JP5761253B2 - Zn-Si-O-based oxide sintered body, method for producing the same, sputtering target, and tablet for vapor deposition - Google Patents

Zn-Si-O-based oxide sintered body, method for producing the same, sputtering target, and tablet for vapor deposition Download PDF

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本発明は、スパッタリングターゲットや蒸着用タブレット等に利用されるZn−Si−O系酸化物焼結体とその製造方法に係り、特に、スパッタリング法に利用された場合には異常放電が抑制され、イオンプレーティング等の蒸着法に利用された場合にはスプラッシュ現象が抑制されて長時間の連続成膜を可能にさせるZn−Si−O系酸化物焼結体とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a Zn-Si-O-based oxide sintered body used for a sputtering target, a deposition tablet, and the like, and a method for producing the Zn-Si-O-based oxide sintered body. In particular, when used in a sputtering method, abnormal discharge is suppressed, The present invention relates to a Zn—Si—O-based oxide sintered body capable of suppressing a splash phenomenon and enabling continuous film formation for a long time when used in a deposition method such as ion plating, and a manufacturing method thereof.

高い導電性と可視光領域での高い透過率とを有している透明導電膜は、太陽電池や液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンスや無機エレクトロルミネッセンス等の表面素子、タッチパネル用電極等に利用されている他、自動車窓や建築用の熱線反射膜、帯電防止膜、冷凍ショーケース等の各種の防曇用の透明発熱体としても利用されている。   Transparent conductive films having high conductivity and high transmittance in the visible light region are used for solar cells, liquid crystal display elements, surface elements such as organic electroluminescence and inorganic electroluminescence, and electrodes for touch panels. In addition, they are also used as various antifogging transparent heating elements such as automobile windows, architectural heat ray reflective films, antistatic films, and refrigerated showcases.

そして、上記透明導電膜として、例えば、酸化錫(SnO2)系の薄膜、酸化亜鉛(ZnO)系の薄膜、酸化インジウム(In23)系の薄膜等が知られている。 As the transparent conductive film, for example, a tin oxide (SnO 2 ) -based thin film, a zinc oxide (ZnO) -based thin film, an indium oxide (In 2 O 3 ) -based thin film, and the like are known.

上記酸化錫系では、アンチモンをドーパントとして含むもの(ATO)やフッ素をドーパントとして含むもの(FTO)がよく利用されている。また、酸化亜鉛系では、アルミニウムをドーパントとして含むもの(AZO)やガリウムをドーパントとして含むもの(GZO)がよく利用されている。そして、最も工業的に利用されている透明導電膜は、酸化インジウム系のものである。その中でも錫をドーパントとして含む酸化インジウム膜、すなわちIn−Sn−O系膜はITO(Indium tin oxide)膜と称され、特に、低抵抗の透明導電膜が容易に得られることから広く用いられている。   In the tin oxide system, those containing antimony as a dopant (ATO) and those containing fluorine as a dopant (FTO) are often used. In addition, in zinc oxide systems, those containing aluminum as a dopant (AZO) and those containing gallium as a dopant (GZO) are often used. The most transparently used transparent conductive film is an indium oxide type. Among them, an indium oxide film containing tin as a dopant, that is, an In—Sn—O-based film is called an ITO (Indium tin oxide) film, and is particularly widely used because a low-resistance transparent conductive film can be easily obtained. Yes.

これ等の透明導電膜の製造方法としてはスパッタリング法がよく用いられている。スパッタリング法は、蒸気圧の低い材料の成膜や精密な膜厚制御を必要とする際に有効な手法であり、操作が非常に簡便であるため工業的に広範に利用されている。   A sputtering method is often used as a method for producing these transparent conductive films. The sputtering method is an effective method when film formation of a material having a low vapor pressure or precise film thickness control is required, and is widely used industrially because the operation is very simple.

そして、スパッタリング法では、薄膜の原料としてスパッタリングターゲットが用いられる。この方法は、一般に約10Pa以下のガス圧の下で、基板を陽極とし、スパッタリングターゲットを陰極として、これ等の間にグロー放電を起こしてアルゴンプラズマを発生させ、プラズマ中のアルゴン陽イオンを陰極のスパッタリングターゲットに衝突させ、これによってはじきとばされるターゲット成分粒子を基板上に堆積させて薄膜を形成するというものである。また、上述した透明導電膜については、イオンプレーティング法等の蒸着法を用いて製造することもなされている。   In the sputtering method, a sputtering target is used as a raw material for the thin film. In this method, generally, under a gas pressure of about 10 Pa or less, a substrate is used as an anode, a sputtering target is used as a cathode, glow discharge is generated between them to generate argon plasma, and argon cations in the plasma are converted into cathodes. The target component particles which are made to collide with the sputtering target and are repelled by this are deposited on the substrate to form a thin film. In addition, the above-described transparent conductive film is also manufactured using a vapor deposition method such as an ion plating method.

ところで、上述したITO等の酸化インジウム系材料は工業的に広範囲に用いられているが、希少金属のインジウムが高価であること、インジウム元素のような環境や人体に悪影響を与える毒性を有する成分を含むことから、近年では非インジウム系の透明導電膜材料が求められている。そして、非インジウム系の材料として、上述したAZOやGZO等の酸化亜鉛系材料、FTOやATO等の酸化錫系材料が知られている。特に、酸化亜鉛系材料は、資源として豊富に埋蔵されており、低コスト材料であるだけでなく、環境や人体にも優しい材料として注目されている。また、酸化亜鉛系材料は、ITOに匹敵する特性を示す材料としても注目されている。   By the way, although the indium oxide-based materials such as ITO described above are widely used industrially, the rare metal indium is expensive, and there are toxic components that adversely affect the environment and human body such as indium elements. Therefore, in recent years, a non-indium transparent conductive film material has been demanded. As non-indium materials, zinc oxide materials such as AZO and GZO described above and tin oxide materials such as FTO and ATO are known. In particular, zinc oxide-based materials are abundantly embedded as resources and are not only low-cost materials but also attracting attention as materials that are friendly to the environment and the human body. In addition, zinc oxide-based materials are attracting attention as materials exhibiting properties comparable to ITO.

但し、ITOに匹敵するような高透過率、低比抵抗の透明導電膜を、酸化亜鉛系材料を用いて安定して製造することは現実的には困難で、その要因の一つに、成膜時に発生する異常放電があった。すなわち、酸化亜鉛系材料を用いてスパッタリング法により透明導電膜の成膜を行う場合、上記異常放電(アーキング)が多発し、安定した成膜が困難であった。上記異常放電が多発する原因は、酸化亜鉛系材料中に比抵抗の高い部分(抵抗値が高い相)が局所的に存在し、この部分が成膜時に帯電されるためであった。他方、酸化亜鉛系材料(蒸着用タブレット)を用いてイオンプレーティング法等の蒸着法により透明導電膜の成膜を行う場合においても、酸化亜鉛系材料中に局所的に存在する比抵抗の高い部分に起因してプラズマビームや電子ビームによる均一な昇華が困難となり、均一な蒸発ガスに混じって数μm〜1000μm程度の大きさで蒸発材料(蒸着用タブレット)が飛散し、この蒸発材料が蒸着膜に衝突するスプラッシュ現象が発生し易かった。そして、スプラッシュ現象により蒸着膜にピンホール欠陥等が生じるため、蒸着法による成膜においても高透過率、低比抵抗の透明導電膜を安定して製造することは困難であった。   However, it is practically difficult to stably produce a transparent conductive film having a high transmittance and low specific resistance comparable to that of ITO using a zinc oxide-based material. There was abnormal discharge that occurred during filming. That is, when a transparent conductive film is formed by sputtering using a zinc oxide-based material, the above abnormal discharge (arcing) occurs frequently and stable film formation is difficult. The reason why the abnormal discharge frequently occurs is that a portion having a high specific resistance (phase having a high resistance value) is locally present in the zinc oxide-based material, and this portion is charged during film formation. On the other hand, even when a transparent conductive film is formed by a deposition method such as an ion plating method using a zinc oxide-based material (evaporation tablet), a high specific resistance exists locally in the zinc oxide-based material. Due to the part, uniform sublimation by plasma beam or electron beam becomes difficult, and the evaporation material (evaporation tablet) scatters in the size of several μm to 1000 μm when mixed with the uniform evaporation gas. The splash phenomenon that collides with the film was likely to occur. And since the pinhole defect etc. arise in the vapor deposition film by the splash phenomenon, it was difficult to stably manufacture a transparent film having a high transmittance and a low specific resistance even in the film formation by the vapor deposition method.

そこで、このような問題を回避するため、特許文献1においては、Al、Ga、In、Ti、Si、Ge、Snの内いずれか1種以上の添加物元素が含まれた酸化亜鉛系焼結体を提案している。すなわち、特許文献1では、酸化亜鉛と添加元素の酸化物を予め混合し、これを仮焼して、ZnM24あるいはZn2MO4(Mは添加元素)等といったスピネル型複合酸化物相を形成させた後、この仮焼粉末と未仮焼の酸化亜鉛粉末を混合して本焼成を行うことにより、本焼成工程での新たなスピネル型複合酸化物相の形成を防止し、空孔の発生を抑制している。このような酸化亜鉛系焼結体をスパッタリングターゲットとして用いると、上記異常放電を低減させることは可能であるが、完全に消失させることは困難であった。そして、成膜の連続ラインにおいて一度でも異常放電が生じれば、その成膜時の製品は欠陥品となってしまい、製造歩留まりに悪影響を及ぼすという問題がある。 Therefore, in order to avoid such a problem, in Patent Document 1, zinc oxide-based sintering containing one or more additive elements of Al, Ga, In, Ti, Si, Ge, and Sn is included. Suggest body. That is, in Patent Document 1, zinc oxide and an oxide of an additive element are mixed in advance and calcined to form a spinel-type composite oxide phase such as ZnM 2 O 4 or Zn 2 MO 4 (M is an additive element). Then, the calcined powder and the uncalcined zinc oxide powder are mixed and subjected to main baking, thereby preventing the formation of a new spinel-type composite oxide phase in the main baking process. Is suppressed. When such a zinc oxide-based sintered body is used as a sputtering target, it is possible to reduce the abnormal discharge, but it is difficult to completely eliminate it. If abnormal discharge occurs even once in the continuous film forming line, the product at the time of film forming becomes a defective product, which has a problem of adversely affecting the manufacturing yield.

また、酸化亜鉛系の透明導電膜は、一般に、耐熱性や耐湿性が劣っているため、熱や湿度で負荷のかかる環境下において、透過率や比抵抗といった特性が、時間の経過と共に劣化し易い傾向にある。そこで、特許文献2においては、得られる透明導電膜の耐湿性を改善する目的で、GaおよびSiを所定量含み、酸化亜鉛を主成分とする酸化物系スパッタリングターゲットが提案されている。但し、特許文献2に記載の発明においては、Si酸化物の結晶粒子を200μm以下にすることで放電の安定化を図っているが、完全に異常放電を消滅させることはできなかった。   In addition, since zinc oxide-based transparent conductive films generally have poor heat resistance and moisture resistance, characteristics such as transmittance and specific resistance deteriorate over time in an environment where heat and humidity are applied. It tends to be easy. Therefore, Patent Document 2 proposes an oxide-based sputtering target containing a predetermined amount of Ga and Si and containing zinc oxide as a main component for the purpose of improving the moisture resistance of the obtained transparent conductive film. However, in the invention described in Patent Document 2, the discharge is stabilized by making the crystal grains of the Si oxide 200 μm or less, but the abnormal discharge cannot be completely extinguished.

このような技術的背景の下、本出願人は、酸化亜鉛を主成分とし、更に添加元素としてアルミニウムとガリウムを含有する酸化物焼結体において、アルミニウムとガリウムの含有量を最適化し、かつ、焼成中に生成される結晶相の種類と組成、特にスピネル結晶相の組成を最適に制御することで、スパッタリング装置で長時間の連続成膜を行なった場合でも、パーティクルが生じ難く、高い直流電力投入下でも異常放電が生じないターゲット用酸化物焼結体を提案している(特許文献3参照)。   Under such technical background, the present applicant optimizes the content of aluminum and gallium in an oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and further containing aluminum and gallium as additive elements, and Optimal control of the type and composition of the crystal phase produced during firing, especially the spinel crystal phase, makes it difficult for particles to form even when continuous film formation is performed for a long time with a sputtering device, and high DC power A target oxide sintered body has been proposed in which abnormal discharge does not occur even when charged (see Patent Document 3).

そして、特許文献3に記載の酸化亜鉛系焼結体を用いることにより、従来よりも低抵抗で高透過性の高品質透明導電膜を成膜できるようになったが、ITOに匹敵する高透過率の透明導電膜を安定して製造することは依然として困難であった。   And, by using the zinc oxide-based sintered body described in Patent Document 3, it has become possible to form a high-quality transparent conductive film with lower resistance and higher permeability than before, but high transmission comparable to ITO It was still difficult to produce a transparent conductive film with a high rate.

特開2008−63214号(段落0022−0032参照)JP 2008-63214 A (see paragraphs 0022-0032) 特許第4067141号(請求項1、2参照)Japanese Patent No. 4067141 (see claims 1 and 2) 特許第4231967号(段落0013参照)Japanese Patent No. 4231967 (see paragraph 0013)

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、スパッタリングターゲットや蒸着用タブレットに利用され、スパッタリングターゲットに利用された場合には上述の異常放電が抑制され、蒸着用タブレットに利用された場合には上述のスプラッシュ現象が抑制されると共に、ITOに匹敵する高透過率の透明導電膜を安定して成膜できるZn−Si−O系酸化物焼結体とその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems, and the problem is that it is used for sputtering targets and evaporation tablets, and when used for sputtering targets, the abnormal discharge described above is suppressed. The Zn-Si-O-based oxide sintered body that can suppress the above-described splash phenomenon when used in a deposition tablet and can stably form a transparent conductive film having a high transmittance comparable to that of ITO. And providing a manufacturing method thereof.

そこで、本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、酸化亜鉛を主成分とし、酸素親和性が高いSiを添加元素として含有しかつ他の添加元素を含有しないZn−Si−O系酸化物焼結体に関して、その製法を最適化すると共に、焼成中に生成される添加元素の単体酸化物相(SiO相)、複合スピネル結晶相、特に、焼結体中の結晶粒界付近への酸化物相の析出を制御することにより、スパッタリング装置で長時間の連続成膜を行っても異常放電やパーティクルの発生が抑制されかつ高い直流電力投入下でも安定成膜が可能なスパッタリングターゲットとして利用でき、更に、イオンプレーティング等の蒸着装置で長時間の連続成膜を行っても上述したスプラッシュ現象が抑制される蒸着用タブレットとして利用可能なZn−Si−O系酸化物焼結体が得られることを見出すに至った。また、得られたZn−Si−O系酸化物焼結体を、スパッタリングターゲット若しくは蒸着用タブレットに用いて得られる透明導電膜が透過性に優れ、ディスプレイ、タッチパネル、太陽電池の電極等として有用であることを見出すに至った。 Therefore, as a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that Zn--contains zinc oxide as a main component, contains Si having high oxygen affinity as an additive element, and does not contain other additive elements. With regard to the Si—O-based oxide sintered body, the manufacturing method is optimized, and a single oxide phase (SiO 2 phase) of an additive element generated during firing, a composite spinel crystal phase, particularly in the sintered body By controlling the precipitation of the oxide phase in the vicinity of the grain boundaries, abnormal discharge and particle generation are suppressed even when continuous film formation is performed for a long time with a sputtering device, and stable film formation is possible even when high DC power is applied. It can be used as a sputtering target that can be used, and it can also be used as a deposition tablet that suppresses the above-mentioned splash phenomenon even when film deposition is performed for a long time using a deposition device such as ion plating. It has been found that a Zn-Si-O-based oxide sintered body can be obtained. Moreover, the transparent conductive film obtained by using the obtained Zn-Si-O-based oxide sintered body for a sputtering target or a tablet for vapor deposition has excellent permeability, and is useful as an electrode of a display, a touch panel, a solar cell, or the like. I came to find out.

すなわち、請求項1に係る発明は、
酸化亜鉛を主成分とし、Si以外の添加元素を含有しないZn−Si−O系酸化物焼結体において、
700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させると共に900〜1400℃の焼成温度で上記酸化物焼結体が製造され、かつ、
Siの含有量がSi/(Zn+Si)原子数比で0.1〜10原子%であり、
Si元素がウルツ鉱型酸化亜鉛相に固溶していると共に、
CuKα線を使用した焼結体粉末のX線回折、並びに、透過型電子顕微鏡を用いた焼結体薄片の電子線回折による2つの検出方法でSiO2相および珪酸亜鉛(Zn2SiO4)であるスピネル型複合酸化物相が検出されないことを特徴とする。
That is, the invention according to claim 1
In a Zn—Si—O-based oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and containing no additional elements other than Si,
The oxide sintered body is produced at a firing temperature of 900 to 1400 ° C. while raising the temperature range of 700 to 900 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min or more , and
The Si content is 0.1 to 10 atomic% in terms of Si / (Zn + Si) atomic ratio,
Si element is dissolved in the wurtzite zinc oxide phase,
Two detection methods by X-ray diffraction of sintered powder using CuKα rays and electron diffraction of sintered flakes using a transmission electron microscope, with SiO 2 phase and zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) A certain spinel type complex oxide phase is not detected.

次に、請求項2に係る発明は、
スパッタリングターゲットにおいて、
請求項1に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体を加工して得られることを特徴とし、
請求項3に係る発明は、
蒸着用タブレットにおいて、
請求項1に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体からなることを特徴とする。
Next, the invention according to claim 2
In sputtering target,
It is obtained by processing the Zn—Si—O-based oxide sintered body according to claim 1,
The invention according to claim 3
In the tablet for vapor deposition,
It consists of the Zn-Si-O type oxide sintered compact of Claim 1.

また、請求項4に係る発明は、
請求項1に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法において、
ZnO粉末およびSiO粉末を、純水、有機バインダー、分散剤と混合し得られるスラリーを、乾燥、造粒する第一工程と、
得られた造粒粉を加圧成形して成形体を得る第二工程と、
得られた成形体を焼成し、焼結体を得る第三工程を有すると共に、
上記焼結体を得る第三工程が、700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させる工程と、成形体を焼成炉内において900℃〜1400℃で焼成する工程からなることを特徴とし、
請求項5に係る発明は、
請求項4に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法において、
上記第三工程において、900℃〜焼結温度までの温度域を昇温速度3℃/分以下の速さで昇温させることを特徴とし、
請求項6に係る発明は、
請求項4に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法において、
上記第一工程において、ZnO粉末とSiO粉末、ZnO粉末とSiO2粉末を混合し仮焼して得た仮焼粉末、および、純水、有機バインダー、分散剤を、原料粉末であるZnO粉末、SiO2粉末および仮焼粉末の合計濃度が50〜80wt%となるように混合し、10時間以上混合攪拌して上記スラリーを得ることを特徴とし、
請求項7に係る発明は、
請求項6に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法において、
ZnO粉末とSiO粉末を混合し900℃〜1400℃の条件で仮焼して上記仮焼粉末を得ていることを特徴とし、
請求項8に係る発明は、
請求項4〜7のいずれかに記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法において、
平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末とSiO2粉末を用いることを特徴とする。
The invention according to claim 4
In the manufacturing method of the Zn-Si-O type oxide sintered compact according to claim 1,
A first step of drying and granulating a slurry obtained by mixing ZnO powder and SiO 2 powder with pure water, an organic binder, and a dispersing agent;
A second step of pressure-molding the obtained granulated powder to obtain a molded body,
While having the third step of firing the obtained molded body to obtain a sintered body,
The third step of obtaining the sintered body is a step of raising the temperature range of 700 to 900 ° C. at a rate of temperature rise of 5 ° C./min or more, and the molded body at 900 to 1400 ° C. in a firing furnace. It consists of a process of firing,
The invention according to claim 5
In the manufacturing method of the Zn-Si-O type oxide sintered compact according to claim 4,
In the third step, the temperature range from 900 ° C. to the sintering temperature is raised at a rate of temperature rise of 3 ° C./min or less,
The invention according to claim 6
In the manufacturing method of the Zn-Si-O type oxide sintered compact according to claim 4,
In the first step, ZnO powder and SiO 2 powder, calcined powder obtained by mixing and calcining ZnO powder and SiO 2 powder, and pure water, an organic binder, and a dispersant are raw material ZnO powder. , Mixing so that the total concentration of the SiO 2 powder and the calcined powder is 50 to 80 wt%, and mixing and stirring for 10 hours or more to obtain the slurry,
The invention according to claim 7 provides:
In the manufacturing method of the Zn-Si-O type oxide sintered compact according to claim 6,
ZnO powder and SiO 2 powder are mixed and calcined at 900 ° C. to 1400 ° C. to obtain the calcined powder,
The invention according to claim 8 provides:
In the manufacturing method of the Zn-Si-O type oxide sintered compact according to any one of claims 4 to 7,
ZnO powder and SiO 2 powder having an average particle size of 1.0 μm or less are used.

本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体は、
700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させると共に900〜1400℃の焼成温度で上記酸化物焼結体が製造され、かつ、
Siの含有量がSi/(Zn+Si)原子数比で0.1〜10原子%であり、
Si元素がウルツ鉱型酸化亜鉛相に固溶していると共に、
CuKα線を使用した焼結体粉末のX線回折、並びに、透過型電子顕微鏡を用いた焼結体薄片の電子線回折による2つの検出方法でSiO2相および珪酸亜鉛(Zn2SiO4)であるスピネル型複合酸化物相が検出されないことを特徴としている。
The Zn—Si—O-based oxide sintered body according to the present invention is:
The oxide sintered body is produced at a firing temperature of 900 to 1400 ° C. while raising the temperature range of 700 to 900 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min or more , and
The Si content is 0.1 to 10 atomic% in terms of Si / (Zn + Si) atomic ratio,
Si element is dissolved in the wurtzite zinc oxide phase,
Two detection methods by X-ray diffraction of sintered powder using CuKα rays and electron diffraction of sintered flakes using a transmission electron microscope, with SiO 2 phase and zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) It is characterized in that a certain spinel type complex oxide phase is not detected.

このZn−Si−O系酸化物焼結体を加工して得たスパッタリングターゲットを用いると、生産効率を上げるために直流電力密度を高めて直流スパッタリングを行う際にも、従来のAZOやGZO等のターゲットで課題となっていた異常放電(アーキング)が発生することがない。更に、連続成膜で長時間使用しても、ターゲット等の表面に付着した膜剥がれによるパーティクルも発生し難い。このため、欠陥製品がほとんどない歩留まりの高い量産成膜を可能にする効果を有する。   When a sputtering target obtained by processing this Zn—Si—O-based oxide sintered body is used, even when direct current sputtering is performed by increasing direct current power density in order to increase production efficiency, conventional AZO, GZO, etc. The abnormal discharge (arcing), which has been a problem with the target, is not generated. Further, even when used for a long time in continuous film formation, particles due to film peeling attached to the surface of a target or the like are hardly generated. For this reason, it has the effect of enabling mass production film formation with a high yield with almost no defective products.

また、本発明のZn−Si−O系酸化物焼結体からなる蒸着用タブレットを用いると、イオンプレーティング等の蒸着装置で連続成膜を長時間行なっても、上述のスプラッシュ現象が起こらないため、スパッタリングターゲットとして用いた場合と同様、欠陥製品がほとんどない歩留まりの高い量産成膜を可能にする効果を有する。   Moreover, when the tablet for vapor deposition which consists of a Zn-Si-O type oxide sintered compact of this invention is used, even if it forms a continuous film formation for a long time with vapor deposition apparatuses, such as ion plating, the above-mentioned splash phenomenon does not occur. Therefore, as in the case of using as a sputtering target, it has the effect of enabling mass production film formation with a high yield with almost no defective products.

更に、本発明のZn−Si−O系酸化物焼結体から得られたスパッタリングターゲット若しくは蒸着用タブレットを用いて成膜された透明導電膜は、酸素との結合性が高いSiを含有していることから透過率に優れるため、フラットパネルディスプレイやタッチパネル、発光デバイスおよび太陽電池等の透明電極として好適に利用できる効果を有する。   Furthermore, the transparent conductive film formed by using the sputtering target or the deposition tablet obtained from the Zn—Si—O-based oxide sintered body of the present invention contains Si that has a high bondability with oxygen. Therefore, since it has excellent transmittance, it has an effect that can be suitably used as a transparent electrode for flat panel displays, touch panels, light emitting devices, solar cells and the like.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

1.Zn−Si−O系酸化物焼結体
酸化亜鉛を主成分とし、Si以外の添加元素を含有しない本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体は、700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させると共に900〜1400℃の焼成温度で上記酸化物焼結体が製造され、かつ、Siの含有量がSi/(Zn+Si)原子数比で0.1〜10原子%であり、Si元素がウルツ鉱型酸化亜鉛相に固溶していると共に、CuKα線を使用した焼結体粉末のX線回折、並びに、透過型電子顕微鏡を用いた焼結体薄片の電子線回折による2つの検出方法でSiO2相および珪酸亜鉛(Zn2SiO4)であるスピネル型複合酸化物相が検出されないことを特徴とし、スパッタリングターゲット若しくはイオンプレーティング等の蒸着用タブレットとして用いられる。尚、本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体においては、構成元素が実質的に亜鉛(Zn)、シリコン(Si)および酸素(O)から成っていればよく、不可避不純物の混入を制限するものではない。
1. Zn-Si-O-based oxide sintered body The Zn-Si-O-based oxide sintered body according to the present invention, which contains zinc oxide as a main component and contains no additional elements other than Si, has a temperature range of 700 to 900 ° C. Is heated at a heating rate of 5 ° C./min or more, and the above oxide sintered body is manufactured at a firing temperature of 900 to 1400 ° C., and the Si content is Si / (Zn + Si) atomic ratio. 0.1 to 10 atomic%, Si element is dissolved in the wurtzite type zinc oxide phase, and X-ray diffraction of sintered powder using CuKα ray and transmission electron microscope are used. It is characterized in that a spinel type complex oxide phase which is SiO 2 phase and zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) is not detected by two detection methods by electron beam diffraction of a sintered flake, and a sputtering target or ion plating, etc. Table for deposition It is used as a door. In the Zn—Si—O-based oxide sintered body according to the present invention, the constituent elements may be substantially composed of zinc (Zn), silicon (Si), and oxygen (O). It does not limit contamination.

本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体において、Siの含有量が、Si/(Zn+Si)原子数比で10原子%を超えた場合、Zn−Si−O系酸化物焼結体中にスピネル型等の酸化物相が生成されてしまう。これ等の酸化物相は高抵抗あるいは絶縁性物質であるため、上述したスパッタリング成膜時の異常放電を誘発し、また、上述したイオンプレーティング等蒸着時のスプラッシュ現象を誘発してしまう。特に、SiO2は、Zn−Si−O系酸化物焼結体中の結晶粒界に析出する傾向もあり、この析出を抑制できなければ、上述した異常放電やスプラッシュ現象を完全に消失させることは不可能となる。 In the Zn-Si-O-based oxide sintered body according to the present invention, when the Si content exceeds 10 atomic% in terms of the Si / (Zn + Si) atomic ratio, the Zn-Si-O-based oxide sintered body An oxide phase such as a spinel type is generated in the body. Since these oxide phases are high-resistance or insulating materials, they induce abnormal discharge during the above-described sputtering film formation, and also induce the above-described splash phenomenon during deposition such as ion plating. In particular, SiO 2 also tends to precipitate at the grain boundaries in the Zn—Si—O-based oxide sintered body. If this precipitation cannot be suppressed, the above-described abnormal discharge and splash phenomenon can be completely eliminated. Is impossible.

他方、Siの含有量が、Si/(Zn+Si)原子数比で0.1原子%未満の場合、後述する自由電子キャリアが乏しく、生成する化合物相に関係なく導電性が不十分となるため、成膜時の異常放電が発生してしまう。   On the other hand, if the Si content is less than 0.1 atomic% in terms of the Si / (Zn + Si) atomic ratio, the free electron carriers described below are poor, and the conductivity becomes insufficient regardless of the compound phase to be produced. Abnormal discharge occurs during film formation.

また、本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体において、酸化物焼結体中のウルツ鉱型酸化亜鉛相は六方晶のウルツ鉱構造のものを指し、酸素欠損、亜鉛欠損の非化学量論組成のものも含まれる。酸化亜鉛相は、このような非化学量論組成の状態をとることで自由電子を発生させて導電性が向上するため、スパッタリング成膜時の異常放電やイオンプレーティング等蒸着時のスプラッシュ現象を抑制する効果を持つ。また、このウルツ鉱型酸化亜鉛相は上述したようにSi元素を固溶している。この元素が亜鉛サイト(ウルツ鉱型酸化亜鉛相)に固溶することで自由電子キャリアが発生し、導電性が向上することから、スパッタリング成膜時の異常放電やイオンプレーティング等蒸着時のスプラッシュ現象の抑制に寄与する。   Further, in the Zn-Si-O-based oxide sintered body according to the present invention, the wurtzite type zinc oxide phase in the oxide sintered body indicates a hexagonal wurtzite structure, oxygen deficiency, zinc deficiency Non-stoichiometric compositions are also included. The zinc oxide phase takes such a non-stoichiometric composition to generate free electrons and improve conductivity. Therefore, abnormal discharge during sputtering film formation and splash phenomenon during deposition such as ion plating can occur. Has the effect of suppressing. In addition, the wurtzite zinc oxide phase contains Si element as a solid solution as described above. When this element dissolves in the zinc site (wurtzite zinc oxide phase), free electron carriers are generated and the conductivity is improved. Therefore, abnormal discharge during sputtering deposition and splash during deposition such as ion plating. Contributes to the suppression of the phenomenon.

2.Zn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法
本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法は、原料粉末を、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、得られるスラリーを、乾燥、造粒する「第一工程」と、得られた造粒粉を加圧成形して成形体を得る「第二工程」と、得られた成形体を焼成し、焼結体を得る「第三工程」とで構成されている。
2. Manufacturing method of Zn-Si-O-based oxide sintered body The manufacturing method of the Zn-Si-O-based oxide sintered body according to the present invention is to mix raw material powder with pure water, an organic binder, and a dispersant. The resulting slurry is dried and granulated in a “first step”, the obtained granulated powder is pressure-molded to obtain a molded body, and the resulting molded body is fired and fired. It consists of a “third step” for obtaining a knot.

[第一工程]
第一工程で得られる「造粒粉」は、2通りの方法で製造することができる。
(第一の方法)
ZnO粉末およびSiO2粉末を原料粉末とし、純水、有機バインダー、分散剤と混合して、原料粉末濃度が50〜80wt%、好ましくは60wt%となるように混合し、かつ、平均粒径0.5μm以下となるまで湿式粉砕する。この際、特に原料として用いるZnO粉末とSiO2粉末の平均粒径を共に1.0μm以下とし、混合粉末の平均粒径を0.5μm以下と微細化する。更に、上記湿式粉砕においては、粒径2.0mmを越えるボールを用いた「ボールミル」では1.0μm以下の粒径を有する粒子を解砕するのに適していないため、粒径2.0mm以下のものを用いる「ビーズミル」を用いることが好ましい。この製法により、ZnO粉末、および、SiO2粉末等の凝集を確実に取り除き、後工程で発生するSi系酸化物の凝集を防ぐことができる。粉砕後、30分以上混合攪拌して得られたスラリーを乾燥・造粒して「造粒粉」を得る。
[First step]
The “granulated powder” obtained in the first step can be produced by two methods.
(First method)
ZnO powder and SiO 2 powder are used as raw material powder, mixed with pure water, an organic binder, and a dispersant, mixed so that the raw material powder concentration is 50 to 80 wt%, preferably 60 wt%, and the average particle size is 0 Wet pulverize to 5 μm or less. At this time, the average particle diameter of both the ZnO powder and the SiO 2 powder used as raw materials is 1.0 μm or less, and the average particle diameter of the mixed powder is refined to 0.5 μm or less. Furthermore, in the above-mentioned wet pulverization, the “ball mill” using balls having a particle diameter of more than 2.0 mm is not suitable for crushing particles having a particle diameter of 1.0 μm or less. It is preferable to use a “bead mill” using the above. By this manufacturing method, aggregation of ZnO powder, SiO 2 powder and the like can be reliably removed, and aggregation of Si-based oxides generated in the subsequent process can be prevented. After pulverization, the slurry obtained by mixing and stirring for 30 minutes or more is dried and granulated to obtain “granulated powder”.

(第二の方法)
ZnO粉末およびSiO2粉末と、ZnO粉末およびSiO2粉末を混合し仮焼して得た仮焼粉末とを原料粉末とする。上記仮焼粉末を製造する際は、900℃〜1400℃、好ましくは900℃〜1200℃で仮焼するが、ZnM24あるいはZn2MO4(Mは添加元素)等といったスピネル相で表される中間化合物相が最も生成され易い700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させることが重要となる。
(Second method)
ZnO powder and SiO 2 powder, and calcined powder obtained by mixing and calcining ZnO powder and SiO 2 powder are used as raw material powders. When the calcined powder is produced, it is calcined at 900 ° C. to 1400 ° C., preferably 900 ° C. to 1200 ° C., but expressed in a spinel phase such as ZnM 2 O 4 or Zn 2 MO 4 (M is an additive element). It is important that the temperature range of 700 to 900 ° C. at which the intermediate compound phase is most easily generated is increased at a temperature increase rate of 5 ° C./min or more.

次に、ZnO粉末およびSiO2粉末と、上記仮焼粉末とを原料粉末とし、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、原料粉末濃度が50〜80wt%、好ましくは70wt%となるように混合し、かつ、10時間以上混合攪拌して得られたスラリーを乾燥・造粒して「造粒粉」を得る。この第二の方法においても、特に原料として用いるZnO粉末とSiO2粉末の平均粒径を共に1.0μm以下とすることで、ZnO粉末、および、SiO2粉末等の凝集を確実に取り除き、後工程で発生するSi系酸化物の凝集を防ぐことができる。 Next, ZnO powder and SiO 2 powder and the calcined powder are used as raw material powder, mixed with pure water, an organic binder, and a dispersant, so that the raw material powder concentration is 50 to 80 wt%, preferably 70 wt%. The slurry obtained by mixing and mixing and stirring for 10 hours or more is dried and granulated to obtain “granulated powder”. Also in this second method, the aggregation of ZnO powder, SiO 2 powder, etc. is surely removed by setting both the average particle diameters of the ZnO powder and SiO 2 powder used as raw materials to 1.0 μm or less. Aggregation of Si-based oxides generated in the process can be prevented.

[第二工程]
スパッタリングターゲットを成形する場合は、上記「造粒粉」を用いて98MPa(1.0ton/cm2)以上の圧力で加圧成形を行い成形体とする。98MPa以下で成形を行うと、粒子間に存在する空孔を除去することが困難となり、焼結体の密度低下をもたらす。また、成形体強度も低くなるため、安定した製造が困難となる。ここで、加圧成形を行う際には、高圧力が得られる冷間静水圧プレスCIP(Cold Isostatic Press)を用いることが望ましい。
[Second step]
When the sputtering target is molded, the above-mentioned “granulated powder” is subjected to pressure molding at a pressure of 98 MPa (1.0 ton / cm 2 ) or more to obtain a molded body. When the molding is performed at 98 MPa or less, it becomes difficult to remove the pores existing between the particles, and the density of the sintered body is lowered. In addition, since the strength of the compact is reduced, stable production becomes difficult. Here, when performing pressure molding, it is desirable to use a cold isostatic press (CIP) that can obtain a high pressure.

他方、蒸着用タブレットを成形する場合は、上記「造粒粉」を、例えば、金型中で加圧する機械プレス法等により加圧成形して成形体を得る。成形体を得る工程では「造粒粉」を49MPa(0.5ton/cm2)〜147MPa(1.5ton/cm2)の圧力で成形すると、所望の相対密度を有する焼結体が得易いため好ましい。尚、上記プレス成形で用いる金型は、エッジ部分をC面取りの形状として成形体にC面取りを施すと、成形体や成形体を焼結させた焼結体を取り扱う際に欠け等を防止でき、好ましい。 On the other hand, when molding a tablet for vapor deposition, the above-mentioned “granulated powder” is pressure-molded by, for example, a mechanical press method in which pressure is applied in a mold to obtain a molded body. When the step of obtaining a molded body is molded at a pressure of "granulated powder" 49MPa (0.5ton / cm 2) ~147MPa (1.5ton / cm 2), the sintered body is liable to give with the desired relative density preferable. In addition, the mold used in the above press molding can prevent chipping or the like when handling a molded body or a sintered body obtained by sintering the molded body when the edge portion has a C-chamfered shape and the molded body is chamfered. ,preferable.

[第三工程]
第二工程で得られた成形体を、常圧で焼成することにより、Zn−Si−O系酸化物焼結体が得られる。焼成温度は、900〜1400℃、好ましくは1100℃〜1300℃で焼結を行う。焼結温度が900℃未満では、必要な焼結収縮が得られず、機械的強度の弱い焼結体となってしまう。また、焼結収縮が十分進んでいないため、得られる焼結体の密度や寸法のバラつきが大きくなる。900℃以上の領域では、焼結が進行しかつ焼結体中の結晶粒子内部にSi原子が均一に存在するようになる。但し、必要以上に高い温度で熱エネルギーを与えると、不純物として添加しているSi濃度の高い領域が粒界に隣接した結晶粒子内部に形成されて焼結体としての導電性を阻害する原因となるが、この現象が1400℃を超えたところから発生し始めることを本発明者等は確認している。また、焼結温度が1400℃を超えると、酸化亜鉛(ZnO)の揮発が活発化し、所定の酸化亜鉛組成からずれることとなるため好ましくない。
[Third step]
By firing the molded body obtained in the second step at normal pressure, a Zn—Si—O-based oxide sintered body is obtained. Sintering is performed at a firing temperature of 900 to 1400 ° C, preferably 1100 to 1300 ° C. If the sintering temperature is less than 900 ° C., the necessary sintering shrinkage cannot be obtained, resulting in a sintered body having a low mechanical strength. In addition, since the sintering shrinkage is not sufficiently advanced, the density and size variation of the obtained sintered body are increased. In the region of 900 ° C. or higher, sintering proceeds and Si atoms are uniformly present inside the crystal grains in the sintered body. However, if heat energy is applied at a temperature higher than necessary, a region having a high Si concentration added as an impurity is formed inside the crystal grain adjacent to the grain boundary, and this may impede conductivity as a sintered body. However, the present inventors have confirmed that this phenomenon starts to occur at a temperature exceeding 1400 ° C. On the other hand, if the sintering temperature exceeds 1400 ° C., volatilization of zinc oxide (ZnO) is activated, which is not preferable because it deviates from a predetermined zinc oxide composition.

加えて、ZnM24あるいはZn2MO4(Mは添加元素)等といったスピネル相で表される中間化合物相が最も生成され易い700〜900℃の温度域を、昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させることが重要となる。上記昇温速度で昇温させるにより中間化合物相の生成が抑制され、700〜900℃以外の温度範囲における昇温速度を3℃/分以下の速度とすることでSi元素の拡散固溶が促進されることを本発明者等は確認している。そして、これ等の焼成プログラムで焼結体を製造することにより、Si系酸化物の析出やスピネル相をはじめとする中間化合物相の生成を抑制することができる。 In addition, a temperature range of 700 to 900 ° C. at which an intermediate compound phase represented by a spinel phase such as ZnM 2 O 4 or Zn 2 MO 4 (M is an additive element) is most easily generated is set at a temperature rising rate of 5 ° C./min. It is important to raise the temperature at the above speed. Generation of an intermediate compound phase is suppressed by increasing the temperature at the above temperature increase rate, and diffusion solid solution of Si element is promoted by setting the temperature increase rate in a temperature range other than 700 to 900 ° C. to 3 ° C./min or less. The present inventors have confirmed that this is done. And by producing a sintered body with these firing programs, it is possible to suppress the precipitation of Si-based oxides and the generation of intermediate compound phases including spinel phases.

得られた焼結体は、必要に応じて所定の形状・寸法に加工され、スパッタリングターゲットとして使用する場合は、所定のバッキングプレートにボンディングを行なう。   The obtained sintered body is processed into a predetermined shape and size as required, and when used as a sputtering target, bonding is performed to a predetermined backing plate.

3.透明導電膜とその製造方法
透明導電膜は、成膜装置中で、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法若しくは蒸着用タブレットを用いたイオンプレーティング等の蒸着法によりガラス等の基板上に形成される。得られる透明導電膜の組成は、本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体を原料としているため、酸化物焼結体の組成が反映される。また、本発明により得られる透明導電膜は、結晶相で構成されており、実質的にウルツ鉱型酸化亜鉛相からなり、Si元素が全てこのウルツ鉱型酸化亜鉛相に含まれていることが好ましい。
3. Transparent conductive film and manufacturing method thereof The transparent conductive film is formed on a substrate such as glass by a sputtering method using a sputtering target or an evaporation method such as ion plating using an evaporation tablet in a film forming apparatus. Since the composition of the transparent conductive film obtained is made from the Zn—Si—O-based oxide sintered body according to the present invention, the composition of the oxide sintered body is reflected. In addition, the transparent conductive film obtained by the present invention is composed of a crystalline phase, is substantially composed of a wurtzite zinc oxide phase, and all Si elements are contained in the wurtzite zinc oxide phase. preferable.

また、得られるウルツ鉱型酸化亜鉛相は、ガラス等の基板に垂直方向にc軸配向する。そして、結晶性が良いほど(すなわち、結晶粒子が大きいほど)キャリア電子の移動度が増大し、優れた導電性を有する。また、キャリア電子の移動度は、膜厚が厚くなることでも結晶性が向上することから増大する。   Further, the obtained wurtzite zinc oxide phase is c-axis oriented in a direction perpendicular to a substrate such as glass. And the better the crystallinity (that is, the larger the crystal grain), the higher the mobility of carrier electrons and the better the conductivity. In addition, the mobility of carrier electrons increases because the crystallinity is improved by increasing the film thickness.

本発明では、上記Zn−Si−O系酸化物焼結体から得られるスパッタリングターゲット若しくは蒸着用タブレットを用い、特定の基板温度、圧力といった成膜条件を採用することで、Si元素を含有する酸化亜鉛よりなる透明導電膜を基板上に形成することができる。   In the present invention, by using a sputtering target or a deposition tablet obtained from the Zn-Si-O-based oxide sintered body and adopting film forming conditions such as a specific substrate temperature and pressure, an oxidation containing Si element is performed. A transparent conductive film made of zinc can be formed on the substrate.

本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体を用いてスパッタリングあるいはイオンプレーティング法等の蒸着法により得られる透明導電膜の組成は、上述したように酸化物焼結体の組成と同様である。この組成に関しては、Si元素の量が多すぎると酸化亜鉛相に固溶できず、Si酸化物相が析出して薄膜の結晶性が劣ってしまい、電子キャリアの移動度低下に伴う導電性悪化が顕著となる。この場合、基板の加熱成膜を行なうことでSi元素の固溶度を向上させることは可能である。しかし、高温成膜は特殊な成膜条件であり、かつ、室温成膜を含めた幅広い量産成膜条件で導電性の高い透明導電膜を得るためには、Si元素の含有量は上述した範囲内、すなわち、Siの含有量についてはSi/(Zn+Si)原子数比で0.1〜10原子%に抑えることを要する。   As described above, the composition of the transparent conductive film obtained by vapor deposition such as sputtering or ion plating using the Zn—Si—O-based oxide sintered body according to the present invention is the same as the composition of the oxide sintered body. It is the same. With regard to this composition, if the amount of Si element is too large, it cannot be dissolved in the zinc oxide phase, the Si oxide phase is precipitated and the crystallinity of the thin film is inferior, and the conductivity deteriorates due to the decrease in mobility of electron carriers. Becomes prominent. In this case, it is possible to improve the solid solubility of the Si element by heating the substrate. However, high-temperature film formation is a special film formation condition, and in order to obtain a highly conductive transparent conductive film under a wide range of mass production film formation conditions including room temperature film formation, the Si element content is in the above-mentioned range. Of these, that is, the Si content needs to be suppressed to 0.1 to 10 atomic% in terms of the Si / (Zn + Si) atomic ratio.

次に、成膜に用いる上記基板としては、ガラス、樹脂、金属、セラミック等その材質によって特に限定されず、透明でも非透明のものでもよいが、透明電極の成膜に用いる場合に透明基板が好ましい。また、基板が樹脂の場合は、板状、フィルム等様々な形状のものを使用でき、例えば、150℃以下の低融点を有するものでも適用できる。但し、この場合は、加熱しないで成膜を行うことが望ましい。   Next, the substrate used for film formation is not particularly limited depending on the material such as glass, resin, metal, ceramic, and may be transparent or non-transparent. preferable. Further, when the substrate is a resin, various shapes such as a plate shape and a film can be used. For example, a substrate having a low melting point of 150 ° C. or less can be applied. However, in this case, it is desirable to perform film formation without heating.

Si以外の添加元素を含有しないZn−Si−O系酸化物焼結体から得られる透明導電膜は、含有する上記元素のイオンがドーパントとして亜鉛イオンサイトに置換した酸化亜鉛を主成分とするN型半導体の導電性結晶膜である。珪素(Si)イオンは正四価であるが、三価以上の元素が正二価の亜鉛イオンサイトを置換することで膜中の自由電子キャリアが発生し、優れた導電性を有する。   The transparent conductive film obtained from the Zn—Si—O-based oxide sintered body containing no additive element other than Si is composed mainly of zinc oxide in which ions of the above-described elements are substituted with zinc ion sites as dopants. Type semiconductor conductive crystal film. Silicon (Si) ions are positive tetravalent, but trivalent or higher elements replace positive divalent zinc ion sites to generate free electron carriers in the film and have excellent conductivity.

次に、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法により透明導電膜を製造するには、スパッタリングガスとしてアルゴン等の不活性ガスを用いると共に、直流スパッタリングを用いることが好ましい。例えば、5×10-5Pa以下まで真空排気を行なった後、純Arガスを導入し、ガス圧を0.1〜1Pa、特に0.2〜0.8Paとし、0.55〜5.0W/cm2の直流電力密度(直流電力/ターゲット面積)を印加して直流プラズマを発生させ、プリスパッタを実施することができる。このプリスパッタリングを5〜30分間行った後、必要により基板位置を修正した上でスパッタリングすることが好ましい。本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体から得たスパッタリングターゲットを用いた場合、高い直流電力を投入しても異常放電の発生なく安定した高速成膜が可能となる利点を有する。 Next, in order to produce a transparent conductive film by a sputtering method using a sputtering target, it is preferable to use an inert gas such as argon as the sputtering gas and also use direct current sputtering. For example, after evacuating to 5 × 10 −5 Pa or less, pure Ar gas is introduced, and the gas pressure is set to 0.1 to 1 Pa, particularly 0.2 to 0.8 Pa, and 0.55 to 5.0 W. Pre-sputtering can be performed by applying a DC power density (DC power / target area) of / cm 2 to generate DC plasma. After performing this pre-sputtering for 5 to 30 minutes, it is preferable to perform sputtering after correcting the substrate position if necessary. When the sputtering target obtained from the Zn—Si—O-based oxide sintered body according to the present invention is used, there is an advantage that stable high-speed film formation is possible without occurrence of abnormal discharge even when high DC power is applied. .

また、本発明に係るZn−Si−O系酸化物焼結体から作製された蒸着用タブレット(ペレットあるいはターゲットとも呼ばれる)を用いた場合にも、同様の透明導電膜を形成することが可能である。例えば、イオンプレーティング法では、蒸発源となる蒸着用タブレットに、電子ビームやアーク放電による熱等を照射すると、照射された部分は局所的に高温になり、蒸発粒子が蒸発して基板に堆積される。このとき、蒸発粒子は電子ビームやアーク放電によってイオン化する。イオン化する方法には様々な方法があるが、プラズマ発生装置(プラズマガン)を用いた高密度プラズマアシスト蒸着法(HDPE法)は、良質な透明導電膜を形成するのに適している。この方法では、プラズマガンを用いたアーク放電を利用するが、プラズマガンに内蔵されたカソードと蒸発源の坩堝(アノード)との間でアーク放電が維持される。カソードから放出される電子を磁場偏向により坩堝内に導入し、坩堝に仕込まれた蒸着用タブレットの局部に集中して照射する。この電子ビームによって、局所的に高温となった部分から、蒸発粒子が蒸発して基板に堆積される。気化した蒸発粒子や反応ガスとして導入されたO2ガスは、このプラズマ内でイオン化並びに活性化されるため、良質な透明導電膜を形成することが可能となる。 In addition, a similar transparent conductive film can be formed even when a deposition tablet (also called a pellet or a target) produced from a Zn—Si—O-based oxide sintered body according to the present invention is used. is there. For example, in the ion plating method, when an evaporation tablet serving as an evaporation source is irradiated with heat from an electron beam or arc discharge, the irradiated portion becomes locally hot, and the evaporated particles are evaporated and deposited on the substrate. Is done. At this time, the evaporated particles are ionized by an electron beam or arc discharge. There are various ionization methods, and the high-density plasma-assisted deposition method (HDPE method) using a plasma generator (plasma gun) is suitable for forming a high-quality transparent conductive film. In this method, arc discharge using a plasma gun is used, but arc discharge is maintained between a cathode built in the plasma gun and a crucible (anode) of the evaporation source. Electrons emitted from the cathode are introduced into the crucible by magnetic field deflection, and concentrated and irradiated on the local area of the deposition tablet charged in the crucible. By this electron beam, the evaporated particles are evaporated and deposited on the substrate from the portion where the temperature is locally high. Vaporized evaporated particles and O 2 gas introduced as a reactive gas are ionized and activated in the plasma, and thus a high-quality transparent conductive film can be formed.

以下、本発明の実施例について、参考例と比較例並びに参考比較例を挙げて具体的に説明する。但し、以下の実施例により本発明の技術的構成が限定されるものではない。   Examples of the present invention will be specifically described below with reference examples, comparative examples, and reference comparative examples. However, the technical configuration of the present invention is not limited by the following examples.

[実施例1]
[酸化物焼結体の作製]
平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末およびSiO2粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が3.0原子%となる割合で調合し、かつ、純水、有機バインダー、分散剤と混合して、原料粉末濃度が60wt%となるように混合すると共に、混合タンクにてスラリーを作製した。
[Example 1]
[Preparation of sintered oxide]
ZnO powder with an average particle size of 1.0 μm or less and SiO 2 powder are used as raw material powders, and are prepared at a ratio of Si / (Zn + Si) atomic ratio of 3.0 atomic%, and pure water, organic binder, dispersion The slurry was mixed with an agent and mixed so that the raw material powder concentration was 60 wt%, and a slurry was prepared in a mixing tank.

次に、粒径が0.5mmである硬質ZrO2ボールが投入されたビーズミル装置(アシザワ・ファインテック株式会社製、LMZ型)を用いて、原料粉末の平均粒径が0.5μm以下となるまで湿式粉砕を行った後、30分以上混合攪拌して得られたスラリーを、スプレードライヤー装置(大川原化工機株式会社製、ODL−20型)にて噴霧および乾燥し、「造粒粉」を得た。尚、原料粉末の平均粒径の測定には、レーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD−2200)を用いた。 Next, using a bead mill apparatus (manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd., LMZ type) into which hard ZrO 2 balls having a particle diameter of 0.5 mm are introduced, the average particle diameter of the raw material powder becomes 0.5 μm or less. After the wet pulverization, the slurry obtained by mixing and stirring for 30 minutes or more was sprayed and dried with a spray dryer (Okawara Kako Co., Ltd., ODL-20 type) to obtain “granulated powder”. Obtained. A laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD-2200, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the average particle size of the raw material powder.

次に、得られた「造粒粉」を、冷間静水圧プレスで294MPa(3ton/cm2)の圧力を掛けて成形し、得られた約200mmφの成形体を、大気圧焼成炉にて、700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分の速さで昇温させ、かつ、700〜900℃以外の温度範囲における昇温速度を3℃/分とし、最高焼成温度を1300℃として20時間焼成し、実施例1に係る酸化物焼結体を得た。 Next, the obtained “granulated powder” was molded by applying a pressure of 294 MPa (3 ton / cm 2 ) with a cold isostatic press, and the resulting molded body of about 200 mmφ was subjected to an atmospheric pressure firing furnace. The temperature range of 700 to 900 ° C. is increased at a rate of temperature increase of 5 ° C./minute, the temperature increase rate in a temperature range other than 700 to 900 ° C. is set to 3 ° C./minute, and the maximum firing temperature is 1300. The oxide sintered body according to Example 1 was obtained by baking at 20 ° C. for 20 hours.

ここで、得られた酸化物焼結体の端材を粉砕し、CuKα線を使用した粉末X線回折測定による生成相の同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。 Here, the end material of the obtained oxide sintered body was pulverized, and the product phase was identified by powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays. As a result, the peak of the ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure was obtained. Only the peaks due to the SiO 2 phase alone or the spinel type complex oxide phase of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were not detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。その結果、酸化物焼結体は、電子線回折からも、ウルツ鉱型構造である母相の中にSiO2相が単体で存在していないことが確認された。 Further, the end material of the obtained oxide sintered body was sliced by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX). As a result, it was confirmed from the electron diffraction that the oxide sintered body did not have a single SiO 2 phase in the parent phase having a wurtzite structure.

[透明導電膜の作製]
得られた実施例1に係る酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、無酸素銅製のバッキングプレートに金属インジウムを用いてボンディングし、実施例1に係るスパッタリングターゲットを得た。
[Preparation of transparent conductive film]
The obtained oxide sintered body according to Example 1 was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm, and was bonded to an oxygen-free copper backing plate using metal indium. A sputtering target according to Example 1 was obtained.

次に、得られた実施例1に係るスパッタリングターゲットを用い、直流スパッタリングによる成膜を行った。直流マグネトロンスパッタリング装置(トッキ製、SPF−530K)の非磁性体ターゲット用カソードに上記スパッタリングターゲットを取り付けた。   Next, using the obtained sputtering target according to Example 1, film formation by direct current sputtering was performed. The sputtering target was attached to a non-magnetic target cathode of a direct current magnetron sputtering apparatus (manufactured by Tokki, SPF-530K).

一方で、成膜用の基板には、無アルカリのガラス基板(コーニング♯7059、厚みtが1.1mm)を用い、ターゲット−基板間距離を60mmに固定した。   On the other hand, a non-alkali glass substrate (Corning # 7059, thickness t is 1.1 mm) was used as the substrate for film formation, and the target-substrate distance was fixed to 60 mm.

そして、5×10-5Pa以下まで真空排気を行なった後、純Arガスを導入し、ガス圧を0.3Paとし、直流電力200Wを印加して直流プラズマを発生させ、プリスパッタリングを実施した。 Then, after evacuating to 5 × 10 −5 Pa or less, pure Ar gas was introduced, the gas pressure was set to 0.3 Pa, DC power 200 W was applied to generate DC plasma, and pre-sputtering was performed. .

十分なプリスパッタリング後、スパッタリングターゲットの中心(非エロージョン部)の直上に静止して基板を配置し、非加熱でスパッタリングを実施して膜厚200nmの透明導電膜を形成した。   After sufficient pre-sputtering, the substrate was placed immediately above the center (non-erosion part) of the sputtering target, and sputtering was performed without heating to form a transparent conductive film having a thickness of 200 nm.

その結果、スパッタリングターゲットにはクラックが発生しておらず、成膜初期から10分間で異常放電等も発生しなかった。   As a result, no crack was generated in the sputtering target, and no abnormal discharge or the like occurred in 10 minutes from the initial stage of film formation.

また、得られた膜の透過率を分光光度計(株式会社日立製作所製)にて測定したところ、基板を含めた可視域(400nm〜800nm)の透過率は87%であり、基板を含めた近赤外域(800nm〜1200nm)の透過率は85%であった。ここで、膜自体の透過率を、[(基板を含めた透過率)/(基板のみの透過率)]×100(%)で算出したところ、実施例1に係る透明導電膜の透過率は、可視域で89%、近赤外域で92%であった。   Moreover, when the transmittance | permeability of the obtained film | membrane was measured with the spectrophotometer (made by Hitachi, Ltd.), the transmittance | permeability of visible region (400 nm-800 nm) including a board | substrate is 87%, and the board | substrate was included. The transmittance in the near infrared region (800 nm to 1200 nm) was 85%. Here, when the transmittance of the film itself was calculated by [(transmittance including the substrate) / (transmittance only of the substrate)] × 100 (%), the transmittance of the transparent conductive film according to Example 1 was The visible region was 89% and the near infrared region was 92%.

また、四深針法抵抗率計ロレスタEP(株式会社三菱化学アナリテック製、MCP−T360型)を用いて、得られた膜表面の比抵抗を測定したところ、比抵抗値は8.5×10-4Ω・cmであった。 Moreover, when the specific resistance of the obtained film | membrane surface was measured using the four deep needle method resistivity meter Loresta EP (Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. make, MCP-T360 type | mold), a specific resistance value is 8.5x. 10 −4 Ω · cm.

よって、実施例1に係る透明導電膜は、可視域だけでなく近赤外域の透過率に優れており、可視光透過を必要とするディスプレイ等のデバイス用途だけでなく、近赤外域の高透過性が要求される太陽電池用途としても有用であることが確認された。   Therefore, the transparent conductive film according to Example 1 is excellent not only in the visible region but also in the near infrared region, and not only for device applications such as displays that require visible light transmission, but also in the near infrared region. It has been confirmed that it is also useful as a solar cell application requiring high performance.

ここで、全実施例と参考例に係る酸化物焼結体の構成成分と製造条件、製造工程での割れの有無、焼結体の用途等について表1にまとめて示し、上記焼結体の分析結果、成膜時の状況(但し、「成膜時の異常放電等」欄は、スパッタリング成膜の場合には異常放電やパーティクル発生の有無を示し、イオンプレーティング成膜の場合にはスプラッシュ現象の有無を示している)、透明導電膜の特性等について表2にまとめて示している。   Here, the constituent components and manufacturing conditions of the oxide sintered bodies according to all examples and reference examples, the presence or absence of cracks in the manufacturing process, the use of the sintered body, etc. are shown together in Table 1, and Analysis results, film deposition conditions (however, “abnormal discharge during film deposition, etc.” column indicates the presence or absence of abnormal discharge or particles in the case of sputtering film deposition, and splash in the case of ion plating film deposition. Table 2 summarizes the characteristics and the like of the transparent conductive film.

[実施例2、3、比較例1、2]
焼成温度を1400℃(実施例2)、900℃(実施例3)、1500℃(比較例1)、800℃(比較例2)とした以外は実施例1と同様の条件にて酸化物焼結体を得た。
[Examples 2 and 3, Comparative Examples 1 and 2]
The oxide firing was performed under the same conditions as in Example 1 except that the firing temperature was 1400 ° C. (Example 2), 900 ° C. (Example 3), 1500 ° C. (Comparative Example 1), and 800 ° C. (Comparative Example 2). A ligature was obtained.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、全ての焼結体において六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement of the obtained oxide sintered body was performed. As a result, only the peak of the ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure was detected in all the sintered bodies, and SiO 2 No peaks were detected due to the single phase or the spinel complex oxide phase of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ).

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。その結果、実施例2、3および比較例2で得た酸化物焼結体は、電子線回折からも、ウルツ鉱型構造である母相の中にSiO2相が単体で存在していないことが確認された。しかし、比較例1では、焼成温度が高すぎたためかSi濃度の高い領域が粒界に隣接した結晶粒子内部に形成されており、SiO2相が存在していた。 Further, the end material of the obtained oxide sintered body was sliced by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX). As a result, the oxide sintered bodies obtained in Examples 2 and 3 and Comparative Example 2 do not have a single SiO 2 phase in the parent phase having a wurtzite type structure, also from electron diffraction. Was confirmed. However, in Comparative Example 1, a region having a high Si concentration was formed inside the crystal grain adjacent to the grain boundary because the firing temperature was too high, and the SiO 2 phase was present.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

これ等スパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、実施例2および3では共にクラックは発生しておらず、成膜初期から10分間で異常放電等も発生しなかった。一方で、比較例1および2においては、異常放電が10分間で20回〜30回発生していた。比較例1においては導電性に乏しいSiO2相の存在が、また、比較例2においては焼結不足による焼結体強度の低さにより発生したクラックが異常放電に寄与していると考えられる。また、比較例1では結晶粒が粗大化していることから焼結体強度が低く、加工中に20枚中4枚で割れが発生している。加えて、比較例2では焼成温度が低いことから焼結が進行しておらず、加工中に20枚中12枚で割れが発生した。比較例1および2に係る酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。 After these sputtering targets were mounted on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after being used for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, the state of the target was confirmed. In both No. 3 and No. 3, no cracks occurred, and no abnormal discharge or the like occurred in 10 minutes from the initial stage of film formation. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, abnormal discharge occurred 20 to 30 times in 10 minutes. In Comparative Example 1, it is considered that the presence of the SiO 2 phase having poor conductivity contributes to abnormal discharge in Comparative Example 2 due to the low strength of the sintered body due to insufficient sintering. In Comparative Example 1, since the crystal grains are coarsened, the strength of the sintered body is low, and cracks occur in 4 of 20 sheets during processing. In addition, in Comparative Example 2, sintering did not proceed because the firing temperature was low, and cracks occurred in 12 of 20 sheets during processing. The oxide sintered bodies according to Comparative Examples 1 and 2 cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

次に、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定し、算出したところ、可視域において89%(実施例2)、88%(実施例3)、77%(比較例1)、81%(比較例2)であり、近赤外域において93%(実施例2)、92%(実施例3)、79%(比較例1)、81%(比較例2)であった。   Next, when the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated, 89% (Example 2), 88% (Example 3), 77 in the visible range. % (Comparative Example 1), 81% (Comparative Example 2), and 93% (Example 2), 92% (Example 3), 79% (Comparative Example 1), 81% (Comparative Example) in the near infrared region. 2).

また、比抵抗値は、8.6×10-4Ω・cm(実施例2)、9.0×10-4Ω・cm(実施例3)、8.5×10-4Ω・cm(比較例1)、8.8×10-4Ω・cm(比較例2)であった。 The specific resistance values were 8.6 × 10 −4 Ω · cm (Example 2), 9.0 × 10 −4 Ω · cm (Example 3), 8.5 × 10 −4 Ω · cm ( Comparative Example 1) and 8.8 × 10 −4 Ω · cm (Comparative Example 2).

比較例1および2で得られた透明導電膜は、異常放電の影響による透過率の悪化が生じていると考えられ、このような透明導電膜は、高透過性を要する透明電極膜として適用することはできないことが確認された。   The transparent conductive films obtained in Comparative Examples 1 and 2 are considered to have deteriorated transmittance due to the influence of abnormal discharge, and such transparent conductive films are applied as transparent electrode films that require high permeability. It was confirmed that it was not possible.

尚、比較例に関しても、全比較例と参考比較例に係る酸化物焼結体の構成成分と製造条件、製造工程での割れの有無、焼結体の用途等について表3にまとめて示し、上記焼結体の分析結果、成膜時の状況(但し、「成膜時の異常放電等」欄は、スパッタリング成膜の場合には異常放電やパーティクル発生の有無を示し、イオンプレーティング成膜の場合にはスプラッシュ現象の有無を示している)、透明導電膜の特性等について表4にまとめて示している。   In addition, regarding the comparative examples, the constituent components and production conditions of the oxide sintered bodies according to all comparative examples and reference comparative examples, the presence or absence of cracks in the production process, the usage of the sintered bodies, etc. are summarized in Table 3, As a result of the analysis of the sintered body, the situation at the time of film formation (however, the “abnormal discharge during film formation, etc.” column indicates the presence or absence of abnormal discharge or particle generation in the case of sputtering film formation. Table 4 summarizes the characteristics and the like of the transparent conductive film.

[実施例4、5、比較例3、4]
平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末およびSiO2粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が0原子%(比較例3)、0.1原子%(実施例4)、10原子%(実施例5)、15原子%(比較例4)とした以外は実施例1と同様の条件にて酸化物焼結体を得た。
[Examples 4 and 5, Comparative Examples 3 and 4]
ZnO powder and SiO 2 powder having an average particle size of 1.0 μm or less are used as raw material powders, and the Si / (Zn + Si) atomic ratio is 0 atomic% (Comparative Example 3), 0.1 atomic% (Example 4), 10 An oxide sintered body was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the atomic% (Example 5) and 15 atomic% (Comparative Example 4) were used.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、実施例4、5および比較例3の焼結体において六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。一方、比較例4の焼結体においては、上記ZnO相に加えて珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが確認された。 As in Example 1, the obtained oxide sintered body was subjected to powder X-ray diffraction measurement. The sintered bodies of Examples 4 and 5 and Comparative Example 3 had a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure. Only the peak was detected, and no peak due to the SiO 2 phase alone or the spinel complex oxide phase of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) was detected. On the other hand, in the sintered body of Comparative Example 4, in addition to the ZnO phase, a peak attributed to the spinel complex oxide phase of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) was confirmed.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。その結果、実施例4、5および比較例3で得た酸化物焼結体は、電子線回折からも、ウルツ鉱型構造である母相の中にSiO相が単体で存在していないことが確認された。しかし、比較例4では、不純物として添加したSi濃度が高かったせいか、固溶されなかったSiO2相が存在していた。 Further, the end material of the obtained oxide sintered body was sliced by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX). As a result, in the oxide sintered bodies obtained in Examples 4 and 5 and Comparative Example 3, the SiO 2 phase does not exist alone in the matrix phase having a wurtzite structure, also from electron diffraction. Was confirmed. However, in Comparative Example 4, there was a SiO 2 phase that was not dissolved because the Si concentration added as an impurity was high.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

これ等のスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、実施例4および5では共にクラックは発生しておらず、成膜初期から10分間で異常放電等も発生しなかった。一方で、10分間で発生した異常放電が比較例3においては20回〜30回、比較例4においては100回〜120回発生していた。比較例3および4に係る酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。   After mounting these sputtering targets on a sputtering apparatus (made by Tokki, SPF-530K), after using them for film formation by the sputtering method under the same conditions as in Example 1, the results of checking the state of the targets were shown. In Nos. 4 and 5, no cracks occurred, and no abnormal discharge occurred in 10 minutes from the initial stage of film formation. On the other hand, abnormal discharge generated in 10 minutes occurred 20 to 30 times in Comparative Example 3, and 100 to 120 times in Comparative Example 4. The oxide sintered bodies according to Comparative Examples 3 and 4 cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

次に、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において89%(比較例3)、88%(実施例4)、90%(実施例5)、78%(比較例4)であり、近赤外域において90%(比較例3)、94%(実施例4)、89%(実施例5)、76%(比較例4)であった。   Next, when the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated, it was 89% (Comparative Example 3), 88% (Example 4), and 90% in the visible range. (Example 5), 78% (Comparative Example 4), 90% (Comparative Example 3), 94% (Example 4), 89% (Example 5), 76% (Comparative Example 4) in the near infrared region. )Met.

また、比抵抗値は、7.8×102Ω・cm(比較例3)、9.0×10-4Ω・cm(実施例4)、8.1×10-4Ω・cm(実施例5)、8.2×10-4Ω・cm(比較例4)であった。 The specific resistance values are 7.8 × 10 2 Ω · cm (Comparative Example 3), 9.0 × 10 −4 Ω · cm (Example 4), 8.1 × 10 −4 Ω · cm (implementation). Example 5) and 8.2 × 10 −4 Ω · cm (Comparative Example 4).

比較例3および4で得た透明導電膜は、異常放電の影響による透過率の悪化が生じていると考えられ、このような透明導電膜は、高透過性を要する透明電極膜として適用することはできないことが確認された。   The transparent conductive films obtained in Comparative Examples 3 and 4 are considered to have deteriorated transmittance due to the influence of abnormal discharge, and such transparent conductive films should be applied as transparent electrode films that require high permeability. It was confirmed that it was not possible.

[参考例6〜12、参考例7の2、参考例9の2、参考例12の2]
平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末、SiO2粉末、添加元素として第三金属元素の酸化物粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が3.0原子%、第三金属元素をMとして、M/(Zn+Si+M)原子数比が2.0原子%の条件で、第三添加元素がMg(参考例6)、Al(参考例7)、Ti(参考例8)、Ga(参考例9)、In(参考例10)、Sn(参考例11)、Al+Ga(参考例12)、および、M/(Zn+Si+M)原子数比が10原子%の条件で、第三添加元素がAl(参考例7の2)、Ga(参考例9の2)、Al+Ga(参考例12の2)とした以外は実施例1と同様の条件にて酸化物焼結体を得た。
[Reference Examples 6 to 12, Reference Example 7-2, Reference Example 9-2, Reference Example 12-2]
ZnO powder having an average particle size of 1.0 μm or less, SiO 2 powder, oxide powder of a third metal element as an additive element is used as a raw material powder, Si / (Zn + Si) atomic ratio is 3.0 atomic%, third metal When the element is M and the M / (Zn + Si + M) atomic ratio is 2.0 atomic%, the third additive element is Mg (Reference Example 6), Al (Reference Example 7), Ti (Reference Example 8), Ga (Reference Example 9), In (Reference Example 10), Sn (Reference Example 11), Al + Ga (Reference Example 12), and M / (Zn + Si + M) atomic ratio is 10 atomic%, and the third additive element is An oxide sintered body was obtained under the same conditions as in Example 1 except that Al (reference example 7-2), Ga (reference example 9-2), and Al + Ga (reference example 12-2) were used.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、全ての焼結体において六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement of the obtained oxide sintered body was performed. As a result, only the peak of the ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure was detected in all the sintered bodies, and SiO 2 No peaks were detected due to the single phase or the spinel complex oxide phase of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ).

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。その結果、得られた酸化物焼結体は、電子線回折からも、ウルツ鉱型構造である母相の中にSiO2相が単体で存在していないことが確認された。 Further, the end material of the obtained oxide sintered body was sliced by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX). As a result, it was confirmed by electron beam diffraction that the obtained oxide sintered body did not have a single SiO 2 phase in the parent phase having a wurtzite structure.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

これ等のスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、全てのターゲットでクラックは発生しておらず、成膜初期から10分間で異常放電等も発生しなかった。   After mounting these sputtering targets on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using them for film formation by the sputtering method under the same conditions as in Example 1, all the results of confirming the state of the target No cracks occurred on the target, and no abnormal discharge occurred in 10 minutes from the initial stage of film formation.

次に、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において90%(参考例6)、90%(参考例7)、88%(参考例8)、88%(参考例9)、89%(参考例10)、89%(参考例11)、88%(参考例12)、83%(参考例7の2)、81%(参考例9の2)、82%(参考例12の2)であり、近赤外域において91%(参考例6)、91%(参考例7)、91%(参考例8)、91%(参考例9)、90%(参考例10)、91%(参考例11)、92%(参考例12)、82%(参考例7の2)、80%(参考例9の2)、80%(参考例12の2)であった。   Next, when the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated, 90% (Reference Example 6), 90% (Reference Example 7), and 88% in the visible region. (Reference Example 8), 88% (Reference Example 9), 89% (Reference Example 10), 89% (Reference Example 11), 88% (Reference Example 12), 83% (Reference Example 7-2), 81% (Reference Example 9-2), 82% (Reference Example 12-2), and 91% (Reference Example 6), 91% (Reference Example 7), 91% (Reference Example 8), 91% in the near infrared region. (Reference Example 9), 90% (Reference Example 10), 91% (Reference Example 11), 92% (Reference Example 12), 82% (Reference Example 7-2), 80% (Reference Example 9-2), It was 80% (reference example 12-2).

また、比抵抗値は8.0×10-4Ω・cm(参考例6)、5.7×10-4Ω・cm(参考例7)、8.2×10-4Ω・cm(参考例8)、5.0×10-4Ω・cm(参考例9)、7.1×10-4Ω・cm(参考例10)、7.5×10-4Ω・cm(参考例11)、5.4×10-4Ω・cm(参考例12)、7.8×10-4Ω・cm(参考例7の2)、6.1×10-4Ω・cm(参考例9の2)、7.2×10-4Ω・cm(参考例12の2)であった。 The specific resistance values are 8.0 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 6), 5.7 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 7), 8.2 × 10 −4 Ω · cm (Reference) Example 8), 5.0 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 9), 7.1 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 10), 7.5 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 11) ) 5.4 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 12), 7.8 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 7-2), 6.1 × 10 −4 Ω · cm (Reference Example 9) 2) and 7.2 × 10 −4 Ω · cm (2 of Reference Example 12).

よって、参考例6〜12、7の2、9の2、12の2に係る透明導電膜は、可視域だけでなく近赤外域の透過率に優れており、可視光透過を必要とするディスプレイ等のデバイス用途だけでなく、近赤外域の高透過性が要求される太陽電池用途としても有用であることが確認された。   Therefore, the transparent conductive film according to Reference Examples 6 to 12, 7 of 2, 9 of 2 and 12 of 2 is excellent not only in the visible region but also in the near infrared region, and requires a visible light transmission. It was confirmed that it is useful not only for device applications such as, but also for solar cell applications that require high transparency in the near infrared region.

[比較例5]
粒径が3.0mmである硬質ZrO2ボールが投入されたボールミル装置を用いて、原料粉の平均粒径0.5μm以下となるまで湿式粉砕を行った以外は実施例1と同様の条件にて酸化物焼結体を得た。
[Comparative Example 5]
The conditions were the same as in Example 1 except that the wet milling was performed until the average particle size of the raw material powder became 0.5 μm or less using a ball mill apparatus in which hard ZrO 2 balls having a particle size of 3.0 mm were introduced. Thus, an oxide sintered body was obtained.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement of the obtained oxide sintered body was performed. As a result, only the peak of the ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure was detected, and the SiO 2 phase alone or zinc silicate ( No peak attributed to the spinel complex oxide phase of Zn 2 SiO 4 ) was detected.

しかし、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、酸化物焼結体は、原料粉末の粉砕・混合が不十分で凝集が生じていたせいか、ウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されなかったSiO2相が存在していた。また、上記ボールミルでは0.5μm以下まで粉砕する為に24時間を要しており、生産性が著しく低いだけでなく、粉砕の間にボールから磨耗、混入したZr成分が4000ppm検出されており、この製法では、高い生産性、品質を必要とする量産工程として利用することができない。 However, when the milled end of the obtained oxide sintered body was thinned by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body In this case, the raw material powder was not sufficiently pulverized and mixed to cause agglomeration, or there was a SiO 2 phase that was not dissolved in the mother phase having a wurtzite structure. In addition, the above ball mill requires 24 hours to pulverize to 0.5 μm or less, and not only the productivity is remarkably low, but also the Zr component that is worn and mixed from the ball during pulverization is detected at 4000 ppm, This manufacturing method cannot be used as a mass production process that requires high productivity and quality.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で10回〜20回発生していた。このような酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 10 to 20 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Such an oxide sintered body cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

次に、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において82%、近赤外域において83%であり、比抵抗値は9.8×10-4Ω・cmであった。 Next, when the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated, it was 82% in the visible region and 83% in the near infrared region, and the specific resistance value was 9. It was 8 × 10 −4 Ω · cm.

[比較例6]
平均粒径が1.3μmのZnO粉末および平均粒径が1.5μmのSiO2粉末を原料粉末とした以外は実施例1と同様の条件にて酸化物焼結体を得た。
[Comparative Example 6]
An oxide sintered body was obtained under the same conditions as in Example 1 except that ZnO powder having an average particle diameter of 1.3 μm and SiO 2 powder having an average particle diameter of 1.5 μm were used as raw material powders.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement of the obtained oxide sintered body was performed. As a result, only the peak of the ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure was detected, and the SiO 2 phase alone or zinc silicate ( No peak attributed to the spinel complex oxide phase of Zn 2 SiO 4 ) was detected.

しかし、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、酸化物焼結体は、原料粉末の粒径が大きく、巨視的なスケールでしか均一に分散されなかったSiがウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されず、SiO2相が存在していた。 However, when the milled end of the obtained oxide sintered body was thinned by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body In Si, the particle size of the raw material powder was large, and Si, which was uniformly dispersed only on a macroscopic scale, was not dissolved in the parent phase having a wurtzite structure, and an SiO 2 phase was present.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で20回〜30回発生していた。このような酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 20 to 30 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Such an oxide sintered body cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

次に、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において85%、近赤外域において85%であり、比抵抗値は1.2×10-3Ω・cmであった。 Next, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated to be 85% in the visible region and 85% in the near infrared region. It was 2 × 10 −3 Ω · cm.

[実施例13]
平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末およびSiO2粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が3.0原子%となるようにそれぞれ秤量した。
[Example 13]
ZnO powder and SiO 2 powder having an average particle size of 1.0 μm or less were used as raw material powders, and weighed so that the Si / (Zn + Si) atomic ratio was 3.0 atomic%.

次に、ZnO粉末とSiO2粉末それぞれ60wt%ずつと、純水、有機分散剤とを、原料粉末濃度が60wt%であるスラリーとなるように混合し、混合タンクにてスラリーを作製した。 Next, 60 wt% each of ZnO powder and SiO 2 powder, pure water, and an organic dispersant were mixed so as to form a slurry having a raw material powder concentration of 60 wt%, and a slurry was prepared in a mixing tank.

得られたスラリーは、スプレードライヤー装置(大川原化工機株式会社製、ODL−20型)にて、噴霧および乾燥し、粒径が300μm以下である混合粉末を得た。   The obtained slurry was sprayed and dried with a spray dryer (Okawara Koki Co., Ltd., ODL-20 type) to obtain a mixed powder having a particle size of 300 μm or less.

得られた混合粉末を大気圧焼成炉にて、700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分の速さで昇温させ、かつ、700〜900℃以外の温度範囲における昇温速度を3℃/分とし、最高焼成温度を1200℃として20時間焼成し、焼成後粉砕することで300μm以下の仮焼粉末を得た。   The obtained mixed powder is heated in an atmospheric pressure firing furnace at a temperature range of 700 to 900 ° C. at a rate of temperature increase of 5 ° C./min, and the rate of temperature increase in a temperature range other than 700 to 900 ° C. Was calcined for 20 hours at a maximum firing temperature of 1200 ° C. and pulverized after firing to obtain a calcined powder of 300 μm or less.

次に、得られた仮焼粉末と、上記秤量した残りのZnO粉末とSiO2粉末とを、純水、有機バインダー、分散剤とを、原料粉末濃度が70wt%であるスラリーとなるように調合し、混合タンクにてスラリーを作製し、スプレードライヤー装置にて噴霧および乾燥し、粒径が300μmである造粒粉を得た。 Next, the obtained calcined powder, the remaining weighed ZnO powder and SiO 2 powder are mixed with pure water, an organic binder, and a dispersant so as to form a slurry having a raw material powder concentration of 70 wt%. Then, a slurry was prepared in a mixing tank, and sprayed and dried with a spray dryer device to obtain a granulated powder having a particle size of 300 μm.

そして、得られた造粒粉を、金型中で加圧成形(三庄インダストリー製、ウエーブ成形プレス機)して、直径30mm、高さ40mmの円柱型成形体を200個得た。   And the obtained granulated powder was press-molded in a mold (manufactured by Sansho Industry Co., Ltd., a wave molding press) to obtain 200 cylindrical molded bodies having a diameter of 30 mm and a height of 40 mm.

得られた成形体を、大気圧焼成炉にて、700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分の速さで昇温させ、かつ、700〜900℃以外の温度範囲における昇温速度を3℃/分とし、最高焼成温度を1000℃として20時間焼成し、酸化物焼結体を得た。   The obtained compact is heated in a temperature range of 700 to 900 ° C. at a rate of temperature increase of 5 ° C./min in an atmospheric pressure firing furnace, and the temperature is raised in a temperature range other than 700 to 900 ° C. The oxide sintered body was obtained by firing at a rate of 3 ° C./min and a maximum firing temperature of 1000 ° C. for 20 hours.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、200個全ての焼結体において六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。 As in Example 1, when the powder X-ray diffraction measurement of the obtained oxide sintered body was performed, only the peak of the ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure was detected in all 200 sintered bodies, No peaks due to the SiO 2 phase alone or the spinel complex oxide phase of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。その結果、得られた酸化物焼結体は、電子線回折からも、ウルツ鉱型構造である母相の中にSiO2相が単体で存在していないことが確認された。 Further, the end material of the obtained oxide sintered body was sliced by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX). As a result, it was confirmed by electron beam diffraction that the obtained oxide sintered body did not have a single SiO 2 phase in the parent phase having a wurtzite structure.

次に、得られた焼結体を蒸着用タブレットとして用い、イオンプレーティング法による成膜を行った。成膜には、高密度プラズマアシスト蒸着法(HDPE法)が可能な反応性プラズマ蒸着装置を用いた。具体的な条件としては、蒸発源と基板間距離を0.6m、プラズマガンの放電電流を100A、Ar流量を30sccm、O2流量を10sccmとして、真空蒸着装置内に蒸着用タブレットを連続的に供給しつつ、非加熱で成膜を実施して、膜厚200nmの透明導電膜を形成した。その結果、全ての蒸着用タブレットにおいて安定した成膜が可能であり、自動運搬時による欠け、クラックの発生が無く、安定した成膜が可能であった。 Next, using the obtained sintered body as a vapor deposition tablet, film formation was performed by an ion plating method. For the film formation, a reactive plasma vapor deposition apparatus capable of high density plasma assisted vapor deposition (HDPE method) was used. Specifically, the distance between the evaporation source and the substrate is 0.6 m, the discharge current of the plasma gun is 100 A, the Ar flow rate is 30 sccm, and the O 2 flow rate is 10 sccm. While being supplied, film formation was performed without heating to form a transparent conductive film having a thickness of 200 nm. As a result, stable film formation was possible in all the tablets for vapor deposition, and there was no chipping or cracking during automatic transportation, and stable film formation was possible.

また、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において90%、近赤外域において92%であり、比抵抗値は7.9×10-4Ω・cmであった。 Further, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated. As a result, it was 90% in the visible region and 92% in the near infrared region, and the specific resistance value was 7.9. × 10 −4 Ω · cm.

[実施例14、15、比較例7、8]
焼成温度を1400℃(実施例14)、900℃(実施例15)、1500℃(比較例7)、700℃(比較例8)とした以外は実施例13と同様の条件にて酸化物焼結体を得た。
[Examples 14 and 15, Comparative Examples 7 and 8]
The oxide firing was performed under the same conditions as in Example 13 except that the firing temperature was 1400 ° C. (Example 14), 900 ° C. (Example 15), 1500 ° C. (Comparative Example 7), and 700 ° C. (Comparative Example 8). A ligature was obtained.

実施例1と同様に、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、全ての焼結体において六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相のピークのみが検出され、SiO2相単体や珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークは検出されなかった。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained oxide sintered body. As a result, only the peak of the ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure was detected in all the sintered bodies. No peaks due to the two- phase simple substance or the spinel-type complex oxide phase of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。その結果、実施例14、15および比較例8で得た酸化物焼結体は、電子線回折からも、ウルツ鉱型構造である母相の中にSiO2相が単体で存在していないことが確認された。しかし、比較例7では、焼成温度が高すぎたためかSi濃度の高い領域が粒界に隣接した結晶粒子内部に形成されており、SiO2相が存在していた。 Further, the end material of the obtained oxide sintered body was sliced by FIB processing and observed with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX). As a result, the oxide sintered bodies obtained in Examples 14 and 15 and Comparative Example 8 do not have a single SiO 2 phase in the parent phase having a wurtzite structure, also from electron diffraction. Was confirmed. However, in Comparative Example 7, because the firing temperature was too high, a region with a high Si concentration was formed inside the crystal grain adjacent to the grain boundary, and an SiO 2 phase was present.

得られた焼結体を蒸着用タブレットとして用い、真空蒸着装置内に連続的に供給しつつ、電子ビームを照射し蒸着を行った。その結果、実施例14および15の蒸着用タブレットにおいては安定した成膜が可能であったが、比較例7ではSiO2相への帯電や過焼結による熱衝撃への耐性不足から、成膜時のタブレット割れや異常放電、スプラッシュ現象が発生した。加えて、比較例8の焼結体においては、焼結不足から自動運搬時および成膜時に割れが発生した。これ等比較例7と8に係る酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。 The obtained sintered body was used as a tablet for vapor deposition, and vapor deposition was performed by irradiating an electron beam while continuously supplying it into a vacuum vapor deposition apparatus. As a result, although stable film formation was possible in the vapor deposition tablets of Examples 14 and 15, in Comparative Example 7, the film was formed due to insufficient resistance to thermal shock due to charging to the SiO 2 phase or oversintering. Tablet breakage, abnormal discharge, and splash phenomenon occurred. In addition, in the sintered body of Comparative Example 8, cracks occurred during automatic transportation and film formation due to insufficient sintering. These oxide sintered bodies according to Comparative Examples 7 and 8 cannot be used in mass production processes that require high productivity.

次に、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において90%(実施例14)、90%(実施例15)、86%(比較例7)、88%(比較例8)であり、近赤外域において93%(実施例14)、91%(実施例15)、88%(比較例7)、89%(比較例8)であった。   Next, when the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated, 90% (Example 14), 90% (Example 15), and 86% in the visible region. (Comparative Example 7), 88% (Comparative Example 8) 93% (Example 14), 91% (Example 15), 88% (Comparative Example 7), 89% (Comparative Example 8) in the near infrared region )Met.

また、比抵抗値は、8.2×10-4Ω・cm(実施例14)、8.0×10-4Ω・cm(実施例15)、8.9×10-4Ω・cm(比較例7)、8.7×10-4Ω・cm(比較例8)であった。 The specific resistance values are 8.2 × 10 −4 Ω · cm (Example 14), 8.0 × 10 −4 Ω · cm (Example 15), and 8.9 × 10 −4 Ω · cm (Example 14). Comparative Example 7) and 8.7 × 10 −4 Ω · cm (Comparative Example 8).

比較例7および8で得た透明導電膜は、成膜の不安定さから透過率への悪影響があったと考えられ、このような透明導電膜は、高透過性を要する透明電極膜として適用することはできないことが確認された。   It is considered that the transparent conductive films obtained in Comparative Examples 7 and 8 had an adverse effect on the transmittance due to the instability of film formation, and such transparent conductive films are applied as transparent electrode films that require high permeability. It was confirmed that it was not possible.

[比較例9]
平均粒径が0.4μmのZnO粉末およびSiO2粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が4.0原子%となる割合で調合し、粒径3.0mmの硬質ZrO2ボールが投入されたボールミル装置を用いて、原料粉の平均粒径が0.3μm以下となるまで乾式粉砕を行い、造粒粉を得た。
[Comparative Example 9]
A hard ZrO 2 ball having a particle diameter of 3.0 mm is prepared by using ZnO powder and SiO 2 powder having an average particle diameter of 0.4 μm as raw material powders, and having a Si / (Zn + Si) atomic ratio of 4.0 atomic%. Was used to dry-grind until the average particle size of the raw material powder became 0.3 μm or less to obtain granulated powder.

次に、得られた造粒粉を、真空ホットプレスで15MPa(150kg/cm2)、1000℃の条件にて焼成し、酸化物焼結体を得た。このとき、昇温速度は全て3℃/分とした。 Next, the obtained granulated powder was fired at 15 MPa (150 kg / cm 2 ) and 1000 ° C. with a vacuum hot press to obtain an oxide sintered body. At this time, the heating rate was 3 ° C./min.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相、および、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが検出された。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained oxide sintered body. As a result, a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure and a spinel-type composite of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were obtained. A peak due to the oxide phase was detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、酸化物焼結体は、原料粉末の粉砕・混合が不十分で凝集が生じていたせいか、巨視的なスケールでしか均一に分散されなかったSiがウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されずSiO相が存在していた。 Moreover, as a result of slicing the end material of the obtained oxide sintered body by FIB processing and observing with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body The material powder was not sufficiently pulverized and mixed to cause agglomeration, or Si that was uniformly dispersed only on a macroscopic scale was not dissolved in the mother phase having a wurtzite structure. Two phases were present.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で10回〜20回発生していた。このような酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 10 to 20 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Such an oxide sintered body cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

次に、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において82%、近赤外域において79%であり、比抵抗値は7.0×10-4Ω・cmであった。 Next, when the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated, it was 82% in the visible region and 79% in the near infrared region, and the specific resistance value was 7. It was 0 × 10 −4 Ω · cm.

[参考比較例10]
平均粒径が0.1μmのZnO粉末、SiO2粉末およびAl23粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が1.1原子%、Al/(Zn+Si+Al)原子数比が3.5原子%となる割合で調合し、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、原料粉末濃度が60wt%となるように混合し、混合タンクにてスラリーを作製した。
[Reference Comparative Example 10]
ZnO powder, SiO 2 powder, and Al 2 O 3 powder having an average particle size of 0.1 μm are used as raw material powders, the Si / (Zn + Si) atomic ratio is 1.1 atomic%, and the Al / (Zn + Si + Al) atomic ratio is 3 The mixture was prepared at a ratio of 0.5 atomic%, mixed with pure water, an organic binder, and a dispersant, mixed so that the raw material powder concentration was 60 wt%, and a slurry was prepared in a mixing tank.

次に、粒径が3.0mmである硬質ZrOボールが投入されたボールミル装置を用いて、18時間湿式粉砕を行った以外は実施例1と同様の条件にて造粒粉を得た。 Next, granulated powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that wet grinding was performed for 18 hours using a ball mill apparatus in which hard ZrO 2 balls having a particle diameter of 3.0 mm were introduced.

得られた造粒粉を、冷間静水圧プレスで294MPa(3ton/cm2)の圧力を掛けて成形し、得られた約200mmφの成形体を、大気圧焼成炉にて、最高焼成温度を1300℃として大気中で5時間焼成し、酸化物焼結体を得た。このとき、昇温速度は室温から800℃までを1℃/分とし、800〜1300℃までを3℃/分とした。 The obtained granulated powder was molded by applying a pressure of 294 MPa (3 ton / cm 2 ) with a cold isostatic press, and the resulting molded body of about 200 mmφ was heated at the maximum firing temperature in an atmospheric pressure firing furnace. The oxide sintered body was obtained by firing at 1300 ° C. for 5 hours in the air. At this time, the temperature rising rate was 1 ° C./min from room temperature to 800 ° C., and 3 ° C./min from 800 to 1300 ° C.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相および、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが検出された。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement of the obtained oxide sintered body was performed. As a result, a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure and a spinel-type composite oxidation of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were obtained. A peak due to the physical phase was detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、酸化物焼結体は、原料粉末の粉砕・混合が不十分で凝集が生じていたせいか、巨視的なスケールでしか均一に分散されなかったSiがウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されずSiO2相が存在していた。 Moreover, as a result of slicing the end material of the obtained oxide sintered body by FIB processing and observing with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body The material powder was not sufficiently pulverized and mixed to cause agglomeration, or Si that was uniformly dispersed only on a macroscopic scale was not dissolved in the mother phase having a wurtzite structure. Two phases existed.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で3回発生していた。このような酸化物焼結体では異常放電が抑制されてはいるものの、異常放電を完全に無くすことはできず、高い生産性を必要とする量産工程では歩留まり悪化につながるため利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 3 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Although abnormal discharge is suppressed in such an oxide sintered body, abnormal discharge cannot be completely eliminated, and it cannot be used in mass production processes that require high productivity because it leads to deterioration in yield. .

また、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において82%、近赤外域において75%であり、比抵抗値は8.0×10-4Ω・cmであった。 Further, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated. As a result, it was 82% in the visible region and 75% in the near infrared region, and the specific resistance value was 8.0. × 10 −4 Ω · cm.

[参考比較例11]
平均粒径が0.1μmのZnO粉末、SiO2粉末およびGa23粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が0.85原子%、Ga/(Zn+Si+Ga)原子数比が4.0原子%となる割合で調合し、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、原料粉末濃度が60wt%となるように混合し、混合タンクにてスラリーを作製した。
[Reference Comparative Example 11]
ZnO powder, SiO 2 powder and Ga 2 O 3 powder having an average particle size of 0.1 μm are used as raw material powder, Si / (Zn + Si) atomic ratio is 0.85 atomic%, and Ga / (Zn + Si + Ga) atomic ratio is 4. The mixture was prepared at a ratio of 0.0 atomic%, mixed with pure water, an organic binder, and a dispersant, mixed so that the raw material powder concentration was 60 wt%, and a slurry was prepared in a mixing tank.

次に、粒径が3.0mmである硬質ZrOボールが投入されたボールミル装置を用いて、18時間湿式粉砕を行った以外は実施例1と同様の条件にて造粒粉を得た。 Next, granulated powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that wet grinding was performed for 18 hours using a ball mill apparatus in which hard ZrO 2 balls having a particle diameter of 3.0 mm were introduced.

次に、得られた造粒粉を、冷間静水圧プレスで294MPa(3ton/cm2)の圧力を掛けて成形し、得られた約200mmφの成形体を、大気圧焼成炉にて、最高焼成温度を1300℃として大気中で5時間焼成し、酸化物焼結体を得た。このとき、昇温速度は室温から800℃までを1℃/分とし、800〜1300℃までを3℃/分とした。 Next, the obtained granulated powder was molded by applying a pressure of 294 MPa (3 ton / cm 2 ) with a cold isostatic press, and the resulting molded body of about 200 mmφ was the highest in an atmospheric pressure firing furnace. The firing temperature was set to 1300 ° C. and fired in the air for 5 hours to obtain an oxide sintered body. At this time, the temperature rising rate was 1 ° C./min from room temperature to 800 ° C., and 3 ° C./min from 800 to 1300 ° C.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相、および、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが検出された。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained oxide sintered body. As a result, a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure and a spinel-type composite of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were obtained. A peak due to the oxide phase was detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、酸化物焼結体は、原料粉末の粉砕・混合が不十分で凝集が生じていたせいか、巨視的なスケールでしか均一に分散されなかったSiがウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されずSiO2相が存在していた。 Moreover, as a result of slicing the end material of the obtained oxide sintered body by FIB processing and observing with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body The material powder was not sufficiently pulverized and mixed to cause agglomeration, or Si that was uniformly dispersed only on a macroscopic scale was not dissolved in the mother phase having a wurtzite structure. Two phases existed.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で3回発生していた。これ等のような酸化物焼結体では異常放電が抑制されてはいるものの、異常放電を完全に無くすことはできず、高い生産性を必要とする量産工程では歩留まり悪化につながるため利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 3 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Although abnormal discharge is suppressed in oxide sintered bodies such as these, abnormal discharge cannot be completely eliminated, and it is used because it leads to yield deterioration in mass production processes that require high productivity. I can't.

また、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において82%、近赤外域において76%であり、比抵抗値は7.5×10-4Ω・cmであった。 Further, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated. As a result, it was 82% in the visible region and 76% in the near infrared region, and the specific resistance value was 7.5. × 10 −4 Ω · cm.

[参考比較例12]
平均粒径が0.1μmのZnO粉末、SiO2粉末およびAl23粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が0.7原子%、Al/(Zn+Si+Al)原子数比が4.7原子%となる割合で調合し、純水、有機バインダー、分散剤と混合し、原料粉末濃度が60wt%となるように混合し、混合タンクにてスラリーを作製した。
[Reference Comparative Example 12]
ZnO powder, SiO 2 powder, and Al 2 O 3 powder having an average particle size of 0.1 μm are used as raw material powder, and the Si / (Zn + Si) atomic ratio is 0.7 atomic%, and the Al / (Zn + Si + Al) atomic ratio is 4. The mixture was prepared at a ratio of 0.7 atomic%, mixed with pure water, an organic binder, and a dispersant, mixed so that the raw material powder concentration became 60 wt%, and a slurry was prepared in a mixing tank.

次に、粒径が3.0mmである硬質ZrO2ボールが投入されたボールミル装置を用いて、18時間湿式粉砕を行った以外は実施例1と同様の条件にて造粒粉を得た。 Next, granulated powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that wet grinding was performed for 18 hours using a ball mill apparatus in which hard ZrO 2 balls having a particle diameter of 3.0 mm were put.

得られた造粒粉を、冷間静水圧プレスで98MPa(1ton/cm2)の圧力を掛けて成形し、得られた約200mmφの成形体を、大気圧焼成炉にて、最高焼成温度を1500℃として大気中で5時間焼成し、酸化物焼結体を得た。このとき、昇温速度は室温から1000℃までを1℃/分とし、1000〜1500℃までを3℃/分とした。 The obtained granulated powder was molded by applying a pressure of 98 MPa (1 ton / cm 2 ) with a cold isostatic press, and the resulting molded body of about 200 mmφ was subjected to a maximum firing temperature in an atmospheric pressure firing furnace. The oxide sintered body was obtained by firing at 1500 ° C. for 5 hours in the air. At this time, the temperature rising rate was 1 ° C./min from room temperature to 1000 ° C., and 3 ° C./min from 1000 to 1500 ° C.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相、および、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが検出された。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained oxide sintered body. As a result, a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure and a spinel-type composite of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were obtained. A peak due to the oxide phase was detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、酸化物焼結体は、原料粉末の粉砕・混合が不十分で凝集が、かつ焼成温度が高すぎたためかSi濃度の高い領域が粒界に隣接した結晶粒子内部に形成されており、SiO2相が存在していた。 Moreover, as a result of slicing the end material of the obtained oxide sintered body by FIB processing and observing with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body The material powder is not sufficiently pulverized and mixed, and is agglomerated, and the firing temperature is too high, or a region with a high Si concentration is formed inside the crystal particles adjacent to the grain boundary, and there is an SiO 2 phase. It was.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で3回発生していた。このような酸化物焼結体では異常放電が抑制されてはいるものの、異常放電を完全に無くすことはできず、高い生産性を必要とする量産工程では歩留まり悪化につながるため利用することができない。また、このターゲット製造条件においては、焼成温度が1500℃と高すぎるためか、結晶粒が粗大化しており焼結体強度が低く、加工中に20枚中4枚で割れが発生している。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 3 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Although abnormal discharge is suppressed in such an oxide sintered body, abnormal discharge cannot be completely eliminated, and it cannot be used in mass production processes that require high productivity because it leads to deterioration in yield. . Moreover, in this target manufacturing conditions, the firing temperature is too high at 1500 ° C., the crystal grains are coarsened, the sintered body strength is low, and cracks occur in 4 of 20 sheets during processing.

また、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において85%、近赤外域において76%であり、比抵抗値は5.0×10-4Ω・cmであった。 Further, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated. As a result, it was 85% in the visible region and 76% in the near infrared region, and the specific resistance value was 5.0. × 10 −4 Ω · cm.

[参考比較例13]
平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末、SiO2粉末およびAl23粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が6.8原子%、Al/(Zn+Si+Al)原子数比が3.1原子%となる割合で調合し、粉砕は行わず乾式混合のみを行い、造粒粉を得た。
[Reference Comparative Example 13]
The raw material powder is ZnO powder having an average particle size of 1.0 μm or less, SiO 2 powder, and Al 2 O 3 powder. The Si / (Zn + Si) atomic ratio is 6.8 atomic%, and the Al / (Zn + Si + Al) atomic ratio is The mixture was prepared at a ratio of 3.1 atomic%, and pulverization was not performed, and only dry mixing was performed to obtain granulated powder.

次に、粒径が3.0mmである硬質ZrO2ボールが投入されたボールミル装置を用いて、18時間湿式粉砕を行った以外は実施例1と同様の条件にて酸化物焼結体を得た。 Next, an oxide sintered body was obtained under the same conditions as in Example 1 except that wet grinding was performed for 18 hours using a ball mill apparatus in which hard ZrO 2 balls having a particle diameter of 3.0 mm were placed. It was.

得られた造粒粉を、冷間静水圧プレスで98MPa(1ton/cm2)の圧力を掛けて成形し、得られた約200mmφの成形体を、大気圧焼成炉にて、最高焼成温度を1400℃として大気中で20時間焼成し、酸化物焼結体を得た。このとき、昇温速度は全て3℃/分とした。 The obtained granulated powder was molded by applying a pressure of 98 MPa (1 ton / cm 2 ) with a cold isostatic press, and the resulting molded body of about 200 mmφ was subjected to a maximum firing temperature in an atmospheric pressure firing furnace. The oxide sintered body was obtained by firing at 1400 ° C. for 20 hours in the air. At this time, the heating rate was 3 ° C./min.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相、および、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが検出された。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained oxide sintered body. As a result, a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure and a spinel-type composite of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were obtained. A peak due to the oxide phase was detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、酸化物焼結体は、原料粉末の粉砕・混合が不十分で凝集が生じていたせいか、巨視的なスケールでしか均一に分散されなかったSiがウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されずSiO2相が存在していた。 Moreover, as a result of slicing the end material of the obtained oxide sintered body by FIB processing and observing with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body The material powder was not sufficiently pulverized and mixed to cause agglomeration, or Si that was uniformly dispersed only on a macroscopic scale was not dissolved in the mother phase having a wurtzite structure. Two phases existed.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で10回〜20回発生していた。このような酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 10 to 20 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Such an oxide sintered body cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

また、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において79%、近赤外域において77%であり、比抵抗値は4.3×10-3Ω・cmであった。 Further, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated to be 79% in the visible range and 77% in the near infrared range, and the specific resistance value was 4.3. × 10 −3 Ω · cm.

[比較例14]
平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末およびSiO2粉末を原料粉末とし、Si/(Zn+Si)原子数比が5.0原子%となる割合で調合し、これ等の原料粉末を粒径が3.0mmである硬質ZrOボールが投入されたボールミル装置を用いて、20時間混合、乾燥し、混合分を得た。
[Comparative Example 14]
ZnO powder having an average particle size of 1.0 μm or less and SiO 2 powder are used as raw material powders, and the Si / (Zn + Si) atomic ratio is prepared at a ratio of 5.0 atomic%. Using a ball mill apparatus in which hard ZrO 2 balls of 3.0 mm were introduced, mixing and drying were carried out for 20 hours to obtain a mixture.

この混合粉末を大気圧焼成炉にて、昇温速度を3℃/分とし、最高仮焼温度を1300℃として大気中で2時間焼成を行い、仮焼粉末を得た。この仮焼粉末について、上記と同様にボールミル処理を行い、この仮焼粉末と上記と同様のZnO粉末とを、Si/(Zn+Si)原子数比が3.0原子%となる割合で調合し、ボールミルで20時間混合、乾燥し、混合粉末を得た。   This mixed powder was calcined in the atmosphere for 2 hours in an atmospheric pressure firing furnace at a rate of temperature increase of 3 ° C./min and a maximum calcining temperature of 1300 ° C. to obtain a calcined powder. About this calcined powder, ball mill treatment is performed in the same manner as described above, and this calcined powder and ZnO powder similar to the above are prepared at a ratio where the Si / (Zn + Si) atomic number ratio is 3.0 atomic%, The mixed powder was obtained by mixing and drying with a ball mill for 20 hours.

次に、得られた造粒粉にポリビニルアルコールを添加し造粒粉とした後、この造粒粉を用いて一軸加圧成形機で98MPa(1ton/cm2)の圧力を掛けて成形し、更に冷間静水圧プレスで294MPa(3ton/cm2)の圧力を掛けて成形し、約200mmφの成形体を得た。得られた成形体は大気圧焼成炉にて、大気中600℃で1時間脱脂後、最高焼成温度を1400℃として大気中で2時間焼成し、酸化物焼結体を得た。このとき、昇温速度は全て3℃/分とした。 Next, after adding polyvinyl alcohol to the obtained granulated powder to obtain a granulated powder, the granulated powder was molded by applying a pressure of 98 MPa (1 ton / cm 2 ) with a uniaxial pressure molding machine, Further, it was molded by applying a pressure of 294 MPa (3 ton / cm 2 ) with a cold isostatic press to obtain a molded body of about 200 mmφ. The obtained molded body was degreased at 600 ° C. in the air for 1 hour in an atmospheric pressure firing furnace, and then fired in the air at a maximum firing temperature of 1400 ° C. for 2 hours to obtain an oxide sintered body. At this time, the heating rate was 3 ° C./min.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相、および、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが検出された。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained oxide sintered body. As a result, a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure and a spinel-type composite of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were obtained. A peak due to the oxide phase was detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、酸化物焼結体は、原料粉末の粉砕・混合が不十分で凝集が生じていたせいか、巨視的なスケールでしか均一に分散されなかったSiがウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されずSiO2相が存在していた。 Moreover, as a result of slicing the end material of the obtained oxide sintered body by FIB processing and observing with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body The material powder was not sufficiently pulverized and mixed to cause agglomeration, or Si that was uniformly dispersed only on a macroscopic scale was not dissolved in the mother phase having a wurtzite structure. Two phases existed.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で20回〜30回発生していた。このような酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 20 to 30 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Such an oxide sintered body cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

また、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において80%、近赤外域において78%であり、比抵抗値は9.5×10-4Ω・cmであった。 Further, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated to be 80% in the visible range and 78% in the near infrared range, and the specific resistance value was 9.5. × 10 −4 Ω · cm.

[参考比較例15]
平均粒径が5.0μmのZnO粉末、SiO2粉末、Al23粉末およびMgO粉末を、それぞれSi/(Zn+Si)原子数比が0.5原子%、(Al+Mg)/(Zn+Si+Al+Mg)原子数比が5.1原子%となるよう秤量、準備した。
[Reference Comparative Example 15]
ZnO powder, SiO 2 powder, Al 2 O 3 powder, and MgO powder having an average particle diameter of 5.0 μm have an Si / (Zn + Si) atomic ratio of 0.5 atomic% and (Al + Mg) / (Zn + Si + Al + Mg) atomic numbers, respectively. Weighing and preparation were performed so that the ratio was 5.1 atomic%.

次に、ZnO粉末とAl23粉末を混合した後、大気圧焼成炉にて、昇温速度を3℃/分とし、最高温度を1000℃として仮焼し、AZO粉末である仮焼粉末(1)を得た。 Next, after mixing the ZnO powder and the Al 2 O 3 powder, calcining in an atmospheric pressure firing furnace at a rate of temperature increase of 3 ° C./min and a maximum temperature of 1000 ° C. (1) was obtained.

一方、上記SiO2粉末とMgO粉末を、AZO粉末作製と同様に1000℃で仮焼し、仮焼粉末(2)を得た。 On the other hand, the SiO 2 powder and MgO powder were calcined at 1000 ° C. in the same manner as in the production of AZO powder to obtain calcined powder (2).

次に、上記仮焼粉末(1)および(2)を、更に混合し、再仮焼した後、再仮焼粉末を、粒径が3.0mmである硬質ZrO2ボールが投入されたボールミル装置を用いて、平均粒径が1.0μm以下となるまで粉砕し、造粒を行った。 Next, the calcined powders (1) and (2) are further mixed and re-calcined, and then the re-calcined powder is charged with a hard ZrO 2 ball having a particle size of 3.0 mm. And pulverized until the average particle size became 1.0 μm or less.

得られた造粒粉を49MPa(500kg/cm2)の圧力を掛けてプレス成形し、得られた約200mmφの成形体を、大気圧焼成炉にて、最高焼成温度を1400℃として酸素雰囲気中で5時間焼成し、酸化物焼結体を得た。このとき、昇温速度は全て3℃/分とした。 The obtained granulated powder was press-molded by applying a pressure of 49 MPa (500 kg / cm 2 ), and the resulting molded body of about 200 mmφ was placed in an oxygen atmosphere at a maximum firing temperature of 1400 ° C. in an atmospheric pressure firing furnace. Was fired for 5 hours to obtain an oxide sintered body. At this time, the heating rate was 3 ° C./min.

実施例1と同様、得られた酸化物焼結体の粉末X線回折測定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとるZnO相、および、珪酸亜鉛(Zn2SiO4)のスピネル型複合酸化物相に起因するピークが検出された。 As in Example 1, powder X-ray diffraction measurement was performed on the obtained oxide sintered body. As a result, a ZnO phase having a hexagonal wurtzite structure and a spinel-type composite of zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) were obtained. A peak due to the oxide phase was detected.

また、得られた酸化物焼結体の端材をFIB加工により薄片化し、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)搭載の透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果、酸化物焼結体は、原料粉末の粒径が大きく、巨視的なスケールでしか均一に分散されなかったSiがウルツ鉱型構造である母相の中に固溶されず、SiO2相が存在していた。 Moreover, as a result of slicing the end material of the obtained oxide sintered body by FIB processing and observing with a transmission electron microscope (TEM) mounted on an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX), the oxide sintered body In Si, the particle size of the raw material powder was large, and Si, which was uniformly dispersed only on a macroscopic scale, was not dissolved in the parent phase having a wurtzite structure, and an SiO 2 phase was present.

次に、得られた酸化物焼結体を、直径が152.4mm(6インチ)で、厚みが5mmとなるように加工し、スパッタリングターゲットを得た。   Next, the obtained oxide sintered body was processed to have a diameter of 152.4 mm (6 inches) and a thickness of 5 mm to obtain a sputtering target.

このスパッタリングターゲットをスパッタ装置(トッキ製、SPF−530K)に装着した後、実施例1と同様の条件にてスパッタリング法による成膜に使用した後、ターゲットの状態を確認した結果、異常放電が成膜初期から10分間で20回〜30回発生していた。このような酸化物焼結体では、高い生産性を必要とする量産工程では利用することができない。   After mounting this sputtering target on a sputtering apparatus (SPF-530K, manufactured by Tokki), after using it for film formation by sputtering under the same conditions as in Example 1, as a result of confirming the state of the target, abnormal discharge occurred. It occurred 20 to 30 times in 10 minutes from the initial stage of the film. Such an oxide sintered body cannot be used in a mass production process that requires high productivity.

また、実施例1と同様にして得られた膜自体の透過率および比抵抗値を測定、算出したところ、可視域において88%、近赤外域において89%であり、比抵抗値は9.0×10-4Ω・cmであった。 Further, the transmittance and specific resistance value of the film itself obtained in the same manner as in Example 1 were measured and calculated to be 88% in the visible region and 89% in the near infrared region, and the specific resistance value was 9.0. × 10 −4 Ω · cm.

Figure 0005761253
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本発明のZn−Si−O系酸化物焼結体によれば、スパッタリングターゲットに利用された場合には異常放電等が抑制され、蒸着用タブレットに利用された場合にはスプラッシュ現象が抑制されるため、ディスプレイ、タッチパネル、太陽電池の電極等に用いられる透明導電膜の成膜材料として利用される産業上の利用可能性を有している。   According to the Zn—Si—O-based oxide sintered body of the present invention, abnormal discharge or the like is suppressed when used for a sputtering target, and the splash phenomenon is suppressed when used for a deposition tablet. Therefore, it has the industrial applicability utilized as a film-forming material of the transparent conductive film used for a display, a touch panel, the electrode of a solar cell, etc.

Claims (8)

酸化亜鉛を主成分とし、Si以外の添加元素を含有しないZn−Si−O系酸化物焼結体において、
700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させると共に900〜1400℃の焼成温度で上記酸化物焼結体が製造され、かつ、
Siの含有量がSi/(Zn+Si)原子数比で0.1〜10原子%であり、
Si元素がウルツ鉱型酸化亜鉛相に固溶していると共に、
CuKα線を使用した焼結体粉末のX線回折、並びに、透過型電子顕微鏡を用いた焼結体薄片の電子線回折による2つの検出方法でSiO2相および珪酸亜鉛(Zn2SiO4)であるスピネル型複合酸化物相が検出されないことを特徴とするZn−Si−O系酸化物焼結体。
In a Zn—Si—O-based oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and containing no additional elements other than Si,
The oxide sintered body is produced at a firing temperature of 900 to 1400 ° C. while raising the temperature range of 700 to 900 ° C. at a temperature rising rate of 5 ° C./min or more , and
The Si content is 0.1 to 10 atomic% in terms of Si / (Zn + Si) atomic ratio,
Si element is dissolved in the wurtzite zinc oxide phase,
Two detection methods by X-ray diffraction of sintered powder using CuKα rays and electron diffraction of sintered flakes using a transmission electron microscope, with SiO 2 phase and zinc silicate (Zn 2 SiO 4 ) A Zn-Si-O-based oxide sintered body characterized in that a certain spinel type complex oxide phase is not detected.
請求項1に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体を加工して得られることを特徴とするスパッタリングターゲット。   A sputtering target obtained by processing the Zn—Si—O-based oxide sintered body according to claim 1. 請求項1に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体からなることを特徴とする蒸着用タブレット。   A vapor deposition tablet comprising the Zn—Si—O-based oxide sintered body according to claim 1. 請求項1に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法において、
ZnO粉末およびSiO粉末を、純水、有機バインダー、分散剤と混合し得られるスラリーを、乾燥、造粒する第一工程と、
得られた造粒粉を加圧成形して成形体を得る第二工程と、
得られた成形体を焼成し、焼結体を得る第三工程を有すると共に、
上記焼結体を得る第三工程が、700〜900℃の温度域を昇温速度5℃/分以上の速さで昇温させる工程と、成形体を焼成炉内において900℃〜1400℃で焼成する工程からなることを特徴とするZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法。
In the manufacturing method of the Zn-Si-O type oxide sintered compact according to claim 1,
A first step of drying and granulating a slurry obtained by mixing ZnO powder and SiO 2 powder with pure water, an organic binder, and a dispersing agent;
A second step of pressure-molding the obtained granulated powder to obtain a molded body,
While having the third step of firing the obtained molded body to obtain a sintered body,
The third step of obtaining the sintered body is a step of raising the temperature range of 700 to 900 ° C. at a rate of temperature rise of 5 ° C./min or more, and the molded body at 900 to 1400 ° C. in a firing furnace. The manufacturing method of the Zn-Si-O type oxide sintered compact characterized by including the process of baking.
上記第三工程において、900℃〜焼結温度までの温度域を昇温速度3℃/分以下の速さで昇温させることを特徴とする請求項4に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法。   5. The Zn—Si—O-based oxidation according to claim 4, wherein in the third step, the temperature range from 900 ° C. to the sintering temperature is increased at a rate of temperature increase of 3 ° C./min or less. A method for manufacturing a sintered body. 上記第一工程において、ZnO粉末とSiO粉末、ZnO粉末とSiO2粉末を混合し仮焼して得た仮焼粉末、および、純水、有機バインダー、分散剤を、原料粉末であるZnO粉末、SiO2粉末および仮焼粉末の合計濃度が50〜80wt%となるように混合し、10時間以上混合攪拌して上記スラリーを得ることを特徴とする請求項4に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法。 In the first step, ZnO powder and SiO 2 powder, calcined powder obtained by mixing and calcining ZnO powder and SiO 2 powder, and pure water, an organic binder, and a dispersant are raw material ZnO powder. The Zn—Si—O according to claim 4, wherein the slurry is obtained by mixing so that the total concentration of SiO 2 powder and calcined powder is 50 to 80 wt% and mixing and stirring for 10 hours or more. A method for producing an oxide-based sintered body. ZnO粉末とSiO粉末を混合し900℃〜1400℃の条件で仮焼して上記仮焼粉末を得ていることを特徴とする請求項6に記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法。 Zn-SiO type oxide-sintered according ZnO powder and then calcined under the conditions of SiO 2 powder were mixed 900 ° C. to 1400 ° C. to claim 6, characterized in that to obtain the calcined powder Body manufacturing method. 平均粒径が1.0μm以下のZnO粉末とSiO2粉末を用いることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載のZn−Si−O系酸化物焼結体の製造方法。 The method for producing a Zn-Si-O-based oxide sintered body according to any one of claims 4 to 7, wherein ZnO powder having an average particle diameter of 1.0 µm or less and SiO 2 powder are used.
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