such as electron beam evaporation and sputtering. The method is widely used because it is easy to increase the area of the thin film and a high-performance film can be obtained.
[0005]
When ITO film formation by sputtering is performed, if a large amount of arcing occurs, a foreign matter defect occurs in the formed thin film. This causes a decrease in manufacturing yield in flat panel displays such as liquid crystal display devices, and a sputtering target that can suppress arcing is strongly desired.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have developed a method of adding Mg as the third element for the purpose of improving the durability (moisture resistance, high temperature resistance) of the ITO thin film. This Mg-containing ITO thin film has the characteristics that the film surface is flat and the etching characteristics are improved, and the resistivity of the thin film is slightly higher than that of ITO, and it is also excellent in heat resistance and moisture resistance. It has excellent characteristics as a transparent conductive film for a touch panel.
[0007]
A target containing In, Sn, Mg, and O has been manufactured by a method in which indium oxide powder, tin oxide powder and magnesium oxide powder or magnesium hydroxide powder are mixed, molded, and sintered (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10- No. 290610, JP-A-11-270005). However, in such a method, a lot of arcing is generated at the time of sputtering, which has a big problem in terms of manufacturing yield in flat panel displays.
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a method for producing an Mg-containing ITO sputtering target that substantially consists of In, Sn, Mg, and O and can suppress the occurrence of arcing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors have studied the raw material powder that becomes the Mg source, and as a result, use the magnesium indium oxide powder or the magnesium stannate powder as the raw material powder that becomes the Mg source. The present invention has been completed by finding out what can be done.
[0010]
That is, the present invention provides a method for producing an Mg-containing ITO sputtering target composed of a sintered body substantially composed of In, Sn, Mg and O, and a Mg source in a raw material powder for producing the sintered body. In particular, the present invention relates to a method for producing a Mg-containing ITO sputtering target, characterized in that magnesium indium oxide powder and / or magnesium stannate powder is used as the powder, and in particular, indium oxide powder and tin oxide powder, and magnesium indium oxide powder and / or A method for producing an Mg-containing ITO sputtering target characterized by mixing and shaping with magnesium stannate powder and then sintering to obtain a sintered body substantially composed of In, Sn, Mg and O, and Indium oxide-tin oxide composite oxide powder and magnesium indium oxide powder And / or magnesium stannate powder is mixed, molded, and sintered to obtain a sintered body substantially composed of In, Sn, Mg, and O. It is about.
[0011]
The present invention is described in further detail below.
[0012]
In the method of the present invention, as the raw material powder of the sintered body constituting the Mg-containing ITO sputtering target, for example, (1) a mixture of indium oxide powder, tin oxide powder and magnesium indium acid powder, (2) indium oxide Powder, mixture of tin oxide powder and magnesium stannate powder, (3) Indium oxide powder, tin oxide powder, magnesium indium oxide powder and magnesium stannate powder, (4) Indium oxide-tin oxide composite oxidation Product powder and magnesium indium oxide powder, (5) indium oxide-tin oxide composite oxide powder and magnesium stannate powder, (6) indium oxide-tin oxide composite oxide powder, indium Mixed with magnesium oxide and magnesium stannate powder Or the like can be used. The indium oxide-tin oxide composite oxide powder of the present invention includes: (1) an indium oxide powder in which tin is dissolved; (2) a compound of tin oxide and indium oxide (In 4 Sn 3 O 12 ) powder; 3) Oxide powder such as indium oxide powder, tin oxide powder, indium oxide powder in which tin is dissolved, and / or powder composed of a compound of tin oxide and indium oxide (In 4 Sn 3 O 12 ) powder For example, a mixed powder of indium oxide powder and tin oxide powder is fired and solid phase reacted and then pulverized, or a coprecipitate from a solution containing indium ions and tin ions is calcined and then pulverized. be able to.
[0013]
Here, when a powder other than magnesium indium oxide powder or magnesium stannate powder is used as the magnesium source in the raw material powder, there is a large amount of Mg segregation in the sintered body. In a sputtering target made of such a sintered body, arcing is likely to occur during sputtering.
[0014]
On the other hand, when magnesium indium oxide powder or magnesium stannate powder is used as the magnesium source in the raw material powder, there is no segregation of Mg in the sintered body regardless of the indium source or tin source in the raw material powder. There is an excellent advantage that arcing during sputtering can be suppressed.
[0015]
When manufacturing a Mg-containing ITO sputtering target, a pulverizer such as a ball mill is used to increase the density of the sintered body, and the indium oxide powder, tin oxide powder and magnesium indium oxide powder or magnesium stannate constituting the raw material powder is used. It is desirable to grind the powder so that the maximum particle size is 1 μm or less and the average particle size is 0.4 μm or less. This is the same when the indium oxide-tin oxide composite oxide powder is used or when both the indium magnesium oxide powder and the magnesium stannate powder are used simultaneously. In the present invention, the particle size means the secondary particle size, and the average particle size means the particle size of the powder corresponding to 50% of the cumulative distribution in the volume of the particle size.
[0016]
Here, the mixing amount of the tin oxide powder in the raw material powder is set to such a mixing amount that Sn / (Sn + In) is 1.9 to 14% by atomic ratio with respect to Sn and In in the obtained sintered body. It is preferable. More preferably, it is 4 to 11%. If it exists in this range, when manufacturing a Mg containing ITO thin film using the target obtained by the method of this invention, the resistivity of the thin film obtained can be reduced most.
[0017]
The mixing amount of the magnesium indium oxide powder or the magnesium stannate powder in the raw material powder is such that Mg / (In + Sn + Mg) is 0.1 to 20.0% by atomic ratio with respect to Sn, In and Mg in the obtained sintered body. It is preferable to set it as the mixing amount. More preferably, it is 0.1-15.0%, More preferably, it is 0.5-13.0%. If Mg / (In + Sn + Mg) in the obtained sintered body is less than 0.1%, the etching characteristics and durability may be inferior and may not be appropriate. If it exceeds 20.0%, the resistivity may be too high. is there. When the evaporation of Sn, In, and Mg in the raw material powder during sintering cannot be ignored, the mixing ratio of the raw material powder is adjusted in consideration of a composition shift due to evaporation. The same applies when mixing both the magnesium indium oxide powder and the magnesium stannate powder as the raw material powder.
[0018]
The raw material powders may be mixed by dry mixing or wet mixing by a known method such as a ball mill.
[0019]
Next, an Mg-containing ITO sputtering target made of an Mg-containing ITO sintered body is produced using the obtained mixed powder. Although it does not specifically limit about the manufacturing method of Mg containing ITO sintered compact, For example, it can manufacture by the following methods.
[0020]
A binder is added to the mixed powder of indium oxide powder, tin oxide powder and magnesium indium oxide powder or magnesium stannate powder obtained as described above, and molding is performed by a molding method such as pressing or casting. Thus, a molded body is manufactured.
[0021]
In the case of producing a molded body by the pressing method, after a predetermined mold is filled with the mixed powder, pressing is performed at a pressure of 100 to 300 kg / cm 2 using a powder pressing machine. When the moldability of the powder is poor, a binder such as paraffin or polyvinyl alcohol may be added as necessary.
[0022]
When manufacturing a molded body by a casting method, a binder, a dispersant, and ion-exchanged water are added to the mixed powder of indium oxide powder, tin oxide powder and magnesium indium oxide powder or magnesium stannate powder, which are the raw material powders described above. Then, a slurry for producing a cast product is produced by mixing with a ball mill or the like. Subsequently, casting is performed using the obtained slurry. It is preferable to defoam the slurry before injecting the slurry into the mold. Defoaming may be performed, for example, by adding a polyalkylene glycol antifoaming agent to the slurry and performing defoaming treatment in a vacuum. Subsequently, the cast molding is dried.
[0023]
Next, the obtained compact is subjected to densification treatment such as cold isostatic pressing (CIP) as necessary. Here CIP pressure is preferably 2 ton / cm 2 or more to obtain a sufficient consolidation effect is more preferably a 2~5ton / cm 2.
[0024]
Here, when the first molding is performed by a casting method, a binder removal treatment may be performed for the purpose of removing moisture remaining in the molded body after CIP and organic substances such as a binder. Even when the first molding is performed by the press method, it is desirable to perform the same debinding process when a binder is used during molding.
[0025]
The molded body thus obtained is put into a sintering furnace and sintered. Any method can be used as the sintering method, but in the air, considering the cost of production equipment, etc., it is desirable to sinter in air. In addition to this, it goes without saying that other conventionally known sintering methods such as a hot press (HP) method, a hot isostatic press (HIP) method and an oxygen pressure sintering method can be used.
[0026]
Sintering conditions can also be selected as appropriate, but when producing an Mg-containing ITO sputtering target, the sintering temperature is 1450 to 1650 ° C. in order to obtain a sufficient density increasing effect and to suppress the evaporation of tin oxide. It is desirable that The atmosphere during sintering is preferably air or a pure oxygen atmosphere. Further, the sintering time is preferably 5 hours or more in order to obtain a sufficient density increasing effect, and more preferably 5 to 30 hours.
[0027]
Next, the obtained sintered body is processed into a desired shape by machining or the like, and the processed Mg-containing ITO sintered body is used as necessary, for example, with an indium solder on a backing plate made of oxygen-free copper. The Mg-containing ITO sputtering target is manufactured by bonding.
[0028]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these.
[0029]
Example 1
450 parts by weight of In 2 O 3 powder (average particle size 0.38 μm), 50 parts by weight of SnO 2 powder (average particle size 0.38 μm) and 30 parts by weight of magnesium indium acid powder (average particle size 0.40 μm) are made of polyethylene. And mixed with a dry ball mill for 72 hours to produce a mixed powder.
[0030]
This powder was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. The size of the compacts was 150 mm × 300 mm × 10 mmt, and these compacts were densified with CIP at a pressure of 3 ton / cm 2 . Next, the compact was placed in a pure oxygen atmosphere sintering furnace and sintered under the following conditions.
(Sintering conditions)
Sintering temperature: 1500 ° C., heating rate: 25 ° C./Hr, sintering time: 6 hours, oxygen pressure: 50 mmH 2 O (gauge pressure), oxygen linear velocity (oxygen inflow rate / sintering furnace floor area): 2 The obtained sintered body was processed into a 100 mm × 200 mm × 6 mmt sintered body by a wet processing method, and bonded to an oxygen-free copper backing plate using indium solder to obtain a target. Sputtering was performed using this target under the following conditions.
Equipment: DC magnetron sputtering equipment Magnetic field strength: 1000 Gauss (horizontal component directly above the target)
Sputtering gas: Ar + O 2
Sputtering gas pressure: 5 mTorr
O 2 / Ar: 0.6% (volume ratio)
DC power: 600W
The number of arcing generated during the continuous discharge for 30 hours was 103 times.
[0031]
Example 2
450 parts by weight of In 2 O 3 powder (average particle size 0.38 μm), 50 parts by weight of SnO 2 powder (average particle size 0.38 μm) and 30 parts by weight of magnesium stannate powder (average particle size 0.40 μm) are made of polyethylene And mixed with a dry ball mill for 72 hours to produce a mixed powder.
[0032]
This powder was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. The size of the compacts was 150 mm × 300 mm × 10 mmt, and these compacts were densified with CIP at a pressure of 3 ton / cm 2 .
[0033]
The molded body was sintered under the same conditions as in Example 1.
[0034]
This sintered body was processed into a 100 mm × 200 mm × 6 mmt sintered body by a wet processing method, and bonded to a backing plate made of oxygen-free copper using indium solder to obtain a target. The obtained target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the number of arcing occurrences was examined.
[0035]
The arcing number at the end of the discharge was 105 times.
[0036]
Example 3
500 parts by weight of indium oxide-tin oxide composite oxide powder (average particle size 0.38 μm) and 30 parts by weight of magnesium stannate powder (average particle size 0.40 μm) prepared by coprecipitation method are put in a polyethylene pot. Then, it was mixed for 72 hours by a dry ball mill to produce a mixed powder.
[0037]
This powder was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. The size of the compacts was 150 mm × 300 mm × 10 mmt, and these compacts were densified with CIP at a pressure of 3 ton / cm 2 .
[0038]
The molded body was sintered under the same conditions as in Example 1.
[0039]
This sintered body was processed into a 100 mm × 200 mm × 6 mmt sintered body by a wet processing method, and bonded to a backing plate made of oxygen-free copper using indium solder to obtain a target. The obtained target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the number of arcing occurrences was examined.
[0040]
The arcing number at the end of the discharge was 104 times.
[0041]
Example 4
450 parts by weight of In 2 O 3 powder (average particle size 0.38 μm), 50 parts by weight of SnO 2 powder (average particle size 0.38 μm), 15 parts by weight of magnesium indium acid powder (average particle size 0.40 μm) and stannic acid 15 parts by weight of magnesium powder (average particle size 0.40 μm) was placed in a polyethylene pot and mixed by a dry ball mill for 72 hours to produce a mixed powder.
[0042]
This powder was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. The size of the compacts was 150 mm × 300 mm × 10 mmt, and these compacts were densified with CIP at a pressure of 3 ton / cm 2 .
[0043]
The molded body was sintered under the same conditions as in Example 1.
[0044]
This sintered body was processed into a 100 mm × 200 mm × 6 mmt sintered body by a wet processing method, and bonded to a backing plate made of oxygen-free copper using indium solder to obtain a target. The obtained target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the number of arcing occurrences was examined.
[0045]
The arcing number at the end of the discharge was 102 times.
[0046]
Comparative Example 1
450 parts by weight of In 2 O 3 powder (average particle size 0.38 μm), 50 parts by weight of SnO 2 powder (average particle size 0.38 μm) and 30 parts by weight of magnesium oxide powder (average particle size 0.40 μm) are made of polyethylene. It put into the pot and mixed for 72 hours with the dry-type ball mill, and mixed powder was manufactured.
[0047]
This powder was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. The size of the compacts was 150 mm × 300 mm × 10 mmt, and these compacts were densified with CIP at a pressure of 3 ton / cm 2 .
[0048]
The molded body was sintered under the same conditions as in Example 1.
[0049]
This sintered body was processed into a 100 mm × 200 mm × 6 mmt sintered body by a wet processing method, and bonded to a backing plate made of oxygen-free copper using indium solder to obtain a target. The obtained target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the number of arcing occurrences was examined.
[0050]
The arcing number at the end of the discharge was 986 times.
[0051]
Comparative Example 2
450 parts by weight of In 2 O 3 powder (average particle size 0.38 μm), 50 parts by weight of SnO 2 powder (average particle size 0.38 μm) and 30 parts by weight of magnesium hydroxide powder (average particle size 0.40 μm) are made of polyethylene And mixed with a dry ball mill for 72 hours to produce a mixed powder.
[0052]
This powder was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. The size of the compacts was 150 mm × 300 mm × 10 mmt, and these compacts were densified with CIP at a pressure of 3 ton / cm 2 .
[0053]
The molded body was sintered under the same conditions as in Example 1.
[0054]
This sintered body was processed into a 100 mm × 200 mm × 6 mmt sintered body by a wet processing method, and bonded to a backing plate made of oxygen-free copper using indium solder to obtain a target. The obtained target was sputtered under the same conditions as in Example 1, and the number of arcing occurrences was examined.
[0055]
The arcing number at the end of the discharge was 1002.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to produce an Mg-containing ITO sputtering target capable of suppressing the occurrence of arcing by using magnesium indium oxide powder or magnesium stannate powder as the Mg source of the Mg-containing ITO sputtering target. it can.
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