JP4918737B2 - Oxide sintered body and sputtering target - Google Patents

Oxide sintered body and sputtering target Download PDF

Info

Publication number
JP4918737B2
JP4918737B2 JP2001085958A JP2001085958A JP4918737B2 JP 4918737 B2 JP4918737 B2 JP 4918737B2 JP 2001085958 A JP2001085958 A JP 2001085958A JP 2001085958 A JP2001085958 A JP 2001085958A JP 4918737 B2 JP4918737 B2 JP 4918737B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
atomic
magnesium
oxygen
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001085958A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002284570A (en
Inventor
健太郎 内海
裕一 長崎
秀樹 寺岡
聡 黒澤
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.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh 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 Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
Priority to JP2001085958A priority Critical patent/JP4918737B2/en
Publication of JP2002284570A publication Critical patent/JP2002284570A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4918737B2 publication Critical patent/JP4918737B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明導電性薄膜製造の際に使用される酸化物焼結体およびスパッタリングターゲットに関するものである。
【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、更に微細加工も行えることからフラットパネルディスプレイ表示用電極、膜抵抗方式タッチパネル、太陽電池窓材、帯電防止膜、電磁波防止膜、防曇膜、センサなどの広範囲な分野にわたって用いられている。
【0003】
このようなITO薄膜を製造する方法としては、スプレー熱分解法、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に大別することができる。なかでもITOターゲットを用いたスパッタリング法は、大面積化が容易で、得られる膜の抵抗値および透過率の経時変化が少なく、また、成膜条件のコントロールが容易であるため、様々な分野で使用されている。
【0004】
近年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を添加する方法を例示することができる。
【0005】
また、焼結密度の向上を目的として、例えば、米国特許第5433901号等には酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウムおよび酸化ケイ素から選ばれる少なくとも1種を焼結助剤として、0.05〜0.25重量%添加する方法が開示されている。
【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元素としてマグネシウムを添加する方法に着目した。このマグネシウム含有ITO膜は、膜表面が平坦でエッチング特性が向上する、薄膜の抵抗率が若干ITOと比べて高いといった特徴を併せ持つことから、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性を有している。
【0007】
このようなIn、Sn、MgおよびOからなる薄膜を得るためのスパッタリングターゲットは、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を混合し、成形、焼成することにより製造されていた。しかし、このような方法で製造されたターゲットを用いてスパッタリングを行った場合、スパッタリング中にアーキングが頻発した。スパッタリング中にアーキングが発生すると基板上にパーティクルが付着して成膜工程での歩留まりを低下させてしまうため、解決すべき重要な問題となっている。
【0008】
本発明の課題は、スパッタリング中にアーキング発生しにくい、In、Sn、MgおよびOからなるスパッタリングターゲット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In、Sn、Mg、Oからなる焼結体の構造とアーキング発生頻度の関係について検討を行った結果、焼結体を構成する各結晶粒の組成比とアーキング発生頻度には相関があるとの知見を得た。そして、この知見をもとにさらに実験を進めた結果、焼結体の組織がスズを10〜20原子%、マグネシウムを0.5原子%以下、残部がインジウムおよび酸素からなる粒子と、スズを5原子%以下、マグネシウムを0.8〜1.5原子%、残部がインジウムおよび酸素からなる粒子とからのみ構成され、その他の粒子、例えば、マグネシウムを2原子%以上含むような粒子を持たない酸化物焼結体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】
即ち、本発明は、実質的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素をからなり、焼結体の組織がスズを10〜20原子%、マグネシウムを0.5原子%以下、残部がインジウムおよび酸素からなる粒子と、スズを5原子%以下、マグネシウムを0.8〜1.5原子%、残部がインジウムおよび酸素からなる粒子とのみから構成されることを特徴とする酸化物焼結体、または、
実質的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素をからなる焼結体であって、焼結体の組織がスズ、マグネシウム、インジウムおよび酸素からなる粒子であり、該粒子として、1.5原子%を越えるマグネシウムを含有する粒子が存在しないことを特徴とする酸化物焼結体、およびこれらの焼結体よりなるスパッタリングターゲットに関するものである。
【0011】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0012】
原料粉末としては、酸化インジウム、酸化スズおよび酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウム等を用いることができる。水酸化マグネシウムを用いると、成形後から焼成工程にかけて成形体の割れの発生率が低くなり好ましい。以下、水酸化マグネシウムを使用した場合について述べるが、酸化マグネシウムを使用した場合であっても同様の結果が得られることはいうまでもない。
【0013】
使用する各粉末は、2次粒径の最大粒径が1μm以下、平均粒径が0.4μm以下の粉末が好ましい。本発明における平均粒径とは、粒度の体積基準の累積分布の50%に相当する粉末の粒子径を意味する。こうすることにより高密度の焼結体が得やすくなる。
【0014】
次に、これらの粉末の混合を行うが、本発明の酸化物焼結体を得るためには、この混合工程を2段階に分けて行うことが好ましい。具体的には、まず最初に、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末および水酸化マグネシウム粉末を所定量計量し、ボールなどの媒体を使用せずに例えば、シェイカーミキサー等を用いて混合する。この混合において、粉末の混合度を高めるとともに、2次粒子が凝集して形成される3次粒子をほぐしておくことが重要となる。ここで、ナイロンボールなどの媒体を用いて例えばボールミル等を用いて混合すると、粉末が十分にほぐされること無く、また混合も不十分な状態で粉末が圧密されてしまい、好ましくないことがある。
【0015】
本工程での混合時間は、10分以上が好ましく、上限は特にないが1時間も行えば十分である。
【0016】
続いて、このようにして混合された粉末をナイロンボール等の媒体とともにボールミルのポットに入れ、第2の混合を行うとともに粉末の圧密化を行う。本工程での混合時間は10〜30時間が好ましい。このようにして得られてた圧密粉末は、凝集して粗大な粒子となっていることがあるので、得られた混合粉末を目開き300μm程度のふるいに通し、ふるいを通らない粗大粒子を除去する。
【0017】
酸化スズの混合量は、Sn/(Sn+In)の原子比で1.9〜14%とすることが好ましい。より好ましくは4〜11%である。これは本発明のターゲットを用いて薄膜を製造した際に、膜の抵抗率が最も低下する組成だからである。
【0018】
また、水酸化マグネシウム粉末の混合量は、Mg/(In+Sn+Mg)の原子比で0.1〜20%が好ましい。より好ましくは0.1〜10%、さらに好ましくは0.5〜5%である。水酸化マグネシウム粉末の添加量が前記範囲より少ないとエッチング特性および耐久性が劣ることがあり、前記範囲を超えると抵抗率が高くなりすぎることがある。
【0019】
次に、得られた混合粉末をプレス法或いは鋳込法等の成形法により成形して成形体を製造する。 プレス成形により成形体を製造する場合には所定の大きさの金型に混合粉末を充填した後、プレス機を用いて100〜500kg/cm2の圧力でプレスを行い成形体とする。この際、必要に応じてPVA等のバインダーを添加しても良い。
【0020】
一方、鋳込法により成形体を製造する場合には、原料粉末を水、バインダーおよび分散剤とともに混合してスラリー化し、こうして得られた50〜5000センチポイズの粘度を持つスラリーを所望形状の吸水性のある多孔質成形型へ注入して成形体を作製する。
【0021】
こうして得られた成形体は、必要に応じて冷間等方圧プレス(CIP)による処理を行う。この際、CIPの圧力は十分な圧密効果を得るため1ton/cm2以上、好ましくは2〜5ton/cm2であることが望ましい。
【0022】
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ため300〜500℃の温度で5〜20時間程度の乾燥処理および脱バインダー処理を施すことが好ましい。また、成形をプレス法により行った場合でも、成型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好ましい。
【0023】
次に、このようにして得られた成形体の焼成を行う。昇温速度については特に限定されないが、焼結時間の短縮と割れ防止の観点から、10〜400℃/時間とするのが好ましい。
【0024】
焼結温度は、1450℃以上1650℃未満、より高密度の焼結体を得るために好ましくは、1500〜1600℃とする。
【0025】
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、好ましくは5〜30時間であることが望ましい。
【0026】
焼結時の雰囲気は、酸素気流中とし、焼結時に炉内に酸素を導入する際の酸素流量(L/min)と成形体仕込量(kg)の比(仕込重量/酸素流量)を、1.0以下とする。こうすることにより、高密度の焼結体を得やすくなる。
【0027】
焼結密度(相対密度)は高いほど良く、95.0%以上が好ましい。より好ましくは98.0%以上で、特に好ましくは99.0%以上である。
【0028】
なお、本発明でいう相対密度(D)とは、In23、SnO2およびMgOの真密度の相加平均から求められる理論密度(d)に対する相対値を示している。相加平均から求められる理論密度(d)とは、焼結体組成において、In23、SnO2およびMgO粉末の混合量(g)をそれぞれ
a、b、cとしたとき、In23、SnO2およびMgOの真密度7.18、6.95、3.58(g/cm3)を用いて、
d=(a+b+c)/((a/7.18)+(b/6.95)+(c/3.58))により求められる。そして、焼結体の測定密度をd1とすると、その相対密度D(%)は式:D=(d1/d)×100で求められる。
【0029】
原料粉末として水酸化マグネシウムを用いた場合には、添加した水酸化マグネシウム中に含まれるマグネシウム原子がすべて酸化マグネシウムになったとして、水酸化マグネシウムの添加重量を酸化マグネシウムの添加重量に換算して計算すればよい。
【0030】
このようにして得られた酸化物焼結体は、スズを10〜20原子%、マグネシウムを0.5原子%以下、インジウムを15〜25原子%、残部が酸素からなる粒子と、スズを5原子%以下、マグネシウムを0.8〜1.5原子%、インジウムを35〜40原子%、残部が酸素からなる粒子とからのみ構成される。また、この焼結体を構成する粒子としては、1.5原子%を越えるマグネシウムを含有する粒子が存在しないことを特徴とする。
【0031】
各粒子における組成の測定は、例えばEPMA(Electron Probe Micro Analysis)等を用いて測定することができる。本発明においては、標準試料として、MgO、Sn、InAsを用い、加速電圧15kV、照射電流0.02μAの条件で測定を実施した。
【0032】
このようにして得られた焼結体を、必要に応じて加工・研磨した後、無酸素銅等からなるバッキングプレート上にインジウム半田等を用いて接合し容易にターゲット化することができる。
【0033】
スパッタリングに際しては、スパッタリングガスとして、アルゴンなどの不活性ガスなどに必要に応じて酸素ガスなどが加えられ、通常2〜10mTorrにこれらのガス圧を制御しながら、行われる。スパッタリングのための電力印可方式としては、DC、RFあるいはこれらを組み合わせたものが使用可能である。
【0034】
また、本発明によるスパッタリングターゲットは、さらに付加機能を持たせることを目的として第4の元素を添加したターゲットにおいても有効である。第4元素としては、例えば、Al,Si,Ti,Zn,Ga,Ge,Y,Zr,Nb,Hf,Ta等を例示することができる。これら元素の添加量は、特に限定されるものではないが、ITOの優れた電気光学的特性を劣化させないため、(第4元素の酸化物の総和)/(ITO+第4元素の酸化物の総和)/100で0%を超え20%以下(重量比)とすることが好ましい。
【0035】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもって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。
【0036】
実施例1
酸化インジウム粉末(平均粒径0.4μm)450重量部、酸化スズ粉末(平均粒径0.3μm)50重量部および水酸化マグネシウム粉末(平均粒径0.4μm)0.25重量部をシェイカーミキサーを用いて20分間混合した。この混合粉末中のSn量(Sn/(Sn+In))は、原子比で9.3%、Mg量(Mg/(In+Sn+Mg))は、原子比で0.12%であった。
【0037】
次に、得られた混合粉末をナイロンボールとともに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時間混合圧密し、混合粉末を作製した後、得られた粉末を目開き300μmのふるいに通し、粗大粒子を除去した。
【0038】
このようにして得られた混合粉末を金型に入れ、300kg/cm2の圧力でプレスして成形体とした。これらの成形体を3ton/cm2の圧力でCIP処理を行った。
【0039】
次に得られた成形体を純酸素雰囲気焼結炉内に設置して、以下の条件で焼成した。
(焼結条件)
昇温速度:50℃/時間、焼結温度:1600℃、焼結時間:5時間、雰囲気:昇温時800℃から降温時400℃まで純酸素ガスを炉内に、(仕込重量/酸素流量)=0.8で導入、
得られた焼結体の密度をアルキメデス法で測定したところ99.2%であった。
【0040】
この焼結体から湿式加工により5×7インチ厚さ6mmのターゲット用焼結体と分析用のサンプルを切り出した。EPMAを用いて各粒子の組成比を測定した。スズを13〜17原子%、マグネシウムを0〜0.3原子%、インジウムを25原子%および残部が酸素から構成される粒子と、スズを2〜3原子%、マグネシウムを0.9〜1.3原子%、インジウムを36〜39原子%および残部が酸素から構成される粒子が観察された。
【0041】
一方、ターゲット用焼結体を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。このターゲットを以下のスパッタリング条件で連続放電させてアーキング発生量を調べた。
(スパッタリング条件)
DC電力:300W、ガス圧:5.0mTorr、スパッタリングガス:Ar+酸素、スパッタリングガス中の酸素ガス濃度(O2/Ar):0.05%、放電時間:66時間(ターゲットの残厚は約1mm)ここで、酸素ガス濃度は、得られる薄膜の抵抗率が最も低下する値に設定した。
【0042】
66時間連続放電した際の積算アーキング発生回数は、140回と少ないものであった。
【0043】
比較例
酸化インジウム粉末(平均粒径0.4μm)450重量部、酸化スズ粉末(平均粒径0.3μm)50重量部および水酸化マグネシウム粉末(平均粒径0.4μm)0.25重量部をナイロンボールとともに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時間混合圧密し、混合粉末を作製した。得られた混合粉末を金型に入れ、300kg/cm2の圧力でプレスして成形体とした。これらの成形体を3ton/cm2の圧力でCIP処理を行った。
【0044】
次に得られた成形体を実施例と同じ条件で焼成した。
【0045】
得られた焼結体の密度をアルキメデス法で測定したところ98.9%であった。
【0046】
この焼結体から湿式加工により5×7インチ厚さ6mmのターゲット用焼結体と分析用のサンプルを切り出した。EPMAを用いて各粒子の組成比を測定した。 スズを13〜17原子%、マグネシウムを0〜0.3原子%、インジウムを25原子%および残部が酸素から構成される粒子と、スズを2〜3原子%、マグネシウムを0.9〜1.3原子%、インジウムを36〜39原子%および残部が酸素から構成される粒子に加え、一つの粒子内にマグネシウムを2原子%含む粒子が観察された。
【0047】
一方、ターゲット用焼結体を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。このターゲットを実施例1と同じ条件で放電させてアーキング発生量を調べた。放電終了後の積算アーキング発生回数は、445回と非常に多かった。
【0048】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、スパッタリング中にアーキング発生頻度の少ない実質的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなるスパッタリングターゲットを提供することができる。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxide sintered body and a sputtering target used in the production of a transparent conductive thin film.
[0002]
[Prior art]
ITO (Indium Tin Oxide) thin film has characteristics such as high conductivity and high transmittance, and can be finely processed. Therefore, flat panel display display electrodes, film resistance touch panels, solar cell window materials, antistatic films, It is used in a wide range of fields such as anti-electromagnetic wave films, anti-fogging films, and sensors.
[0003]
Methods for producing such an ITO thin film can be roughly divided into chemical film formation methods such as spray pyrolysis and CVD, and physical film formation methods such as electron beam evaporation and sputtering. In particular, the sputtering method using an ITO target is easy to increase in area, has little change over time in the resistance value and transmittance of the obtained film, and can easily control the film formation conditions in various fields. in use.
[0004]
In recent years, attempts have been made to add a third element for the purpose of imparting a new function to the ITO thin film. 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.
[0005]
For the purpose of improving the sintering density, for example, US Pat. No. 5,433,901 and the like have 0.05 to 0 as a sintering aid with at least one selected from aluminum oxide, magnesium oxide, yttrium oxide and silicon oxide. A method of adding 25% by weight is disclosed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors paid attention to a method of adding magnesium as the third element for the purpose of improving the durability (moisture resistance and high temperature resistance) of the ITO thin film. This magnesium-containing ITO 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. have.
[0007]
A sputtering target for obtaining such a thin film composed of In, Sn, Mg, and O has been manufactured by mixing, molding, and firing indium oxide powder, tin oxide powder, and magnesium oxide powder. However, when sputtering is performed using the target manufactured by such a method, arcing frequently occurs during sputtering. If arcing occurs during sputtering, particles adhere to the substrate and reduce the yield in the film forming process, which is an important problem to be solved.
[0008]
The subject of this invention is providing the sputtering target which consists of In, Sn, Mg, and O which is hard to generate | occur | produce arcing during sputtering.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present inventors have examined the relationship between the structure of a sintered body made of In, Sn, Mg, and O and the occurrence frequency of arcing. It was found that there is a correlation between composition ratio and arcing frequency. As a result of further experiments based on this knowledge, the sintered body was composed of 10 to 20 atomic% tin, 0.5 atomic% or less magnesium, the remainder consisting of indium and oxygen, and tin. It is composed only of particles of 5 atomic% or less, magnesium of 0.8 to 1.5 atomic%, and the balance of indium and oxygen, and does not have other particles such as particles containing 2 atomic% or more of magnesium. It has been found that the above problems can be solved by using an oxide sintered body, and the present invention has been completed.
[0010]
That is, the present invention is substantially composed of indium, tin, magnesium and oxygen, and the structure of the sintered body is composed of 10 to 20 atomic% of tin, 0.5 atomic% or less of magnesium, and the balance is composed of indium and oxygen. Oxide sintered body characterized in that it is composed only of particles and particles of tin of 5 atomic% or less, magnesium of 0.8 to 1.5 atomic%, and the balance of indium and oxygen, or
A sintered body substantially composed of indium, tin, magnesium, and oxygen, and the structure of the sintered body is particles composed of tin, magnesium, indium, and oxygen, and the particles exceed 1.5 atomic%. The present invention relates to an oxide sintered body characterized by the absence of magnesium-containing particles, and a sputtering target comprising these sintered bodies.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0012]
As the raw material powder, indium oxide, tin oxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, or the like can be used. Use of magnesium hydroxide is preferable because the rate of occurrence of cracks in the molded product is reduced from the molding to the firing step. Hereinafter, although the case where magnesium hydroxide is used is described, it is needless to say that the same result can be obtained even when magnesium oxide is used.
[0013]
Each powder to be used is preferably a powder having a maximum secondary particle size of 1 μm or less and an average particle size of 0.4 μm or less. The average particle size in the present invention means the particle size of the powder corresponding to 50% of the volume-based cumulative distribution of particle size. This makes it easier to obtain a high-density sintered body.
[0014]
Next, although these powders are mixed, in order to obtain the oxide sintered body of the present invention, it is preferable to perform this mixing process in two stages. Specifically, first, a predetermined amount of indium oxide powder, tin oxide powder, and magnesium hydroxide powder are weighed and mixed using, for example, a shaker mixer or the like without using a medium such as a ball. In this mixing, it is important to increase the mixing degree of the powder and loosen the tertiary particles formed by aggregation of the secondary particles. Here, when a medium such as a nylon ball is used and mixed using, for example, a ball mill, the powder is not sufficiently loosened, and the powder is compacted in an insufficiently mixed state, which is not preferable.
[0015]
The mixing time in this step is preferably 10 minutes or more, and although there is no particular upper limit, it is sufficient to carry out for 1 hour.
[0016]
Subsequently, the powder mixed in this way is put into a pot of a ball mill together with a medium such as a nylon ball to perform second mixing and compaction of the powder. The mixing time in this step is preferably 10 to 30 hours. Since the compacted powder obtained in this way may be aggregated into coarse particles, the obtained mixed powder is passed through a sieve having an opening of about 300 μm to remove coarse particles that do not pass through the sieve. To do.
[0017]
The amount of tin oxide mixed is preferably 1.9 to 14% in terms of an atomic ratio of Sn / (Sn + In). More preferably, it is 4 to 11%. This is because, when a thin film is produced using the target of the present invention, the resistivity of the film is the lowest.
[0018]
The mixing amount of the magnesium hydroxide powder is preferably 0.1 to 20% in terms of the atomic ratio of Mg / (In + Sn + Mg). More preferably, it is 0.1-10%, More preferably, it is 0.5-5%. If the amount of magnesium hydroxide powder added is less than the above range, the etching characteristics and durability may be inferior, and if it exceeds the above range, the resistivity may be too high.
[0019]
Next, the obtained mixed powder is molded by a molding method such as a press method or a casting method to produce a molded body. In the case of producing a molded body by press molding, the mixed powder is filled in a mold having a predetermined size and then pressed at a pressure of 100 to 500 kg / cm 2 using a press machine to obtain a molded body. At this time, a binder such as PVA may be added as necessary.
[0020]
On the other hand, in the case of producing a molded body by a casting method, the raw material powder is mixed with water, a binder and a dispersing agent to form a slurry, and the slurry having a viscosity of 50 to 5000 centipoise thus obtained is formed into a desired water-absorbing property. A molded body is prepared by pouring into a porous mold.
[0021]
The molded body thus obtained is treated by cold isostatic pressing (CIP) as necessary. At this time, since the pressure of the CIP to obtain a sufficient compaction effect 1 ton / cm 2 or more, it is desirable that preferably is 2~5ton / cm 2.
[0022]
When molding is performed by a casting method, a drying process and a debinding process are performed at a temperature of 300 to 500 ° C. for about 5 to 20 hours in order to remove moisture and organic substances such as a binder remaining in the molded body after CIP. It is preferable to apply. Even when the molding is performed by a press method, it is preferable to perform the same debinding process when a binder is used during molding.
[0023]
Next, the molded body thus obtained is fired. The temperature raising rate is not particularly limited, but is preferably 10 to 400 ° C./hour from the viewpoint of shortening the sintering time and preventing cracking.
[0024]
The sintering temperature is preferably 1450 ° C. to less than 1650 ° C., and preferably 1500 to 1600 ° C. in order to obtain a higher density sintered body.
[0025]
The sintering time is preferably 5 hours or more, preferably 5 to 30 hours in order to obtain a sufficient density increasing effect.
[0026]
The atmosphere during sintering is in an oxygen stream, and the ratio of the oxygen flow rate (L / min) and the charged amount of the compact (kg) when introducing oxygen into the furnace during sintering (charge weight / oxygen flow rate), 1.0 or less. By doing so, it becomes easy to obtain a high-density sintered body.
[0027]
The higher the sintered density (relative density), the better, preferably 95.0% or more. More preferably, it is 98.0% or more, and particularly preferably 99.0% or more.
[0028]
Note that the relative density in the present invention (D) shows the relative value with respect to In 2 O 3, SnO 2 and the theoretical density determined from the true density of the arithmetic mean of MgO (d). The theoretical density determined from the arithmetic mean (d), in the sintered body composition, In 2 O 3, SnO 2 and mixtures of MgO powder (g), respectively a, b, when the c, In 2 O 3 , using SnO 2 and MgO true densities of 7.18, 6.95, 3.58 (g / cm 3 ),
d = (a + b + c) / ((a / 7.18) + (b / 6.95) + (c / 3.58)). When the measured density of the sintered body is d1, the relative density D (%) is obtained by the formula: D = (d1 / d) × 100.
[0029]
When magnesium hydroxide is used as the raw material powder, the magnesium hydroxide contained in the added magnesium hydroxide is all converted to magnesium oxide, and calculated by converting the added weight of magnesium hydroxide into the added weight of magnesium oxide. do it.
[0030]
The oxide sintered body thus obtained was composed of particles containing 10 to 20 atomic percent of tin, 0.5 atomic percent or less of magnesium, 15 to 25 atomic percent of indium, and the balance of oxygen and 5 percent of tin. It is composed only of particles of atomic% or less, magnesium of 0.8 to 1.5 atomic%, indium of 35 to 40 atomic%, and the balance of oxygen. Further, the particles constituting this sintered body are characterized in that there are no particles containing magnesium exceeding 1.5 atomic%.
[0031]
The composition of each particle can be measured using, for example, EPMA (Electron Probe Micro Analysis). In the present invention, MgO, Sn, and InAs were used as standard samples, and measurements were performed under conditions of an acceleration voltage of 15 kV and an irradiation current of 0.02 μA.
[0032]
The sintered body obtained in this manner can be processed and polished as necessary, and then joined with an indium solder or the like on a backing plate made of oxygen-free copper or the like for easy targeting.
[0033]
In sputtering, oxygen gas or the like is added as necessary to an inert gas such as argon as the sputtering gas, and is usually performed while controlling the gas pressure to 2 to 10 mTorr. As a power application method for sputtering, DC, RF, or a combination thereof can be used.
[0034]
In addition, the sputtering target according to the present invention is also effective in a target to which a fourth element is added for the purpose of providing an additional function. Examples of the fourth element include Al, Si, Ti, Zn, Ga, Ge, Y, Zr, Nb, Hf, and Ta. The addition amount of these elements is not particularly limited, but it does not deteriorate the excellent electro-optical characteristics of ITO. Therefore, (total of oxides of fourth element) / (total of oxides of ITO + fourth element) ) / 100, preferably exceeding 0% and not more than 20% (weight ratio).
[0035]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these.
[0036]
Example 1
Shaker mixer with 450 parts by weight of indium oxide powder (average particle size 0.4 μm), 50 parts by weight of tin oxide powder (average particle size 0.3 μm) and 0.25 parts by weight of magnesium hydroxide powder (average particle size 0.4 μm) For 20 minutes. The Sn amount (Sn / (Sn + In)) in the mixed powder was 9.3% by atomic ratio, and the Mg amount (Mg / (In + Sn + Mg)) was 0.12% by atomic ratio.
[0037]
Next, the obtained mixed powder is put into a polyethylene pot together with nylon balls, mixed and compacted by a dry ball mill for 72 hours to prepare a mixed powder, and then the obtained powder is passed through a sieve having an opening of 300 μm to obtain coarse particles. Was removed.
[0038]
The mixed powder thus obtained was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. These molded bodies were subjected to CIP treatment at a pressure of 3 ton / cm 2 .
[0039]
Next, the obtained molded body was placed in a pure oxygen atmosphere sintering furnace and fired under the following conditions.
(Sintering conditions)
Temperature increase rate: 50 ° C./hour, sintering temperature: 1600 ° C., sintering time: 5 hours, atmosphere: pure oxygen gas in the furnace from 800 ° C. during temperature increase to 400 ° C. during temperature decrease (feed weight / oxygen flow rate) ) = 0.8,
When the density of the obtained sintered body was measured by the Archimedes method, it was 99.2%.
[0040]
From this sintered body, a target sintered body having a thickness of 5 × 7 inches and a thickness of 6 mm and a sample for analysis were cut out by wet processing. The composition ratio of each particle was measured using EPMA. Particles composed of 13 to 17 atomic% tin, 0 to 0.3 atomic% magnesium, 25 atomic% indium, and the balance oxygen, tin 2-3 atomic%, magnesium 0.9-1. Particles composed of 3 atomic%, indium from 36 to 39 atomic%, and the balance consisting of oxygen were observed.
[0041]
On the other hand, the target sintered body was bonded to an oxygen-free copper backing plate using indium solder to obtain a target. This target was continuously discharged under the following sputtering conditions to examine the amount of arcing.
(Sputtering conditions)
DC power: 300 W, gas pressure: 5.0 mTorr, sputtering gas: Ar + oxygen, oxygen gas concentration in sputtering gas (O 2 / Ar): 0.05%, discharge time: 66 hours (remaining target thickness is about 1 mm) ) Here, the oxygen gas concentration was set to a value at which the resistivity of the obtained thin film was most reduced.
[0042]
The cumulative number of arcing occurrences during 66 hours of continuous discharge was as low as 140 times.
[0043]
Comparative Example 450 parts by weight of indium oxide powder (average particle size 0.4 μm), 50 parts by weight of tin oxide powder (average particle size 0.3 μm) and 0.25 parts by weight of magnesium hydroxide powder (average particle size 0.4 μm) The mixture was put in a polyethylene pot together with nylon balls and mixed and compacted for 72 hours by a dry ball mill to prepare a mixed powder. The obtained mixed powder was put into a mold and pressed at a pressure of 300 kg / cm 2 to obtain a molded body. These molded bodies were subjected to CIP treatment at a pressure of 3 ton / cm 2 .
[0044]
Next, the obtained molded body was fired under the same conditions as in the examples.
[0045]
It was 98.9% when the density of the obtained sintered compact was measured by the Archimedes method.
[0046]
From this sintered body, a target sintered body having a thickness of 5 × 7 inches and a thickness of 6 mm and a sample for analysis were cut out by wet processing. The composition ratio of each particle was measured using EPMA. Particles composed of 13 to 17 atomic% tin, 0 to 0.3 atomic% magnesium, 25 atomic% indium, and the balance oxygen, tin 2-3 atomic%, magnesium 0.9-1. In addition to particles composed of 3 atomic%, indium 36-39 atomic% and the balance consisting of oxygen, particles containing 2 atomic% magnesium in one particle were observed.
[0047]
On the other hand, the target sintered body was bonded to an oxygen-free copper backing plate using indium solder to obtain a target. This target was discharged under the same conditions as in Example 1 to examine the amount of arcing. The cumulative number of arcing occurrences after the end of the discharge was very high at 445 times.
[0048]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a sputtering target that is substantially made of indium, tin, magnesium, and oxygen with low occurrence of arcing during sputtering.

Claims (3)

ンジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素をからなる焼結体であって、焼結体の組織がスズを10〜20原子%、マグネシウムを0.5原子%以下、残部がインジウムおよび酸素からなる結晶粒子と、スズを5原子%以下、マグネシウムを0.8〜1.5原子%、残部がインジウムおよび酸素からなる結晶粒子とからのみ構成されることを特徴とする酸化物焼結体。 Lee indium, tin, a sintered body made of magnesium and oxygen, 10-20 atomic% tissue tin of the sintered body, magnesium 0.5 atomic% or less, the crystal grains and the balance of indium and oxygen And an oxide sintered body comprising only 5 atomic% or less of tin, 0.8 to 1.5 atomic% of magnesium, and the remainder being crystal grains made of indium and oxygen. 焼結体の相対密度が95%以上であることを特徴とする請求項1に記載の焼結体。2. The sintered body according to claim 1, wherein the relative density of the sintered body is 95% or more. 請求項1または2に記載の焼結体からなるスパッタリングターゲット。A sputtering target made of a sintered body according to claim 1 or 2.
JP2001085958A 2001-03-23 2001-03-23 Oxide sintered body and sputtering target Expired - Fee Related JP4918737B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001085958A JP4918737B2 (en) 2001-03-23 2001-03-23 Oxide sintered body and sputtering target

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001085958A JP4918737B2 (en) 2001-03-23 2001-03-23 Oxide sintered body and sputtering target

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002284570A JP2002284570A (en) 2002-10-03
JP4918737B2 true JP4918737B2 (en) 2012-04-18

Family

ID=18941398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001085958A Expired - Fee Related JP4918737B2 (en) 2001-03-23 2001-03-23 Oxide sintered body and sputtering target

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4918737B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4855964B2 (en) * 2007-02-09 2012-01-18 株式会社アルバック ITO sintered body, ITO sputtering target and manufacturing method thereof
WO2009044896A1 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Method for producing indium oxide transparent conductive film
KR20100063135A (en) * 2007-10-03 2010-06-10 미츠이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤 Indium oxide transparent conductive film and method for producing the same
JP5277284B2 (en) * 2011-05-16 2013-08-28 株式会社アルバック ITO sintered body, ITO sputtering target and manufacturing method thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5433901A (en) * 1993-02-11 1995-07-18 Vesuvius Crucible Company Method of manufacturing an ITO sintered body
JP3827334B2 (en) * 1993-08-11 2006-09-27 東ソー株式会社 ITO sintered body and sputtering target
JPH1036136A (en) * 1996-07-26 1998-02-10 Tokuyama Corp Ceramic for dentistry
JPH1135730A (en) * 1997-07-24 1999-02-09 Achilles Corp Expandable styrene resin particle and molded foam obtained therefrom
JPH11256320A (en) * 1998-03-13 1999-09-21 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Zno base sintered compact
KR100628542B1 (en) * 1998-10-13 2006-09-27 도소 가부시키가이샤 The sinter of metal oxide compound and use thereof
JP3215392B2 (en) * 1998-10-13 2001-10-02 ジオマテック株式会社 Metal oxide sintered body and its use
JP3632524B2 (en) * 1999-09-24 2005-03-23 東ソー株式会社 Mg-containing ITO sputtering target and method for producing Mg-containing ITO vapor deposition material

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002284570A (en) 2002-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4894293B2 (en) Conductive ceramic sintered body, sputtering target, and manufacturing method thereof
JP4797712B2 (en) ZnO-Al2O3-based sintered body, sputtering target, and method for producing transparent conductive film
JPH0971860A (en) Target and its production
JPH04219359A (en) Electrically conductive zinc oxide sintered compact
JPH0925567A (en) High density ito sintered body, its production and sputtering target
JP2006200016A (en) ZnO:Al TARGET, THIN FILM THEREOF, AND METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM
JP4918738B2 (en) ITO sputtering target and manufacturing method thereof
JP4918737B2 (en) Oxide sintered body and sputtering target
TWI644867B (en) Target for forming transparent conductive film and manufacturing method thereof, transparent conductive film and manufacturing method thereof
JP4457669B2 (en) Sputtering target and manufacturing method thereof
JP2001098359A (en) MANUFACTURE OF Mg-CONTAINING ITO SPUTTERING TARGET AND Mg-CONTAINING ITO EVAPORATION MATERIAL
JP4403591B2 (en) Conductive metal oxide sintered body and use thereof
JP2002338354A (en) Niobium oxide sintered compact, its manufacturing method and sputtering target using the same
JP2002030429A (en) Ito sputtering target and manufacturing method
WO2005019492A1 (en) Ito sputtering target
JP2007231381A (en) Ito sputtering target and production method therefor
JP4075361B2 (en) Method for producing Mg-containing ITO sputtering target
JP3632781B2 (en) Oxide sintered body
JP4904645B2 (en) Method for producing Mg-containing ITO sputtering target
JP2003002749A (en) Indium oxide powder and method for manufacturing ito sputtering target
JP4026194B2 (en) ZnO-Ga2O3-based sintered body for sputtering target and method for producing the same
JP5309975B2 (en) Sintered body for transparent conductive film, sputtering target and method for producing the same
JP2002275624A (en) Sintered compact target for depositing transparent electrically conductive thin film, production method therefor and transparent electrically conductive thin film obtained therefrom
JP3870446B2 (en) ITO sintered body manufacturing method and sputtering target
JP2000256842A (en) Ito sputtering target, and production of ito sintered compact and transparent conductive film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110426

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110622

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120104

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120117

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4918737

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150210

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees