JPH11106217A - 高密度ito焼結体の製造方法及び高密度ito焼結体、並びにそれを用いたitoスパッタターゲット - Google Patents

高密度ito焼結体の製造方法及び高密度ito焼結体、並びにそれを用いたitoスパッタターゲット

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JPH11106217A
JPH11106217A JP9266904A JP26690497A JPH11106217A JP H11106217 A JPH11106217 A JP H11106217A JP 9266904 A JP9266904 A JP 9266904A JP 26690497 A JP26690497 A JP 26690497A JP H11106217 A JPH11106217 A JP H11106217A
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JP
Japan
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ito
sintered body
powder
density
temperature
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JP9266904A
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Inventor
Akira Hasegawa
彰 長谷川
Shinji Fujiwara
進治 藤原
Kunio Saegusa
邦夫 三枝
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】インジウムと錫と酸素からなる粉末を成形して
焼結させるITOスパッタタ−ゲットの製造方法におい
て、スパッタタ−ゲットとしての特性に優れ、工業的に
有用な焼結密度の高い緻密なITO焼結体、及びそれを
原料として得られるITOスパッタターゲットを提供す
る。 【解決手段】ITO焼結体の製造方法において、ITO
粉末または酸化インジウム−酸化錫混合粉末の成形体を
焼結する前に900゜C以上1300゜C以下の温度範囲に
2時間以上保持した後に昇温し、1500℃以上165
0℃の温度範囲で1時間以上保持して焼結することを特
徴とする酸化インジウム−酸化錫焼結体の製造方法、及
び該製造方法により製造されるITO焼結体、並びにそ
れを原料として得られるITOスパッタターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度のITO焼
結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ITO( Indium−Tin−Ox
ide、酸化インジウム−酸化錫固溶体)薄膜は、高い
導電性と優れた透光性を有することから、液晶ディスプ
レイ用等の平面表示材料の透明電極として利用されてい
る。ITO薄膜を形成させる方法としては、ITO粉末
を基材に塗布する方法や、酸化物原料粉末を成形、焼結
して得たITO焼結体タ−ゲットのスパッタリング法に
よって、基材面にITO膜を形成させる方法などが挙げ
らる。ITO粉末を基材に塗布する方法は、抵抗が高
く、実用的な透明電極としては用いられてなく、工業的
には殆ど全てのITO膜はスパッタリングによって製造
されている。
【0003】スパッタリング法においては、当初In−
Snの合金をターゲットとする方法が用いられていた
が、膜の制御性、再現性に難点があり、現在ではITO
焼結体をターゲットとして用いる方法が主流である。し
かしながら、これまでのITO焼結体ターゲットを用い
たスパッタリング法によるITO薄膜の製造方法では、
ノジュールとよばれるITOタ−ゲット表面の黒化現象
が起こるので、スパッタを止めてITOタ−ゲットを取
り出し、ノジュールを削り取るクリーニングと呼ばれる
作業が必要なため、生産性が落ちるという問題があっ
た。このノジュールの発生は、密度の低いITOターゲ
ットで起こり易く、高密度のITOターゲットを用いる
とノジュールの発生が抑えられ、クリーニングの工程が
省け、生産性が向上するという知見が得られている。
【0004】低密度ITOターゲットの他の問題点とし
ては、スパッタを続けるうちに抵抗が高くなり、スパッ
タ効率が落ちるという点、パーティクルと呼ばれるゴミ
が、スパッタ装置内で発生し、ITO膜用の基板上に付
着し、成膜したITO膜の特性を悪くしたり、微細なI
TO膜のパターンを断線させる点、低密度ITOターゲ
ットの抵抗値が高いためにスパッタの生産性が低く、ス
パッタ中に供給電力を高めると異常放電が起き、スパッ
タを安定して行えない点等が指摘されている。
【0005】このためにITO焼結体の密度を高めるた
めに、従来から種々の提案がなされている。例えば、ホ
ットプレス法や熱間静水圧プレス(hot isost
atic press 以下、HIPと略す)法を用
い、加圧下焼結により、高密度のITO焼結体を得る方
法が挙げられる。しかしながら、ホットプレス法やHI
P法では、温度を高くすることが出来ないために、酸化
錫が十分固溶出来ず、ITOターゲットの抵抗値を下げ
らず、不均一なITOターゲットしか得られなかった。
また、ホットプレス法やHIP法を用いると、高価な設
備を必要とするため、製品の価格が高くなるという問題
がある。
【0006】また、加圧した酸素ガス雰囲気中でITO
焼結体を焼結する方法が提案されている(特開平3−2
07858号公報)が、加圧した酸素ガス雰囲気中で焼
結するためには、圧力に耐えられる高価で特殊な設備を
必要とするため、製品の価格が高くなるという問題があ
る。さらに高圧の酸素ガス雰囲気の安全性などの問題が
ある。更に、粒径の大きい酸化錫粉末を微粒な酸化イン
ジウム粉末に混合する方法も提案されている(特開平6
−183732号公報)が、高密度を達成するには必ず
しも十分なものではない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、IT
O粉末を成形した後、焼結させるITOスパッタリング
ターゲットの製造方法において、スパッタターゲットと
しての特性が優れ、工業的に有用なものである超高密度
ITO焼結体を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく、鋭意検討した結果、ITOの焼結操作
のときに、焼結収縮が始まる少し下の温度でITO成形
体を保持することにより、最終的な該焼結体の高密度化
が促進される事を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記の(1)〜(3)を提供す
る。 (1)ITO(酸化インジウム−酸化錫)焼結体の製造
方法において、ITO粉末成形体の焼結時に1000℃
以上1300℃以下の温度範囲に2時間以上保持した後
に昇温し、1500℃以上1650℃以下の温度範囲で
1時間以上保持して焼結することを特徴とするITO焼
結体の製造方法。 (2)上記(1)の方法により製造されることを特徴と
するITO焼結体。 (3)上記(1)の方法により製造されるITO焼結体
を原料として得られるITOスパッタターゲット。 以下に本発明について詳しく説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明においてITO粉末成形体
または酸化インジウム−酸化錫混合粉末成形体として用
いる粉末は、インジウムと錫と酸素からなる粉末、すな
わち、ITO粉末、酸化インジウム粉末と酸化錫粉末と
の混合粉末、ITO粉末と酸化錫粉末との混合粉末、又
はITO粉末と酸化インジウム粉末との混合粉末などど
のような形態の粉末であってもよく(以下、これらを総
称してITOおよびITO混合粉末と略記する)、これ
らを下記の方法により成形体にする。
【0010】ITOおよびITO混合粉末の各混合割合
は、ITO焼結体中の酸化錫の含量が、1〜50重量
%、好ましくは、2〜20重量%となるように任意に選
択することができる。ITOおよびITO混合粉末は、
粉末のBET比表面積から求める1次粒子径が0.05
μmより大きく、1μm以下、好ましくは0.1μmよ
り大きく、0.5μm以下のものを使用することが好ま
しい。ITOおよびITO混合粉末は、凝集して2次粒
子が大きくなったいる場合があるので解砕することが好
ましい。解砕後の粒度分布から求めた中心粒径は、1μ
m以下であることが好ましい。この好ましいITOおよ
びITO混合粉末を用いることにより、焼結体密度7.
10g/cm3 以上で、真密度(ITOの真密度を
7.16g/cm3とした)の99%以上にまで緻密化
した高密度のITO焼結体が得られる。次に、ITOお
よびITO混合粉末を所望の形状に成形し、更に焼結し
てITO焼結体を製造する。
【0011】本発明において用いるITOおよびITO
混合粉末の成形体を取得する方法としては、公知の種々
の方法が用いられ、例えば、乾式成形法としては、乾式
プレス、冷間静水圧成形(CIP)が、湿式成形法とし
ては、スリップキャスティング、テープキャスティング
等が、その他射出成形法等が挙げられる。乾式成形法を
用いる場合には、予め粉末をスラリーにし、次いでスプ
レードライ等により顆粒の形状にしておくと、成形時の
操作性が向上し、より均一な成形体が得られる等の効果
がある。成形時には、粉末の分散性を高めるための分散
剤、保形性を持たせるためのバインダー、成形型から取
り出しやすくするための離型剤、粉末同士の摩擦を低減
する滑剤等を必要に応じて添加する。分散剤としてはノ
ニオン、カチオン系等の界面活性剤が、バインダーとし
ては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリメチルメタクリレート等の高分子が、離型剤と
してはミクロワックスエマルジョン等が、滑剤としては
グリセリン等が好適に用いられる。
【0012】このようにして得られたITOおよびIT
O混合粉末の成形体を焼結して、緻密化する。焼結は粉
末同士を拡散によって固着させる操作で、高温度が必要
であり、電気炉等を用いる通常の焼結装置を用て行うこ
とが出来る。本発明における焼結条件は、ITOの焼結
操作のときに、焼結収縮が始まる少し下の温度で該成形
体を保持することにより、最終的な焼結体の高密度化が
促進されることが必要であり、まず、1000℃以上1
300℃以下の範囲に保持する。好ましくは1100℃
以上1250℃以下の範囲である。保持時間としては2
時間以上、好ましくは6時間以上、さらに好ましくは1
0時間以上である。1000℃以上1300℃以下の温
度範囲での保持の仕方としては、1000℃以上130
0℃以下の一定温度にして保持してもよいし、1000
℃から1300℃までの適当な温度範囲で昇温速度を小
さくし、1000℃以上1300℃以下の温度範囲にい
る時間を長くしてもよい。また、一定温度の保持と昇温
速度を小さくする操作の二つを組み合わせてもよい。次
いで、昇温昇温して、1500℃以上1650℃以下の
温度範囲で1時間以上、好ましくは3時間以上保持す
る。なお、焼結時の雰囲気は酸化性雰囲気、すなわち、
酸素ガス含有雰囲気下で行うことが好ましく、空気、酸
素雰囲気等が挙げられ、酸素95%以上の雰囲気が好ま
しい。
【0013】本発明のITO焼結体の製造方法によれ
ば、高密度のITO焼結体が得られ、本焼結体をスパッ
タリングターゲットとして用いた場合、ノジュールの低
減、スパッタリング効率の向上、パーティクルの減少、
異常放電の減少、成膜されたITO膜の高品質化などが
期待できる。また、緻密な高密度のITO焼結体はIT
Oスパッタターゲットとしての特性が優れ、工業的に有
用なものである。
【0014】本発明のITO焼結体を、研削、研磨して
インジウムはんだで、銅製バッキン具プレートにボンデ
ィングする等の通常のITOターゲットを製造する方法
により、液晶ディスプレイ(LCD)用等の透明導電膜
を作製するためのスパッタターゲットが得られる。
【0015】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。なお、本発明における焼結体の密度測定は次のよ
うにして行った。 ITO焼結体の密度測定 ITO焼結体のかさ密度は、 JIS Z 8807-1
976およびJIS R2205-1992の測定法に準じてア
ルキメデス法(浮力法)で求めた。
【0016】相対密度を出すための真密度は次式により
7.16g/cm3とした。酸化インジウムの密度7.
18g/cm3と酸化錫の密度6.95g/cm3と酸化
錫の含量10wt%から次式により計算した。 (ITO粉末の密度)(酸化インシ゛ウムの密度)(含量) (酸化錫の密度)(含量) 7.16g/cm3=7.18g/cm3×0.9+6.95g/cm3×0.1
【0017】実施例1 BET比表面積から求めた1次粒子径が、0.29μm
であるインジウムと錫と酸素からなる酸化物粉末をボー
ルミルで解砕した。該粉末のインジウムと錫と酸素の組
成は、酸化物として計算した重量比[SnO2/(In2
3+SnO3)]が10%になるように調製した。ボー
ルミルで解砕後のレーザー回折法で求めた中心粒径D5
0は0.6μmであった。該粉末にバインダーを加えス
プレードライし顆粒化した。該粉末をφ200mm金型
に充填し637kg/cm2 にて一軸加圧成形後、金
属板に挟んで3ton/cm2 の圧力にてCIP加圧
をおこなった。得られた成形体を電気炉に入れ、脱脂を
行った後に、雰囲気を酸素ガスに置換した。置換後は、
酸素ガスを2l/分の流量でフローしながら1000℃
まで昇温した後、1000℃から1200℃までを50
℃/時で昇温した後、1200℃で12時間一定温度の
ままにした。その後、昇温速度5℃/分で1600℃ま
で昇温した。1000℃以上1300℃以下の温度範囲
にあった時間は合計16時間20分であった。1600
℃で10時間焼結してITO焼結体を得た。得られた焼
結体は、焼結体密度7.12g/cm3で、相対密度9
9.5%であった。
【0018】比較例1 実施例1と同様の方法で得られたITO成形体を電気炉
に入れ、脱脂を行った後に、雰囲気を酸素ガスに置換し
た。置換後は、酸素ガスを2l/分の流量でフローしな
がら昇温した。昇温速度5℃/分で1600℃まで昇温
し、1600℃で10時間焼結してITO焼結体を得
た。1000℃以上1300℃以下の温度範囲にあった
時間は合計1時間であった。得られた焼結体は、焼結体
密度7.08g/cm3 で、相対密度98.9%であ
った。以上の結果を下記の表1に纏める。
【0019】
【表1】 1000℃〜1300℃保持時間 焼結体密度 相対密度 実施例1 16時間20分 7.12 99.5% 比較例1 1時間 7.08 98.9%
【0020】
【発明の効果】本発明のITO焼結体の製造方法によれ
ば、ITO粉末、酸化インジウム粉末と酸化錫粉末との
混合粉末、ITO粉末と酸化錫粉末との混合粉末、又は
ITO粉末と酸化インジウム粉末との混合粉末などどの
ような形態の粉末の成形体を用いて焼結してもよく、焼
結密度の高い緻密なITO焼結体を容易に得ることがで
き、本発明方法で得られる高密度ITO焼結体はITO
スパッタターゲットとしての優れた特性を有し、工業的
に有用なものである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ITO焼結体の製造方法において、ITO
    粉末成形体の焼結時に1000℃以上1300℃以下の
    温度範囲に2時間以上保持した後に昇温し、1500℃
    以上1650℃以下の温度範囲で1時間以上保持して焼
    結することを特徴とするITO焼結体の製造方法。
  2. 【請求項2】 ITO焼結体の製造方法において、酸化
    インジウム−酸化錫混合粉末成形体の焼結時に1000
    ℃以上1300℃以下の温度範囲に2時間以上保持した
    後に昇温し、1500℃以上1650℃以下の温度範囲
    で1時間以上保持して焼結することを特徴とするITO
    焼結体の製造方法。
  3. 【請求項3】ITO焼結体の製造方法において、ITO
    粉末成形体の焼結時に1100℃以上1250℃以下の
    温度範囲に2時間以上保持した後に昇温し、1500℃
    以上1650℃で以下の温度範囲1時間以上保持して焼
    結することを特徴とするITO焼結体の製造方法。
  4. 【請求項4】ITO焼結体の製造方法において、ITO
    粉末成形体の焼結時に1100℃以上1250℃以下の
    温度範囲に6時間以上保持した後に昇温し、1500℃
    以上1650℃で以下の温度範囲1時間以上保持して焼
    結することを特徴とするITO焼結体の製造方法。
  5. 【請求項5】焼結を酸素ガス含有雰囲気下で行う請求項
    1乃至4に記載の製造方法
  6. 【請求項6】請求項1乃至5に記載の方法により製造さ
    れることを特徴とするITO焼結体。
  7. 【請求項7】請求項1乃至5に記載の方法により製造さ
    れるITO焼結体を原料として得られるITOスパッタ
    ターゲット。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007055231A1 (ja) * 2005-11-09 2007-05-18 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. SnO2系スパッタリングターゲットおよびその製造方法
KR101358358B1 (ko) * 2011-08-17 2014-02-05 삼성코닝정밀소재 주식회사 탈지 소결로

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007055231A1 (ja) * 2005-11-09 2007-05-18 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. SnO2系スパッタリングターゲットおよびその製造方法
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