JP6800405B2 - Oxide sintered body, its manufacturing method and sputtering target - Google Patents

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本発明は、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素を構成元素とする酸化物焼結体及び当該焼結体を含んでなるスパッタリングターゲットに関するものである。 The present invention relates to an oxide sintered body containing zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements, and a sputtering target containing the sintered body.

近年、携帯型ディスプレイや建材ガラスにおいて屈折率調整用として高屈折率膜が採用されている。 In recent years, a high refractive index film has been adopted for adjusting the refractive index in portable displays and building material glass.

高屈折率材料として一般的な酸化ニオブターゲットは、常圧焼結法ではDC放電が可能なターゲットの導電性が得られない。そのため、高温、加圧条件下で焼結体を還元することにより、焼結体の導電性を高めている(例えば、特許文献1参照)。また、酸化ニオブに亜鉛を添加することで、抵抗率が下がることも報告されている(例えば、特許文献2参照)。 Niobium oxide, which is generally used as a high-refractive index material, cannot obtain the conductivity of a target capable of DC discharge by the normal pressure sintering method. Therefore, the conductivity of the sintered body is enhanced by reducing the sintered body under high temperature and pressure conditions (see, for example, Patent Document 1). It has also been reported that the resistivity is lowered by adding zinc to niobium oxide (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、いずれの方法もホットプレス法で製造しなければならないため、大型のターゲットの製造においては巨大なプレス機構が必要となるため、現実的なプロセスではなく、ターゲットサイズは小型品に限定されている。また、ホットプレス法は還元雰囲気下での焼結であるため、ターゲット内の酸素欠損量が多くなる傾向がある。酸素欠損量の多いターゲットでは、高い透過性を得るためにスパッタリング時にスパッタガスとして酸素をより多く導入する必要があり、酸素の導入によって成膜レートが低下するという問題も生じている。 However, since both methods must be manufactured by the hot press method, a huge press mechanism is required to manufacture a large target, which is not a realistic process and the target size is limited to small products. There is. Further, since the hot press method is sintering in a reducing atmosphere, the amount of oxygen deficiency in the target tends to increase. In a target having a large amount of oxygen deficiency, it is necessary to introduce a larger amount of oxygen as a sputtering gas during sputtering in order to obtain high permeability, and there is also a problem that the film formation rate is lowered by the introduction of oxygen.

また、高屈折率材料として、亜鉛、アルミニウム、チタンよりなる複合酸化物焼結体も報告されている(例えば、特許文献3参照)。このようなチタンを含有した酸化亜鉛系ターゲットを用いてスパッタリングすることで、得られる薄膜は2.0以上の高屈折率を有し、製造工程においてもアーキング発生の少ない、安定なDC放電性能を示すとされている。しかし、チタンは同じ高屈折率材料のニオブと比べると、その成膜レートが半分以下と極端に低いため、チタンを含有するターゲットをスパッタリングに用いるとその生産性が低いという問題があった。 Further, as a high refractive index material, a composite oxide sintered body made of zinc, aluminum and titanium has also been reported (see, for example, Patent Document 3). By sputtering using such a zinc oxide-based target containing titanium, the obtained thin film has a high refractive index of 2.0 or more, and stable DC discharge performance with less arcing even in the manufacturing process can be achieved. It is supposed to show. However, since titanium has an extremely low film formation rate of less than half that of niobium, which is the same high-refractive index material, there is a problem that the productivity is low when a target containing titanium is used for sputtering.

他方では、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛に酸化ニオブを添加した薄膜とスパッタリングターゲット(例えば、特許文献4参照)、あるいは酸化インジウム、酸化亜鉛に酸化ニオブを添加した薄膜とスパッタリングターゲットが報告されている(例えば、特許文献5参照)。しかし、いずれのターゲットも、得られる薄膜の用途が透明導電膜であり、屈折率調整用の薄膜ではない。また、固溶を目的とした添加であるため、ニオブの添加量が少なく、高屈折率膜としては不十分な光学特性であった。 On the other hand, thin films and sputtering targets in which niobide oxide is added to indium oxide, tin oxide, and zinc oxide (see, for example, Patent Document 4), or thin films and sputtering targets in which niobium oxide is added to indium oxide and zinc oxide have been reported. (See, for example, Patent Document 5). However, in each target, the application of the obtained thin film is a transparent conductive film, not a thin film for adjusting the refractive index. Further, since the addition was made for the purpose of solid solution, the amount of niobium added was small, and the optical characteristics were insufficient for a high refractive index film.

また、近年では高パワー負荷を投入可能な円筒ターゲットの採用等が進んでおり、従来想定していなかった高パワーを投入した成膜が主流になりつつある。さらに、上記のような高屈折率材料の酸化ニオブや酸化チタンと酸化亜鉛の混合による焼結体は、酸化亜鉛を主体とする導電相と、高屈折率材料及び酸化亜鉛の複合酸化物である絶縁相の混合系でDC放電可能となるが、導電相と絶縁相が共存するため、スパッタ電流が導電相の酸化亜鉛に集中し、酸化亜鉛が還元され低融点の金属亜鉛がスプラッシュし、ターゲット表面に穴が開くとともに、パーティクルとなる問題があった。 Further, in recent years, the adoption of a cylindrical target capable of applying a high power load has been progressing, and film formation with a high power input, which has not been assumed in the past, is becoming mainstream. Further, the sintered body obtained by mixing niobide oxide of a high refractive index material or titanium oxide and zinc oxide as described above is a composite oxide of a conductive phase mainly composed of zinc oxide and a high refractive index material and zinc oxide. DC discharge is possible with a mixed system of insulating phases, but since the conductive phase and insulating phase coexist, the sputter current concentrates on zinc oxide in the conductive phase, zinc oxide is reduced, and metallic zinc with a low melting point splashes, targeting. There was a problem that holes were formed on the surface and particles were formed.

特開2005−256175号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-256175 特開2005−317093号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-317093 特開2009−298649号公報JP-A-2009-298649 特開平11−322413号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-322413 特開2013−095657号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-09565

本発明の目的は、高パワー成膜時においてもターゲット表面からのスプラッシュがなく、高成膜レートであり、高屈折率の膜を得ることが可能なスパッタリングターゲットに用いられる酸化物焼結体を提供することである。 An object of the present invention is to provide an oxide sintered body used for a sputtering target capable of obtaining a film having a high film formation rate and a high refractive index without splashing from the target surface even during high power film formation. Is to provide.

本発明者らは、ZnOとNbから作製される複合酸化物焼結体について鋭意検討を行った。複合酸化物焼結体の結晶相の内、ZnO相は酸素欠損または微量のニオブの固溶置換により導電性を示すが、NbはZnOの一部と反応し導電性の極めて低いZnNb相(単相のバルク抵抗:1011Ω・cm以上)を形成する。本発明者らは、ZnOよりもNbとの反応エネルギーが小さいInを適量添加し、高抵抗のZnNb相の発生を抑制させることにより得られた焼結体をスパッタリングターゲットとして用いることで、スパッタリング中のターゲット表面からのスプラッシュを抑制し、優れた放電特性を実現するに至った。 The present inventors have diligently studied a composite oxide sintered body prepared from ZnO and Nb 2 O 5 . Of the crystal phases of the composite oxide sintered body, the ZnO phase exhibits conductivity due to oxygen deficiency or solid solution substitution of a small amount of niobium, but Nb 2 O 5 reacts with a part of ZnO and has extremely low conductivity. 3 Nb 2 O 8 phase (single phase bulk resistance: 10 11 Ω · cm or more) is formed. The present inventors have obtained sintering obtained by adding an appropriate amount of In 2 O 3, which has a smaller reaction energy with Nb 2 O 5 than Zn O, and suppressing the generation of high-resistance Zn 3 Nb 2 O 8 phase. By using the body as a sputtering target, the splash from the target surface during sputtering was suppressed, and excellent discharge characteristics were realized.

すなわち、本発明は、以下の(1)乃至(9)に存する。
(1) 構成元素として、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素を有する酸化物焼結体において、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=0.2以上、2.0以下
である酸化物焼結体。
(2) InNbOの結晶相を有する上記(1)に記載の酸化物焼結体。
(3) 不可避的な不純物として、Zn、Nb、In以外の金属元素、またはその酸化物を含み、焼結体におけるこれらの不純物の合計含有量が金属元素に換算して、Zn、Nb及びInの合計に対し、0.01以下である上記(1)又は(2)に記載の酸化物焼結体。
(4) 各金属元素の酸化物換算の真密度の加重平均値に対するかさ密度の比が0.99以上である上記(1)乃至(3)いずれかに記載の酸化物焼結体。
(5) 平均粒径が3μm以下である上記(1)乃至(4)いずれかに記載の酸化物焼結体。
(6) バルク抵抗値が100Ω・cm以下である上記(1)乃至(5)いずれかに記載の酸化物焼結体。
(7) 上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の酸化物焼結体をターゲット材として用いるスパッタリングターゲット。
(8) 酸化亜鉛粉末、酸化ニオブ粉末及び酸化インジウム粉末を原料粉末として、元素の原子比が、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=0.2以上、2.0以下
となるように混合する混合工程、混合工程で得られた混合粉末を用いて成形する成形工程、成形工程で得られた成形体を焼成する焼成工程を有する上記(1)乃至(6)いずれかに記載の酸化物焼結体の製造方法。
(9) 構成元素として、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素を有する薄膜において、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=0.2以上、2.0以下
である薄膜。
That is, the present invention exists in the following (1) to (9).
(1) In an oxide sintered body having zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements, when the contents of zinc, niobium and indium are Zn, Nb and In, respectively,
An oxide sintered body in which Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more and 0.330 or less In / Nb = 0.2 or more and 2.0 or less.
(2) The oxide sintered body according to (1) above, which has a crystal phase of InNbO 4 .
(3) Metal elements other than Zn, Nb, and In, or oxides thereof are contained as unavoidable impurities, and the total content of these impurities in the sintered body is converted into metal elements, and Zn, Nb, and In The oxide sintered body according to (1) or (2) above, which is 0.01 or less with respect to the total of.
(4) The oxide sintered body according to any one of (1) to (3) above, wherein the ratio of the bulk density to the weighted average value of the true density of each metal element in terms of oxide is 0.99 or more.
(5) The oxide sintered body according to any one of (1) to (4) above, wherein the average particle size is 3 μm or less.
(6) The oxide sintered body according to any one of (1) to (5) above, wherein the bulk resistance value is 100 Ω · cm or less.
(7) A sputtering target using the oxide sintered body according to any one of (1) to (6) above as a target material.
(8) When zinc oxide powder, niobium oxide powder and indium oxide powder are used as raw material powders and the atomic ratios of the elements are zinc, niobium and indium, respectively, when the contents are Zn, Nb and In.
Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more, 0.330 or less In / Nb = 0.2 or more, 2.0 or less Mixing step, molding using the mixed powder obtained in the mixing step The method for producing an oxide sintered body according to any one of (1) to (6) above, which comprises a molding step and a firing step of firing the molded body obtained in the molding step.
(9) In a thin film having zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements, when the contents of zinc, niobium and indium are Zn, Nb and In, respectively,
Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more and 0.330 or less In / Nb = 0.2 or more and 2.0 or less.

本発明の酸化物焼結体は、スパッタリングターゲットとして使用した場合、高パワー投入時においても、ターゲット表面からのスプラッシュがなく、安定したDC放電が可能で、高成膜レートであり、高屈折率の絶縁膜を得ることができる。 When the oxide sintered body of the present invention is used as a sputtering target, there is no splash from the target surface even when a high power is applied, stable DC discharge is possible, a high film formation rate is obtained, and a high refractive index is obtained. Insulation film can be obtained.

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、構成元素として、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素を有する酸化物焼結体において、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=0.2以上、2.0以下
である酸化物焼結体である。ここで、各元素比はモル比を表す。
In the present invention, in an oxide sintered body having zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements, when the contents of zinc, niobium and indium are Zn, Nb and In, respectively,
Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more and 0.330 or less In / Nb = 0.2 or more and 2.0 or less. Here, each element ratio represents a molar ratio.

本発明の酸化物焼結体のNb/(Zn+Nb+In)は0.100以上であり、好ましくは0.120以上、更に好ましくは0.150以上である。これにより、当該焼結体を用いてスパッタリングすることにより得られる膜の屈折率が向上する。本発明の酸化物焼結体のNb/(Zn+Nb+In)は0.330以下であり、好ましくは0.300以下、さらに好ましくは0.250以下である。これにより、酸化物焼結体のバルク抵抗が低くなるとともに、スパッタリングの際の成膜レートも向上する。 The Nb / (Zn + Nb + In) of the oxide sintered body of the present invention is 0.100 or more, preferably 0.120 or more, and more preferably 0.150 or more. As a result, the refractive index of the film obtained by sputtering using the sintered body is improved. The Nb / (Zn + Nb + In) of the oxide sintered body of the present invention is 0.330 or less, preferably 0.300 or less, and more preferably 0.250 or less. As a result, the bulk resistance of the oxide sintered body is lowered, and the film formation rate during sputtering is also improved.

本発明の酸化物焼結体のIn/Nbは0.2以上であり、好ましくは0.5以上、更に好ましくは1.0以上である。これにより、InとNbが十分に反応し、高抵抗のZnNb相の形成を抑制することができ、酸化物焼結体の抵抗がより低下する。一方、酸化物焼結体のIn/Nbは2.0以下である。 The In / Nb of the oxide sintered body of the present invention is 0.2 or more, preferably 0.5 or more, and more preferably 1.0 or more. As a result, In 2 O 3 and Nb 2 O 5 react sufficiently to suppress the formation of the high-resistance Zn 3 Nb 2 O 8 phase, and the resistance of the oxide sintered body is further reduced. On the other hand, the In / Nb of the oxide sintered body is 2.0 or less.

本発明の焼結体は、InNbOの結晶相を有することが好ましい。InNbOの結晶相(単相のバルク抵抗10Ω・cm)は、ZnNbの結晶相(単相のバルク抵抗:1011Ω・cm以上)よりも抵抗が低いこと、さらにNbが優先的にInNbOの結晶相を形成し、導電相となるZnOがNbと反応しZnNbのような高抵抗の結晶相を形成することを抑制できることから、焼結体のバルク抵抗を低下させることができる。 Sintered body of the present invention preferably has a crystal phase of InNbO 4. The crystal phase of InNbO 4 (single-phase bulk resistance 10 8 Ω · cm) has a lower resistance than the crystal phase of Zn 3 Nb 2 O 8 (single-phase bulk resistance: 10 11 Ω · cm or more). Nb preferentially forms the crystal phase of InNbO 4 , and ZnO, which is the conductive phase, can be suppressed from reacting with Nb to form a crystal phase having high resistance such as Zn 3 Nb 2 O 8 , and thus the sintered body. Bulk resistance can be reduced.

InNbO相を有することはX線回折測定により確認することができる。InNbOの結晶相は、例えば、Cuを線源とするX線回折測定(以下、「XRD」という。)において検出される回折ピークが、JCPDS(Joint Committee for Powder Diffraction Standards)のカードNo:01−083−1780を参照することで確認可能である。 It can be confirmed by X-ray diffraction measurement that it has InNbO 4- phase. In the crystal phase of InNbO 4 , for example, the diffraction peak detected by X-ray diffraction measurement using Cu as a radiation source (hereinafter referred to as “XRD”) is JCPDS (Joint Committee for Power Diffraction Standards) card No .: 01. It can be confirmed by referring to -083-1780.

本発明は、構成元素として、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素からなる酸化物焼結体であることが好ましい。すなわち、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素以外の元素は、後述する不可避的な不純物を除いて含まないことが好ましい。このことは、組成分析により亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素以外の元素量が1000ppm以下であることにより確認できる。 The present invention preferably is an oxide sintered body composed of zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements. That is, it is preferable that elements other than zinc, niobium, indium and oxygen are not contained except for unavoidable impurities described later. This can be confirmed by composition analysis when the amount of elements other than zinc, niobium, indium and oxygen is 1000 ppm or less.

本発明の焼結体は、不可避的な不純物を含んでいてもよい。このような不純物としては、Zn、Nb、In以外の金属元素、またはその酸化物を挙げることができる。焼結体におけるこれらの不純物の合計含有量は、金属元素に換算して、Zn、Nb及びInの合計に対し、好ましくは0.01以下、さらに好ましくは0.005以下、またさらに好ましくは0.001以下である。これにより、本発明の焼結体の導電率がより向上する。ここで、Zn、Nb及びInの合計に対する不純物の比はモル比である。 The sintered body of the present invention may contain unavoidable impurities. Examples of such impurities include metal elements other than Zn, Nb, and In, or oxides thereof. The total content of these impurities in the sintered body is preferably 0.01 or less, more preferably 0.005 or less, and even more preferably 0, with respect to the total of Zn, Nb and In in terms of metal elements. It is less than .001. As a result, the conductivity of the sintered body of the present invention is further improved. Here, the ratio of impurities to the total of Zn, Nb and In is a molar ratio.

本発明の酸化物焼結体の、各金属元素の酸化物換算の真密度の加重平均値に対するかさ密度の比は0.99以上であることが好ましく、1.00以上であることがより好ましい。これにより、本発明の焼結体を含有するスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行う場合、アーキングが生じにくくなり、スプラッシュが生じにくい。ここで、本願のかさ密度はアルキメデス法による測定により得ることが例示できる。一方、各金属元素の酸化物換算の真密度の加重平均値は以下の方法で計算可能である。たとえば本願の焼結体がZn、Nb、Inを含む場合、まずその組成比からZnO、Nb、Inの含有量を求め、その和を分子とする。一方、各金属元素の真密度の逆数に当該含有量を乗じて、その和を分母とする。前述の分子/分母を加重平均としたものとする。すなわち、後述の式(2)で計算することができる。 The ratio of the bulk density of the oxide sintered body of the present invention to the weighted average value of the oxide-equivalent true density of each metal element is preferably 0.99 or more, and more preferably 1.00 or more. .. As a result, when sputtering is performed using the sputtering target containing the sintered body of the present invention, arcing is less likely to occur and splash is less likely to occur. Here, it can be exemplified that the bulk density of the present application is obtained by measurement by the Archimedes method. On the other hand, the weighted average value of the true density of each metal element in terms of oxide can be calculated by the following method. For example, when the sintered body of the present application contains Zn, Nb, and In, the contents of ZnO, Nb 2 O 5 , and In 2 O 3 are first obtained from the composition ratio, and the sum thereof is used as a molecule. On the other hand, the reciprocal of the true density of each metal element is multiplied by the content, and the sum is used as the denominator. Let the above numerator / denominator be the weighted average. That is, it can be calculated by the formula (2) described later.

ここで、上記加重平均値の計算において用いる焼結体の組成比は、ICP、XRFのような組成分析の結果を用いてもよく、後述の本発明の焼結体を製造する方法における混合工程で用いられる原料となる酸化物粉末の混合割合の値を用いてもよい。また、当該密度の比は一般的に相対密度と呼ばれる値であるが、1.00を超えることから便宜的に密度の比と呼称している。 Here, the composition ratio of the sintered body used in the calculation of the weighted average value may be the result of composition analysis such as ICP and XRF, and the mixing step in the method for producing the sintered body of the present invention described later. The value of the mixing ratio of the oxide powder used as the raw material used in the above may be used. Further, the ratio of the densities is a value generally called a relative density, but since it exceeds 1.00, it is called a density ratio for convenience.

本発明の酸化物焼結体は、平均粒径が3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。これにより、ターゲット表面からのスプラッシュがより抑制される。通常、平均粒径は0.5μm以上である。 The oxide sintered body of the present invention preferably has an average particle size of 3 μm or less, and more preferably 2 μm or less. This further suppresses the splash from the target surface. Usually, the average particle size is 0.5 μm or more.

ここで、平均粒径とは、焼結体中の結晶粒子の直径の平均値を表す。、例えば、まず、焼結体を適当な大きさに切断し、必要に応じて断面をエッチングする。次に、電子顕微鏡により断面の観察像を撮る。電子顕微鏡は、走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」という。)または透過型電子顕微鏡(以下、「TEM」という。)を用いることができる。得られた観察像における粒子の長径を求め、その算術平均を平均粒径とすることができる。 Here, the average particle size represents the average value of the diameters of the crystal particles in the sintered body. For example, first, the sintered body is cut to an appropriate size, and the cross section is etched if necessary. Next, an observation image of the cross section is taken with an electron microscope. As the electron microscope, a scanning electron microscope (hereinafter referred to as "SEM") or a transmission electron microscope (hereinafter referred to as "TEM") can be used. The major axis of the particles in the obtained observation image can be obtained, and the arithmetic mean thereof can be used as the average particle size.

本発明の酸化物焼結体のバルク抵抗値は100Ω・cm以下であることが好ましく、50Ω・cm以下であることがより好ましい。これにより、スパッタリングターゲットとして使用する場合、成膜レートの低下がなく安定的にDC放電を行うことができる。 The bulk resistance value of the oxide sintered body of the present invention is preferably 100 Ω · cm or less, and more preferably 50 Ω · cm or less. As a result, when used as a sputtering target, DC discharge can be stably performed without a decrease in the film formation rate.

ここで、バルク抵抗値は例えば、低電流印加方式、四端子方式による測定方法により測定することができる。 Here, the bulk resistance value can be measured by, for example, a measurement method using a low current application method or a four-terminal method.

スパッタリングの際のターゲットへの投入負荷は、投入電力をターゲット面積で割った電力密度(W/cm)で規格化される。通常生産における一般的な電力密度は1〜4W/cm程度であるが、本発明においては4W/cmを超える高パワー条件においてもアーキング発生の極めて少ない、高品質なターゲット材となる酸化物焼結体が得られる。なお、ターゲット面積とは、平板ターゲットではスパッタリングされる面の焼結体の表面積であるが、円筒ターゲットにおいてはスパッタリングされる円筒状焼結体の外周表面の面積の内、プラズマが発生する部分の面積であり、スパッタリングカソードのマグネット形状から求めるが、ここでは便宜上外周表面の6分の1の面積を用いる。 The input load to the target during sputtering is standardized by the power density (W / cm 2 ) obtained by dividing the input power by the target area. While typical power density in a normal production is about 1~4W / cm 2, very little, oxide having a high quality target material of arcing occurs even at a high power condition of more than 4W / cm 2 in the present invention A sintered body is obtained. The target area is the surface area of the sintered body on the surface to be sputtered in the flat plate target, but in the cylindrical target, the area of the outer peripheral surface of the cylindrical sintered body to be sputtered is the portion where plasma is generated. It is an area, which is obtained from the shape of the magnet of the sputtering cathode, but here, for convenience, an area of 1/6 of the outer peripheral surface is used.

次に、本発明の酸化物焼結体の製造方法について説明する。 Next, the method for producing the oxide sintered body of the present invention will be described.

本発明の酸化物焼結体の製造方法は、酸化亜鉛粉末、酸化ニオブ粉末、及び酸化インジウム粉末を原料粉末として、元素の原子比が、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、Nb/(Zn+Nb+In)が0.100以上、0.330以下、In/Nbが0.2以上、2.0以下となるように混合する混合工程、混合工程で得られた混合粉末を用いて成形する成形工程、成形工程で得られた成形体を焼成する焼成工程を有する。 In the method for producing an oxide sintered body of the present invention, zinc oxide powder, niobium oxide powder, and indium oxide powder are used as raw material powders, and the atomic ratios of the elements are Zn, Nb, and the contents of zinc, niobium, and indium, respectively. Obtained in a mixing step and a mixing step of mixing so that Nb / (Zn + Nb + In) is 0.100 or more and 0.330 or less, and In / Nb is 0.2 or more and 2.0 or less when In. It has a molding step of molding using a mixed powder and a firing step of firing a molded body obtained in the molding step.

以下、本発明の酸化物焼結体の製造方法について、工程毎に説明する。 Hereinafter, the method for producing the oxide sintered body of the present invention will be described for each step.

(1)混合工程
取り扱い性を考慮すると酸化亜鉛、酸化ニオブ及び酸化インジウム粉末の各酸化物粉末の純度は99.9%以上が好ましく、より好ましくは99.99%以上である。これにより、焼成工程における焼結体中の結晶粒子の異常粒成長を抑制することができる。
(1) Mixing Step The purity of each oxide powder of zinc oxide, niobium oxide and indium oxide powder is preferably 99.9% or more, more preferably 99.99% or more in consideration of handleability. As a result, abnormal grain growth of crystal particles in the sintered body in the firing step can be suppressed.

本工程において、酸化亜鉛粉末、酸化ニオブ粉末及び酸化インジウム粉末を、元素の原子比が亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、Nb/(Zn+Nb+In)が0.100以上、0.330以下、In/Nbが0.2以上、2.0以下となるように混合する。得られる混合物のNb/(Zn+Nb+In)は、0.120以上、更には0.150以上であることが好ましく、0.250以下であることがより好ましい。 In this step, when the atomic ratios of the elements of zinc oxide powder, niobium oxide powder and indium oxide powder are zinc, niobium and indium, respectively, Nb / (Zn + Nb + In) is 0. Mix so that the content is 100 or more and 0.330 or less and In / Nb is 0.2 or more and 2.0 or less. The Nb / (Zn + Nb + In) of the obtained mixture is preferably 0.120 or more, more preferably 0.150 or more, and more preferably 0.250 or less.

本発明の酸化物焼結体は、結晶粒子の平均粒径を小さく、かつ焼結体組織を均一にする必要がある。これにより、焼結体を用いてスパッタリングする際に、高い導電性を有するZnOを主相とする結晶粒子への電界集中を抑制できる。したがって、原料である混合粉末において、特にZnO粉末を微細化し、Nb粉末とIn粉末とを均一に混合・粉砕することが重要となる。混合の目安としては、混合前後の混合粉末のBET値の増加量が、2m/g以上となることが好ましく、3m/g以上であることがより好ましい。これにより、混合が十分となり各元素の偏析を抑制することができる。 The oxide sintered body of the present invention needs to have a small average particle size of crystal particles and a uniform sintered body structure. As a result, when sputtering is performed using a sintered body, it is possible to suppress electric field concentration on crystal particles having ZnO as the main phase, which has high conductivity. Therefore, in the mixed powder as a raw material, it is particularly important to refine the ZnO powder and uniformly mix and pulverize the Nb 2 O 5 powder and the In 2 O 3 powder. As a guideline for mixing, the amount of increase in the BET value of the mixed powder before and after mixing is preferably 2 m 2 / g or more, and more preferably 3 m 2 / g or more. As a result, the mixing becomes sufficient and segregation of each element can be suppressed.

ここで、混合前の混合粉末のBET比表面積は、各原料粉末の混合比から下記計算式による加重平均より求める。使用するZnO粉末のBET値をBZ[m/g]、重量比をWZ[wt%]、Nb粉末のBET値をBN[m/g]、重量比をWN[wt%]、In粉末のBET値をBI[m/g]、重量比をWI[wt%]としたとき、混合粉末のBET値の加重平均は、(BZ×WZ+BN×WN+BI×WI)/100で算出される。 Here, the BET specific surface area of the mixed powder before mixing is obtained from the mixing ratio of each raw material powder by the weighted average by the following formula. The BET value of the ZnO powder used is BZ [m 2 / g], the weight ratio is WZ [wt%], the BET value of the Nb 2 O 5 powder is BN [m 2 / g], and the weight ratio is WN [wt%]. , When the BET value of the In 2 O 3 powder is BI [m 2 / g] and the weight ratio is WI [wt%], the weighted average of the BET values of the mixed powder is (BZ × WZ + BN × WN + BI × WI) / It is calculated by 100.

さらに、混合後の混合粉末後のBET比表面積は、JIS Z 8830(ガス吸着による粉体(固体)の比表面積測定方法)に準じた測定方法によって測定できる。当該測定は吸着ガスとして窒素を使用し、多点法でBET比表面積を求めることができる。 Further, the BET specific surface area after the mixed powder after mixing can be measured by a measuring method according to JIS Z 8830 (a method for measuring the specific surface area of powder (solid) by gas adsorption). Nitrogen is used as the adsorbed gas in the measurement, and the BET specific surface area can be determined by the multipoint method.

さらに、高密度焼結体を得るために、混合後の混合粉末のBET値は、8m/g以上であることが好ましく、10m/g以上であることがより好ましい。通常、混合粉末のBET値は20m/g以下である。 Further, in order to obtain a high-density sintered body, the BET value of the mixed powder after mixing is preferably 8 m 2 / g or more, and more preferably 10 m 2 / g or more. Generally, the BET value of the mixed powder is 20 m 2 / g or less.

上記粉末の粉砕・混合方法は、十分に粉砕・混合可能であれば、特に限定されるものではないが、ジルコニア、アルミナ、ナイロン樹脂等のボールやビーズを用いた乾式、湿式のメディア撹拌型ミルやメディアレスの容器回転式混合、機械撹拌式混合等の混合方法が例示される。具体的には、ボールミル、ビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル、V型混合機、パドル式混合機、二軸遊星撹拌式混合機等が挙げられるが、容易に粉砕・混合を行うためには、分散性を高められる湿式法で、比較的粉砕能力が高い、例えば、湿式ビーズミルを用いることが好適である。 The method for crushing and mixing the powder is not particularly limited as long as it can be sufficiently crushed and mixed, but it is a dry or wet media stirring type mill using balls or beads of zirconia, alumina, nylon resin or the like. And medialess container rotary mixing, mechanical stirring mixing and other mixing methods are exemplified. Specific examples thereof include ball mills, bead mills, attritors, vibration mills, planetary mills, jet mills, V-type mixers, paddle type mixers, twin-screw planetary stirring type mixers, etc., which can be easily crushed and mixed. For this purpose, it is preferable to use a wet bead mill, which is a wet method capable of enhancing dispersibility and has a relatively high pulverization ability, for example.

湿式ビーズミル装置にて粉末を処理する場合、下記の条件で行うことが好ましい。 When processing the powder with a wet bead mill device, it is preferable to carry out under the following conditions.

スラリー中の固形分濃度は35wt%以上65wt%以下、より好ましくは50wt%以上60wt%以下とする。固形分濃度が高くなり過ぎると粉砕能力が低下し、所望する粉末物性値が得られない。 The solid content concentration in the slurry is 35 wt% or more and 65 wt% or less, more preferably 50 wt% or more and 60 wt% or less. If the solid content concentration becomes too high, the crushing ability is lowered and the desired powder physical property value cannot be obtained.

粉砕メディアは、摩耗による原料への不純物混入防止も考慮し、ジルコニアビーズを用い、ビーズ径は粉砕力が高められるφ0.2mm以上0.5mm以下の範囲内とすることが好ましい。ミルに投入するビーズ量は、ミル容積に対するビーズ充填率として75vol%以上90vol%以下の範囲とすることが好ましい。 As the crushing media, zirconia beads are used in consideration of preventing impurities from being mixed into the raw material due to wear, and the bead diameter is preferably in the range of φ0.2 mm or more and 0.5 mm or less, which enhances the crushing power. The amount of beads charged into the mill is preferably in the range of 75 vol% or more and 90 vol% or less as the bead filling rate with respect to the volume of the mill.

分散剤の種類は特に問わないが、スラリー粘度の変化を一定以下に抑えることが重要である。処理のバッチによっては同一条件であってもスラリー粘度が何らかの要因によって上昇することがあるが、この場合は分散剤量を適宜調整し、スラリー粘度を常に500mPa・s以上2000mPa・s以下とすることで、安定した粉末物性を得ることが出来るため好ましい。スラリー温度も厳密に管理することが好ましく、ミル入口スラリー温度を12℃以下、好ましくは10℃以下、さらに好ましくは9℃以下に管理すると共に、ミル出口のスラリー温度を18℃以下となるように常時管理することが好ましい。通常、スラリー温度はミル入口、ミル出口ともに5℃以上である。 The type of dispersant is not particularly limited, but it is important to keep the change in slurry viscosity below a certain level. Depending on the treatment batch, the slurry viscosity may increase due to some factor even under the same conditions. In this case, the amount of dispersant should be adjusted appropriately so that the slurry viscosity is always 500 mPa · s or more and 2000 mPa · s or less. This is preferable because stable powder physical properties can be obtained. The slurry temperature is also preferably controlled strictly, and the slurry temperature at the mill inlet is controlled to 12 ° C. or lower, preferably 10 ° C. or lower, more preferably 9 ° C. or lower, and the slurry temperature at the mill outlet is 18 ° C. or lower. It is preferable to manage it at all times. Normally, the slurry temperature is 5 ° C. or higher at both the mill inlet and the mill outlet.

ビーズの回転数は、ビーズ撹拌羽の最外周における周速として6m/sec以上15m/sec以下とする。周速が小さいと粉砕力が弱まり、目的とする粉末物性に到達するまでの処理時間が長くなり生産性が著しく劣る。一方、周速が大きいと粉砕力は強まるが、粉砕に伴う発熱が多くなり、スラリー温度が上昇し運転が困難となるため、好ましくない。 The number of rotations of the beads shall be 6 m / sec or more and 15 m / sec or less as the peripheral speed at the outermost circumference of the bead stirring blade. If the peripheral speed is small, the crushing force is weakened, the processing time until the desired powder physical properties are reached, and the productivity is significantly inferior. On the other hand, if the peripheral speed is high, the crushing force is strengthened, but the heat generated by the crushing increases, the slurry temperature rises, and the operation becomes difficult, which is not preferable.

上記条件を踏まえ、ビーズミルの運転条件を調整する。高比表面積の原料粉末を用いた場合であっても、原料粉末の分散性を考慮して、少なくともミル内への粉砕パス回数を10回以上の処理回数となる処理時間とすることが好ましい。 Based on the above conditions, adjust the operating conditions of the bead mill. Even when a raw material powder having a high specific surface area is used, it is preferable that the number of pulverization passes into the mill is at least 10 or more in consideration of the dispersibility of the raw material powder.

湿式混合処理を行った後のスラリーは、鋳込み成形等の湿式成形方法では、スラリーをそのまま用いることが可能であるが、乾式で成形する場合には、粉末の流動性が高く成形体密度が均一となる乾燥造粒粉末を用いるのが望ましい。造粒方法については限定しないが、噴霧造粒、流動層造粒、転動造粒、撹拌造粒などが使用できる。特に、操作が容易で、多量に処理できる噴霧造粒を用いることが望ましい。なお、成形処理に際しては、ポリビニルアルコール、アクリル系ポリマー、メチルセルロース、ワックス類、オレイン酸等の成形助剤を原料粉末に添加しても良い。 As for the slurry after the wet mixing treatment, the slurry can be used as it is in a wet molding method such as casting molding, but in the case of dry molding, the fluidity of the powder is high and the density of the molded body is uniform. It is desirable to use the dry granulated powder. The granulation method is not limited, but spray granulation, fluidized bed granulation, rolling granulation, stirring granulation and the like can be used. In particular, it is desirable to use spray granulation, which is easy to operate and can be processed in large quantities. In the molding process, a molding aid such as polyvinyl alcohol, acrylic polymer, methyl cellulose, waxes, and oleic acid may be added to the raw material powder.

(2)成形工程
成形方法は、混合工程で得られた混合粉末を目的とした形状に成形できる成形方法を適宜選択することが可能であり、特に限定されるものではない。プレス成形法、鋳込み成形法、射出成形法等が例示できる。
(2) Molding Step The molding method is not particularly limited as it is possible to appropriately select a molding method capable of molding the mixed powder obtained in the mixing step into a desired shape. Examples include a press molding method, a casting molding method, and an injection molding method.

成形圧力は成形体にクラック等の発生がなく、取り扱いが可能な成形体が得られる圧力であれば特に限定されるものではないが、成形密度は可能な限り高めた方が好ましい。そのために冷間静水圧プレス(CIP)成形等の方法を用いることも可能である。CIP圧力は充分な圧密効果を得るため1ton/cm以上が好ましく、さらに好ましくは2ton/cm以上、とりわけ好ましくは2ton/cm以上3ton/cm以下である。 The molding pressure is not particularly limited as long as it does not cause cracks or the like in the molded body and can be handled, but it is preferable to increase the molding density as much as possible. Therefore, it is also possible to use a method such as cold hydrostatic press (CIP) molding. CIP pressure is preferably for 1 ton / cm 2 or more to obtain a sufficient consolidation effect, more preferably 2 ton / cm 2 or more, especially preferably not more 2 ton / cm 2 or more 3 ton / cm 2 or less.

(3)焼成工程
次に、成形工程で得られた成形体を焼成する。焼成は、高密度で均一な焼結体が得られる焼成方法を適宜選択することが可能であり、一般的な抵抗加熱式の電気炉やマイクロ波加熱炉等を使用することができる。
(3) Firing step Next, the molded product obtained in the molding step is fired. For firing, a firing method that can obtain a high-density and uniform sintered body can be appropriately selected, and a general resistance heating type electric furnace, microwave heating furnace, or the like can be used.

焼成条件としては、例えば、焼成保持温度は1150℃以上1300℃以下で、保持時間は0.5時間以上10時間以下が好ましく、より好ましくは1時間以上5時間以下である。焼成温度が低く、保持時間が短い場合、焼結体の密度が低下するため、好ましくない。一方、焼成温度が高く、保持時間が長い場合、結晶粒子が成長し各元素の微視的な偏析の原因となるため、好ましくない。微視的な偏析があると、スパッタリング中にZnOを主相とする導電相への電界集中が顕著となり、導電相中のZnOが還元され低融点の金属Znとなり、ターゲット表面からスプラッシュが発生してしまう。焼成雰囲気は、酸化性雰囲気である大気雰囲気または酸素雰囲気いずれも可能であり、特別な雰囲気制御を必要とせず、大気雰囲気中での焼成が可能である。 As the firing conditions, for example, the firing holding temperature is preferably 1150 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower, and the holding time is preferably 0.5 hours or longer and 10 hours or shorter, and more preferably 1 hour or longer and 5 hours or shorter. If the firing temperature is low and the holding time is short, the density of the sintered body decreases, which is not preferable. On the other hand, when the firing temperature is high and the holding time is long, crystal particles grow and cause microscopic segregation of each element, which is not preferable. When there is microscopic segregation, the electric field concentration on the conductive phase containing ZnO as the main phase becomes remarkable during sputtering, ZnO in the conductive phase is reduced to metal Zn having a low melting point, and splash is generated from the target surface. It ends up. The firing atmosphere can be either an atmospheric atmosphere or an oxygen atmosphere, which is an oxidizing atmosphere, and firing in an atmospheric atmosphere is possible without requiring special atmosphere control.

本発明の製造方法は。必要に応じて以下のターゲット化工程を含んでもよい。 The manufacturing method of the present invention. If necessary, the following targeting steps may be included.

(4)ターゲット化工程
焼成工程により得られた焼結体は、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンター等の機械加工機を用いて、板状、円状、円筒状等の所望の形状に研削加工する。さらに、必要に応じて無酸素銅やチタン等からなるバッキングプレート、バッキングチューブにインジウム半田等を用いて接合(ボンディング)することにより、本発明の焼結体をターゲット材としたスパッタリングターゲットを得ることができる。
(4) Targeting process The sintered body obtained in the firing process can be made into a plate shape, a circular shape, a cylindrical shape, etc. by using a machining machine such as a surface grinder, a cylindrical grinder, a lathe, a cutting machine, or a machining center. Grind to the desired shape. Further, if necessary, a sputtering target using the sintered body of the present invention as a target material can be obtained by bonding the backing plate and backing tube made of oxygen-free copper, titanium, etc. with indium solder or the like. Can be done.

上述したスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行い成膜することで、構成元素として、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素を有する薄膜において、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=0.2以上、2.0以下
である薄膜が得られる。このような薄膜は高屈折率であり、絶縁膜として好適に用いることができる。得られる混合物のNb/(Zn+Nb+In)は、0.120以上、更には0.150以上であることが好ましく、0.250以下であることがより好ましい。
When the contents of zinc, niobium and indium are set to Zn, niobium and indium in a thin film having zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements by performing sputtering using the above-mentioned sputtering target to form a film. To,
A thin film having Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more and 0.330 or less In / Nb = 0.2 or more and 2.0 or less can be obtained. Such a thin film has a high refractive index and can be suitably used as an insulating film. The Nb / (Zn + Nb + In) of the obtained mixture is preferably 0.120 or more, more preferably 0.150 or more, and more preferably 0.250 or less.

本発明の薄膜の屈折率は好ましくは2.00以上、さらに好ましくは2.05以上である。これにより、屈折率調整用の膜として好適に使用することができる。通常、本発明の薄膜の屈折率は2.3以下である。ここで、屈折率は例えば、分光エリプソメーターを用いて測定することができる。 The refractive index of the thin film of the present invention is preferably 2.00 or more, more preferably 2.05 or more. As a result, it can be suitably used as a film for adjusting the refractive index. Generally, the refractive index of the thin film of the present invention is 2.3 or less. Here, the refractive index can be measured using, for example, a spectroscopic ellipsometer.

本発明の薄膜の抵抗率は好ましくは10Ω・cm以上、さらに好ましくは10Ω・cm以上である。これにより、絶縁膜として好適に使用することができる。 Resistivity of the thin film of the present invention is preferably 10 6 Ω · cm or more, more preferably 10 8 Ω · cm or more. As a result, it can be suitably used as an insulating film.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施例における各測定は以下のように行った。
(1)焼結体の密度及び密度比
焼結体の密度比は、JIS R 1634に準拠して、アルキメデス法により測定したかさ密度(以下、「d」という。)を、各金属元素の酸化物換算の真密度の加重平均値(以下、「d」という。)で割って求めた。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, each measurement in this Example was performed as follows.
(1) Density and Density Ratio of Sintered Body The density ratio of the sintered body is the bulk density (hereinafter referred to as "d 1 ") measured by Archimedes' method in accordance with JIS R 1634 for each metal element. It was obtained by dividing by the weighted average value of the true density in terms of oxide (hereinafter referred to as "d 2 ").

密度比=d/d ・・・(1)式

は、Zn、Nb、Inを酸化物に換算して、それぞれZnO、Nb、Inとしたときに、それぞれの量a[g]、b[g]、c[g]と、それぞれの真密度5.606[g/cm]、4.542[g/cm]、7.180[g/cm]を用いて、下記式でより算出した。ここで、a、b、cは簡便な方法として、製造工程における粉末混合割合を用いた。
Density ratio = d 1 / d 2 ... (1)

For d 2 , when Zn, Nb, and In are converted into oxides and used as ZnO, Nb 2 O 5 , and In 2 O 3 , respectively, the amounts a [g], b [g], and c [g] are obtained. ] and each of the true density 5.606 [g / cm 3], 4.542 [g / cm 3], using a 7.180 [g / cm 3], and more calculated by the following equation. Here, a, b, and c used the powder mixing ratio in the manufacturing process as a simple method.

=(a+b+c)/((a/5.606)+(b/4.542)+(c/7.180))
・・・(2)式

なお、実際の焼結体では、複合酸化物相の存在や、各元素の固溶などの要因から、本願の焼結体の真密度を求めることは困難である。本願では各金属元素の酸化物の加重平均に対するかさ密度の比として、慣例的な相対密度と同様の方法で求めたのだが、密度比が1.00を超える場合がある。
(2)平均粒径
焼結体を切断し、その断面を鏡面研磨した後、熱処理することでサーマルエッチングした。その後、SEM(製品名:VE−9800、キーエンス社製)で焼結体のエッチング面を観察し、得られたSEM観察像(倍率:×3000倍)から直径法で焼結体断面の粒子の平均粒径を測定した。サンプルは任意の3点以上を観察し、各々100個以上の粒子の測定を行った。
(サーマルエッチング条件)
温度 :900℃
時間 :30min
(3)抵抗率の測定
焼結体表面より1mm以上研削した後の任意の部分より切り出した10サンプルの平均値を測定データとした。
試料サイズ:10mm×20mm×1mm
測定方法 :4端子法
測定装置 :ロレスタHP MCP−T410(三菱油化製)
(4)X線回折試験
鏡面研磨した焼結体試料の2θ=20°以上70°以下の範囲のX線回折パターンを測定した。
走査方法 :ステップスキャン法(FT法)
X線源 :CuKα
パワー :40kV、40mA
ステップ幅:0.01°
(5)BET比表面積
JIS Z 8830に準じた測定により、試料のBET比表面積を求めた。測定には、一般的な比表面積測定装置(商品名:TriStar3000、島津製作所製)を用いた。前処理として試料を200℃(室温から90℃:5℃/分、90℃から200℃:10℃/分)で20分保持した。前処理後の試料についてBET比表面積を測定した。測定条件は以下のとおりである。
d 2 = (a + b + c) / ((a / 5.606) + (b / 4.542) + (c / 7.180))
・ ・ ・ Equation (2)

In an actual sintered body, it is difficult to determine the true density of the sintered body of the present application due to factors such as the presence of a composite oxide phase and the solid solution of each element. In the present application, the ratio of the bulk density to the weighted average of the oxides of each metal element is determined by the same method as the conventional relative density, but the density ratio may exceed 1.00.
(2) Average particle size The sintered body was cut, its cross section was mirror-polished, and then heat-treated to perform thermal etching. After that, the etching surface of the sintered body was observed with an SEM (product name: VE-9800, manufactured by Keyence), and from the obtained SEM observation image (magnification: × 3000 times), the particles of the sintered body cross section were measured by the diameter method. The average particle size was measured. The sample was observed at any three or more points, and 100 or more particles were measured for each.
(Thermal etching conditions)
Temperature: 900 ° C
Time: 30min
(3) Measurement of resistivity The average value of 10 samples cut out from an arbitrary part after grinding 1 mm or more from the surface of the sintered body was used as the measurement data.
Sample size: 10 mm x 20 mm x 1 mm
Measuring method: 4-terminal method Measuring device: Loresta HP MCP-T410 (manufactured by Mitsubishi Yuka)
(4) X-ray diffraction test The X-ray diffraction pattern in the range of 2θ = 20 ° or more and 70 ° or less of the mirror-polished sintered body sample was measured.
Scanning method: Step scan method (FT method)
X-ray source: CuKα
Power: 40kV, 40mA
Step width: 0.01 °
(5) BET specific surface area The BET specific surface area of the sample was determined by measurement according to JIS Z 8830. A general specific surface area measuring device (trade name: TriStar3000, manufactured by Shimadzu Corporation) was used for the measurement. As a pretreatment, the sample was held at 200 ° C. (room temperature to 90 ° C.: 5 ° C./min, 90 ° C. to 200 ° C.: 10 ° C./min) for 20 minutes. The BET specific surface area was measured for the pretreated sample. The measurement conditions are as follows.

処理ガス :窒素ガス
測定方法 :多点法
(6)スパッタリング評価
得られた焼結体を101.6mmΦ×6mmtに加工した後、無酸素銅製のバッキングプレートにインジウムハンダによりボンディングしてスパッタリングターゲットとした。このターゲットを用いて下記の条件で、成膜評価した後、DC放電の安定性評価を行なった。
Processing gas: Nitrogen gas Measurement method: Multi-point method (6) Sputtering evaluation After processing the obtained sintered body to 101.6 mmΦ × 6 mmt, it was bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to make a sputtering target. .. Using this target, the film formation was evaluated under the following conditions, and then the stability of DC discharge was evaluated.

成膜評価で得られた薄膜試料の屈折率は、分光エリプソメーター(商品名:M−2000V−Te、J.A.Woollam社製)で測定し、波長550nmの値を用いた。また、成膜レートは、成膜評価のスパッタリング条件で30分間成膜した薄膜試料を作製し、その膜厚を表面形状測定器(商品名:Dektak3030、アルバック社製)で測定し算出した。
(成膜評価のスパッタリング条件)
ガス :アルゴン+酸素(3%)
圧力 :0.6Pa
電源 :DC
投入パワー:200W(2.4W/cm
膜厚 :80nm
基板 :無アルカリガラス(コーニング社製EAGLE XG、厚み0.7mm)
基板温度 :室温
(DC放電安定性評価のスパッタリング条件)
ガス :アルゴン+酸素(3%)
圧力 :0.6Pa
電源 :DC
投入パワー:600W(7.4W/cm
800W(9.9W/cm
放電時間 :30min
評価 :放電後のターゲット表面のスプラッシュの個数(目視)
(実施例1)
BET値3.8m/gの酸化亜鉛粉末(純度99.9%以上)と、BET値5.4m/gの酸化ニオブ粉末(純度99.9%以上)、及びBET値11.5m/gの酸化インジウム粉末(純度99.9%以上)を、Nb/(Zn+Nb+In)で0.207、及びIn/Nbで1.0の割合となるように秤量した。秤量した粉末を純水10kgにてスラリー化し、ポリアクリレート系分散剤を全粉末量に対して0.1wt%入れ、固形分濃度60%のスラリーを調製した。内容積2.5Lのビーズミル装置にφ0.3mmジルコニアビーズを85%充填し、ミル周速7.0m/sec、スラリー供給量2.5L/minにてスラリーをミル内に循環させ、粉砕、混合処理を行った。さらに、スラリー供給タンクの温度を8℃以上9℃以下、スラリー出口温度を14℃以上16℃以下の範囲内で温度管理を行い、ミル内の循環回数(パス回数)は20回とした。その後、得られたスラリーを噴霧乾燥し、乾燥後の粉末を150μmの篩に通し、プレス成形法により300kg/cmの圧力で120mm×120mm×8mmtの成形体を作製後、2ton/cmの圧力でCIP処理した。
The refractive index of the thin film sample obtained in the film formation evaluation was measured with a spectroscopic ellipsometer (trade name: M-2000V-Te, manufactured by JA Woollam), and a value having a wavelength of 550 nm was used. The film thickness was calculated by preparing a thin film sample formed for 30 minutes under the sputtering conditions for film formation evaluation, and measuring the film thickness with a surface shape measuring device (trade name: Dektak3030, manufactured by ULVAC).
(Sputtering conditions for film formation evaluation)
Gas: Argon + oxygen (3%)
Pressure: 0.6Pa
Power supply: DC
Input power: 200W (2.4W / cm 2 )
Film thickness: 80 nm
Substrate: Non-alkali glass (EAGLE XG manufactured by Corning Inc., thickness 0.7 mm)
Substrate temperature: Room temperature (sputtering conditions for DC discharge stability evaluation)
Gas: Argon + oxygen (3%)
Pressure: 0.6Pa
Power supply: DC
Input power: 600W (7.4W / cm 2 )
800W (9.9W / cm 2 )
Discharge time: 30 min
Evaluation: Number of splashes on the target surface after discharge (visual)
(Example 1)
Zinc oxide powder with a BET value of 3.8 m 2 / g (purity 99.9% or higher), niobium oxide powder with a BET value of 5.4 m 2 / g (purity 99.9% or higher), and BET value 11.5 m 2 Indium oxide powder (purity 99.9% or more) of / g was weighed so as to have a ratio of 0.207 for Nb / (Zn + Nb + In) and 1.0 for In / Nb. The weighed powder was slurried with 10 kg of pure water, and 0.1 wt% of a polyacrylate-based dispersant was added to the total amount of powder to prepare a slurry having a solid content concentration of 60%. A bead mill device with an internal volume of 2.5 L is filled with 85% of φ0.3 mm zirconia beads, and the slurry is circulated in the mill at a mill peripheral speed of 7.0 m / sec and a slurry supply amount of 2.5 L / min, and pulverized and mixed. Processing was performed. Further, the temperature of the slurry supply tank was controlled within the range of 8 ° C. or higher and 9 ° C. or lower, and the slurry outlet temperature was controlled within the range of 14 ° C. or higher and 16 ° C. or lower, and the number of circulations (passes) in the mill was 20 times. Then, the obtained slurry was spray-dried, the dried powder was passed through a 150 μm sieve, and a 120 mm × 120 mm × 8 mmt molded product was produced at a pressure of 300 kg / cm 2 by a press molding method, and then 2 ton / cm 2 . CIP treated with pressure.

次にこの成形体をアルミナ製のセッターの上に設置して、抵抗加熱式の電気炉(炉内容積:250mm×250mm×250mm)にて以下の焼成条件で焼成した。得られた焼結体及びスパッタリングターゲットのスパッタリング評価結果を表1に示す。
(焼成条件)
焼成温度:1250℃
保持時間:3時間
昇温速度:950℃〜1250℃ 300℃/hr
その他の温度域 100℃/hr
雰囲気 :大気雰囲気
降温速度:950℃まで 100℃/hr
950℃以降 150℃/hr。
Next, this molded product was placed on an alumina setter and fired in a resistance heating type electric furnace (internal volume: 250 mm × 250 mm × 250 mm) under the following firing conditions. Table 1 shows the sputtering evaluation results of the obtained sintered body and the sputtering target.
(Baking conditions)
Baking temperature: 1250 ° C
Retention time: 3 hours Temperature rise rate: 950 ° C to 1250 ° C 300 ° C / hr
Other temperature range 100 ° C / hr
Atmosphere: Atmosphere Temperature down rate: Up to 950 ° C 100 ° C / hr
After 950 ° C, 150 ° C / hr.

(実施例2〜8、比較例1〜3)
組成を表1の内容に変更した以外は実施例1と同様の方法(実施例7と8はビーズミルのパス回数をそれぞれ15回と10回に変更した)で焼結体を作製した。比較例2と3は焼結体のバルク抵抗が高くDC放電が出来なかった。得られた焼結体の評価結果を表1に示す。
(Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 3)
A sintered body was prepared by the same method as in Example 1 except that the composition was changed to the contents of Table 1 (in Examples 7 and 8, the number of passes of the bead mill was changed to 15 times and 10 times, respectively). In Comparative Examples 2 and 3, the bulk resistance of the sintered body was high and DC discharge could not be performed. The evaluation results of the obtained sintered body are shown in Table 1.

(薄膜抵抗率の測定)
実施例1〜8で得られた薄膜の抵抗率の測定をロレスタHP MCP−T410(三菱油化製)を用いて4端子法で行った。薄膜抵抗は全て10Ω・cm以上の高抵抗膜であった。
(Measurement of thin film resistivity)
The resistivity of the thin films obtained in Examples 1 to 8 was measured by a 4-terminal method using a Lenovo HP MCP-T410 (manufactured by Mitsubishi Yuka). Thin film resistance was more high-resistance film All 10 8 Ω · cm.

(参考例)
101.6mmΦ×6mmtサイズの還元Nbターゲット(豊島製作所社製)を用いて、実施例と同じ成膜評価のスパッタリング条件で成膜を行った。成膜レートは、スパッタガスがアルゴン+酸素(3%)のとき、9.0nm/minであり、薄膜の透過率が酸素ガスに対して飽和するアルゴン+酸素(5%)のとき、7.4nm/minであった。
(Reference example)
A film was formed using a reduced Nb 2 O 5 target (manufactured by Toshima Manufacturing Co., Ltd.) having a size of 101.6 mmΦ × 6 mmt under the same sputtering conditions as in the example. The film formation rate is 9.0 nm / min when the sputtering gas is argon + oxygen (3%), and when the transmittance of the thin film is argon + oxygen (5%) which is saturated with the oxygen gas, 7. It was 4 nm / min.

Figure 0006800405
Figure 0006800405

Claims (9)

構成元素として、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素を有する酸化物焼結体において、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=1.0以上2.0以下
である酸化物焼結体。
In an oxide sintered body having zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements, when the contents of zinc, niobium and indium are Zn, Nb and In, respectively,
An oxide sintered body in which Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more and 0.330 or less In / Nb = 1.0 or more and 2.0 or less.
InNbOの結晶相を有する請求項1に記載の酸化物焼結体。 The oxide sintered body according to claim 1, which has a crystal phase of InNbO 4 . 不可避的な不純物として、Zn、Nb、In以外の金属元素、またはその酸化物を含み、焼結体におけるこれらの不純物の合計含有量が金属元素に換算して、Zn、Nb及びInの合計に対し、0.01以下である請求項1又は2に記載の酸化物焼結体。 Metal elements other than Zn, Nb, and In, or oxides thereof are contained as unavoidable impurities, and the total content of these impurities in the sintered body is converted into a metal element to be the total of Zn, Nb, and In. The oxide sintered body according to claim 1 or 2, which is 0.01 or less. 各金属元素の酸化物換算の真密度の加重平均値に対するかさ密度の比が0.99以上である請求項1乃至3いずれか一項に記載の酸化物焼結体。 The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio of the bulk density to the weighted average value of the true density of each metal element in terms of oxide is 0.99 or more. 平均粒径が3μm以下である請求項1乃至4いずれか一項に記載の酸化物焼結体。 The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 4, wherein the average particle size is 3 μm or less. バルク抵抗値が100Ω・cm以下である請求項1乃至5いずれか一項に記載の酸化物焼結体。 The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 5, wherein the bulk resistance value is 100 Ω · cm or less. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の酸化物焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。 A sputtering target using the oxide sintered body according to any one of claims 1 to 6 as a target material. 酸化亜鉛粉末、酸化ニオブ粉末及び酸化インジウム粉末を原料粉末として、元素の原子比が、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=1.0以上2.0以下
となるように混合する混合工程、混合工程で得られた混合粉末を用いて成形する成形工程、成形工程で得られた成形体を焼成する焼成工程を有する請求項1乃至6いずれか一項に記載の酸化物焼結体の製造方法。
When zinc oxide powder, niobium oxide powder and indium oxide powder are used as raw material powders and the atomic ratios of the elements are zinc, niobium and indium contents of Zn, Nb and In, respectively.
Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more, 0.330 or less In / Nb = 1.0 or more and 2.0 or less Mixing step, molding using the mixed powder obtained in the mixing step The method for producing an oxide sintered body according to any one of claims 1 to 6, further comprising a firing step of firing the molded product obtained in the step and molding step.
構成元素として、亜鉛、ニオブ、インジウム及び酸素を有する薄膜において、亜鉛、ニオブ及びインジウムの含有量をそれぞれZn、Nb及びInとしたときに、
Nb/(Zn+Nb+In)=0.100以上、0.330以下
In/Nb=1.0以上2.0以下
である薄膜。
In a thin film having zinc, niobium, indium and oxygen as constituent elements, when the contents of zinc, niobium and indium are Zn, Nb and In, respectively,
Nb / (Zn + Nb + In) = 0.100 or more, 0.330 or less In / Nb = 1.0 or more and 2.0 or less.
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KR101516034B1 (en) * 2007-12-25 2015-05-04 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 Oxide semiconductor field effect transistor and method for manufacturing the same
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WO2012091126A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 株式会社神戸製鋼所 Oxide for semiconductor layer of thin film transistor, sputtering target, and thin-film transistor
JP5337224B2 (en) * 2011-11-04 2013-11-06 株式会社コベルコ科研 Oxide sintered body, sputtering target, and manufacturing method thereof
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