JPH07166341A - インジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 - Google Patents
インジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法Info
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- JPH07166341A JPH07166341A JP34259793A JP34259793A JPH07166341A JP H07166341 A JPH07166341 A JP H07166341A JP 34259793 A JP34259793 A JP 34259793A JP 34259793 A JP34259793 A JP 34259793A JP H07166341 A JPH07166341 A JP H07166341A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱処理工程を要せずに、ＳｎＯ2相当の中間
化合物の存在を低減する。 【構成】 スズ量が2〜6wt％に調整された平均粒径0.1
μm以下の酸化インジウム−酸化スズ複合粉末をプレス
成形した後、1〜10気圧の加圧酸素雰囲気中、1500〜170
0℃で焼結することにより、実質的にインジウム、スズ
および酸素からなる焼結体であり、相対密度が90％以上
で単相構造を有するインジウム・スズ酸化物膜用スパッ
タリング用ターゲットが得られる。
化合物の存在を低減する。 【構成】 スズ量が2〜6wt％に調整された平均粒径0.1
μm以下の酸化インジウム−酸化スズ複合粉末をプレス
成形した後、1〜10気圧の加圧酸素雰囲気中、1500〜170
0℃で焼結することにより、実質的にインジウム、スズ
および酸素からなる焼結体であり、相対密度が90％以上
で単相構造を有するインジウム・スズ酸化物膜用スパッ
タリング用ターゲットが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置、薄膜エ
レクトロルミネッサンス表示装置等に使用され、透明電
極となるインジウム・スズ酸化物膜を形成するのに用い
られるインジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用タ
ーゲットおよびその製造方法に関する。
レクトロルミネッサンス表示装置等に使用され、透明電
極となるインジウム・スズ酸化物膜を形成するのに用い
られるインジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用タ
ーゲットおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化インジウムＩｎ2Ｏ3中に酸化スズＳ
ｎＯ2をドープした膜であるインジウム・スズ酸化物膜
（以下ＩＴＯ膜と称する）は高い透光性と高い導電性を
備えており、液晶表示素子やエレクトロルミネッサンス
などの表示装置、あるいは航空機などの窓ガラスの氷結
防止用ヒータなどへの導電経路として広く使用されてい
る。 このようなＩＴＯ膜は通常スパッタリング法、電
子ビーム蒸着、ＣＶＤ法等により形成されるものであ
る。このなかで、インジウム酸化物とスズ酸化物の焼結
体をターゲットとして不活性ガスイオンによりスパッタ
リングすることによりＩＴＯ膜を形成するスパッタリン
グ法は、他の方法よりも装置の構成が単純であり、主流
になっている。
ｎＯ2をドープした膜であるインジウム・スズ酸化物膜
（以下ＩＴＯ膜と称する）は高い透光性と高い導電性を
備えており、液晶表示素子やエレクトロルミネッサンス
などの表示装置、あるいは航空機などの窓ガラスの氷結
防止用ヒータなどへの導電経路として広く使用されてい
る。 このようなＩＴＯ膜は通常スパッタリング法、電
子ビーム蒸着、ＣＶＤ法等により形成されるものであ
る。このなかで、インジウム酸化物とスズ酸化物の焼結
体をターゲットとして不活性ガスイオンによりスパッタ
リングすることによりＩＴＯ膜を形成するスパッタリン
グ法は、他の方法よりも装置の構成が単純であり、主流
になっている。
【０００３】焼結体ターゲットは、当初Ｉｎ2Ｏ3粉末と
ＳｎＯ2粉末の混合粉末を焼結することから出発した
が、種々の問題点が提起された。その一つとしてスパッ
タリング中の異常放電現象がある。この異常放電現象が
生ずるとスパッタリング膜の特性が均一にならず、また
異常放電現象発生を放置してスパッタリングを続ける
と、スパッタリング面に黒化物が発生し、これに伴って
形成する膜の薄膜抵抗が増大していくという結果になる
ことがわかった。この問題に対して、特開平4-160047号
では、実質的にインジウム、酸素及び3重量％以上のス
ズから成り、相対密度が80％以上であるＩＴＯ焼結体に
おいて、電子線マイクロアナライザーの線分析における
スズ組成が平均組成の0.8〜1.2倍の範囲内にあり、表面
抵抗値が1mΩ/cm2以下であり、ＳｎＯ2相の(110)面のＸ
線回折のピークの積分強度が、Ｉｎ2Ｏ3相の(222)面の
Ｘ線回折ピークの積分強度の0.5％以下であることを特
徴とするＩＴＯ焼結体ターゲットを提案している。この
ターゲットは、ＳｎＯ2相の存在量を低減することによ
り先の問題点を解決せんとするものである。なお、Ｓｎ
Ｏ2相の低減は、原料粉末を1350℃以上、好ましくは140
0〜1550℃の温度範囲で10時間以上熱処理することによ
ってＳｎＯ2相とＩｎ2Ｏ3相とを十分に反応させＳｎＯ2
相の量を大幅に減少させることにより実現される。
ＳｎＯ2粉末の混合粉末を焼結することから出発した
が、種々の問題点が提起された。その一つとしてスパッ
タリング中の異常放電現象がある。この異常放電現象が
生ずるとスパッタリング膜の特性が均一にならず、また
異常放電現象発生を放置してスパッタリングを続ける
と、スパッタリング面に黒化物が発生し、これに伴って
形成する膜の薄膜抵抗が増大していくという結果になる
ことがわかった。この問題に対して、特開平4-160047号
では、実質的にインジウム、酸素及び3重量％以上のス
ズから成り、相対密度が80％以上であるＩＴＯ焼結体に
おいて、電子線マイクロアナライザーの線分析における
スズ組成が平均組成の0.8〜1.2倍の範囲内にあり、表面
抵抗値が1mΩ/cm2以下であり、ＳｎＯ2相の(110)面のＸ
線回折のピークの積分強度が、Ｉｎ2Ｏ3相の(222)面の
Ｘ線回折ピークの積分強度の0.5％以下であることを特
徴とするＩＴＯ焼結体ターゲットを提案している。この
ターゲットは、ＳｎＯ2相の存在量を低減することによ
り先の問題点を解決せんとするものである。なお、Ｓｎ
Ｏ2相の低減は、原料粉末を1350℃以上、好ましくは140
0〜1550℃の温度範囲で10時間以上熱処理することによ
ってＳｎＯ2相とＩｎ2Ｏ3相とを十分に反応させＳｎＯ2
相の量を大幅に減少させることにより実現される。
【０００４】また、特開平4-293769号には、焼結密度80
％〜100％以下、焼結粒径5μm以上30μm以下、かつ少な
くとも焼結粒子表面に(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3が存在しな
いＩＴＯ焼結体ターゲットが開示されている。このター
ゲットは、低温スパッタリングで低抵抗の透明電極膜の
形成を可能とすることを目的とするものであり、ＩＴＯ
粉末成形体を1450℃〜1600℃以下で焼結させた後、この
焼結体を少なくとも酸素を含有する雰囲気1000℃以上13
00℃以下の温度範囲で熱処理することにより得られる。
すなわち、酸素含有雰囲気において(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2
Ｏ3を熱分解させることにより、(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3
を消失させるのである。
％〜100％以下、焼結粒径5μm以上30μm以下、かつ少な
くとも焼結粒子表面に(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3が存在しな
いＩＴＯ焼結体ターゲットが開示されている。このター
ゲットは、低温スパッタリングで低抵抗の透明電極膜の
形成を可能とすることを目的とするものであり、ＩＴＯ
粉末成形体を1450℃〜1600℃以下で焼結させた後、この
焼結体を少なくとも酸素を含有する雰囲気1000℃以上13
00℃以下の温度範囲で熱処理することにより得られる。
すなわち、酸素含有雰囲気において(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2
Ｏ3を熱分解させることにより、(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3
を消失させるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、特開平
4-160047号および特開平4-293769号は、ＩＴＯターゲッ
トにとって有害となる相の低減を達成しており、有効な
技術である。しかし、いずれも焼結以外に熱処理工程が
必要となるため生産効率、コストの面から言えば望まし
いものではない。また、特開平4-160047号ではＳｎＯ2
相の低減は達成されるが(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3相といっ
た中間化合物相の低減は達成されず、逆に特開平4-2937
69号では(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3相の低減は達成されるが
ＳｎＯ2相の低減は達成されない。そこで本発明は、熱
処理工程を特に要せずにＳｎＯ2相、および(Ｉｎ0.6Ｓ
ｎ0 .4)2Ｏ3相等の中間化合物相の存在を低減したＩＴＯ
ターゲットおよびその製造方法の提供を課題とする。
4-160047号および特開平4-293769号は、ＩＴＯターゲッ
トにとって有害となる相の低減を達成しており、有効な
技術である。しかし、いずれも焼結以外に熱処理工程が
必要となるため生産効率、コストの面から言えば望まし
いものではない。また、特開平4-160047号ではＳｎＯ2
相の低減は達成されるが(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3相といっ
た中間化合物相の低減は達成されず、逆に特開平4-2937
69号では(Ｉｎ0.6Ｓｎ0.4)2Ｏ3相の低減は達成されるが
ＳｎＯ2相の低減は達成されない。そこで本発明は、熱
処理工程を特に要せずにＳｎＯ2相、および(Ｉｎ0.6Ｓ
ｎ0 .4)2Ｏ3相等の中間化合物相の存在を低減したＩＴＯ
ターゲットおよびその製造方法の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、種々検討を行った結果、Ｓｎ含有量を従来に
比べて少なくした酸化インジウム−酸化スズ複合粉末を
成形、焼結することにより、ＳｎＯ2相および中間化合
物相が存在しないか、存在しても従来に比べて微少であ
るターゲットを得ることができることを知見した。すな
わち、本発明のインジウム・スズ酸化物膜用スパッタリ
ング用ターゲットは、実質的にインジウム、スズおよび
酸素からなる焼結体であり、相対密度が90％以上で単相
構造を有し、比抵抗値が1×10-3Ω・cm以下であることを
特徴とし、また本発明のインジウム・スズ酸化物膜用ス
パッタリング用ターゲットの製造方法は、スズ量が2〜6
wt％に調整された平均粒径0.1μm以下の酸化インジウム
−酸化スズ複合粉末をプレス成形した後、1〜10気圧の
加圧酸素雰囲気中、1500〜1700℃で焼結することを特徴
とする。
するため、種々検討を行った結果、Ｓｎ含有量を従来に
比べて少なくした酸化インジウム−酸化スズ複合粉末を
成形、焼結することにより、ＳｎＯ2相および中間化合
物相が存在しないか、存在しても従来に比べて微少であ
るターゲットを得ることができることを知見した。すな
わち、本発明のインジウム・スズ酸化物膜用スパッタリ
ング用ターゲットは、実質的にインジウム、スズおよび
酸素からなる焼結体であり、相対密度が90％以上で単相
構造を有し、比抵抗値が1×10-3Ω・cm以下であることを
特徴とし、また本発明のインジウム・スズ酸化物膜用ス
パッタリング用ターゲットの製造方法は、スズ量が2〜6
wt％に調整された平均粒径0.1μm以下の酸化インジウム
−酸化スズ複合粉末をプレス成形した後、1〜10気圧の
加圧酸素雰囲気中、1500〜1700℃で焼結することを特徴
とする。
【０００７】本発明ターゲットにおいて、その組織を単
相構造としたのは、スパッタリング時の投入電力1W/c
m2、スパッタリングガス圧1Pa、基板温度25℃の条件で
スパッタリングを実施したとき、30時間スパッタリング
しても抵抗値の変動を2％以下とすることが可能となっ
たからである。本発明において組織が単相構造であると
は、スズが酸化インジウム格子間に存在するドーパント
状態にあり、ＩｎＯ3相以外のＳｎＯ2相および中間化合
物相が皆無であるか、存在していても面積率で10％以
下、望ましくは5％以下であることを言う。単相構造で
あることの確認は、Ｘ線回折およびミクロ組織観察によ
り行うことができる。図１に単相構造のミクロ組織写真
を、また図２に異相を含む複相構造のミクロ組織写真を
示す。図２の異相は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナラ
イザ）分析結果より、Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12であることが同定
された。また、本発明において相対密度を90％以上とし
たのは、90％未満であると低密度に起因して、スパッタ
リング進行中の薄膜抵抗の増加が避けられず、単相構造
とすることによる薄膜抵抗の安定化の効果が明瞭に現れ
ないためである。本発明のターゲットにおいて比抵抗値
を1×10-3Ω・cm以下とするのは、ＩＴＯ膜の比抵抗値を
10-4Ω・cm台にするために必要だからである。
相構造としたのは、スパッタリング時の投入電力1W/c
m2、スパッタリングガス圧1Pa、基板温度25℃の条件で
スパッタリングを実施したとき、30時間スパッタリング
しても抵抗値の変動を2％以下とすることが可能となっ
たからである。本発明において組織が単相構造であると
は、スズが酸化インジウム格子間に存在するドーパント
状態にあり、ＩｎＯ3相以外のＳｎＯ2相および中間化合
物相が皆無であるか、存在していても面積率で10％以
下、望ましくは5％以下であることを言う。単相構造で
あることの確認は、Ｘ線回折およびミクロ組織観察によ
り行うことができる。図１に単相構造のミクロ組織写真
を、また図２に異相を含む複相構造のミクロ組織写真を
示す。図２の異相は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナラ
イザ）分析結果より、Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12であることが同定
された。また、本発明において相対密度を90％以上とし
たのは、90％未満であると低密度に起因して、スパッタ
リング進行中の薄膜抵抗の増加が避けられず、単相構造
とすることによる薄膜抵抗の安定化の効果が明瞭に現れ
ないためである。本発明のターゲットにおいて比抵抗値
を1×10-3Ω・cm以下とするのは、ＩＴＯ膜の比抵抗値を
10-4Ω・cm台にするために必要だからである。
【０００８】また、本発明者は、ターゲット材を単相構
造とする方法として、平均粒径0.1μm以下の酸化インジ
ウム−酸化スズ複合粉末を利用すれば良いことを見いだ
した。 すなわち、本発明のターゲットの製造方法は、
スズ量が2〜6wt％に調整された平均粒径0.1μm以下の酸
化インジウム−酸化スズ複合粉末をプレス成形した後、
1〜10気圧の加圧酸素雰囲気中、1500〜1700℃で焼結す
ることを特徴とするインジウム・スズ酸化物膜用スパッ
タリング用ターゲットの製造方法である。本発明におい
て酸化インジウム−酸化スズ複合粉末とは、単一粉末粒
子中にＩｎ、Ｓｎおよび酸素が混在している粉末をい
う。具体的には固溶体粉末、共沈法による粉末、あるい
はＩｎ−Ｓｎ合金を不活性ガス中で加熱蒸発させこれに
空気または酸素ガスを吹きつけ酸化物化する蒸発急冷法
による粉末が掲げられる。本発明製造方法の第１の特徴
は、ターゲットの組織を単相構造とするめに酸化インジ
ウム−酸化スズ複合粉末を用いる点にある。すなわち、
酸化インジウムと酸化スズの混合粉末の場合、組織的に
均一な焼結体を得ることができずＳｎＯ2、Ｉｎ4Ｓｎ3
Ｏ12等の中間化合物相の発生を抑制することができない
のに対し、均一性の優れた酸化インジウム−酸化スズ複
合粉末では焼結体の組織も均一になりＳｎＯ2、Ｉｎ4Ｓ
ｎ3Ｏ12などの中間化合物の発生を抑制することができ
る。
造とする方法として、平均粒径0.1μm以下の酸化インジ
ウム−酸化スズ複合粉末を利用すれば良いことを見いだ
した。 すなわち、本発明のターゲットの製造方法は、
スズ量が2〜6wt％に調整された平均粒径0.1μm以下の酸
化インジウム−酸化スズ複合粉末をプレス成形した後、
1〜10気圧の加圧酸素雰囲気中、1500〜1700℃で焼結す
ることを特徴とするインジウム・スズ酸化物膜用スパッ
タリング用ターゲットの製造方法である。本発明におい
て酸化インジウム−酸化スズ複合粉末とは、単一粉末粒
子中にＩｎ、Ｓｎおよび酸素が混在している粉末をい
う。具体的には固溶体粉末、共沈法による粉末、あるい
はＩｎ−Ｓｎ合金を不活性ガス中で加熱蒸発させこれに
空気または酸素ガスを吹きつけ酸化物化する蒸発急冷法
による粉末が掲げられる。本発明製造方法の第１の特徴
は、ターゲットの組織を単相構造とするめに酸化インジ
ウム−酸化スズ複合粉末を用いる点にある。すなわち、
酸化インジウムと酸化スズの混合粉末の場合、組織的に
均一な焼結体を得ることができずＳｎＯ2、Ｉｎ4Ｓｎ3
Ｏ12等の中間化合物相の発生を抑制することができない
のに対し、均一性の優れた酸化インジウム−酸化スズ複
合粉末では焼結体の組織も均一になりＳｎＯ2、Ｉｎ4Ｓ
ｎ3Ｏ12などの中間化合物の発生を抑制することができ
る。
【０００９】本発明において、原料粉末として均一性に
優れる複合粉末を全量用いることが最も望ましい。しか
し、この複合粉末を主成分とし、平均粒径0.1μm以下の
酸化インジウムおよび平均粒径0.1μm以下の酸化スズの
一種または二種を混合した混合粉末を用いることもでき
る。本発明製造方法の第２の特徴は、Ｓｎ量を2〜6wt％
と従来に比べて少量とした点にある。すなわち、前記特
開平4-160047号、同4-293769号の実施例に示されるよう
に、従来Ｉｎ2Ｏ3粉末に対してＳｎＯ2粉末は10wt％、
つまりＳｎ量に換算すると8wt％程度含有されていたの
に対し本発明では2〜6wt％とするのである。本発明にお
いて、Ｓｎ量を2wt％とするのは、これ未満ではＩＴＯ
膜に要求される低抵抗値を得ることができないからであ
る。また、Ｓｎ量が6wt％を越えるとＳｎＯ2量、Ｉｎ4
Ｓｎ3Ｏ12相等の中間化合物相低減が達成されないから
である。Ｓｎ量の望ましい範囲は3.5〜5.5wt％である。
優れる複合粉末を全量用いることが最も望ましい。しか
し、この複合粉末を主成分とし、平均粒径0.1μm以下の
酸化インジウムおよび平均粒径0.1μm以下の酸化スズの
一種または二種を混合した混合粉末を用いることもでき
る。本発明製造方法の第２の特徴は、Ｓｎ量を2〜6wt％
と従来に比べて少量とした点にある。すなわち、前記特
開平4-160047号、同4-293769号の実施例に示されるよう
に、従来Ｉｎ2Ｏ3粉末に対してＳｎＯ2粉末は10wt％、
つまりＳｎ量に換算すると8wt％程度含有されていたの
に対し本発明では2〜6wt％とするのである。本発明にお
いて、Ｓｎ量を2wt％とするのは、これ未満ではＩＴＯ
膜に要求される低抵抗値を得ることができないからであ
る。また、Ｓｎ量が6wt％を越えるとＳｎＯ2量、Ｉｎ4
Ｓｎ3Ｏ12相等の中間化合物相低減が達成されないから
である。Ｓｎ量の望ましい範囲は3.5〜5.5wt％である。
【００１０】本発明において、用いる粉末の平均粒径を
0.1μm以下とするのは、相対密度が90％以上の焼結体を
得るのが困難だからである。また本発明において、焼結
雰囲気を1気圧以上の加圧酸素雰囲気中とするのは高密
度化のために必要だからであるが、10気圧程度で密度向
上の効果は飽和する。したがって、経済面をも考慮し焼
結雰囲気を1気圧〜10気圧の加圧酸素雰囲気とする。焼
結温度は、1500℃未満では相対密度90％以上の焼結体が
得られず、一方1700℃を越えると酸化スズ、酸化インジ
ウムの分解による密度低下が生ずるので1500〜1700℃と
する。
0.1μm以下とするのは、相対密度が90％以上の焼結体を
得るのが困難だからである。また本発明において、焼結
雰囲気を1気圧以上の加圧酸素雰囲気中とするのは高密
度化のために必要だからであるが、10気圧程度で密度向
上の効果は飽和する。したがって、経済面をも考慮し焼
結雰囲気を1気圧〜10気圧の加圧酸素雰囲気とする。焼
結温度は、1500℃未満では相対密度90％以上の焼結体が
得られず、一方1700℃を越えると酸化スズ、酸化インジ
ウムの分解による密度低下が生ずるので1500〜1700℃と
する。
【００１１】
（実施例１）インジウム−スズ合金を加熱溶融後、1300
℃に加熱されたチャンバー内へ噴霧する乾式法により酸
化インジウム−酸化スズ複合粉末を製造し、この粉末を
分級し、表１に示す平均粒径を有する粉末を準備した。
さらに、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末は各々イン
ジウム、スズを同様に乾式法により図１に示す平均粒径
のものを得た。これらの粉末を混合する場合は、所定の
比率になるようにボールミルによって24時間混合した。
複合粉末単独の場合は、この粉末にポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）を1％添加して造粒し、これを冷間プレス
で成形圧力3000kg/cm2で成形した。この成形体を1600℃
で5気圧の加圧酸素雰囲気中で6時間保持し焼結を行っ
た。
℃に加熱されたチャンバー内へ噴霧する乾式法により酸
化インジウム−酸化スズ複合粉末を製造し、この粉末を
分級し、表１に示す平均粒径を有する粉末を準備した。
さらに、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末は各々イン
ジウム、スズを同様に乾式法により図１に示す平均粒径
のものを得た。これらの粉末を混合する場合は、所定の
比率になるようにボールミルによって24時間混合した。
複合粉末単独の場合は、この粉末にポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）を1％添加して造粒し、これを冷間プレス
で成形圧力3000kg/cm2で成形した。この成形体を1600℃
で5気圧の加圧酸素雰囲気中で6時間保持し焼結を行っ
た。
【００１２】また、特開平4-160047号の実施例１に従っ
て、以下の焼結体を得た（従来例１）。平均粒径0.07μ
mのＩｎ2Ｏ3粉末と、平均粒径0.5μmのＳｎＯ2粉末と
を、ＳｎＯ2が10重量％となるように配合し、ボールミ
ル中で48時間、混合粉砕を行い、平均粒径0.05μmの混
合粉末を得た。この粉末を乾燥した後、1450℃に30時間
保持した。この粉末を、再度ボールミルに装入し、24時
間粉砕を行った。粉砕後の粉末の平均粒径は、0.8μmで
あった。 この粉末を、乾燥、造粒した後、真空ホット
プレス装置を用いて、真空度0.01Torr、成形温度800
℃、成形圧力400kg/cm2の条件で、3時間焼結を行い、焼
結体を得た。さらに、特開平4-293769号の実施例１に従
って以下の焼結体を得た（従来例２）。平均粒径0.07μ
mの酸化インジウム粉末に平均粒径0.1μmの酸化錫粉末
を１０重量％混合し、金型で加圧成型後、１５２０℃、
５時間焼結し、さらに大気中１３００℃で１０時間再熱
処理した。得られた焼結体を研削により直径100mm、厚
さ5mmのターゲットに加工した。表１のターゲットのス
パッタ面中央のミクロ組織を鏡面加工後光学顕微鏡で観
察した。図１にＮｏ．１の、また図２にＮｏ．８のミク
ロ組織写真を示すが、Ｎｏ．１は単相構造、またＮｏ．
８はＩｎ4Ｓｎ3Ｏ12からなる中間相を含む複相構造であ
ることがわかった。他のターゲットの相構造も図１に記
載する。
て、以下の焼結体を得た（従来例１）。平均粒径0.07μ
mのＩｎ2Ｏ3粉末と、平均粒径0.5μmのＳｎＯ2粉末と
を、ＳｎＯ2が10重量％となるように配合し、ボールミ
ル中で48時間、混合粉砕を行い、平均粒径0.05μmの混
合粉末を得た。この粉末を乾燥した後、1450℃に30時間
保持した。この粉末を、再度ボールミルに装入し、24時
間粉砕を行った。粉砕後の粉末の平均粒径は、0.8μmで
あった。 この粉末を、乾燥、造粒した後、真空ホット
プレス装置を用いて、真空度0.01Torr、成形温度800
℃、成形圧力400kg/cm2の条件で、3時間焼結を行い、焼
結体を得た。さらに、特開平4-293769号の実施例１に従
って以下の焼結体を得た（従来例２）。平均粒径0.07μ
mの酸化インジウム粉末に平均粒径0.1μmの酸化錫粉末
を１０重量％混合し、金型で加圧成型後、１５２０℃、
５時間焼結し、さらに大気中１３００℃で１０時間再熱
処理した。得られた焼結体を研削により直径100mm、厚
さ5mmのターゲットに加工した。表１のターゲットのス
パッタ面中央のミクロ組織を鏡面加工後光学顕微鏡で観
察した。図１にＮｏ．１の、また図２にＮｏ．８のミク
ロ組織写真を示すが、Ｎｏ．１は単相構造、またＮｏ．
８はＩｎ4Ｓｎ3Ｏ12からなる中間相を含む複相構造であ
ることがわかった。他のターゲットの相構造も図１に記
載する。
【００１３】表１に示すように、原料の複合粉末の平均
粒径が0.1μmを越える試料Ｎｏ．６は焼結密度が９０％
未満となった。また、スズ含有量が１０％のＮｏ．８は
複相構造の組織となり、また混合粉末で製造したＮｏ．
７も複相構造の組織を示した。さらに、スズ量が１％の
Ｎｏ．９はターゲット自体の比抵抗値が大きいことがわ
かる。Ｎｏ．１４の従来例１は、ＳｎＯ2相は少なかっ
たがＩｎ4Ｓｎ3Ｏ12相が多く、またＮｏ．１５の従来例
２はＩｎ4Ｓｎ3Ｏ12相は少なかったがＳｎＯ2相が多
く、複相となった。
粒径が0.1μmを越える試料Ｎｏ．６は焼結密度が９０％
未満となった。また、スズ含有量が１０％のＮｏ．８は
複相構造の組織となり、また混合粉末で製造したＮｏ．
７も複相構造の組織を示した。さらに、スズ量が１％の
Ｎｏ．９はターゲット自体の比抵抗値が大きいことがわ
かる。Ｎｏ．１４の従来例１は、ＳｎＯ2相は少なかっ
たがＩｎ4Ｓｎ3Ｏ12相が多く、またＮｏ．１５の従来例
２はＩｎ4Ｓｎ3Ｏ12相は少なかったがＳｎＯ2相が多
く、複相となった。
【００１４】
【表１】
【００１５】これらの試料のターゲットを用いて、次の
条件でスパッタリングを行った。 スパッタ電力 1.0W/cm2 スパッタガス組成 99％アルゴン＋1％酸素の混合ガス スパッタガス圧 1Pa 基板温度 25℃ 初めの2時間スパッタリングすることにより得られた膜
の初期抵抗値(a)と30時間スパッタリングを行った後、
新しい基板に交換しさらにスパッタリングを行い得られ
た膜の抵抗値(b)を表２に示す。
条件でスパッタリングを行った。 スパッタ電力 1.0W/cm2 スパッタガス組成 99％アルゴン＋1％酸素の混合ガス スパッタガス圧 1Pa 基板温度 25℃ 初めの2時間スパッタリングすることにより得られた膜
の初期抵抗値(a)と30時間スパッタリングを行った後、
新しい基板に交換しさらにスパッタリングを行い得られ
た膜の抵抗値(b)を表２に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】表２に示すように、本発明のターゲットの
試料No.１ないし５および試料No.10は30時間スパッタリ
ング後の抵抗値が初期値に対して2％以下しか変化せず
極めて安定して低抵抗のＩＴＯ薄膜が得られた。これに
対して、比較例のターゲットである試料No.９では初期
値の抵抗が高く、および試料No.６ないし８は抵抗値が
初期値に対して15％以上も変化しており、長期のスパッ
タリングには耐えられないものであった。また、30時間
のスパッタリング終了後のスパッタリング面を見ると、
比較例のターゲットである試料No.６および試料No.８
は、本発明のターゲットの試料No.１ないし５、および
試料No.10に比べて極めて黒く変色していた。
試料No.１ないし５および試料No.10は30時間スパッタリ
ング後の抵抗値が初期値に対して2％以下しか変化せず
極めて安定して低抵抗のＩＴＯ薄膜が得られた。これに
対して、比較例のターゲットである試料No.９では初期
値の抵抗が高く、および試料No.６ないし８は抵抗値が
初期値に対して15％以上も変化しており、長期のスパッ
タリングには耐えられないものであった。また、30時間
のスパッタリング終了後のスパッタリング面を見ると、
比較例のターゲットである試料No.６および試料No.８
は、本発明のターゲットの試料No.１ないし５、および
試料No.10に比べて極めて黒く変色していた。
【００１８】本発明のターゲットの試料No.１および比
較例のターゲットの試料No.７について、スパッタリン
グ処理後のスパッタリング面の表面を走査型電子顕微鏡
でスパッタリング面に対して45度方向から観察した結果
を、図３および図４にそれぞれ示す。 図３と図４を比
較すると明かなように、比較例を示す図４には、スパッ
タリング表面に略円錐状の巨大な突起１が多量に発生し
ている。この突起部をＥＰＭＡで分析したところ突起先
端部にスズ原子が濃化していることが確認され、さらに
酸素濃度も他の部分より低下していた。この結果から、
ターゲットの複相化にともなう異相により突起が発生
し、この突起部分の酸素濃度が低下して、成膜するＩＴ
Ｏ膜の抵抗値の増大の原因になっていることがわかっ
た。
較例のターゲットの試料No.７について、スパッタリン
グ処理後のスパッタリング面の表面を走査型電子顕微鏡
でスパッタリング面に対して45度方向から観察した結果
を、図３および図４にそれぞれ示す。 図３と図４を比
較すると明かなように、比較例を示す図４には、スパッ
タリング表面に略円錐状の巨大な突起１が多量に発生し
ている。この突起部をＥＰＭＡで分析したところ突起先
端部にスズ原子が濃化していることが確認され、さらに
酸素濃度も他の部分より低下していた。この結果から、
ターゲットの複相化にともなう異相により突起が発生
し、この突起部分の酸素濃度が低下して、成膜するＩＴ
Ｏ膜の抵抗値の増大の原因になっていることがわかっ
た。
【００１９】（実施例２）実施例１と同様に製造したス
ズ含有量が4重量％の酸化インジウム−酸化スズ混合粉
末を用いて、最終の焼結温度を表３に示すように1450℃
から1650℃とし、5気圧加圧酸素雰囲気および大気中と
した以外は実施例１と同じ条件でターゲットを製造し
た。これらのターゲットを用いて実施例１と同様にスパ
ッタリングを行い、ＩＴＯ膜の抵抗値を測定した。結果
を表３に示す。表３に示すように、焼結温度の低い比較
例の試料No.14は相対密度が87％と低いため抵抗値の変
化率が大きい。一方試料No.15焼結温度は1600℃と高い
にもかかわらず大気中焼結であるため相対密度が80％と
低く、結果として抵抗値の変化率が極めて大きいものに
なった。この結果から、90％以上の相対密度で安定して
抵抗値の低いＩＴＯ膜が得られることがわかる。
ズ含有量が4重量％の酸化インジウム−酸化スズ混合粉
末を用いて、最終の焼結温度を表３に示すように1450℃
から1650℃とし、5気圧加圧酸素雰囲気および大気中と
した以外は実施例１と同じ条件でターゲットを製造し
た。これらのターゲットを用いて実施例１と同様にスパ
ッタリングを行い、ＩＴＯ膜の抵抗値を測定した。結果
を表３に示す。表３に示すように、焼結温度の低い比較
例の試料No.14は相対密度が87％と低いため抵抗値の変
化率が大きい。一方試料No.15焼結温度は1600℃と高い
にもかかわらず大気中焼結であるため相対密度が80％と
低く、結果として抵抗値の変化率が極めて大きいものに
なった。この結果から、90％以上の相対密度で安定して
抵抗値の低いＩＴＯ膜が得られることがわかる。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【発明の効果】本発明の90％以上の相対密度を有し、単
相構造のターゲットによればスパッタリング期間にター
ゲットのスパッタリング面に突起の発生が少なく黒化し
にくいため、安定して低い抵抗値のＩＴＯ膜が得られ
る。これによりターゲットの寿命が長くなり、ターゲッ
トをとりだしてターゲットのスパッタリング表面を再研
磨して変質部分を除くといった作業を大幅に削減でき
る。
相構造のターゲットによればスパッタリング期間にター
ゲットのスパッタリング面に突起の発生が少なく黒化し
にくいため、安定して低い抵抗値のＩＴＯ膜が得られ
る。これによりターゲットの寿命が長くなり、ターゲッ
トをとりだしてターゲットのスパッタリング表面を再研
磨して変質部分を除くといった作業を大幅に削減でき
る。
【図１】光学顕微鏡による本発明ターゲットのミクロ金
属組織写真である。
属組織写真である。
【図２】光学顕微鏡による比較例ターゲットのミクロ金
属組織写真である。
属組織写真である。
【図３】スパッタリング後の本発明のターゲットのスパ
ッタリング面を走査型電子顕微鏡により観察した時のス
ケッチ図である。
ッタリング面を走査型電子顕微鏡により観察した時のス
ケッチ図である。
【図４】スパッタリング後の比較例のターゲットのスパ
ッタリング面を走査型電子顕微鏡により観察した時のス
ケッチ図である。
ッタリング面を走査型電子顕微鏡により観察した時のス
ケッチ図である。
１ 突起
Claims (4)
- 【請求項１】 実質的にインジウム、スズおよび酸素か
らなる焼結体であり、相対密度が90％以上で単相構造を
有し、比抵抗値が1×10-3Ω・cm以下であることを特徴と
するインジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ター
ゲット。 - 【請求項２】 スズ量が2〜6wt％である請求項１に記載
のインジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲ
ット。 - 【請求項３】 スズ量が2〜6wt％に調整された平均粒径
0.1μm以下の酸化インジウム−酸化スズ複合粉末をプレ
ス成形した後、1〜10気圧の加圧酸素雰囲気中、1500〜1
700℃で焼結することを特徴とするインジウム・スズ酸
化物膜用スパッタリング用ターゲットの製造方法。 - 【請求項４】 スズ量が2〜6wt％に調整された平均粒径
0.1μm以下の酸化インジウム−酸化スズ複合粉末と平均
粒径0.1μm以下の酸化インジウムおよび平均粒径0.1μm
以下の酸化スズの一種または二種の混合粉末をプレス成
形した後、1〜10気圧の加圧酸素雰囲気中、1500〜1700
℃で焼結することを特徴とするインジウム・スズ酸化物
膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34259793A JP3503759B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | インジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34259793A JP3503759B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | インジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166341A true JPH07166341A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3503759B2 JP3503759B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=18355003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34259793A Expired - Lifetime JP3503759B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | インジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲットおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3503759B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015125588A1 (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-27 | 三井金属鉱業株式会社 | Ｉｔｏスパッタリングターゲット材およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP34259793A patent/JP3503759B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015125588A1 (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-27 | 三井金属鉱業株式会社 | Ｉｔｏスパッタリングターゲット材およびその製造方法 |
| JP5816394B1 (ja) * | 2014-02-18 | 2015-11-18 | 三井金属鉱業株式会社 | Ｉｔｏスパッタリングターゲット材およびその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3503759B2 (ja) | 2004-03-08 |
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