JPH08246139A - 酸化物焼結体 - Google Patents

酸化物焼結体

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JPH08246139A
JPH08246139A JP7043692A JP4369295A JPH08246139A JP H08246139 A JPH08246139 A JP H08246139A JP 7043692 A JP7043692 A JP 7043692A JP 4369295 A JP4369295 A JP 4369295A JP H08246139 A JPH08246139 A JP H08246139A
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ito
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sintered
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Toshito Kishi
俊人 岸
Shoji Takanashi
昌二 高梨
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 インジウム、錫および酸素を主成分とする酸
化物焼結体であって、インジウム、錫および酸素以外の
不純物のうち、周期律表のIIIb族およびIVb族に属す
る元素の量が合計で50重量ppm以下であることを特
徴とする酸化物焼結体。 【効果】 スパッタリング中の異常放電回数がきわめて
少なく、また長時間使用後においてもノジュールが発生
しないITOターゲットを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化インジウム・酸化
錫(以下、「ITO」という)焼結体に関し、特にスパ
ッタリング法によって透明導電膜を形成する際のスパッ
タリング用ターゲットとして極めて優れた性能を有する
ITO焼結体に関する。
【0002】
【従来の技術】ITO焼結体をスパッタリングして得ら
れる透明導電膜は、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。例えば300℃程度の高温に加熱
された基板上に、適当な条件でITOを物理蒸着するこ
とにより、透明性が良く且つ比抵抗値が2.0×10-4
Ω・cm以下の良質なITO膜が得られる。
【0003】このような高温に加熱された基板上に比抵
抗値の低いITO膜を成膜するためのITO焼結体とし
て、特開昭62−21751号公報にはIn23粉末と
SnO2粉末を適当な量だけ配合し、混合・粉砕を行
い、これを成形し仮焼した後再度粉砕を行って粉末と
し、得られた仮焼済み粉末を、更に成形・焼結して製造
されたITO焼結体、また、混合・粉砕した後ホットプ
レスのような高温加圧下で焼結する方法が開示されてい
る。また、特開平2−115326号公報にはIn23
粉末と金属錫粉末とを適当な量だけ配合し、仮焼した後
再度粉砕を行って粉末とし、得られた仮焼済み粉末を、
更にホットプレスを行うITO焼結体の製造方法が開示
されている。
【0004】しかし、このようにして得られたITO焼
結体を用いてスパッタリングを行うと、異常放電現象の
発生によりプラズマ状態が不安定になり、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。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、ターゲット表面にノジュール
が生じ、これにより成膜速度が低下し、生産性が低下す
るという問題が生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】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かかわる問題
点を解決し、異常放電現象の発生およびノジュールの生
成を有効に抑制することが可能な酸化物焼結体を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の酸化物焼結体
は、インジウム、錫および酸素を主成分とする酸化物焼
結体であって、インジウム、錫および酸素以外の不純物
のうち、周期律表のIIIb族およびIVb族に属する元素
の量が合計で50重量ppm以下であることを特徴とす
る。
【0007】即ち、異常放電現象の発生およびノジュー
ルの生成は、ITOターゲット中に含まれるAl、Si
等周期律表のIIIb族およびIVb族に属する元素が凝集
している部分を起点として生じており、これらの不純物
元素含有量を特に低く抑えることにより異常放電現象の
発生およびノジュールの生成を有効に抑制することを可
能としたものである。
【0008】
【作用】
(ITO焼結体)本発明のITO焼結体は、実質的にイ
ンジウム、錫および酸素からなるものであり、In23
−SnO2系のものである。この組成自体は公知のIT
O焼結体と同様である。一般に錫の平均組成は3〜12
重量%であり、インジウムの平均組成は70〜78重量
%にある。
【0009】本発明のITO焼結体においては、インジ
ウム、錫および酸素以外の不純物のうち、周期律表のII
Ib族およびIVb族に属する元素の量が合計で50重量
ppm以下、好ましくは30重量ppm以下、更に好ま
しくは10重量ppm以下であることが必要である。
【0010】上述した不純物元素以外の不純物元素につ
いては、本発明の目的を達成する上では特に限定されな
いが、スパッタリングによって成膜された薄膜の透明
性、電気伝導性を考慮すると、合計量が100重量pp
m以下であることが好ましい。
【0011】焼結体の密度は特に限定されないが、本発
明の目的をより効果的に達成するためには、相対密度で
85%以上が好ましく、更に高密度であればより好まし
い効果が得られる。
【0012】(ITO焼結体の製造)本発明のITO焼
結体の製造には平均粒径が1μm以下の微細なIn23
およびSnO2酸化物粉末を原料として用いることが望
ましい。これらの酸化物粉末の純度は99.99重量%
以上であることが必要であるが、これを超える純度の粉
末は特に必要としない。また、これを超える純度の粉末
は高価であるため使用することは経済上好ましくない。
【0013】原料粉末の混合には例えば湿式ボールミル
を用いる。ボールは高純度かつ高密度のイットリア安定
型ジルコニアボールを用いることができ、混合時間は1
2時間以下が望ましい。
【0014】また従来技術の例に述べられている仮焼は
行わない方がよい。これは、仮焼の際大気中および仮焼
を行う際に用いる容器からの汚染を防止するためであ
る。仮焼を行わない場合、焼結工程で割れ、欠け等の不
良が発生しやすくなるが、この問題については焼結工程
を工夫することにより解決できる。
【0015】成形はビニル製の型を用いて静水圧加圧プ
レスによって行うことができる。混合から成形までの工
程は、好ましくはクリーンルームで行うのがよいが、粉
末を大気に接することを極力抑えた閉空間で行うことに
よっても十分目的を達成することができる。
【0016】焼結は、例えば、高純度アルミナ板の上に
高純度ITO焼結板をおき、その上にITO焼結体を
0.1mm以下に粉砕した粉末を敷き、更にその上に成
形体を置いて行う。焼結温度は1550℃以下であるこ
とが重要である。また焼結雰囲気は酸素ガスの気流中で
行う必要がある。アルミナ板は純度が低いとITO焼結
板と反応しやすく、ITO焼結板の寿命が短くなる為に
用いる必要がある。ITO焼結板を用いるのは、成形体
への不純物元素の拡散を防止するためである。ITO焼
結体の粉砕粉末を用いるのは、成形体が焼結収縮する
際、滑りを良くするためであり、大型の成形体の場合に
は多めに、小型の成形体の場合には用いる必要がない場
合もある。
【0017】焼結工程より後の工程は従来と同様の工程
でよい。
【0018】
【実施例】以下に実施例を用いて本発明の優れた効果を
説明する。 実施例1 ・・・ 平均粒径0.2μm、純度99.9
9重量%の酸化インジウム粉末に、平均粒径0.5μ
m、純度99.99重量%の酸化錫粉末を原料粉末とし
た。これら原料粉末を、錫組成が7.8重量%となるよ
うに配合し、バインダーとして1重量%のPVAを添加
した後、高純度ジルコニアボールによる湿式ボールミル
3時間混合し、乾燥および造粒した。高純度ジルコニ
アボールは、組成が重量比で、ZrO2:94.9%、
23:5.0%のものを用いた。
【0019】ビニル製の型にこの粉末を充填した後、3
ton/cm2でCIP成形した。焼結は酸素ガスを5
l/minで流しながら1500℃にて5時間保持し
た。成形体の設置方法は前述したように、高純度アルミ
ナ板の上にITO焼結板を置き、その上にITO焼結体
の粉砕粉を厚さ1mmになるように敷き、更にその上に
成形体を設置した。高純度アルミナ板は、組成が重量比
で、Al23:99.9%のものを用いた。得られた焼
結体を127mm×507mm、厚さ6mmの大きさの
長方形焼結体に加工した。
【0020】焼結体の密度および不純物元素量を測定し
た後、スパッタリング用ターゲット材として使用し、D
Cマグネトロンスパッタ法によってスパッタリングを行
った。使用開始から20時間経過後の10分間当たりの
異常放電回数の測定と、40時間経過後のターゲット表
面のノジュールの生成状況の観察を行った。得られた結
果を表1に示す。
【0021】実施例2 ・・・ 平均粒径0.2μm、
純度99.99重量%の酸化インジウム粉末に、平均粒
径0.5μm、純度99.99重量%の酸化錫粉末を原
料粉末とし、これらの粉末を錫組成が7.8重量%とな
るように配合し、バインダーとして1重量%のPVAを
添加した後、実施例1と同じ高純度ジルコニアボールに
よる湿式ボールミルで3時間混合し乾燥および造粒の後
使用した。ビニル製の型に粉末を充填した後3ton/
cm2でCIP成形した。なお、原料粉末の開封から成
形工程で型に粉末を充填し密閉するまでをクラス100
0のクリーンルーム内で行った。焼結は酸素ガスを5l
/minで流しながら1500℃にて5時間保持した。
成形体の設置方法は前述したように、実施例1と同じ
純度アルミナ板の上にITO焼結板を置き、その上にI
TO焼結体の粉砕粉を厚さ1mmになるように敷き、更
にその上に成形体を設置した。得られた焼結体を127
mm×507mm、厚さ6mmの大きさの長方形焼結体
に加工した。焼結体の密度および不純物元素量を測定し
た後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ってスパッタリングを行っ
た。使用開始から20時間経過後の10分間当たりの異
常放電回数の測定と、40時間経過後のターゲット表面
のノジュールの生成状況の観察を行った。得られた結果
を表1に示す。
【0022】実施例3 ・・・ 平均粒径0.2μm、
純度99.99重量%の酸化インジウム粉末に、平均粒
径0.5μm、純度99.99重量%の酸化錫粉末を原
料粉末とし、これらの粉末を錫組成が7.8重量%とな
るように配合し、バインダーとして1重量%のPVAを
添加した後、実施例1と同じ高純度ジルコニアボールに
よる湿式ボールミルで12時間混合し乾燥および造粒の
後使用した。ビニル製の型に粉末を充填した後3ton
/cm2でCIP成形した。焼結は酸素ガスを5l/m
inで流しながら1500℃にて5時間保持した。成形
体の設置方法は前述したように、実施例と同じ高純度ア
ルミナ板の上にITO焼結板を置き、その上にITO焼
結体の粉砕粉を厚さ1mmになるように敷き、更にその
上に成形体を設置した。得られた焼結体を127mm×
507mm、厚さ6mmの大きさの長方形焼結体に加工
した。焼結体の密度および不純物元素量を測定した後ス
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ってスパッタリングを行った。使
用開始から20時間経過後の10分間当たりの異常放電
回数の測定と、40時間経過後のターゲット表面のノジ
ュールの生成状況の観察を行った。得られた結果を1表
に示す。
【0023】比較例1 ・・・ 平均粒径0.2μm、
純度99.99重量%の酸化インジウム粉末に、平均粒
径0.5μm、純度99.99重量%の酸化錫粉末を原
料粉末とし、これらの粉末を錫組成が7.8重量%とな
るように配合し、バインダーとして1重量%のPVAを
添加した後、高純度ジルコニアボールによる湿式ボール
ミルで3時間混合し乾燥および造粒の後使用した。ビニ
ル製の型に粉末を充填した後3ton/cm2でCIP
成形した。焼結は酸素ガスを5l/minで流しながら
1500℃にて5時間保持した。成形体の設置方法は
純度アルミナ板の上にITO焼結体の粉砕粉を厚さ0.
2mmになるように敷き、その上に成形体を設置した。
低純度アルミナ板は、組成が重量比で、Al23:92
%、SiO2:7%のものを用いた。
【0024】得られた焼結体を127mm×507m
m、厚さ6mmの大きさの長方形焼結体に加工した。焼
結体の密度および不純物元素量を測定した後スパッタリ
ング用ターゲット材として使用し、DCマグネトロンス
パッタ法によってスパッタリングを行った。使用開始か
ら20時間経過後の10分間当たりの異常放電回数の測
定と、40時間経過後のターゲット表面のノジュールの
生成状況の観察を行った。得られた結果を表1に示す。
【0025】比較例2 ・・・ 平均粒径0.2μm、
純度99.99重量%の酸化インジウム粉末に平均粒径
0.5μm、純度99.99重量%の酸化錫粉末を原料
粉末とし、これらの粉末を錫組成が7.8重量%となる
ように配合し、バインダーとして1重量%のPVAを添
加した後、純度90%のジルコニアボールによる湿式ボ
ールミルで24時間混合し乾燥および造粒の後使用し
た。ビニル製の型に粉末を充填した後3ton/cm2
でCIP成形した。焼結は酸素ガスを5l/minで流
しながら1500℃にて5時間保持した。成形体の設置
方法は前述したように、高純度アルミナ板の上にITO
焼結板を置き、その上にITO焼結体の粉砕粉を厚さ1
mmになるように敷き、更にその上に成形体を設置し
た。得られた焼結体を127mm×507mm、厚さ6
mmの大きさの長方形焼結体に加工した。焼結体の密度
および不純物元素量を測定した後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
よってスパッタリングを行った。使用開始から20時間
経過後の10分間当たりの異常放電回数の測定と、40
時間経過後のターゲット表面のノジュールの生成状況の
観察を行った。得られた結果を表1に示す。なお、焼結
体密度は、真密度に対する実測密度の割合、即ち相対密
度を%で示した。
【0026】
【表1】
【0027】表1より、本発明の酸化物焼結体を用いた
場合は、従来のものを用いた場合に比べて、成膜時の異
常放電の回数が減少し、ターゲット表面のノジュールの
発生も減少していることがわかる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、スパッタリング中の異
常放電回数がきわめて少なく、また長時間使用後におい
てもノジュールが発生しないITOターゲットを提供す
ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インジウム、錫および酸素を主成分とす
    る酸化物焼結体において、インジウム、錫および酸素以
    外の不純物のうち、周期律表のIIIb族およびIVb族に
    属する元素の量が合計で50重量ppm以下であること
    を特徴とする酸化物焼結体。
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