JPH1121170A

JPH1121170A - Ｉｔｏ焼結体の焼結装置

Info

Publication number: JPH1121170A
Application number: JP9177891A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Iida; 恵一飯田; Koichi Takayama; 孝一高山; Koichi Suzuki; 光一鈴木
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間の焼結であっても、焼結中焼結炉内を
安定した酸化性雰囲気にして高密度のＩＴＯ焼結体を製
造する。【解決手段】Ｓｎ酸化物とＩｎ酸化物との混合物成形
体１７を密閉型又は両端開放型の焼結炉１０にて焼結し
てＩＴＯ焼結体を製造するＩＴＯ焼結体の焼結装置であ
る。オゾン発生器２５が焼結炉１０の外部に設けられ、
オゾン発生器２５から発生したオゾンを焼結炉内に導く
導管３３がオゾン発生器２５と焼結炉１０の間に接続さ
れる。

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薄
膜形成用スパッタリングターゲット材に適するＩＴＯ焼
結体の焼結装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＴＯ(Indium tin oxide)薄膜は、高い
導電性と可視光の透過性を有することから、液晶ディス
プレイ、エレクトロルミネッセンス、太陽電池などの透
明電極に広く用いられている。このＩＴＯ薄膜は、ＩＴ
Ｏ焼結体のターゲットを用いるアルゴンプラズマによる
スパッタリング法により主として形成される。この方法
で形成されたＩＴＯ薄膜はＩＴＯ焼結体のターゲットの
特性の影響を大きく受ける。特にターゲットの密度と微
細構造の影響は大きく、ターゲットが高密度である程、
また組成が均一である程、良質の薄膜が得られる。この
ため、ＩＴＯ焼結体からなるスパッタリングターゲット
材としては、ＩＴＯ薄膜を均一な組成で良質にするため
に、より高密度で均一な組成のものが求められている。

【０００３】従来、ＩＴＯ焼結体は、一般に酸化スズと
酸化インジウムとの混合粉末、又は塩化スズ水溶液と酸
化インジウムとを混合し、これにアンモニア水を添加混
合して得られたものを焼結原料とし、これを成形して焼
結することにより製造されている。なおこの焼結は、通
常の場合、空気雰囲気で行われている。しかしながら、
従来の空気雰囲気での焼結では、相対密度が高々６０〜
７０％程度の焼結体しか得られず、この密度向上のため
に原料粉末の微粉砕化や、焼結助剤の添加などの工夫も
されているが、十分な効果が得られていない。一方、相
対密度を９０〜９７％に高めるために、焼結雰囲気中の
酸素分圧を高くしたり、酸素雰囲気中で焼結する方法が
提案されている（例えば、特開平３−２０７８５８号公
報、特開平６−２４８２６号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−２０７８５８号公報及び特開平６−２４８２６号公
報に示される方法では、９〜１０時間という長時間の焼
結中に酸素を一定量焼結炉内に流入させる必要がある。
そのため酸素ボンベから長時間酸素を供給する場合に
は、焼結炉の容積に応じて酸素ボンベを用意しなければ
ならず、特に加圧焼結炉で酸素を加圧して供給する場合
には特別な配慮をする必要があった。本発明の目的は、
長時間の焼結であっても、焼結中焼結炉内を安定した酸
化性雰囲気にして高密度のＩＴＯ焼結体を製造する焼結
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１及び図２に示すようにＳｎ酸化物とＩｎ酸化物との
混合物成形体１７，５３を焼結炉１０，５０にて焼結し
てＩＴＯ焼結体を製造するＩＴＯ焼結体の焼結装置にお
いて、オゾン発生器２５，６２，６３が焼結炉の外部に
設けられ、オゾン発生器２５，６２，６３から発生した
オゾンを焼結炉内に導く導管３３，６６，６７がオゾン
発生器と焼結炉の間に接続されたことを特徴とするＩＴ
Ｏ焼結体の焼結装置である。オゾン発生器から導管を介
してオゾンを連続的に流入させることにより、長時間の
焼結に対しても安定して一定量のオゾンを供給すること
ができる。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、導管３３，６６，６７の周囲にヒータ３
４，６８，６９が設けられたＩＴＯ焼結体の焼結装置で
ある。焼結炉に流入する前に導管にてオゾンを加熱する
ことにより、オゾン流入による焼結炉内の温度低下を防
止し、かつ温度分布を乱さない。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の焼結原料となるＳｎ酸化
物とＩｎ酸化物との混合物は、酸化インジウム又は焼結
により酸化インジウムを生成する化合物と、酸化スズ又
は焼結により酸化スズを生成する化合物との混合物であ
って、酸化インジウム微粉末及び酸化スズ微粉末の
混合物、酸化インジウム微粉末を含むスズ塩溶液を
加水分解して得られた、酸化インジウム−水酸化スズ混
合析出物、インジウム塩及びスズ塩を含む溶液を加
水分解して得られた、水酸化インジウム−水酸化スズ共
沈析出物が例示される。上記混合物はスリップキャス
ト、金型プレス等の方法で成形し、得られた成形体は図
１に示す密閉型の焼結炉１０又は図２に示す両端開放型
の焼結炉５０にて焼結してＩＴＯ焼結体となる。本発明
の焼結装置は、オゾン発生器より焼結炉内にオゾンが連
続して供給されるように構成される。図１に示す密閉型
の焼結炉１０では炉内の圧力を高圧にすることができ
る。図２に示す両端開放型の焼結炉５０では連続焼結が
可能で生産性を高めることができる。図１及び図２に示
す焼結炉１０，５０はすべて給気口及び排気口を有し、
焼結中に成形体から発生するガス（例えば、ＳｎＯ₂の
高温での分解によって発生するＳｎＯガス）を焼結炉の
外部に排出できるようになっている。また炉内をオゾン
雰囲気にすることにより、ＳｎＯ₂ → ＳｎＯ↑ ＋ 1/2
Ｏ₂↑ の分解反応が抑制される。この結果、焼結性に
優れたＩＴＯ焼結体が得られる。

【０００８】図１に示すバッチ式の焼結装置について更
に詳しく説明する。この焼結炉１０の炉壁１０ａには給
気口１１と排気口１２が設けられ、これらの給気口１１
と排気口１２の間には開閉扉１３が設けられる。焼結炉
１０内には炉内の圧力を測定する圧力センサ１３ａと炉
内の温度を検出する第１温度センサ１３ｂとオゾン濃度
を検出するオゾンセンサ１３ｃが設けられる。この焼結
炉１０は給気口１１と排気口１２を除いて密閉される構
造になっている。排気口１２には排気管１４が接続さ
れ、排気管１４の途中には電磁弁１４ａが設けられる。
図示しないが、排気口１２又は排気管１４に所定圧で開
く圧力調整弁を設けてもよい。焼結炉１０の内部には焼
結台１５が置かれ、この焼結台１５の上には台板１６を
介してＳｎ酸化物とＩｎ酸化物との混合物成形体１７が
載せられる。焼結炉１０はヒータ１８で包囲され、ヒー
タ１８は焼結炉用コントローラ１９及びスイッチ２０を
介して商用交流電源２１に接続される。このコントロー
ラ１９には圧力センサ１３ａ及び第１温度センサ１３ｂ
の検出出力が接続され、コントローラ１９の制御出力に
は電磁弁１４ａが接続される。

【０００９】２５はオゾン発生器であって、このオゾン
発生器２５は誘導体上に電極を形成した一対のオゾン発
生素子２６，２６とこれらの素子２６，２６に高周波交
流高電圧を印加するための高周波高電圧電源２７とこの
電源２７の電圧を調整してオゾン発生量を調整する電圧
調整器２８により構成される。電源２７はオゾン発生器
用コントローラ２９及びスイッチ３０を介して商用交流
電源２１に接続される。この電圧調整器２８は１００ｐ
ｐｍ〜２００００ｐｐｍのオゾン濃度範囲内でオゾン発
生量を調整することができる。オゾン発生器２５は給気
口３１及び焼結炉用送気口３２を有する。給気口３１に
は加圧された空気が送込まれるようになっている。この
送気口３２には電磁弁３２ａが設けられる。オゾン発生
器用コントローラ２９にはオゾンセンサ１３ｃの検出出
力が接続され、コントローラ２９の制御出力には電圧調
整器２８及び電磁弁３２ａが接続される。送気口３２と
焼結炉１０の給気口１１の間には導管３３が設けられ、
導管３３の内部には第２温度センサ３３ａとその周囲は
ヒータ３４が設けられる。ヒータ３４はヒータ用コント
ローラ３５及びスイッチ３６を介して商用交流電源２１
に接続される。コントローラ３５には第２温度センサ３
３ａの検出出力が接続される。

【００１０】次に図２に示す連続式の焼結装置について
更に詳しく説明する。両端開放型の焼結炉５０の内部に
は水平方向に容器５１の通路が形成される。焼結炉５０
はその一端に入口５０ａを、またその他端に出口５０ｂ
を有する。これらの入口５０ａ及び出口５０ｂは一直線
上に設けられる。容器５１には台板５２に載せたＳｎ酸
化物とＩｎ酸化物との混合物成形体５３が入れられる。
焼結炉５０の入口５０ａ及び出口５０ｂにはガイドロー
ラ５４ａ，５４ａが配設され、これらのガイドローラ５
４ａ，５４ａの下方には駆動ローラ５４ｂ，５４ｂが配
設される。ローラ５４ａ及び５４ｂにはエンドレスのコ
ンベヤベルト５５が掛渡される。焼結炉５０の上部炉壁
５０ｃ及び下部炉壁５０ｄに沿ってヒータ５６ａ及び５
６ｂが配設される。この例ではベルト５５は焼結炉５０
の内部を通過するようになっている。上部炉壁５０ｃの
入口側及び出口側には給気口５７及び５８が配設され、
上部炉壁５０ｃの中央部には排気口５９が設けられる。
排気口５９には排気管６０が接続され、排気管６０の途
中には電磁弁６０ａが設けられる。焼結炉５０内には炉
内の温度を検出する第１温度センサ６１ａと給気口５
７，５８付近のオゾン濃度を検出するオゾンセンサ６１
ｂ，６１ｃが設けられる。

【００１１】焼結炉５０の両側にはオゾン発生器６２及
び６３が配設される。これらのオゾン発生器６２及び６
３は前記実施の形態で述べたオゾン発生器２５と同一の
構成であるため、繰返しの説明を省略する。オゾン発生
器６２及び６３の焼結炉用送気口６４及び６５には電磁
弁６４ａ及び６５ａが配設される。送気口６４及び６５
と、焼結炉５０の給気口５７及び５８の間には導管６６
及び６７が配設され、導管６６及び６７の内部には第２
温度センサ６６ａ，６７ａとその周囲はヒータ６８及び
６９が配設される。焼結炉５０及び導管６６，６７の加
熱制御、オゾン濃度制御は図示しないコントローラによ
り前記実施の形態と同様に行われる。なお、図２におい
て、２つのオゾン発生器６２及び６３を用いる代りに、
単一のオゾン発生器６２を用いて、その単一の送気口６
４から２本の導管を配管し、これらの導管を図示しない
が、焼結炉の上部炉壁の入口側及び出口側に設けられた
給気口５７及び５８にそれぞれ接続するようにしてもよ
い。

【００１２】

【実施例】図１に示す焼結装置を用いて以下の実施例１
〜４及び比較例１，２のＩＴＯ焼結体を製造し、図２に
示す焼結装置を用いて以下の実施例５〜８及び比較例
３，４のＩＴＯ焼結体を製造した。実施例１〜８及び比
較例１〜４の成形体は、１５重量％の硝酸インジウム水
溶液と１５重量％の塩化スズ水溶液を混合し、アンモニ
アを添加して加水分解することにより得られた水酸化イ
ンジウム−水酸化スズ共沈析出物（Ｉｎ／Ｓｎ酸化物
（重量比）＝９／１）を原料として用いて、スリップキ
ャスト法（スリップ濃度７０重量％）によりそれぞれ成
形した。これらの成形体のサイズは、すべて直径１００
ｍｍ、厚さ５ｍｍ、重量３００ｇの円板状であった。

【００１３】＜実施例１〜４＞図１に示した焼結炉１０
の開閉扉１３を開け、得られた成形体１７を台板１６に
載せて、これを焼結台１５上に配置した後、扉１３を閉
め、スイッチ２０，３０及び３６を入れ、焼結炉１０及
び導管３３を昇温するとともに、オゾン発生器２５の給
気口３１より空気が送込まれ、オゾン発生器２５内でオ
ゾンを発生させた。コントローラ１９により焼結炉１０
が、またオゾンを予熱するようにコントローラ３５によ
り導管３３が表１に示す温度にそれぞれ維持された。ま
たコントローラ２９により炉内のオゾン濃度が表１に示
すように維持された。更にコントローラ１９により炉内
の圧力は表１に示す気圧になるように維持された。電磁
弁３２ａ及び１４ａの開度を調整して焼結炉１０には表
１に示す流量のオゾンを含む空気が流れるようにした。
この条件下で約４時間成形体１７を加熱し、ＩＴＯ焼結
体を得た。焼結後、ヒータ１８及び３４を切り、炉が約
１００℃になったところで開閉扉１３を開け、ＩＴＯ焼
結体を取出した。

【００１４】＜比較例１＞スイッチ３０及び３６を切
り、給気口３１より空気を送込まず、これにより焼結炉
１０内に空気もオゾンも送込まないようにした以外は、
実施例１と同様にしてＩＴＯ焼結体を得た。＜比較例２＞電磁弁３２ａを開け、オゾンの代りに空気
を焼結炉１０内に送込むようにした以外は、実施例１と
同様にしてＩＴＯ焼結体を得た。

【００１５】＜実施例５〜８＞図２に示すように、得ら
れた成形体５３を台板５２に載せて、これを容器５１に
入れ、焼結炉５０の入口５０ａに配置した後、ベルトコ
ンベヤ５５により焼結炉５０内に送込んだ。焼結炉５０
及び導管６６，６７はヒータ５６ａ，５６ｂ，６８及び
６９により表２に示す温度に加熱され、オゾン発生器６
２及び６３の給気口６２ｄ，６３ｄより空気が送込ま
れ、オゾン発生器６２及び６３で発生したオゾンが表２
に示す濃度で炉内に供給された。電磁弁６４ａ，６５ａ
及び６０ａの開度を調整して焼結炉５０には表２に示す
流量のオゾンを含む空気が流れるようにした。この条件
下で炉内の通過時間が約４時間となるように、ベルトコ
ンベヤ５５の速度を調整し、成形体５３を加熱すること
によりＩＴＯ焼結体を得た。焼結後、出口５０ｂから容
器５１を取出し、ＩＴＯ焼結体を得た。

【００１６】＜比較例３＞給気口６２ｄ，６３ｄより空
気を送込まず、これにより焼結炉５０内に空気もオゾン
も送込まないようにした以外は、実施例７と同様にして
ＩＴＯ焼結体を得た。＜比較例４＞電磁弁６４ａ，６５ａを開け、オゾンの代
りに空気を焼結炉５０内に送込むようにした以外は、実
施例７と同様にしてＩＴＯ焼結体を得た。

【００１７】＜比較と評価＞実施例１〜８及び比較例１
〜４の焼結体の相対密度、焼結体中のＳｎＯ₂の含有割
合を調べた。その結果を表１及び表２に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表１及び表２から明らかなように、ＩＴＯ
焼結体の相対密度に関しては、比較例１〜４が６０．８
〜６７．８％であるのに対して、実施例１〜８は９２．
０〜９８．３％であって、より高密度のものが得られる
ことが判った。特に、密閉型の焼結炉で加圧して焼結し
た実施例４のものが最も高密度であった。焼結体中のＳ
ｎＯ₂の含有割合に関しては、実施例１〜８及び比較例
１〜４すべて１０％であった。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、長
時間の焼結であっても、焼結中焼結炉内を安定した酸化
性雰囲気にして高密度のＩＴＯ焼結体を製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密閉型焼結炉からなるＩＴＯ焼結体の
焼結装置の構成図。

【図２】本発明の両端開放型焼結炉からなるＩＴＯ焼結
体の別の焼結装置の構成図。

【符号の説明】

１０密閉型焼結炉１７Ｓｎ酸化物とＩｎ酸化物との混合物成形体２５オゾン発生器３３導管３４ヒータ５０両端開放型焼結炉５３Ｓｎ酸化物とＩｎ酸化物との混合物成形体６２，６３オゾン発生器６６，６７導管６８，６９ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｎ酸化物とＩｎ酸化物との混合物成形
体(17,53)を密閉型又は両端開放型の焼結炉(10,50)にて
焼結してＩＴＯ焼結体を製造するＩＴＯ焼結体の焼結装
置において、オゾン発生器(25,62,63)が前記焼結炉(10,50)の外部に
設けられ、前記オゾン発生器から発生したオゾンを前記
焼結炉内に導く導管(33,66,67)が前記オゾン発生器と前
記焼結炉の間に接続されたことを特徴とするＩＴＯ焼結
体の焼結装置。
【請求項２】導管の周囲にヒータ(34,68,69)が設けら
れた請求項１記載のＩＴＯ焼結体の焼結装置。