JP7359836B2 - Oxide sintered body, sputtering target, and method for producing sputtering target - Google Patents

Oxide sintered body, sputtering target, and method for producing sputtering target Download PDF

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Description

本発明は、酸化物焼結体、スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法に関する。 The present invention relates to an oxide sintered body, a sputtering target, and a method for manufacturing a sputtering target.

従来、薄膜トランジスタ(以下、「TFT」という。)で駆動する方式の液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイなどの表示装置では、TFTのチャネル層に非晶質シリコン膜または結晶質シリコン膜が主に採用されていた。
一方で、近年、ディスプレイの高精細化の要求に伴い、TFTのチャネル層に使用される材料として酸化物半導体が注目されている。
Conventionally, in display devices such as liquid crystal displays or organic EL displays that are driven by thin film transistors (hereinafter referred to as "TFTs"), amorphous silicon films or crystalline silicon films have been mainly used for the channel layer of the TFTs. Ta.
On the other hand, in recent years, with the demand for higher definition displays, oxide semiconductors have been attracting attention as materials used for channel layers of TFTs.

酸化物半導体のなかでも特に、インジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素からなるアモルファス酸化物半導体(In-Ga-Zn-O、以下「IGZO」と略記する。)は、高いキャリア移動度を有するため、好ましく用いられている。しかしながら、IGZOは、原料としてIn及びGaを使用するため原料コストが高いといった欠点がある。 Among oxide semiconductors, an amorphous oxide semiconductor (In-Ga-Zn-O, hereinafter abbreviated as "IGZO") consisting of indium, gallium, zinc, and oxygen is particularly preferred because it has high carrier mobility. It is used. However, since IGZO uses In and Ga as raw materials, it has the disadvantage of high raw material cost.

原料コストを安くする観点から、Zn-Sn-O(以下、「ZTO」と略記する。)または、IGZOのGaの代わりにSnを添加したIn-Sn-Zn-O(以下「ITZO」と略記する。)が提案されている。
ITZOは、IGZOに比べて非常に高い移動度を示すことから、TFTの小型化及びパネルの狭額縁化に有利な次世代酸化物半導体材料として期待されている。
From the viewpoint of reducing raw material costs, Zn-Sn-O (hereinafter abbreviated as "ZTO") or In-Sn-Zn-O (hereinafter abbreviated as "ITZO") in which Sn is added instead of Ga in IGZO is used. ) has been proposed.
Since ITZO exhibits extremely high mobility compared to IGZO, it is expected to be a next-generation oxide semiconductor material that is advantageous for downsizing TFTs and narrowing the frame of panels.

しかしながら、ITZOは、熱膨張係数が大きく、熱伝導率が低いことから、CuやTiなどのバッキングプレートへのボンディング時及びスパッタリング時に熱応力によりクラックが発生し易いといった課題がある。
最近の研究では、酸化物半導体材料の最大の課題である信頼性は、膜を緻密化することによって改善できるとの報告がある。
膜を緻密化するには高パワー製膜が効果的である。しかしながら、大型量産装置ではプラズマが集中するターゲットのエンド部の割れが問題になり、特にITZO系材料のターゲットは、割れ易い傾向にあった。
However, since ITZO has a large coefficient of thermal expansion and a low thermal conductivity, there is a problem that cracks are likely to occur due to thermal stress during bonding to a backing plate such as Cu or Ti and during sputtering.
Recent research has reported that reliability, which is the biggest issue with oxide semiconductor materials, can be improved by making the film denser.
High-power film formation is effective for making the film dense. However, in large-scale mass production equipment, cracking at the end portion of the target where plasma is concentrated becomes a problem, and targets made of ITZO-based materials tend to be particularly prone to cracking.

例えば、非特許文献1には、セラミックスにおいて、ビッカース硬度と引張強度とが比例関係にあることが記載されている。 For example, Non-Patent Document 1 describes that in ceramics, Vickers hardness and tensile strength are in a proportional relationship.

特許文献1には、酸化亜鉛と、酸化スズと、Al、Hf、Ni、Si、Ga、In及びTaよりなる群から選択される少なくとも1種の金属(M金属)の酸化物と、を混合および焼結して得られる酸化物焼結体であって、ビッカース硬度が400Hv以上である酸化物焼結体が記載されている。特許文献1には、このような酸化物焼結体を用いて直流スパッタリング法で成膜してもノジュールが発生し難く、長時間安定して放電することが可能であることが記載されている。 Patent Document 1 discloses a mixture of zinc oxide, tin oxide, and an oxide of at least one metal (M metal) selected from the group consisting of Al, Hf, Ni, Si, Ga, In, and Ta. and an oxide sintered body obtained by sintering, the oxide sintered body having a Vickers hardness of 400 Hv or more. Patent Document 1 describes that even if a film is formed using a DC sputtering method using such an oxide sintered body, nodules are hardly generated and it is possible to stably discharge for a long time. .

特開2012-180247号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-180247

Journal of the Ceramic Society of Japan,104,[7],654-658(1996)Journal of the Ceramic Society of Japan, 104, [7], 654-658 (1996)

特許文献1には、酸化物焼結体を含むスパッタリングターゲットのビッカース硬度を所定範囲内に規定することが記載されているが、特許文献1におけるビッカース硬度は、酸化物焼結体をt/2(t:厚さ)で切断した切断面の表面の位置を測定した値である。そのため、特許文献1には、酸化物焼結体の表面におけるビッカース硬度については、記載されていない。
近年、スパッタリング時のクラック耐性を向上させたターゲットが要望されているところ、特許文献1には、酸化物焼結体の硬さ制御により、ノジュールの発生が抑制されるという推測が記載されているが、クラック耐性を向上させる手法については、記載されていない。また、特許文献1には、酸化物焼結体の硬さを制御するために、焼結条件及びその後の熱処理条件を適切に制御するとの記載があるものの、特許文献1に記載の当該条件では、クラック耐性を向上させることが難しい。
Patent Document 1 describes that the Vickers hardness of a sputtering target containing an oxide sintered body is defined within a predetermined range. This is a value obtained by measuring the position of the surface of a cut surface cut at (t: thickness). Therefore, Patent Document 1 does not describe the Vickers hardness of the surface of the oxide sintered body.
In recent years, there has been a demand for a target with improved crack resistance during sputtering, and Patent Document 1 states that it is speculated that the generation of nodules can be suppressed by controlling the hardness of the oxide sintered body. However, there is no description of a method for improving crack resistance. Further, although Patent Document 1 states that the sintering conditions and subsequent heat treatment conditions are appropriately controlled in order to control the hardness of the oxide sintered body, the conditions described in Patent Document 1 are , it is difficult to improve crack resistance.

本発明は、クラック耐性を向上させた酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを提供すること、並びに当該スパッタリングターゲットの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an oxide sintered body and a sputtering target with improved crack resistance, and a method for manufacturing the sputtering target.

[1A].酸化物焼結体であって、前記酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値が、500Hvを超え、900Hv未満である、酸化物焼結体。 [1A]. An oxide sintered body, wherein the average Vickers hardness of the surface of the oxide sintered body is more than 500 Hv and less than 900 Hv.

[2A].[1A]に記載の酸化物焼結体を含むスパッタリングターゲット。 [2A]. A sputtering target comprising the oxide sintered body according to [1A].

[1].酸化物焼結体を含むスパッタリングターゲットであって、前記酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値が、500Hvを超え、900Hv未満である、スパッタリングターゲット。 [1]. A sputtering target comprising an oxide sintered body, wherein the average Vickers hardness of the surface of the oxide sintered body is more than 500 Hv and less than 900 Hv.

[2].[1]又は[2A]に記載のスパッタリングターゲットにおいて、前記酸化物焼結体は、インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素を含む、スパッタリングターゲット。 [2]. The sputtering target according to [1] or [2A], wherein the oxide sintered body contains an indium element, a tin element, and a zinc element.

[3].[2]に記載のスパッタリングターゲットにおいて、前記酸化物焼結体は、さらに、X元素を含み、X元素は、ゲルマニウム元素、シリコン元素、イットリウム元素、ジルコニウム元素、アルミニウム元素、マグネシウム元素、イッテルビウム元素及びガリウム元素からなる群から選択される少なくとも1種以上の元素である、スパッタリングターゲット。 [3]. In the sputtering target according to [2], the oxide sintered body further includes element X, and element X includes element germanium, silicon element, yttrium element, zirconium element, aluminum element, magnesium element, ytterbium element, and A sputtering target that is at least one element selected from the group consisting of the gallium element.

[4].[2]または[3]に記載のスパッタリングターゲットにおいて、前記酸化物焼結体は、下記式(1)、(2)及び(3)で表される原子組成比の範囲を満たす、スパッタリングターゲット。
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80 ・・・(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 ・・・(2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 ・・・(3)
[4]. The sputtering target according to [2] or [3], wherein the oxide sintered body satisfies the range of atomic composition ratios represented by the following formulas (1), (2), and (3).
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80...(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 (2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 (3)

[5].[2]から[4]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化物焼結体は、In(ZnO)m[m=2~7]で表わされる六方晶層状化合物及びZnSnOで表されるスピネル構造化合物を含むスパッタリングターゲット。
[5]. In the sputtering target according to any one of [2] to [4],
The oxide sintered body is a sputtering target including a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m=2 to 7] and a spinel structure compound represented by Zn 2 SnO 4 .

[5A].前記酸化物焼結体は、In(ZnO)m[m=2~7]で表わされる六方晶層状化合物及びZn2-xSn1-yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含む、
[2]から[4]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット
[5A]. The oxide sintered body is a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m=2-7] and Zn 2-x Sn 1-y In x+y O 4 [0≦x<2, 0≦y<1], including a spinel structure compound represented by
The sputtering target according to any one of [2] to [4]

[6].[1]から[5]、[2A]並びに[5A]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットを製造するためのスパッタリングターゲットの製造方法であって、
前記酸化物焼結体の原料を造粒して、粒径が、25μm以上、150μm以下である原料造粒粉を得る工程と、
前記原料造粒粉を金型内に充填し、前記金型内に充填された前記原料造粒粉を成形して成形体を得る工程と、
前記成形体を、1310℃以上、1440℃以下で焼結する工程と、を含む、
スパッタリングターゲットの製造方法。
[6]. A method for manufacturing a sputtering target for manufacturing the sputtering target according to any one of [1] to [5], [2A] and [5A],
Granulating the raw material for the oxide sintered body to obtain raw material granulated powder having a particle size of 25 μm or more and 150 μm or less;
filling the raw material granulated powder into a mold and molding the raw material granulated powder filled in the mold to obtain a molded body;
Sintering the molded body at a temperature of 1310°C or higher and 1440°C or lower,
A method of manufacturing a sputtering target.

[7].[6]に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、前記原料造粒粉の粒径が、25μm以上、75μm以下である、スパッタリングターゲットの製造方法。 [7]. The method for producing a sputtering target according to [6], wherein the raw material granulated powder has a particle size of 25 μm or more and 75 μm or less.

本発明の一態様によれば、クラック耐性を向上させた酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを提供できる。
本発明の一態様によれば、本発明の一態様に係るスパッタリングターゲットの製造方法を提供できる。
According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an oxide sintered body and a sputtering target with improved crack resistance.
According to one aspect of the present invention, a method for manufacturing a sputtering target according to one aspect of the present invention can be provided.

本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of a target according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of a target according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of a target according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the shape of a target according to an embodiment of the present invention. 実施例において調製した原料造粒粉のSEM観察画像である。It is a SEM observation image of raw material granulated powder prepared in an example. 実施例に係る酸化物焼結体のXRDチャートである。It is an XRD chart of an oxide sintered compact concerning an example.

スパッタリングターゲットのクラックは、ターゲット中の強度が弱い部分を起点に発生する。
そこで、本発明者は、クラック耐性を向上させるための方策として、スパッタリングターゲット面内の強度のバラツキを低減すること、特に、最低強度を向上させることを考えた。
本発明者は、スパッタリングターゲットの製造条件を鋭意検討した結果、原料造粒粉の粒径及び焼結温度を最適化することで、酸化物焼結体のスパッタリング面におけるビッカース硬度の最小値が向上し、平均値が向上するという知見を得た。
また、酸化物焼結体におけるビッカース硬度の平均値には最適範囲があり、ビッカース硬度が高すぎるとターゲットの研削加工工程でマイクロクラックが生じ、クラック耐性が低下するという知見も得た。
本発明者は、これらの知見に基づいて本発明を発明した。
Cracks in sputtering targets occur starting from weak parts of the target.
Therefore, as a measure to improve crack resistance, the present inventor considered reducing the variation in strength within the plane of the sputtering target, and in particular, improving the minimum strength.
As a result of intensive study on the manufacturing conditions of sputtering targets, the inventors of the present invention improved the minimum value of Vickers hardness on the sputtering surface of the oxide sintered body by optimizing the particle size and sintering temperature of the raw material granulated powder. However, we found that the average value improved.
We also found that there is an optimal range for the average value of Vickers hardness in oxide sintered bodies, and that if the Vickers hardness is too high, microcracks will occur during the target grinding process and crack resistance will decrease.
The present inventor invented the present invention based on these findings.

以下、実施の形態について図面等を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings and the like. However, those skilled in the art will readily understand that the embodiments can be implemented in many different ways and that the form and details can be changed in various ways without departing from the spirit and scope of the invention. . Therefore, the present invention should not be interpreted as being limited to the contents described in the following embodiments.

図面において、大きさ、層の厚さ及び領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお、図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、本発明は、図面に示す形状及び値などに限定されない。 In the drawings, the dimensions, layer thicknesses, and regions may be exaggerated for clarity. Therefore, it is not necessarily limited to that scale. Note that the drawings schematically show ideal examples, and the present invention is not limited to the shapes and values shown in the drawings.

本明細書にて用いる「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。 It should be noted that the ordinal numbers "first," "second," and "third" used in this specification are added to avoid confusion among the constituent elements, and are not intended to be numerically limited. .

本明細書等において、「膜」または「薄膜」という用語と、「層」という用語とは、場合によっては、互いに入れ替えることが可能である。 In this specification and the like, the term "film" or "thin film" and the term "layer" may be interchanged with each other in some cases.

本明細書等の焼結体及び酸化物半導体薄膜において、「化合物」という用語と、「結晶相」という用語は、場合によっては、互いに入れ替えることが可能である。 In the sintered body and oxide semiconductor thin film in this specification and the like, the term "compound" and the term "crystalline phase" can be interchanged with each other in some cases.

本明細書において、「酸化物焼結体」を単に「焼結体」と称する場合がある。
本明細書において、「スパッタリングターゲット」を単に「ターゲット」と称する場合がある。
In this specification, the "oxide sintered body" may be simply referred to as the "sintered body".
In this specification, a "sputtering target" may be simply referred to as a "target."

[スパッタリングターゲット]
本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット(以下、単に本実施形態に係るスパッタリングターゲットと称する場合がある。)は、酸化物焼結体を含む。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、例えば、酸化物焼結体のバルクを、スパッタリングターゲットとして好適な形状に切削及び研磨して得られる。
また、本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、酸化物焼結体のバルクを研削及び研磨して得たスパッタリングターゲット素材を、バッキングプレートへボンディングすることによっても得ることができる。
また、別の態様に係る本実施形態のスパッタリングターゲットとしては、酸化物焼結体のみからなるターゲットも挙げられる。
[Sputtering target]
A sputtering target according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a sputtering target according to the present embodiment) includes an oxide sintered body.
The sputtering target according to the present embodiment is obtained, for example, by cutting and polishing a bulk of an oxide sintered body into a shape suitable as a sputtering target.
Further, the sputtering target according to the present embodiment can also be obtained by bonding a sputtering target material obtained by grinding and polishing a bulk of an oxide sintered body to a backing plate.
Further, as the sputtering target of this embodiment according to another aspect, a target made only of an oxide sintered body can also be mentioned.

酸化物焼結体の形状は特に限定されない。
図1の符号1に示すような板状の酸化物焼結体でもよい。
図2の符号1Aに示すような円筒状の酸化物焼結体でもよい。
酸化物焼結体が板状の場合、当該酸化物焼結体の平面形状は、図1の符号1に示すような矩形でもよく、図3の符号1Bに示すような円形でもよい。
The shape of the oxide sintered body is not particularly limited.
A plate-shaped oxide sintered body as shown by reference numeral 1 in FIG. 1 may be used.
A cylindrical oxide sintered body as shown by the reference numeral 1A in FIG. 2 may be used.
When the oxide sintered body is plate-shaped, the planar shape of the oxide sintered body may be rectangular as shown by reference numeral 1 in FIG. 1, or circular as shown by reference numeral 1B in FIG. 3.

酸化物焼結体は、一体成型物でもよいし、図4に示すように、複数に分割されていてもよい。複数に分割された酸化物焼結体(符号1C)のそれぞれを、バッキングプレート3に固定してもよい。このように、複数の酸化物焼結体1Cを1つのバッキングプレート3にボンディングして得たスパッタリングターゲットを、多分割式スパッタリングターゲットと称する場合がある。バッキングプレート3は、酸化物焼結体の保持及び冷却用の部材である。バッキングプレート3の材料は、特に限定されない。バッキングプレート3の材料としては、例えば、Cu、Ti及びSUS等からなる群から選択される少なくとも一種の材料が使用される。 The oxide sintered body may be integrally molded or may be divided into a plurality of pieces as shown in FIG. Each of the plurality of divided oxide sintered bodies (symbol 1C) may be fixed to the backing plate 3. A sputtering target obtained by bonding a plurality of oxide sintered bodies 1C to one backing plate 3 in this way is sometimes referred to as a multi-segmented sputtering target. The backing plate 3 is a member for holding and cooling the oxide sintered body. The material of the backing plate 3 is not particularly limited. As the material for the backing plate 3, at least one material selected from the group consisting of Cu, Ti, SUS, etc. is used, for example.

(ビッカース硬度)
本実施形態に係るターゲットにおいて、酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値(Hav)が、500Hvを超え、900Hv未満である。本明細書において、ビッカース硬度の測定は、Hardness Tester(AKASHI MVK-E3)を用い、JIS Z 2244:2009に準拠して実施される。測定点は、酸化物焼結体(142×305mmサイズ)の中央のラインに沿って片方の端から30mm毎のデータを採取し、採取したデータの平均値を酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値(Hav)とする。
酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値(Hav)が、500Hvを超えることで、ターゲットのスパッタリング面における強度が弱い部分が少ない。そのため、本実施形態に係るスパッタリングターゲットのクラック耐性が、向上する。
ビッカース硬度が高すぎると研削加工工程でマイクロクラックが生じることがある。しかしながら、本実施形態においては、酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値(Hav)が、900Hv未満であるため、ターゲットの研削加工工程でマイクロクラックが生じることを抑制できる。その結果、マイクロクラックに起因したクラック耐性の低下も抑制できる。
酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値(Hav)は、520Hv以上、850Hv以下であることが好ましく、600Hv以上、750Hv以下であることがより好ましい。
(Vickers hardness)
In the target according to this embodiment, the average Vickers hardness (H av ) of the surface of the oxide sintered body is more than 500 Hv and less than 900 Hv. In this specification, Vickers hardness is measured using a Hardness Tester (AKASHI MVK-E3) in accordance with JIS Z 2244:2009. The measurement points are data collected every 30 mm from one end along the center line of the oxide sintered body (142 x 305 mm size), and the average value of the collected data is calculated from the Vickers surface of the oxide sintered body. Let it be the average value of hardness (H av ).
When the average Vickers hardness (H av ) of the surface of the oxide sintered body exceeds 500 Hv, there are few parts of the sputtering surface of the target where the strength is weak. Therefore, the crack resistance of the sputtering target according to this embodiment is improved.
If the Vickers hardness is too high, microcracks may occur during the grinding process. However, in this embodiment, since the average Vickers hardness (H av ) of the surface of the oxide sintered body is less than 900 Hv, it is possible to suppress the generation of microcracks during the target grinding process. As a result, deterioration in crack resistance caused by microcracks can also be suppressed.
The average Vickers hardness (H av ) of the surface of the oxide sintered body is preferably 520 Hv or more and 850 Hv or less, more preferably 600 Hv or more and 750 Hv or less.

酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の最小値(Hmin)が500Hvを超えることが好ましく、600Hv以上であることがより好ましい。ビッカース硬度の最小値(Hmin)が500Hvを超えると、ターゲットのスパッタリング面における強度が弱い部分がより少なく、クラック耐性がさらに向上する。なお、本明細書において、ビッカース硬度の最小値(Hmin)は、酸化物焼結体の表面の10箇所におけるビッカース硬度を測定し、当該10箇所のビッカース硬度の値の内、最も低い値である。It is preferable that the minimum value of Vickers hardness (H min ) of the surface of the oxide sintered body exceeds 500 Hv, and more preferably 600 Hv or more. When the minimum value of Vickers hardness (H min ) exceeds 500 Hv, there are fewer weak parts on the sputtering surface of the target, and crack resistance is further improved. In addition, in this specification, the minimum value of Vickers hardness (H min ) is the lowest value among the Vickers hardness values of the 10 locations measured by measuring the Vickers hardness at 10 locations on the surface of the oxide sintered body. be.

酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の最大値(Hmax)が900Hv未満であることが好ましく、850Hv以下であることがより好ましい。ビッカース硬度の最値(Hmax)が900Hv未満であると、ターゲットの研削加工工程におけるマイクロクラックの発生をさらに抑制し、その結果、クラック耐性がさらに向上する。なお、本明細書において、ビッカース硬度の最大値(Hmax)は、酸化物焼結体の表面の10箇所におけるビッカース硬度を測定し、当該10箇所のビッカース硬度の値の内、最も大きい値である。 The maximum Vickers hardness (H max ) of the surface of the oxide sintered body is preferably less than 900 Hv, more preferably 850 Hv or less. When the maximum value of Vickers hardness (H max ) is less than 900 Hv, the generation of microcracks during the target grinding process is further suppressed, and as a result, crack resistance is further improved. In addition, in this specification, the maximum value of Vickers hardness (H max ) is the largest value among the Vickers hardness values of the 10 locations measured by measuring the Vickers hardness at 10 locations on the surface of the oxide sintered body. be.

(酸化物焼結体の組成)
本実施形態に係る酸化物焼結体は、インジウム元素(In)、スズ元素(Sn)及び亜鉛元素(Zn)を含むことが好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲において、In、Sn及びZn以外の他の金属元素を含有していてもよいし、実質的にIn、Sn及びZnのみ含有していてもよいし、又はIn、Sn及びZnのみからなっていてもよい。ここで、「実質的」とは、酸化物焼結体の金属元素の95質量%以上100質量%以下(好ましくは98質量%以上100質量%以下)がインジウム元素(In)、スズ元素(Sn)及び亜鉛元素(Zn)であることを意味する。本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲でIn、Sn、Zn及び酸素元素(O)の他に不可避不純物を含んでいてもよい。ここでいう不可避不純物とは、意図的に添加しない元素であって、原料又は製造工程で混入する元素を意味する。
(Composition of oxide sintered body)
The oxide sintered body according to this embodiment preferably contains an indium element (In), a tin element (Sn), and a zinc element (Zn).
The oxide sintered body according to the present embodiment may contain metal elements other than In, Sn, and Zn within a range that does not impair the effects of the present invention, or may contain substantially In, Sn, and Zn. It may contain only In, Sn, and Zn. Here, "substantially" means that 95% by mass or more and 100% by mass or less (preferably 98% by mass or more and 100% by mass or less) of the metal elements in the oxide sintered body are indium element (In), tin element (Sn), etc. ) and zinc element (Zn). The oxide sintered body according to the present embodiment may contain inevitable impurities in addition to In, Sn, Zn, and oxygen element (O) within a range that does not impair the effects of the present invention. The unavoidable impurities herein refer to elements that are not intentionally added and that are mixed into raw materials or during the manufacturing process.

本実施形態に係る酸化物焼結体は、インジウム元素(In)、スズ元素(Sn)、亜鉛元素(Zn)及びX元素を含むことも好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲において、In、Sn、Zn及びX元素以外の他の金属元素を含有していてもよいし、実質的にIn、Sn、Zn及びX元素のみ含有していてもよいし、又はIn、Sn、Zn及びX元素のみからなっていてもよい。ここで、「実質的」とは、酸化物焼結体の金属元素の95質量%以上100質量%以下(好ましくは98質量%以上100質量%以下)がIn、Sn、Zn及びX元素であることを意味する。本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲でIn、Sn、Zn、X元素及び酸素元素(O)の他に不可避不純物を含んでいてもよい。ここでいう不可避不純物とは、意図的に添加しない元素であって、原料又は製造工程で混入する元素を意味する。
X元素は、ゲルマニウム元素(Ge)、シリコン元素(Si)、イットリウム元素(Y)、ジルコニウム元素(Zr)、アルミニウム元素(Al)、マグネシウム元素(Mg)、イッテルビウム元素(Yb)及びガリウム元素(Ga)からなる群から選択される少なくとも1種以上の元素である。
It is also preferable that the oxide sintered body according to this embodiment contains an indium element (In), a tin element (Sn), a zinc element (Zn), and an X element.
The oxide sintered body according to the present embodiment may contain metal elements other than In, Sn, Zn, and X element within a range that does not impair the effects of the present invention, or may contain substantially In, It may contain only Sn, Zn and the X element, or it may consist only of In, Sn, Zn and the X element. Here, "substantially" means that 95% by mass or more and 100% by mass or less (preferably 98% by mass or more and 100% by mass or less) of the metal elements of the oxide sintered body are In, Sn, Zn, and X elements. It means that. The oxide sintered body according to the present embodiment may contain inevitable impurities in addition to In, Sn, Zn, X element, and oxygen element (O) within a range that does not impair the effects of the present invention. The unavoidable impurities herein refer to elements that are not intentionally added and that are mixed into raw materials or during the manufacturing process.
Element X is germanium element (Ge), silicon element (Si), yttrium element (Y), zirconium element (Zr), aluminum element (Al), magnesium element (Mg), ytterbium element (Yb), and gallium element (Ga ) is at least one element selected from the group consisting of:

不可避不純物の例としては、アルカリ金属(Li、Na、K、Rb等)、アルカリ土類金属(Ca、Sr、Ba等など)、水素(H)元素、ホウ素(B)元素、炭素(C)元素、窒素(N)元素,フッ素(F)元素及び塩素(Cl)元素である。 Examples of unavoidable impurities include alkali metals (Li, Na, K, Rb, etc.), alkaline earth metals (Ca, Sr, Ba, etc.), hydrogen (H) element, boron (B) element, carbon (C) element, nitrogen (N) element, fluorine (F) element, and chlorine (Cl) element.

不純物濃度は、ICP又はSIMSにより測定できる。 Impurity concentration can be measured by ICP or SIMS.

<不純物濃度(H、C、N、F、Si、Cl)の測定>
得られた焼結体中の不純物濃度(H、C、N、F、Si、Cl)は、セクタ型ダイナミック二次イオン質量分析計(IMS 7f-Auto、AMETEK CAMECA社製)を用いたSIMS分析によって定量評価できる。
具体的には、まず一次イオンCsを用い、14.5kVの加速電圧で測定対象の焼結体表面から20μmの深さまでスパッタを行う。その後、ラスター100μm□(100μm×100μmのサイズ)、測定エリア30μm□(30μm×30μmのサイズ)、深さ1μm分を一次イオンでスパッタしながら不純物(H、C、N、F、Si、Cl)の質量スペクトル強度を積分する。
<Measurement of impurity concentration (H, C, N, F, Si, Cl)>
The impurity concentration (H, C, N, F, Si, Cl) in the obtained sintered body was determined by SIMS analysis using a sector type dynamic secondary ion mass spectrometer (IMS 7f-Auto, manufactured by AMETEK CAMECA). It can be quantitatively evaluated by
Specifically, first, sputtering is performed using primary ions Cs + at an accelerating voltage of 14.5 kV to a depth of 20 μm from the surface of the sintered body to be measured. After that, impurities (H, C, N, F, Si, Cl) are sputtered with primary ions on a raster of 100 μm□ (size of 100 μm x 100 μm), measurement area of 30 μm□ (size of 30 μm x 30 μm), and depth of 1 μm. Integrate the mass spectral intensity of .

さらに質量スペクトルから不純物濃度の絶対値を算出するため、それぞれの不純物をイオン注入によってドーズ量を制御して焼結体に注入し不純物濃度が既知の標準試料を作製する。標準試料についてSIMS分析によって不純物(H、C、N、F、Si、Cl)の質量スペクトル強度を得て、不純物濃度の絶対値と質量スペクトル強度の関係式を検量線とする。
最後に、測定対象の焼結体の質量スペクトル強度と検量線を用い、測定対象の不純物濃度を算出し、これを不純物濃度の絶対値(atom・cm-3)とする。
Furthermore, in order to calculate the absolute value of the impurity concentration from the mass spectrum, each impurity is injected into the sintered body by ion implantation at a controlled dose to prepare a standard sample with a known impurity concentration. Mass spectral intensities of impurities (H, C, N, F, Si, Cl) are obtained for the standard sample by SIMS analysis, and the relational expression between the absolute value of the impurity concentration and the mass spectral intensity is used as a calibration curve.
Finally, the impurity concentration of the measurement target is calculated using the mass spectrum intensity of the sintered body to be measured and the calibration curve, and this is taken as the absolute value of the impurity concentration (atom·cm −3 ).

<不純物濃度(B、Na)の測定>
得られた焼結体の不純物濃度(B、Na)についても、セクタ型ダイナミック二次イオン質量分析計(IMS 7f-Auto、AMETEK CAMECA社製)を用いたSIMS分析によって定量評価できる。一次イオンをO ,一次イオンの加速電圧を5.5kV、それぞれの不純物の質量スペクトルの測定をすること以外は、H、C、N、F、Si、Clの測定と同様の評価により測定対象の不純物濃度の絶対値(atom・cm-3)を得ることができる。
<Measurement of impurity concentration (B, Na)>
The impurity concentration (B, Na) of the obtained sintered body can also be quantitatively evaluated by SIMS analysis using a sector type dynamic secondary ion mass spectrometer (IMS 7f-Auto, manufactured by AMETEK CAMECA). Measurement was carried out in the same manner as the measurement of H, C, N, F, Si, and Cl, except that the primary ion was O 2 + , the acceleration voltage of the primary ion was 5.5 kV, and the mass spectrum of each impurity was measured. The absolute value (atom·cm −3 ) of the target impurity concentration can be obtained.

本実施形態に係る酸化物焼結体においては、各元素の原子組成比が以下の式(1)~(3)の少なくとも1つを満たすことがより好ましい。
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80 ・・・(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 ・・・(2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 ・・・(3)
In the oxide sintered body according to the present embodiment, it is more preferable that the atomic composition ratio of each element satisfies at least one of the following formulas (1) to (3).
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80...(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 (2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 (3)

式(1)~(3)中、In、Zn及びSnは、それぞれ酸化物焼結体中のインジウム元素、亜鉛元素及びスズ元素の含有量を表す。 In formulas (1) to (3), In, Zn, and Sn represent the contents of indium element, zinc element, and tin element in the oxide sintered body, respectively.

Zn/(In+Sn+Zn)が0.40以上であれば、酸化物焼結体中にスピネル相が生じやすくなり、半導体特性を容易に得られる。
Zn/(In+Sn+Zn)が0.80以下であれば、酸化物焼結体においてスピネル相の異常粒成長による強度の低下を抑制できる。また、Zn/(In+Sn+Zn)が0.80以下であれば、酸化物半導体薄膜の移動度の低下を抑制できる。
Zn/(In+Sn+Zn)は、0.50以上、0.70以下であることがより好ましい。
If Zn/(In+Sn+Zn) is 0.40 or more, a spinel phase is likely to occur in the oxide sintered body, and semiconductor properties can be easily obtained.
When Zn/(In+Sn+Zn) is 0.80 or less, it is possible to suppress a decrease in strength due to abnormal grain growth of the spinel phase in the oxide sintered body. Moreover, if Zn/(In+Sn+Zn) is 0.80 or less, a decrease in the mobility of the oxide semiconductor thin film can be suppressed.
Zn/(In+Sn+Zn) is more preferably 0.50 or more and 0.70 or less.

Sn/(Sn+Zn)が、0.15以上であれば、酸化物焼結体においてスピネル相の異常粒成長による強度の低下を抑制できる。
Sn/(Sn+Zn)が0.40以下であれば、酸化物焼結体中において、スパッタ時の異常放電の原因となる酸化錫の凝集を抑制できる。また、Sn/(Sn+Zn)が、0.40以下であれば、スパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜は、シュウ酸等の弱酸によるエッチング加工を容易に行うことができる。Sn/(Sn+Zn)が0.15以上であれば、エッチング速度が速くなり過ぎるのを抑制できエッチングの制御が容易になる。
Sn/(Sn+Zn)は、0.15以上、0.35以下であることがより好ましい。
If Sn/(Sn+Zn) is 0.15 or more, it is possible to suppress a decrease in strength due to abnormal grain growth of the spinel phase in the oxide sintered body.
When Sn/(Sn+Zn) is 0.40 or less, agglomeration of tin oxide, which causes abnormal discharge during sputtering, can be suppressed in the oxide sintered body. Further, when Sn/(Sn+Zn) is 0.40 or less, the oxide semiconductor thin film formed using a sputtering target can be easily etched with a weak acid such as oxalic acid. When Sn/(Sn+Zn) is 0.15 or more, it is possible to prevent the etching rate from becoming too high and to facilitate etching control.
Sn/(Sn+Zn) is more preferably 0.15 or more and 0.35 or less.

In/(In+Sn+Zn)が0.10以上であれば、得られるスパッタリングターゲットのバルク抵抗を低くできる。また、In/(In+Sn+Zn)が、0.10以上であれば、酸化物半導体薄膜の移動度が極端に低くなることを抑制できる。
In/(In+Sn+Zn)が0.35以下であれば、スパッタリング成膜した際に、膜が導電体になるのを抑制でき、半導体としての特性を得ることが容易になる。
In/(In+Sn+Zn)は、0.10以上、0.30以下であることが好ましい。
If In/(In+Sn+Zn) is 0.10 or more, the bulk resistance of the resulting sputtering target can be lowered. Moreover, when In/(In+Sn+Zn) is 0.10 or more, it is possible to suppress the mobility of the oxide semiconductor thin film from becoming extremely low.
If In/(In+Sn+Zn) is 0.35 or less, the film can be prevented from becoming a conductor during sputtering film formation, and it becomes easy to obtain properties as a semiconductor.
In/(In+Sn+Zn) is preferably 0.10 or more and 0.30 or less.

本実施形態に係る酸化物焼結体がX元素を含む場合、各元素の原子比は、下記式(1X)を満たすことが好ましい。
0.001≦X/(In+Sn+Zn+X)≦0.05 ・・・(1X)
(式(1X)中、In、Zn、Sn及びXは、それぞれ酸化物焼結体中のインジウム元素、亜鉛元素、スズ元素及びX元素の含有量を表す。)
When the oxide sintered body according to the present embodiment contains element X, the atomic ratio of each element preferably satisfies the following formula (1X).
0.001≦X/(In+Sn+Zn+X)≦0.05...(1X)
(In formula (1X), In, Zn, Sn, and X represent the contents of indium element, zinc element, tin element, and X element in the oxide sintered body, respectively.)

上記式(1X)の範囲内であれば、本実施形態に係る酸化物焼結体のクラック耐性を充分に高くできる。
X元素は、シリコン元素(Si)、アルミニウム元素(Al)、マグネシウム元素(Mg)、イッテルビウム元素(Yb)及びガリウム元素(Ga)からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
X元素は、シリコン元素(Si)、アルミニウム元素(Al)及びガリウム元素(Ga)からなる群から選択される少なくとも一種であることがより好ましい。
アルミニウム元素(Al)及びガリウム元素(Ga)は、原料としての酸化物の組成が安定しており、クラック耐性の向上効果が高いので、さらに好ましい。
Within the range of the above formula (1X), the crack resistance of the oxide sintered body according to this embodiment can be sufficiently increased.
The X element is preferably at least one selected from the group consisting of silicon element (Si), aluminum element (Al), magnesium element (Mg), ytterbium element (Yb), and gallium element (Ga).
More preferably, the X element is at least one selected from the group consisting of silicon element (Si), aluminum element (Al), and gallium element (Ga).
Aluminum element (Al) and gallium element (Ga) are more preferable because the composition of the oxide as a raw material is stable and the effect of improving crack resistance is high.

X/(In+Sn+Zn+X)が0.001以上であれば、スパッタリングターゲットの強度低下を抑制できる。X/(In+Sn+Zn+X)が0.05以下であれば、その酸化物焼結体を含むスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜は、シュウ酸等の弱酸によるエッチング加工を行うことが容易になる。さらには、X/(In+Sn+Zn+X)が0.05以下であれば、TFT特性、特に移動度の低下を抑制できる。
X/(In+Sn+Zn+X)は、0.001以上、0.05以下であることが好ましく、0.003以上、0.03以下であることがより好ましく、0.005以上、0.01以下であることがさらに好ましく、0.005以上、0.01未満であることがよりさらに好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体がX元素を含有する場合、X元素は、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。X元素を2種以上含むときは、式(1X)におけるXは、X元素の原子比の合計とする。
酸化物焼結体中のX元素の存在形態は、特に規定されない。酸化物焼結体中のX元素の存在形態としては、例えば、酸化物として存在している形態、固溶している形態及び粒界に偏析している形態が挙げられる。
If X/(In+Sn+Zn+X) is 0.001 or more, a decrease in strength of the sputtering target can be suppressed. If X/(In + Sn + Zn + become. Furthermore, if X/(In+Sn+Zn+X) is 0.05 or less, a decrease in TFT characteristics, particularly mobility, can be suppressed.
X/(In+Sn+Zn+X) is preferably 0.001 or more and 0.05 or less, more preferably 0.003 or more and 0.03 or less, and 0.005 or more and 0.01 or less. is more preferable, and even more preferably 0.005 or more and less than 0.01.
When the oxide sintered body according to this embodiment contains the X element, only one type of X element may be used, or two or more types of X element may be used. When two or more types of X elements are included, X in formula (1X) is the sum of the atomic ratios of the X elements.
The form of the X element in the oxide sintered body is not particularly defined. Examples of the existing form of element X in the oxide sintered body include a form in which it exists as an oxide, a form in which it exists as a solid solution, and a form in which it segregates at grain boundaries.

酸化物焼結体の各金属元素の原子比は、原料の配合量により制御できる。また、各元素の原子比は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)により含有元素を定量分析して求めることができる。 The atomic ratio of each metal element in the oxide sintered body can be controlled by the blending amount of the raw materials. Further, the atomic ratio of each element can be determined by quantitatively analyzing the contained elements using an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES).

本実施形態に係る酸化物焼結体は、Zn2-xSn1-yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含有することが好ましい。本明細書において、スピネル構造化合物をスピネル化合物と称する場合がある。Zn2-xSn1-yInx+yにおいて、xが0であり、yが0である場合、ZnSnOで表される。The oxide sintered body according to the present embodiment preferably contains a spinel structure compound represented by Zn 2-x Sn 1-y In x+y O 4 [0≦x<2, 0≦y<1] . In this specification, a spinel structure compound may be referred to as a spinel compound. In Zn 2-x Sn 1-y In x+y O 4 , when x is 0 and y is 0, it is represented by Zn 2 SnO 4 .

本実施形態に係る酸化物焼結体は、In(ZnO)で表される六方晶層状化合物を含有することが好ましい。本実施形態において、In(ZnO)で表される式中、mは、2~7の整数であり、3~5の整数であることが好ましい。mが2以上であれば、化合物が六方晶層状構造をとる。mが7以下であれば、酸化物焼結体のバルク抵抗が低くなる。The oxide sintered body according to this embodiment preferably contains a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m . In the present embodiment, In 2 O 3 (ZnO) m is an integer of 2 to 7, preferably 3 to 5. When m is 2 or more, the compound has a hexagonal layered structure. If m is 7 or less, the bulk resistance of the oxide sintered body will be low.

本実施形態に係る酸化物焼結体は、In(ZnO)[m=2~7]で表わされる六方晶層状化合物及びZn2-xSn1-yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含有することがより好ましい。The oxide sintered body according to the present embodiment is a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m=2 to 7] and Zn 2-x Sn 1-y In x+y O 4 [0≦ It is more preferable to contain a spinel structure compound represented by x<2,0≦y<1].

酸化インジウムと酸化亜鉛からなる六方晶層状化合物は、X線回折法による測定において、六方晶層状化合物に帰属されるX線回折パターンを示す化合物である。酸化物焼結体に含有される六方晶層状化合物は、In(ZnO)で表される化合物である。A hexagonal layered compound consisting of indium oxide and zinc oxide is a compound that exhibits an X-ray diffraction pattern that is assigned to a hexagonal layered compound when measured by an X-ray diffraction method. The hexagonal layered compound contained in the oxide sintered body is a compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m .

本実施形態に係る酸化物焼結体は、Zn2-xSn1-yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物及びInで表されるビックスバイト構造化合物を含有しても良い。The oxide sintered body according to the present embodiment is a spinel structure compound represented by Zn 2-x Sn 1-y In x+y O 4 [0≦x<2, 0≦y<1] and In 2 O 3 . It may contain the bixbite structure compound shown below.

(バルク抵抗)
本実施形態に係る酸化物焼結体がX元素を含有する場合、X元素の含有割合が上記式(1X)の範囲内であれば、スパッタリングターゲットのバルク抵抗を充分に低くすることもできる。
(bulk resistance)
When the oxide sintered body according to the present embodiment contains the X element, the bulk resistance of the sputtering target can be made sufficiently low as long as the content ratio of the X element is within the range of the above formula (1X).

本実施形態に係るスパッタリングターゲットのバルク抵抗は、50mΩcm以下であることが好ましく、25mΩcm以下であることがより好ましく、10mΩcm以下であることがさらに好ましく、5mΩcm以下であることがよりさらに好ましく、3mΩcm以下であることが特に好ましい。バルク抵抗が50mΩcm以下であれば、直流スパッタで安定した成膜を行うことができる。
バルク抵抗値は、公知の抵抗率計を使用して四探針法(JIS R 1637:1998)に基づき測定できる。測定箇所は9箇所程度であり、測定した9箇所の値の平均値をバルク抵抗値とするのが好ましい。
測定箇所は、酸化物焼結体の平面形状が四角形の場合には、面を3×3の9分割し、それぞれの四角形の中心点9箇所とするのが好ましい。
なお、酸化物焼結体の平面形状が円形の場合は、円に内接する正方形を3×3に9分割し、それぞれの正方形の中心点9箇所とするのが好ましい。
The bulk resistance of the sputtering target according to the present embodiment is preferably 50 mΩcm or less, more preferably 25 mΩcm or less, even more preferably 10 mΩcm or less, even more preferably 5 mΩcm or less, and even more preferably 3 mΩcm or less. It is particularly preferable that If the bulk resistance is 50 mΩcm or less, stable film formation can be performed by DC sputtering.
The bulk resistance value can be measured using a known resistivity meter based on the four-point probe method (JIS R 1637:1998). The number of measurement points is approximately nine, and it is preferable that the average value of the measured values at the nine points is taken as the bulk resistance value.
When the planar shape of the oxide sintered body is a rectangle, the measurement points are preferably 9, which are the center points of each of the 3 x 3 squares that the surface is divided into.
In addition, when the planar shape of the oxide sintered body is circular, it is preferable that the square inscribed in the circle is divided into nine 3×3 parts, and the center points of each square are set at nine locations.

(平均結晶粒径)
本実施形態に係る酸化物焼結体の平均結晶粒径は、異常放電の防止及び製造容易性の観点から、10μm以下であることが好ましく、8μm以下であることがより好ましい。
平均結晶粒径が10μm以下であれば、粒界に起因する異常放電を防止できる。酸化物焼結体の平均結晶粒径の下限は、特に規定されないが、製造容易性の観点から1μm以上であることが好ましい。
平均結晶粒径は、原料の選択及び製造条件の変更により調整できる。具体的には、平均粒径が小さい原料を用いることが好ましく、平均粒径が1μm以下の原料を用いることがより好ましい。さらに、焼結の際、焼結温度が高い程、又は焼結時間が長い程、平均結晶粒径が大きくなる傾向がある。
(Average grain size)
The average crystal grain size of the oxide sintered body according to this embodiment is preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, from the viewpoint of preventing abnormal discharge and manufacturing ease.
If the average crystal grain size is 10 μm or less, abnormal discharge due to grain boundaries can be prevented. Although the lower limit of the average crystal grain size of the oxide sintered body is not particularly defined, it is preferably 1 μm or more from the viewpoint of ease of manufacture.
The average crystal grain size can be adjusted by selecting raw materials and changing manufacturing conditions. Specifically, it is preferable to use a raw material with a small average particle size, and it is more preferable to use a raw material with an average particle size of 1 μm or less. Furthermore, during sintering, the higher the sintering temperature or the longer the sintering time, the larger the average crystal grain size tends to be.

平均結晶粒径は以下のようにして測定できる。
酸化物焼結体の表面を研磨し、平面形状が四角形の場合には、面を等面積に16分割し、それぞれの四角形の中心点16箇所において、倍率1000倍(80μm×125μm)の枠内で観察される粒子径を測定し、16箇所の枠内の粒子の粒径の平均値をそれぞれ求め、最後に16カ所の測定値の平均値を平均結晶粒径とする。
酸化物焼結体の表面を研磨し、平面形状が円形の場合、円に内接する正方形を等面積に16分割し、それぞれの正方形の中心点16箇所において、倍率1000倍(80μm×125μm)の枠内で観察される粒子の粒径を測定し、16箇所の枠内の粒子の粒径の平均値を求める。
粒径は、アスペクト比が2未満の粒子については、JIS R 1670:2006に基づき、結晶粒の粒径を円相当径として測定する。円相当径の測定手順としては、具体的には、微構造写真の測定対象グレインに円定規を当て対象グレインの面積に相当する直径を読み取る。アスペクト比が2以上の粒子については、最長径と最短径の平均値をその粒子の粒径とする。結晶粒は走査型電子顕微鏡(SEM)により観察できる。六方晶層状化合物、スピネル化合物及びビックスバイト構造化合物は、後述する実施例に記載の方法により確認できる。
The average grain size can be measured as follows.
If the surface of the oxide sintered body is polished and the planar shape is a square, the surface is divided into 16 equal areas, and the center points of each square are divided into 16 areas at a magnification of 1000 times (80 μm x 125 μm). The particle size observed at is measured, the average value of the particle size of the particles within the frame at 16 locations is determined, and finally the average value of the measured values at 16 locations is defined as the average crystal grain size.
When the surface of the oxide sintered body is polished and the planar shape is circular, the square inscribed in the circle is divided into 16 equal areas, and at the 16 center points of each square, a magnification of 1000 times (80 μm x 125 μm) is applied. The particle size of the particles observed within the frame is measured, and the average value of the particle sizes of the particles within the frame at 16 locations is determined.
For grains with an aspect ratio of less than 2, the grain size is measured based on JIS R 1670:2006, with the grain size of the crystal grains as equivalent circle diameter. Specifically, as a procedure for measuring the equivalent circle diameter, a circular ruler is applied to the grain to be measured in the microstructure photograph, and the diameter corresponding to the area of the grain to be measured is read. For particles with an aspect ratio of 2 or more, the average value of the longest diameter and the shortest diameter is taken as the particle size of the particle. Crystal grains can be observed using a scanning electron microscope (SEM). The hexagonal layered compound, spinel compound, and bixbite structure compound can be confirmed by the method described in the Examples below.

本実施形態に係る酸化物焼結体が、六方晶層状化合物とスピネル化合物とを含む場合、六方晶層状化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径との差は、1μm以下であることが好ましい。平均結晶粒径をこのような範囲とすることにより、酸化物焼結体の強度を向上させることができる。
本実施形態に係る酸化物焼結体の平均結晶粒径が10μm以下であり、六方晶層状化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径の差が1μm以下であることがより好ましい。
When the oxide sintered body according to the present embodiment includes a hexagonal layered compound and a spinel compound, the difference between the average crystal grain size of the hexagonal layered compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm or less. It is preferable that there be. By setting the average crystal grain size within such a range, the strength of the oxide sintered body can be improved.
It is more preferable that the average crystal grain size of the oxide sintered body according to this embodiment is 10 μm or less, and the difference between the average crystal grain size of the hexagonal layered compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm or less. .

また、本実施形態に係る酸化物焼結体が、ビックスバイト構造化合物とスピネル化合物とを含む場合、ビックスバイト構造化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径との差は、1μm以下であることが好ましい。平均結晶粒径をこのような範囲とすることにより、酸化物焼結体の強度を向上させることができる。
本実施形態に係る酸化物焼結体の平均結晶粒径が10μm以下であり、ビックスバイト構造化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径の差が1μm以下であることがより好ましい。
Further, when the oxide sintered body according to the present embodiment includes a bixbite structure compound and a spinel compound, the difference between the average crystal grain size of the bixbite structure compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm. It is preferable that it is below. By setting the average crystal grain size within such a range, the strength of the oxide sintered body can be improved.
It is more preferable that the average crystal grain size of the oxide sintered body according to this embodiment is 10 μm or less, and the difference between the average crystal grain size of the bixbite structure compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm or less. .

(相対密度)
本実施形態に係る酸化物焼結体の相対密度は、95%以上であることが好ましく、96%以上であることがより好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体の相対密度が95%以上であれば、本実施形態に係るスパッタリングターゲットの機械的強度が高く、かつ導電性に優れる。そのため、本実施形態に係るスパッタリングターゲットをRFマグネトロンスパッタリング装置またはDCマグネトロンスパッタリング装置に装着してスパッタリングを行う際の、プラズマ放電の安定性をより高めることができる。酸化物焼結体の相対密度は、焼結体における酸化物それぞれの固有の密度及びこれらの組成比から算出される、理論密度に対する酸化物焼結体の実際に測定した密度を、百分率で示したものである。酸化物焼結体の相対密度は、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化錫、並びに必要に応じて含まれるX元素の酸化物それぞれの固有の密度及びこれらの組成比から算出される、理論密度に対する酸化物焼結体の実際に測定した密度を、百分率で示したものである。
(relative density)
The relative density of the oxide sintered body according to this embodiment is preferably 95% or more, more preferably 96% or more.
When the relative density of the oxide sintered body according to this embodiment is 95% or more, the sputtering target according to this embodiment has high mechanical strength and excellent conductivity. Therefore, the stability of plasma discharge can be further improved when sputtering is performed by attaching the sputtering target according to this embodiment to an RF magnetron sputtering device or a DC magnetron sputtering device. The relative density of an oxide sintered body is calculated from the unique density of each oxide in the sintered body and their composition ratio, and the actually measured density of the oxide sintered body is expressed as a percentage of the theoretical density. It is something that The relative density of the oxide sintered body is, for example, the theoretical density calculated from the unique densities of indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and the oxides of element X contained as necessary and their composition ratios. The actually measured density of the oxide sintered body is shown in percentage.

酸化物焼結体の相対密度は、アルキメデス法に基づき測定できる。相対密度(単位:%)は、具体的には、酸化物焼結体の空中重量を、体積(=焼結体の水中重量/計測温度における水比重)で除し、下記式(数5)に基づく理論密度ρ(g/cm)に対する百分率の値とする。
相対密度={(酸化物焼結体の空中重量/体積)/理論密度ρ}×100
The relative density of the oxide sintered body can be measured based on the Archimedes method. Specifically, the relative density (unit: %) is calculated by dividing the air weight of the oxide sintered body by the volume (= weight of the sintered body in water/specific gravity of water at the measurement temperature), and calculating the following formula (Equation 5). The value is a percentage of the theoretical density ρ (g/cm 3 ) based on
Relative density = {(air weight/volume of oxide sintered body)/theoretical density ρ}×100

ρ=(C/100/ρ+C/100/ρ・・・+C/100/ρ-1 …(数5)
なお、式(数5)中で、C~Cは、それぞれ、酸化物焼結体又は酸化物焼結体の構成物質の含有量(質量%)を示し、ρ~ρは、C~Cに対応する各構成物質の密度(g/cm)を示す。
尚、密度と比重がほぼ同等であることから、各構成物質の密度は、化学便覧 基礎編I日本化学会編 改定2版(丸善株式会社)に記載されている酸化物の比重の値を用いることができる。
ρ=(C 1 /100/ρ 1 +C 2 /100/ρ 2 ...+C n /100/ρ n ) -1 ...(Math. 5)
In addition, in the formula (Equation 5), C 1 to C n each represent the content (mass%) of the oxide sintered body or the constituent material of the oxide sintered body, and ρ 1 to ρ n are The density (g/cm 3 ) of each constituent material corresponding to C 1 to C n is shown.
In addition, since the density and specific gravity are almost the same, the density of each constituent substance is determined using the value of the specific gravity of the oxide listed in the Chemical Handbook, Basic Edition I, edited by the Chemical Society of Japan, revised 2nd edition (Maruzen Co., Ltd.). be able to.

[酸化物焼結体の製造方法]
本実施形態に係る酸化物焼結体の製造方法は、混合・粉砕工程、造粒工程、成形工程及び焼結工程を含む。酸化物焼結体の製造方法は、その他の工程を含んでいてもよい。その他の工程としては、アニーリング工程が挙げられる。
以下、ITZO系酸化物焼結体を製造する場合を例に挙げて、各工程について具体的に説明する。
[Method for manufacturing oxide sintered body]
The method for producing an oxide sintered body according to the present embodiment includes a mixing/pulverizing process, a granulating process, a molding process, and a sintering process. The method for producing an oxide sintered body may include other steps. Other steps include an annealing step.
Hereinafter, each step will be specifically explained using the case of manufacturing an ITZO-based oxide sintered body as an example.

本実施形態に係る酸化物焼結体は、インジウム原料、亜鉛原料、錫原料及びX元素原料を混合及び粉砕する混合・粉砕工程、原料混合物を造粒する造粒工程、成形する成形工程、成形物を焼結する焼結工程及び必要に応じて焼結体をアニーリングする、アニーリング工程を経て製造できる。 The oxide sintered body according to this embodiment includes a mixing/pulverizing process of mixing and pulverizing an indium raw material, a zinc raw material, a tin raw material, and an X element raw material, a granulation process of granulating the raw material mixture, a molding process of molding, and a molding process. It can be manufactured through a sintering process in which the object is sintered and an annealing process in which the sintered body is annealed as necessary.

(1)混合・粉砕工程
混合・粉砕工程は、酸化物焼結体の原料を混合及び粉砕して原料混合物を得る工程である。原料混合物は、例えば、粉末状であることが好ましい。
混合・粉砕工程では、まず、酸化物焼結体の原料を用意する。
(1) Mixing/pulverizing process The mixing/pulverizing process is a process of mixing and pulverizing the raw materials for the oxide sintered body to obtain a raw material mixture. For example, the raw material mixture is preferably in powder form.
In the mixing/pulverizing process, first, raw materials for the oxide sintered body are prepared.

In、Zn及びSnを含む酸化物焼結体を製造する場合の原料は、次の通りである。
インジウム原料(In原料)は、Inを含む化合物又は金属であれば特に限定されない。
亜鉛原料(Zn原料)は、Znを含む化合物又は金属であれば特に限定されない。
スズ原料(Sn原料)は、Snを含む化合物又は金属であれば特に限定されない。
The raw materials used to produce the oxide sintered body containing In, Zn, and Sn are as follows.
The indium raw material (In raw material) is not particularly limited as long as it is a compound or metal containing In.
The zinc raw material (Zn raw material) is not particularly limited as long as it is a compound or metal containing Zn.
The tin raw material (Sn raw material) is not particularly limited as long as it is a compound or metal containing Sn.

X元素を含む酸化物焼結体を製造する場合の原料は、次の通りである。
X元素の原料も、X元素を含む化合物または金属であれば、特に限定されない。
The raw materials for producing the oxide sintered body containing the X element are as follows.
The raw material for element X is also not particularly limited as long as it is a compound or metal containing element X.

In原料、Zn原料、Sn原料及びX元素の原料は、好ましくは酸化物である。
酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫及びX元素酸化物等の原料は、高純度であることが好ましい。酸化物焼結体の原料の純度は、99質量%以上であることが好ましく、99.9質量%以上であることがより好ましく、99.99質量%以上であることがさらに好ましい。高純度の原料を用いると緻密な組織の焼結体が得られ、その焼結体からなるスパッタリングターゲットの体積抵抗率が低くなる。
The In raw material, Zn raw material, Sn raw material, and X element raw material are preferably oxides.
It is preferable that raw materials such as indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and X element oxide have high purity. The purity of the raw material for the oxide sintered body is preferably 99% by mass or more, more preferably 99.9% by mass or more, and even more preferably 99.99% by mass or more. When a high-purity raw material is used, a sintered body with a dense structure can be obtained, and a sputtering target made of the sintered body has a low volume resistivity.

原料としての金属酸化物の1次粒子の平均粒径は、0.01μm以上、10μm以下であることが好ましく、0.05μm以上、5μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上、5μm以下であることがさらに好ましい。
原料としての金属酸化物の1次粒子の平均粒径が0.01μm以上であれば凝集し難くなり、平均粒径が10μm以下であれば混合性が充分になり、緻密な組織の焼結体が得られる。平均粒径は、メジアン径D50を採用し、レーザー回折式粒度分布測定装置SALD-300V(株式会社島津製作所製)により測定する。
The average particle size of the primary particles of the metal oxide as a raw material is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less, and 0.1 μm or more and 5 μm or less. It is more preferable that
If the average particle size of the primary particles of the metal oxide as a raw material is 0.01 μm or more, it will be difficult to aggregate, and if the average particle size is 10 μm or less, the mixing property will be sufficient and a sintered body with a dense structure will be obtained. is obtained. The average particle size is measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-300V (manufactured by Shimadzu Corporation) using the median diameter D50.

酸化物焼結体の原料は、凝集を解くための分散剤とスプレードライヤーでの造粒に適した粘度に調整するための増粘剤を加え、ビーズミル等で混合粉砕される。分散剤としては、例えば、アクリル酸メタクリル酸共重合体アンモニア中和物等が挙げられ、増粘剤としては、例えば、ポリビニルアルコール等が挙げられる。 The raw materials for the oxide sintered body are mixed and pulverized using a bead mill or the like, with the addition of a dispersant to break up the agglomeration and a thickener to adjust the viscosity to a level suitable for granulation in a spray dryer. Examples of the dispersant include ammonia neutralized acrylic acid methacrylic acid copolymer, and examples of the thickener include polyvinyl alcohol.

(2)仮焼処理工程
混合・粉砕工程で得られた原料混合物は、直ちに造粒してもよいが、造粒前に仮焼処理を施してもよい。仮焼処理は、通常、700℃以上、900℃以下で、1時間以上、5時間以下、原料混合物を焼成する。
(2) Calcination treatment step The raw material mixture obtained in the mixing/pulverization step may be granulated immediately, or may be subjected to calcination treatment before granulation. In the calcination treatment, the raw material mixture is usually fired at a temperature of 700° C. or higher and 900° C. or lower for 1 hour or more and 5 hours or less.

(3)造粒工程
仮焼処理を施していない原料混合物、又は仮焼処理を施した原料混合物は、造粒処理することによって、下記(4)の成形工程における流動性及び充填性を改善できる。
本明細書において、酸化物焼結体の原料を造粒して原料造粒粉を得る工程を造粒工程と称する場合がある。
造粒処理は、スプレードライヤー等を用いて行うことができる。造粒工程で得られる造粒粉は、成形工程での型への均一充填のために真球状であることが望ましい。
造粒条件は、導入する原料スラリー濃度、スプレードライヤーの回転数及び熱風温度等を調整して適宜選定される。
スラリー溶液の調製は、仮焼処理を施していない原料混合物を用いる場合は、混合・粉砕工程で得られたスラリー溶液をそのまま用い、仮焼処理を施した原料混合物を用いる場合は、再度、混合・粉砕工程を経て、スラリー溶液に調製した上で用いられる。
(3) Granulation process A raw material mixture that has not been calcined or a raw material mixture that has been calcined can be granulated to improve fluidity and filling properties in the molding process described in (4) below. .
In this specification, the process of granulating the raw material for the oxide sintered body to obtain raw material granulated powder may be referred to as a granulation process.
The granulation process can be performed using a spray dryer or the like. The granulated powder obtained in the granulation process is preferably perfectly spherical in order to uniformly fill the mold in the molding process.
The granulation conditions are appropriately selected by adjusting the concentration of the raw material slurry to be introduced, the rotation speed of the spray dryer, the hot air temperature, etc.
When preparing a slurry solution, if a raw material mixture that has not been calcined is used, the slurry solution obtained in the mixing/pulverizing process is used as is, and if a raw material mixture that has been calcined is used, the slurry solution is mixed again.・It is used after being prepared into a slurry solution through a pulverization process.

本実施形態に係る酸化物焼結体の製造方法においては、造粒処理によって形成される原料造粒粉の粒径を、25μm以上、150μm以下の範囲内に制御する。
原料造粒粉の粒径が25μm以上であれば、下記(4)の成形工程で使用する金型の表面に対する原料造粒粉の滑り性が向上し、金型内に原料造粒粉を充分に充填できる。
原料造粒粉の粒径が150μm以下であれば、粒径が大きすぎて金型内の充填率が低くなることを抑制できる。
原料造粒粉の粒径は、25μm以上、75μm以下であることが好ましい。
In the method for producing an oxide sintered body according to the present embodiment, the particle size of the raw material granulated powder formed by the granulation process is controlled within the range of 25 μm or more and 150 μm or less.
If the particle size of the raw material granulated powder is 25 μm or more, the slipperiness of the raw material granulated powder on the surface of the mold used in the molding process (4) below will improve, and the raw material granulated powder will be sufficiently filled in the mold. can be filled.
When the particle size of the raw material granulated powder is 150 μm or less, it is possible to prevent the filling rate in the mold from becoming low due to the particle size being too large.
The particle size of the raw material granulated powder is preferably 25 μm or more and 75 μm or less.

所定範囲内の粒径である原料造粒粉を得る方法は、特に限定されない。例えば、造粒処理を施した原料混合物(原料造粒粉)を、篩にかけて、所望の粒径範囲に属する原料造粒粉を選別する方法が挙げられる。この方法に用いる篩は、所望の粒径の原料造粒粉が通過できるサイズの開口部を有する篩であることが好ましい。粒径範囲の下限値を基準に原料造粒粉を選別するための第1篩と、粒径範囲の上限値を基準に原料造粒粉を選別するための第2篩を用いることが好ましい。例えば、原料造粒粉の粒径を、25μm以上、150μm以下の範囲内に制御する場合、まず、25μm未満の原料造粒粉が通過可能であり、25μm以上の原料造粒粉を通過させないサイズの開口部を有する篩(第1篩)を用いて、25μm以上の粒径を有する原料造粒粉を選別する。次に、この選別後の原料造粒粉を、150μm以下の原料造粒粉が通過可能であり、150μmを超える原料造粒粉を通過させないサイズの開口部を有する篩(第2篩)を用いて、25μm以上、150μm以下の範囲内の原料造粒粉を選別する。第2篩を先に用い、次に第1篩を用いる順番でもよい。
原料造粒粉の粒径範囲を制御する方法は、上記のような篩を用いる方法に限定されず、下記(4)の成形工程に供する原料造粒粉が、25μm以上、150μm以下の範囲内であればよい。
The method for obtaining raw material granulated powder having a particle size within a predetermined range is not particularly limited. For example, a method may be used in which a raw material mixture (raw material granulated powder) subjected to granulation treatment is passed through a sieve to select raw material granulated powder belonging to a desired particle size range. The sieve used in this method is preferably a sieve having openings large enough to allow the raw material granulated powder of a desired particle size to pass through. It is preferable to use a first sieve for sorting the raw material granulated powder based on the lower limit of the particle size range and a second sieve for sorting the raw material granulated powder based on the upper limit of the particle size range. For example, when controlling the particle size of raw material granulated powder within the range of 25 μm or more and 150 μm or less, first, the raw material granulated powder of less than 25 μm can pass through, and the raw material granulated powder of 25 μm or more does not pass. Using a sieve (first sieve) having openings, raw material granulated powder having a particle size of 25 μm or more is sorted. Next, the raw material granulated powder after sorting is passed through a sieve (second sieve) having an opening size that allows raw material granulated powder of 150 μm or less to pass through, but does not allow raw material granulated powder of more than 150 μm to pass through. Then, raw material granulated powder having a particle diameter of 25 μm or more and 150 μm or less is selected. The second sieve may be used first, and then the first sieve may be used.
The method for controlling the particle size range of the raw material granulated powder is not limited to the method using a sieve as described above, and the raw material granulated powder to be subjected to the forming process in (4) below is within the range of 25 μm or more and 150 μm or less. That's fine.

なお、仮焼処理を施した原料混合物においては、粒子同士が結合しているため、造粒処理を行う場合は、造粒処理前に粉砕処理を行うことが好ましい。 In addition, in the raw material mixture subjected to the calcining treatment, the particles are bonded to each other, so when performing the granulation treatment, it is preferable to perform the pulverization treatment before the granulation treatment.

(4)成形工程
本明細書において、造粒工程で得た原料造粒粉を金型内に充填し、金型内に充填された前記原料造粒粉を成形して成形体を得る工程を成形工程と称する場合がある。
成形工程における成形方法としては、例えば、金型プレス成形が挙げられる。
スパッタリングターゲットとして、焼結密度の高い焼結体を得る場合には、成形工程において金型プレス成形等により予備成形した後に、冷間静水圧プレス(CIP;Cold Isostatic Pressing)成形等によりさらに圧密化することが好ましい。
(4) Molding process In this specification, the process of filling the raw material granulated powder obtained in the granulation process into a mold and molding the raw material granulated powder filled in the mold to obtain a molded body is described. Sometimes called a molding process.
Examples of the molding method in the molding step include die press molding.
When obtaining a sintered body with high sintering density as a sputtering target, after preforming by mold press molding etc. in the molding process, it is further consolidated by cold isostatic pressing (CIP) molding etc. It is preferable to do so.

原料造粒粉の粒径が25μm以上、150μm以下であることが好ましく、25μm以上、75μm以下であればより好ましい。
原料造粒粉の粒径が25μm以上、150μm以下であれば、成形工程で使用する金型内に原料造粒粉を充分に充填できるため、成形体における密度のバラツキも低減できる。
The particle size of the raw material granulated powder is preferably 25 μm or more and 150 μm or less, more preferably 25 μm or more and 75 μm or less.
If the particle size of the raw material granulated powder is 25 μm or more and 150 μm or less, the raw material granulated powder can be sufficiently filled into the mold used in the molding process, so that variations in density in the molded product can also be reduced.

(5)焼結工程
本明細書において、成形工程で得た成形体を、所定の温度範囲内で焼結する工程を焼結工程と称する場合がある。
焼結工程においては、常圧焼結、ホットプレス焼結、または熱間静水圧プレス(HIP;Hot Isostatic Pressing)焼結等の通常行われている焼結方法を用いることができる。
(5) Sintering process In this specification, the process of sintering the molded body obtained in the molding process within a predetermined temperature range may be referred to as a sintering process.
In the sintering step, a commonly used sintering method such as pressureless sintering, hot press sintering, or hot isostatic pressing (HIP) sintering can be used.

焼結温度は、1310℃以上、1440℃以下であることが好ましく、1320℃以上、1430℃以下であることがより好ましい。
焼結温度が1310℃以上、1440℃以下であれば、酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値(Hav)を上記範囲内に制御し易い。すなわち、造粒工程で得た所定範囲内の粒径を有する原料造粒粉を用いて成形体を作製し、この成形体を所定温度にて焼結することにより、酸化物焼結体における強度のバラツキを低減でき、ビッカース硬度が大きくなり過ぎることも防止できる。
焼結温度が1310℃以上であれば、充分な焼結密度が得られ、スパッタリングターゲットのバルク抵抗も低くできる。
焼結温度が1440℃以下であれば、焼結時の酸化亜鉛の昇華を抑制できる。
The sintering temperature is preferably 1310°C or higher and 1440°C or lower, more preferably 1320°C or higher and 1430°C or lower.
When the sintering temperature is 1310° C. or more and 1440° C. or less, the average value of Vickers hardness (H av ) of the surface of the oxide sintered body can be easily controlled within the above range. That is, by producing a molded body using raw material granulated powder having a particle size within a predetermined range obtained in the granulation process and sintering this molded body at a predetermined temperature, the strength of the oxide sintered body can be increased. It is possible to reduce the variation in the hardness and prevent the Vickers hardness from becoming too large.
If the sintering temperature is 1310° C. or higher, sufficient sintering density can be obtained and the bulk resistance of the sputtering target can also be lowered.
If the sintering temperature is 1440° C. or lower, sublimation of zinc oxide during sintering can be suppressed.

焼結工程において、室温から焼結温度に到達するまでの昇温速度を、0.1℃/分以上、3℃/分以下とすることが好ましい。
また、昇温の過程において、700℃以上、800℃以下で、温度を1時間以上、10時間以下保持し、所定温度で所定時間保持した後、焼結温度まで昇温してもよい。
In the sintering step, the rate of temperature increase from room temperature to the sintering temperature is preferably 0.1° C./min or more and 3° C./min or less.
Further, in the temperature raising process, the temperature may be maintained at 700° C. or higher and 800° C. or lower for 1 hour or more and 10 hours or less, and after being held at a predetermined temperature for a predetermined time, the temperature may be raised to the sintering temperature.

焼結時間は、焼結温度によって異なるが、1時間以上、50時間以下であることが好ましく、2時間以上、30時間以下であることがより好ましく、3時間以上、20時間以下であることがさらに好ましい。
焼結時の雰囲気としては、例えば、空気あるいは酸素ガスの雰囲気、空気あるいは酸素ガスと還元性ガスとを含んだ雰囲気、又は空気あるいは酸素ガスと不活性ガスとを含んだ雰囲気が挙げられる。還元性ガスとしては、例えば、水素ガス、メタンガス及び一酸化炭素ガス等が挙げられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。
The sintering time varies depending on the sintering temperature, but is preferably 1 hour or more and 50 hours or less, more preferably 2 hours or more and 30 hours or less, and 3 hours or more and 20 hours or less. More preferred.
Examples of the atmosphere during sintering include an atmosphere of air or oxygen gas, an atmosphere containing air or oxygen gas and a reducing gas, or an atmosphere containing air or oxygen gas and an inert gas. Examples of the reducing gas include hydrogen gas, methane gas, and carbon monoxide gas. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas.

(6)アニーリング工程
本実施形態に係る酸化物焼結体の製造方法において、アニーリング工程は、必須でない。アニーリング工程を実施する場合は、通常、700℃以上、1100℃以下で、1時間以上、5時間以下、温度を保持する。
アニーリング工程は、焼結体を、一旦、冷却した後、再度、昇温しアニーリングしてもよいし、焼結温度から降温する際にアニーリングしてもよい。
アニーリング時の雰囲気としては、例えば、空気あるいは酸素ガスの雰囲気、空気あるいは酸素ガスと還元性ガスとを含んだ雰囲気、又は空気あるいは酸素ガスと不活性ガスとを含んだ雰囲気が挙げられる。還元性ガスとしては、例えば、水素ガス、メタンガス及び一酸化炭素ガス等が挙げられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。
(6) Annealing process In the method for manufacturing an oxide sintered body according to this embodiment, the annealing process is not essential. When performing the annealing step, the temperature is usually maintained at 700° C. or higher and 1100° C. or lower for 1 hour or more and 5 hours or less.
In the annealing step, the sintered body may be once cooled and then the temperature may be raised again for annealing, or the sintered body may be annealed when the temperature is lowered from the sintering temperature.
Examples of the atmosphere during annealing include an atmosphere of air or oxygen gas, an atmosphere containing air or oxygen gas and a reducing gas, or an atmosphere containing air or oxygen gas and an inert gas. Examples of the reducing gas include hydrogen gas, methane gas, and carbon monoxide gas. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas.

なお、ITZO系とは異なる系統の酸化物焼結体を製造する場合も、前述と同様の工程により製造できる。 In addition, when manufacturing an oxide sintered body of a system different from the ITZO system, it can be manufactured by the same process as described above.

[スパッタリングターゲットの製造方法]
前述の製造方法によって得た酸化物焼結体を、適当な形状に切削加工し、必要に応じて酸化物焼結体の表面を研磨することによりスパッタリングターゲットを製造できる。
具体的には、酸化物焼結体をスパッタリング装置への装着に適した形状に切削加工することで、スパッタリングターゲット素材(ターゲット素材と称する場合もある。)を得る。このターゲット素材をバッキングプレートに接着することで、スパッタリングターゲットが得られる。
[Method for manufacturing sputtering target]
A sputtering target can be manufactured by cutting the oxide sintered body obtained by the above manufacturing method into an appropriate shape and polishing the surface of the oxide sintered body as necessary.
Specifically, a sputtering target material (sometimes referred to as target material) is obtained by cutting the oxide sintered body into a shape suitable for attachment to a sputtering device. A sputtering target is obtained by adhering this target material to a backing plate.

酸化物焼結体をターゲット素材として用いる場合には、焼結体の表面粗さRaは、0.5μm以下であることが好ましい。焼結体の表面粗さRaを調整する方法としては、例えば、焼結体を平面研削盤で研削する方法が挙げられる。 When using an oxide sintered body as a target material, the surface roughness Ra of the sintered body is preferably 0.5 μm or less. An example of a method for adjusting the surface roughness Ra of the sintered body is a method of grinding the sintered body with a surface grinder.

スパッタリングターゲット素材の表面は100番~1,000番のダイヤモンド砥石により、仕上げを行うことが好ましく、400番~800番のダイヤモンド砥石により仕上げを行うことが特に好ましい。100番以上、又は1,000番以下のダイヤモンド砥石を使用することにより、スパッタリングターゲット素材の割れを防ぐことができる。
スパッタリングターゲット素材の表面粗さRaが0.5μm以下であり、方向性のない研削面を備えていることが好ましい。スパッタリングターゲット素材の表面粗さRaが0.5μm以下であり、方向性のない研面を備えていれば、異常放電及びパーティクルの発生を防ぐことができる。
The surface of the sputtering target material is preferably finished with a diamond grindstone of No. 100 to 1,000, and particularly preferably finished with a diamond grindstone of No. 400 to 800. By using a diamond grindstone of No. 100 or more or No. 1,000 or less, cracking of the sputtering target material can be prevented.
It is preferable that the sputtering target material has a surface roughness Ra of 0.5 μm or less and has a ground surface without directionality. If the sputtering target material has a surface roughness Ra of 0.5 μm or less and has a ground surface with no directionality, abnormal discharge and generation of particles can be prevented.

最後に、得られたスパッタリングターゲット素材を清浄処理する。清浄処理の方法としては、例えば、エアーブロー及び流水洗浄等のいずれかの方法が挙げられる。エアーブローで異物を除去する際には、エアーブローのノズルの向い側から集塵機で吸気を行なうことで、より有効に異物を除去できる。
なお、以上のエアーブロー又は流水洗浄による清浄処理に加えて、さらに超音波洗浄等を実施してもよい。超音波洗浄としては、周波数25kHz以上300kHz以下の間で多重発振させて行なう方法が有効である。例えば、周波数25kHz以上300kHz以下の間で、25kHz刻みに12種類の周波数を多重発振させて超音波洗浄を行なう方法が好ましい。
Finally, the obtained sputtering target material is cleaned. Examples of the cleaning treatment include air blowing and running water washing. When removing foreign matter with air blow, it is possible to remove the foreign matter more effectively by using a dust collector to draw in air from the opposite side of the air blow nozzle.
In addition to the above-mentioned cleaning treatment by air blowing or running water cleaning, ultrasonic cleaning or the like may be further performed. An effective method for ultrasonic cleaning is a method in which multiple oscillations are performed at a frequency of 25 kHz or more and 300 kHz or less. For example, it is preferable to perform ultrasonic cleaning by multiplexing 12 different frequencies at 25 kHz intervals between 25 kHz and 300 kHz.

スパッタリングターゲット素材の厚みは、通常、2mm以上、20mm以下であり、3mm以上、12mm以下であることが好ましく、4mm以上、9mm以下であることがより好ましく、4mm以上、6mm以下であることがさらに好ましい。 The thickness of the sputtering target material is usually 2 mm or more and 20 mm or less, preferably 3 mm or more and 12 mm or less, more preferably 4 mm or more and 9 mm or less, and even more preferably 4 mm or more and 6 mm or less. preferable.

前述の工程及び処理を経て得たスパッタリングターゲット素材を、バッキングプレートへボンディングすることによって、スパッタリングターゲットを製造できる。また、複数のスパッタリングターゲット素材を1つのバッキングプレートに取り付け、実質的に1つのスパッタリングターゲット(多分割式スパッタリングターゲット)を製造してもよい。 A sputtering target can be manufactured by bonding the sputtering target material obtained through the steps and treatments described above to a backing plate. Alternatively, a plurality of sputtering target materials may be attached to one backing plate to produce substantially one sputtering target (multi-segmented sputtering target).

本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、酸化物焼結体を含み、当該酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値(Hav)が、500Hvを超え、900Hv未満であるため、クラック耐性が向上したスパッタリングターゲットである。The sputtering target according to the present embodiment includes an oxide sintered body, and the average Vickers hardness (H av ) of the surface of the oxide sintered body is more than 500 Hv and less than 900 Hv, so crack resistance is low. It is an improved sputtering target.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング成膜すれば、クラック耐性が向上しているので、安定して酸化物半導体薄膜を製造できる。 If sputtering film formation is performed using the sputtering target according to this embodiment, the crack resistance is improved, so that an oxide semiconductor thin film can be stably manufactured.

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。本発明は、実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples. The invention is not limited to the examples.

ITZO系酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットを作製した。 A sputtering target made of an ITZO-based oxide sintered body was produced.

(実施例1)
まず、原料として原子比(In:25原子%、Sn:15原子%、Zn:60原子%)となるように、以下の粉末を秤量した。
・In原料:純度99.99質量%の酸化インジウム粉末
(平均粒径:0.3μm)
・Sn原料:純度99.99質量%の酸化錫粉末
(平均粒径:1.0μm)
・Zn原料:純度99.99質量%の酸化亜鉛粉末
(平均粒径:3.0μm)
(Example 1)
First, the following powders were weighed as raw materials so that the atomic ratios were (In: 25 atomic %, Sn: 15 atomic %, Zn: 60 atomic %).
・In raw material: Indium oxide powder with a purity of 99.99% by mass
(Average particle size: 0.3μm)
・Sn raw material: tin oxide powder with a purity of 99.99% by mass
(Average particle size: 1.0μm)
・Zn raw material: Zinc oxide powder with a purity of 99.99% by mass
(Average particle size: 3.0μm)

原料として用いた前記酸化物の粉末の平均粒径としてメジアン径D50を採用し、当該平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置SALD-300V(株式会社島津製作所製)で測定した。 The median diameter D50 was used as the average particle diameter of the oxide powder used as a raw material, and the average particle diameter was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-300V (manufactured by Shimadzu Corporation).

次に、これらの原料に分散剤としてアクリル酸メタクリル酸共重合体アンモニア中和物(三明化成株式会社製、バンスターX754B)、増粘剤としてポリビニルアルコール、及び水を加えて、ビーズミルにて2時間混合粉砕し、固形分濃度70質量%の造粒用スラリー溶液を得た。得られたスラリー溶液をスプレードライヤーに供給し、回転数12,000回転、熱風温度150℃の条件で造粒して原料造粒粉を得た。
原料造粒粉を200メッシュの篩を通すことで75μmを超える粒径の造粒粉を除去し、次に500メッシュの篩を通すことで25μm未満の造粒粉を除去し、原料造粒粉の粒径を25μm以上、75μm以下の範囲内に調整した。
図5に、実施例1において調製した原料造粒粉のSEM観察画像を示す。
Next, acrylic acid methacrylic acid copolymer ammonia neutralized product (manufactured by Sanmei Kasei Co., Ltd., Banstar The mixture was mixed and pulverized for a period of time to obtain a slurry solution for granulation having a solid content concentration of 70% by mass. The obtained slurry solution was supplied to a spray dryer and granulated at a rotation speed of 12,000 rpm and a hot air temperature of 150° C. to obtain a raw material granulated powder.
The raw material granulated powder is passed through a 200-mesh sieve to remove granulated powder with a particle size of more than 75 μm, and then passed through a 500-mesh sieve to remove granulated powder with a particle size of less than 25 μm. The particle size was adjusted within the range of 25 μm or more and 75 μm or less.
FIG. 5 shows a SEM observation image of the raw material granulated powder prepared in Example 1.

次に、この原料造粒粉を内径300mm×600mm×9mmの金型へ均一に充填し、コールドプレス機にて加圧成形した。加圧成形後、冷間等方圧加圧装置(CIP装置)で294MPaの圧力で成形し、成形体を得た。
このようにして得た成形体3枚を、焼結炉にて酸素雰囲気下で780℃まで昇温後、780℃で5時間保持し、さらに1325℃まで昇温し、この焼結温度(1325℃)で20時間保持し、その後、炉冷して酸化物焼結体を得た。なお、昇温速度は2℃/分で行った。
得られた酸化物焼結体3枚を、それぞれ切断、平面研削し、142mm×305mm×5mmtの酸化物焼結体板3枚を得た。このうち1枚を特性評価用に、2枚をG1ターゲット[142mm×610mm(2分割)×5mmt]に用いた。
平面研削は、平面研削装置を用いて、まず#100のダイヤモンド砥石を用いて酸化物焼結体板を平面研削し、#200→#400→#800と細かい番手のダイヤモンド砥石で、順次、研削加工した。
研削加工後の酸化物焼結体板を光学顕微鏡で観察したところ、マイクロクラック等は特に観察されなかった。
Next, this raw material granulated powder was uniformly filled into a mold with an inner diameter of 300 mm x 600 mm x 9 mm, and pressure molded using a cold press machine. After pressure molding, molding was carried out at a pressure of 294 MPa using a cold isostatic press device (CIP device) to obtain a molded body.
The three molded bodies thus obtained were heated to 780°C in an oxygen atmosphere in a sintering furnace, held at 780°C for 5 hours, and further heated to 1325°C. ℃) for 20 hours, and then cooled in a furnace to obtain an oxide sintered body. Note that the temperature increase rate was 2° C./min.
The three obtained oxide sintered bodies were each cut and surface ground to obtain three oxide sintered bodies measuring 142 mm x 305 mm x 5 mm. One of these sheets was used for characteristic evaluation, and two sheets were used for a G1 target [142 mm x 610 mm (divided into 2) x 5 mmt].
For surface grinding, use a surface grinding device to first grind the surface of the oxide sintered body plate using a #100 diamond grinding wheel, and then sequentially grind the oxide sintered body plate using a diamond grinding wheel with a fineness of #200 → #400 → #800. processed.
When the oxide sintered body plate after the grinding process was observed under an optical microscope, no microcracks or the like were particularly observed.

得られた酸化物焼結体板3枚の内、1枚を用い、まず、ビッカース硬度を測定した後、適宜、所定サイズに切り出し、各種測定を行った。 First, the Vickers hardness of one of the three oxide sintered plates obtained was measured, and then the plate was cut to a predetermined size and subjected to various measurements.

(1)ビッカース硬度の測定
ビッカース硬度の測定は、Hardness Tester(AKASHI MVK-E3)を用い、JIS Z 2244:2009に準拠して実施した。測定点は酸化物焼結体(142×305mmサイズ)の中央のラインで片方の端から30mm毎のデータを10点採取し、平均値で評価した。
(1) Measurement of Vickers hardness Vickers hardness was measured using a Hardness Tester (AKASHI MVK-E3) in accordance with JIS Z 2244:2009. The measurement point was the center line of the oxide sintered body (142 x 305 mm size), and data was collected from 10 points every 30 mm from one end, and the average value was used for evaluation.

(2)結晶構造の確認
ビッカース硬度測定済の酸化物焼結体板をX線回折測定用に切り出し、X線回折測定装置(XRD)を用い、以下の条件により結晶構造を調べた。その結果、実施例1に係る酸化物焼結体においては、In(ZnO)(式中、m=2~7の整数)で表される六方晶層状化合物及び、Zn2-xSn1-yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル化合物が存在することを確認した。図6に、実施例1に係る酸化物焼結体のXRDチャートを示す。
・装置:(株)リガク製Smartlab
・X線:Cu-Kα線(波長1.5418×10-10m)
・平行ビーム、2θ-θ反射法、連続スキャン(2.0°/分)
・サンプリング間隔:0.02°
・発散スリット(Divergence Slit、DS):1.0mm
・散乱スリット(Scattering Slit、SS):1.0mm
・受光スリット(Receiving Slit、RS):1.0mm
(2) Confirmation of crystal structure The oxide sintered body plate whose Vickers hardness had been measured was cut out for X-ray diffraction measurement, and the crystal structure was examined using an X-ray diffraction measurement device (XRD) under the following conditions. As a result, in the oxide sintered body according to Example 1, a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m (where m = an integer from 2 to 7) and Zn 2-x It was confirmed that a spinel compound represented by Sn 1-y In x+y O 4 [0≦x<2, 0≦y<1] existed. FIG. 6 shows an XRD chart of the oxide sintered body according to Example 1.
・Device: Smartlab manufactured by Rigaku Co., Ltd.
・X-ray: Cu-Kα ray (wavelength 1.5418×10 -10 m)
・Parallel beam, 2θ-θ reflection method, continuous scan (2.0°/min)
・Sampling interval: 0.02°
・Divergence Slit (DS): 1.0mm
・Scattering Slit (SS): 1.0mm
・Receiving Slit (RS): 1.0mm

(3)組成の確認
同様に酸化物焼結体板の余りを用い、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES、株式会社島津製作所製)で酸化物焼結体の原子比を分析した。結果は次のとおりである。
Zn/(In+Sn+Zn)=0.60
Sn/(Sn+Zn)=0.20
In/(In+Sn+Zn)=0.25
(3) Confirmation of composition Similarly, using the remainder of the oxide sintered body plate, the atomic ratio of the oxide sintered body was analyzed using an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES, manufactured by Shimadzu Corporation). The results are as follows.
Zn/(In+Sn+Zn)=0.60
Sn/(Sn+Zn)=0.20
In/(In+Sn+Zn)=0.25

(実施例2~5)
実施例2~5に係る酸化物焼結体は、実施例1における焼結温度を表1に記載の焼結温度にそれぞれ変更したこと以外、実施例1と同様にして製造した。
(Examples 2 to 5)
The oxide sintered bodies according to Examples 2 to 5 were produced in the same manner as in Example 1, except that the sintering temperature in Example 1 was changed to the sintering temperature listed in Table 1.

(比較例1~2)
比較例1~2に係る酸化物焼結体は、実施例1における焼結温度を表1に記載の焼結温度にそれぞれ変更したこと以外、実施例1と同様にして製造した。
比較例2に係る酸化物焼結体は、研削加工後、光学顕微鏡で観察したところ、マイクロクラックが確認された。
(Comparative Examples 1-2)
The oxide sintered bodies according to Comparative Examples 1 and 2 were produced in the same manner as in Example 1, except that the sintering temperature in Example 1 was changed to the sintering temperature listed in Table 1.
When the oxide sintered body according to Comparative Example 2 was observed with an optical microscope after grinding, microcracks were confirmed.

(比較例3~4)
比較例3~4に係る酸化物焼結体は、実施例1における原料の造粒を実施せずに、金型により成形したこと、並びに焼結温度を表1に記載の焼結温度にそれぞれ変更したこと以外、実施例1と同様にして製造した。
(Comparative Examples 3-4)
The oxide sintered bodies according to Comparative Examples 3 and 4 were molded using a mold without granulating the raw materials in Example 1, and the sintering temperature was adjusted to the sintering temperature listed in Table 1. It was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the changes.

(比較例5~6)
比較例5~6に係る酸化物焼結体は、実施例1における焼結温度を表1に記載の焼結温度にそれぞれ変更したこと以外、実施例1と同様にして製造した。
(Comparative Examples 5-6)
The oxide sintered bodies according to Comparative Examples 5 and 6 were produced in the same manner as in Example 1, except that the sintering temperature in Example 1 was changed to the sintering temperature listed in Table 1.

Figure 0007359836000001
Figure 0007359836000001

(スパッタリングターゲットの製造)
次に、実施例1~5並びに比較例1~6に係る酸化物焼結体板2枚を用いて、バッキングプレートにボンディングすることで、G1サイズ:142mm×610mm(2分割)×5mmtのスパッタリングターゲットを製造した。
(Manufacture of sputtering target)
Next, by bonding to a backing plate using two oxide sintered plates according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6, sputtering of G1 size: 142 mm x 610 mm (divided into 2) x 5 mm Manufactured the target.

すべてのターゲットにおいて、ボンディング率は、98%以上であった。酸化物焼結体をバッキングプレートへボンディングした際には、酸化物焼結体にクラックは発生せず、スパッタリングターゲットを良好に製造できた。ボンディング率(接合率)は、X線CTにより確認した。 The bonding rate was 98% or higher for all targets. When the oxide sintered body was bonded to the backing plate, no cracks occurred in the oxide sintered body, and a sputtering target could be successfully manufactured. The bonding rate (joining rate) was confirmed by X-ray CT.

(スパッタリング時のクラック耐性)
作製したスパッタリングターゲットを用いて、G1スパッタ装置にて、雰囲気ガスが100%Arであり、スパッタ電力が1kWである条件で1時間プレスパッタを行った。ここで、G1スパッタ装置とは、基板サイズが300mm×400mm程度の第1世代の量産用スパッタ装置のことを指す。プレスパッタの後、表2に示す成膜条件でパワーを変えて2時間連続放電を実施し、放電終了後にチャンバー開放し、クラックの有無を目視確認し、パワーを上げ、再度放電テストを繰り返すことで、クラック耐性を評価した。
クラック耐性は、スパッタリングターゲットに割れが生じない最大限度のスパッタ電力である。クラック耐性は、1.80kW以上の場合を合格とした。各スパッタリングターゲットのクラック耐性の評価結果を表1に示す。
(Crack resistance during sputtering)
Using the prepared sputtering target, pre-sputtering was performed for 1 hour in a G1 sputtering apparatus under the conditions that the atmospheric gas was 100% Ar and the sputtering power was 1 kW. Here, the G1 sputtering apparatus refers to a first generation sputtering apparatus for mass production with a substrate size of approximately 300 mm x 400 mm. After pre-sputtering, perform continuous discharge for 2 hours while changing the power under the film forming conditions shown in Table 2, open the chamber after discharge, visually check for cracks, increase the power, and repeat the discharge test again. The crack resistance was evaluated.
Crack resistance is the maximum sputtering power that does not cause cracks in the sputtering target. For crack resistance, a case of 1.80 kW or more was considered to be passed. Table 1 shows the evaluation results of the crack resistance of each sputtering target.

Figure 0007359836000002
Figure 0007359836000002

実施例1~5に係る酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットによれば、クラック耐性に優れることが分かった。酸化物焼結体の表面のビッカース硬度が高かったためと考えられる。
比較例1、3及び4に係る酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットは、研削研磨の際のマイクロクラックは発生しなかったが、スパッタリング時のクラック耐性が実施例1~5よりも劣ることが分かった。比較例1、3及び4に係る酸化物焼結体の表面のビッカース硬度が低いことに起因していると考えられる。
比較例5に係る酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットは、研削研磨の際のマイクロクラックは発生しなかったが、スパッタリング時のクラック耐性が実施例1~5よりも劣ることが分かった。比較例5に係る酸化物焼結体の表面のビッカース硬度が低いことに起因していると考えられる。
比較例6に係る酸化物焼結体については、研削加工後の酸化物焼結体を光学顕微鏡で観察したところ、マイクロクラックが確認された。
It was found that the sputtering targets using the oxide sintered bodies according to Examples 1 to 5 had excellent crack resistance. This is thought to be due to the high Vickers hardness of the surface of the oxide sintered body.
The sputtering targets using the oxide sintered bodies according to Comparative Examples 1, 3, and 4 did not generate microcracks during grinding and polishing, but the crack resistance during sputtering was inferior to Examples 1 to 5. I understand. This is thought to be due to the low Vickers hardness of the surfaces of the oxide sintered bodies of Comparative Examples 1, 3, and 4.
The sputtering target using the oxide sintered body according to Comparative Example 5 did not generate microcracks during grinding and polishing, but it was found that the crack resistance during sputtering was inferior to Examples 1 to 5. This is thought to be due to the low Vickers hardness of the surface of the oxide sintered body according to Comparative Example 5.
Regarding the oxide sintered body according to Comparative Example 6, when the oxide sintered body after the grinding process was observed with an optical microscope, microcracks were confirmed.

1、1A、1B、1C…酸化物焼結体、3…バッキングプレート。 1, 1A, 1B, 1C...oxide sintered body, 3...backing plate.

Claims (8)

酸化物焼結体であって、
前記酸化物焼結体は、インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素を含み、
前記酸化物焼結体の表面のビッカース硬度の平均値が、500Hvを超え、900Hv未満である、
酸化物焼結体。
An oxide sintered body,
The oxide sintered body contains an indium element, a tin element and a zinc element,
The average value of the Vickers hardness of the surface of the oxide sintered body is more than 500 Hv and less than 900 Hv,
Oxide sintered body.
請求項1に記載の酸化物焼結体を含む、スパッタリングターゲット。 A sputtering target comprising the oxide sintered body according to claim 1. 前記酸化物焼結体の金属元素の95質量%以上100質量%以下が、インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素である
請求項2に記載のスパッタリングターゲット。
95% by mass or more and 100% by mass or less of the metal elements of the oxide sintered body are indium element, tin element, and zinc element,
The sputtering target according to claim 2.
前記酸化物焼結体は、さらに、X元素を含み、
X元素は、ゲルマニウム元素、シリコン元素、イットリウム元素、ジルコニウム元素、アルミニウム元素、マグネシウム元素、イッテルビウム元素及びガリウム元素からなる群から選択される少なくとも1種以上の元素である、
請求項2又は請求項3に記載のスパッタリングターゲット。
The oxide sintered body further contains X element,
The X element is at least one element selected from the group consisting of germanium element, silicon element, yttrium element, zirconium element, aluminum element, magnesium element, ytterbium element, and gallium element.
The sputtering target according to claim 2 or 3 .
前記酸化物焼結体は、下記式(1)、(2)及び(3)で表される原子組成比の範囲を満たす、
請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80 ・・・(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 ・・・(2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 ・・・(3)
The oxide sintered body satisfies the range of atomic composition ratios represented by the following formulas (1), (2) and (3),
The sputtering target according to any one of claims 2 to 4.
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80...(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 (2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 (3)
前記酸化物焼結体は、In(ZnO)m[m=2~7]で表わされる六方晶層状化合物及びZn2-xSn1-yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含む、
請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
The oxide sintered body is a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m=2-7] and Zn 2-x Sn 1-y In x+y O 4 [0≦x<2, 0≦y<1], including a spinel structure compound represented by
The sputtering target according to any one of claims 2 to 5.
請求項2から請求項6のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットを製造するためのスパッタリングターゲットの製造方法であって、
前記酸化物焼結体の原料を造粒して、粒径が、25μm以上、150μm以下である原料造粒粉を得る工程と、
前記原料造粒粉を金型内に充填し、前記金型内に充填された前記原料造粒粉を成形して成形体を得る工程と、
前記成形体を、1310℃以上、1440℃以下で焼結する工程と、を含む、
スパッタリングターゲットの製造方法。
A method for manufacturing a sputtering target for manufacturing the sputtering target according to any one of claims 2 to 6, comprising:
Granulating the raw material for the oxide sintered body to obtain raw material granulated powder having a particle size of 25 μm or more and 150 μm or less;
filling the raw material granulated powder into a mold and molding the raw material granulated powder filled in the mold to obtain a molded body;
Sintering the molded body at a temperature of 1310°C or higher and 1440°C or lower,
A method of manufacturing a sputtering target.
請求項7に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記原料造粒粉の粒径が、25μm以上、75μm以下である、
スパッタリングターゲットの製造方法。
The method for manufacturing a sputtering target according to claim 7,
The particle size of the raw material granulated powder is 25 μm or more and 75 μm or less,
A method of manufacturing a sputtering target.
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