JPH0779005B2 - Ito焼結体及びその製造方法 - Google Patents

Ito焼結体及びその製造方法

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JPH0779005B2
JPH0779005B2 JP2160099A JP16009990A JPH0779005B2 JP H0779005 B2 JPH0779005 B2 JP H0779005B2 JP 2160099 A JP2160099 A JP 2160099A JP 16009990 A JP16009990 A JP 16009990A JP H0779005 B2 JPH0779005 B2 JP H0779005B2
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powder
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、透明導電膜作成に使用するスパッタリング用
ターゲット、即ちITO焼結体及びその製造方法に関す
る。
(従来技術) スパッタリングによって得られる透明導電膜として、イ
ンジウム、スズ及び酸素から成る、所謂ITOは、その比
抵抗値の低さから有望な膜として注目されている。
(発明が解決しようとする課題) 従来、ITOターゲットを用いてスパッタリングを行う場
合、その成膜中に生じる異常放電現象によってプラズマ
状態が不安定となり、安定した成膜が行われず、スパッ
タされた膜の構造が悪化し、膜の特性値が劣化するとい
う不都合を生じることが知られている。
また、異常放電現象が頻繁に発生する状況下において長
時間ITOターゲットを使用していると、ターゲット表面
に変質層が生じ(所謂黒化)、これにより成膜速度が低
下し、生産性が低下するという問題も生じている。
従って本発明は、上述したITOターゲットのスパッタリ
ングに係わる問題点を解消し、異常放電現象の発生を有
効に抑制することが可能なITO焼結体及びその製造方法
を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の第1は、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末と
を混合して焼結したは、実質的にインジウム、スズ及び
酸素から成り、相対密度が80%以上であって、電子線マ
イクロアナライザー(EPMA)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、且つ四探針
法により測定した面抵抗値が1mΩ/□以下であるITO焼
結体である。
本発明の第2は、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末と
の混合物を1350℃以上で加熱した後、これを成形・焼結
する上記ITO焼結体の製造方法である。
本発明の第3は、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末と
の混合物を粉砕し、該粉末の平均粒径を0.07μm以下に
した後、成形・焼結し、これを無酸素雰囲気下で加熱処
理する上記ITO焼結体の製造方法である。
即ちスパッタリング中の異常放電現象は、ターゲットに
アルゴンイオンが衝突した際に、ターゲットから二次電
子が放出され、ターゲット内に正の電荷が蓄積すること
に起因するものである。本発明は、ITO焼結体を上記の
ように高密度とし、スズを均一に分散させ、且つ焼結体
の電気導電度を良好なものとすることによって、電荷の
蓄積を防止し、その結果として異常放電現象を有効に抑
制することに成功したものである。
ITO焼結体 本発明のITO焼結体は、実質的にインジウム、スズ及び
酸素から成るものであり、In2O3-SnO2系のものである。
この組成自体は公知のITO焼結体と同様であり、一般
に、スズの平均組成が4〜12重量%であり、インジウム
の平均組成が70〜78重量%の範囲にある。
本発明のITO焼結体においては、まず相対密度が80%以
上、好ましくは85%以上の範囲にあることが重量であ
る。この相対密度が80%よりも低い場合には、部分的に
密度がかなり低い部分が存在するようになって局所的に
電荷が蓄積し易い部分が形成され、異常放電を発生し易
くなる。
また本発明において、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のバラツキ範囲が、平均組成の0.
8〜1.2倍の範囲内にあることも重要である。例えば、上
記線分析におけるスズ組成のバラツキ範囲が上記範囲外
となるような場合には、スズ量が集中的にかなり多量に
存在する部分があることを意味する。このように多量の
スズ量が集中する部分においては導電性が低く、この結
果として電荷が蓄積し易くなり、異常放電を発生し易く
なるのである。本発明においては、スズが焼結体全体に
わたって均一に分散しており、スズが局所的に集中する
部分がないために、局所的な電荷の蓄積が有効に回避さ
れ、異常放電を有効に抑制することが可能となる。
さらに本発明によれば、焼結体の面抵抗値は、1mΩ/□
以下とされる。この面抵抗値が1mΩ/□よりも大きけれ
ば、その焼結体自体が電荷の蓄積を生じ易いものである
ため、異常放電を有効に抑制することが困難となる。
ITO焼結体の製造 上述した組成及び物性を有するITO焼結体は、一般的に
言って、次の2つの方法によって製造することができ
る。
第1の方法は、平均粒径が0.1μm以下のIN2O3粉末と平
均粒径が1μm以下のSnO2粉末とを、充分に混合した後
に、1350℃以上、好ましくは1400〜1500℃の温度で均質
化処理を行い、該処理が行われた粉末を用いて、500〜1
000℃の温度で加圧下の焼結(ホットプレスまたは熱間
静水圧プレス)を行う方法である。この第1の方法にお
ける特に重要な工程は均質化処理工程であり、上記温度
範囲において均質化処理を行うことによってSnO2の凝集
が生じるのが有効に防止され、前述した線分析における
スズ組成のバラツキを一定の範囲に調製することが可能
となるのである。
第2の方法は、上記と同様のIN2O3粉末とSnO2粉末を充
分に混合・粉砕して、平均粒径が0.07μm以下となるよ
うに微粒子化を行なって焼結性を高めた後に、好ましく
は1000〜1200℃の温度で固溶化処理を行い、その粉末を
用いてプレス成形を行い、次いで1350℃以上、好ましく
は1400〜1550℃の温度で焼結を行い、その後、無酸素雰
囲気中(例えば、アルゴン、窒素等の不活性ガス中のあ
るいは真空中)において、1000〜1300℃の温度で熱処理
を行う方法である。この第2の方法における重要な工程
は微粒子化工程であり、このような微粒子化処理を行う
ことによって、SnO2の凝集が生じるのが有効に防止さ
れ、前述した線分析におけるスズ組成のバラツキを一定
の範囲に調整することが可能となる。また上記の熱処理
工程は、面抵抗値の低下のために行う処理である。
以上の方法によって製造される焼結体は、相対密度、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の
バラツキ範囲、及び面抵抗値が、前述した範囲内にあ
り、これにより異常放電を有効に抑制することが可能と
なる。
本発明の優れた効果を次の例で説明する。
(実施例) 実施例1 平均粒径0.07μmの酸化インジウム(IN2O3)粉末と、
平均粒径0.5μmの酸化スズ(SnO2)粉末とを使用し、
その組成比が(IN2O3)90(SnO2)10となるように両者を配
合した。
次いで、これに1重量%のパラフィンワックスバインダ
ー及び純水を加えた後、10mm径のジルコニアボールを用
いて24時間ボールミル混合を行った。
この混合粉末を乾燥した後、大気中にて1400℃で5時間
保持し、均質化を行った。次いで室温に冷却後、グラフ
ァイト型に充填し、真空中で800℃にて0.2ton/cm2の圧
力でホットプレスを行い、75mm径×5mm厚の円板状の焼
結体(ターゲット)を得た。
得られた焼結体の密度及び四探針法により測定した面抵
抗値を第1表に示す。
また上記焼結体の断面を研磨した後、1μm×100μm
の矩形ビームを用いてEPMA線分析で100μmの長さにわ
たってスズのバラツキを調べた結果、スズ組成は、7.1
重量%から8.5重量%の間でばらついた。尚、化学分析
による平均スズ組成は7.9重量%であった。
また上記焼結体をスパッタリング用ターゲット材として
使用し、DCマグネトロンスパッタ法により16時間の連続
スパッタを行い、1分間当たりに発生した異常放電の回
数を第1表に示した。また16時間経過後の表面状態の観
察結果、並びに16時間スパッタ後の成膜速度の、1時間
スパッタ後の成膜速度に対する変化の割合を、併せて第
1表に示した。
実施例2 インジウム及びスズの合金より製造したスズ固溶インジ
ウム酸化物粉末に、バインダー及び純水を加えた後、10
mm径のジルコニアボールを用いて24時間ボールミル混合
を行った。得られた粉末の粒径をベット法により測定し
た結果、0.05μmであった。
この粉末を乾燥した後に造粒を行い、3ton/cm2の圧力で
75mm径×5mm厚の円板状にプレス成形し、次いで酸素雰
囲気中で1550℃にて5時間保持し焼結させた。その後、
アルゴン中、1250℃にて3時間熱処理を行い、面抵抗値
の抵下処理を行った。
この焼結体について、実施例1と同様の方法でスズ組成
のバラツキを調べたところ、スズ組成は7.0重量%から
8.9重量%の間でばらついた。尚、化学分析による平均
スズ組成は、7.9重量%であった。
また上記焼結体の密度、面抵抗値、及び実施例1と同様
の方法で行ったスパッタリング試験の結果を第1表に示
す。
比較例1 均質化処理を行わない以外は実施例1と同様の方法で配
合及び混合を行って得られた粉末を、乾燥し、2ton/cm2
の圧力でプレス成形し、次いで酸素雰囲気中で1550℃に
て5時間保持し、75mm径×5mm厚の円板状焼結体を得
た。
この焼結体の各種性状の測定及びスパッタリング試験を
実施例1と同様に行い、その結果を第1表に示した。
比較例2 実施例1で用いたのと同様の各粉末を、実施例1と同じ
組成に配合し、V−ブレンダーを用いて60分間混合した
後、これをグラファイト型に充填し、真空中で800℃に
て0.2ton/cm2の圧力でホットプレスを行い、75m径×5mm
厚の円板状の焼結体(ターゲット)を得た。
この焼結体の各種性状の測定及びスパッタリング試験を
実施例1と同様に行い、その結果を第1表に示した。
(発明の効果) 本発明によれば、スパッタリング中の異常放電回数が極
めて少なく、また長時間使用後においても、表面黒化の
生じないITOターゲットを提供することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とを混
    合して焼結した実質的にインジウム、スズ及び酸素から
    成り、相対密度が80%以上であるITO焼結体であって、
    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、且つ、面抵
    抗値が、1mΩ/□以下であるITO焼結体。
  2. 【請求項2】酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末との混
    合物を1350℃以上で加熱した後、これを成形・焼結する
    請求項1に記載のITO焼結体の製造方法。
  3. 【請求項3】酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末との混
    合物を粉砕し、該粉末の平均粒径を0.07μm以下にした
    後、成形・焼結し、これを無酸素雰囲気下で加熱処理す
    る請求項1に記載のITO焼結体の製造方法。
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