JPH1135370A - Ｉｔｏ焼結体の製造方法 - Google Patents
Ｉｔｏ焼結体の製造方法Info
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- JPH1135370A JPH1135370A JP9193761A JP19376197A JPH1135370A JP H1135370 A JPH1135370 A JP H1135370A JP 9193761 A JP9193761 A JP 9193761A JP 19376197 A JP19376197 A JP 19376197A JP H1135370 A JPH1135370 A JP H1135370A
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- sintered body
- indium
- ito
- tin
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- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 還元による金属や低級酸化物を含まず、且つ
高密度であるとともに、ターゲットとして用いた場合に
黒色化やノジュールを発生することのない長寿命なター
ゲットとして使用し得るＩＴＯ焼結体の製造方法を提供
する。 【解決手段】 主として酸化インジウム粉末と酸化錫粉
末からなる混合粉末を、成形後あるいは予備焼結後、更
に熱間等方圧加熱処理を行ってＩＴＯ焼結体を製造する
方法において、前記熱間等方圧加熱処理に際し、被処理
体を収納する容器の内面の一部又は全部に、インジウ
ム、錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫合
金、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群から
選ばれる１種以上をコーティングすることによって、前
記被処理体の還元を抑制する。
高密度であるとともに、ターゲットとして用いた場合に
黒色化やノジュールを発生することのない長寿命なター
ゲットとして使用し得るＩＴＯ焼結体の製造方法を提供
する。 【解決手段】 主として酸化インジウム粉末と酸化錫粉
末からなる混合粉末を、成形後あるいは予備焼結後、更
に熱間等方圧加熱処理を行ってＩＴＯ焼結体を製造する
方法において、前記熱間等方圧加熱処理に際し、被処理
体を収納する容器の内面の一部又は全部に、インジウ
ム、錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫合
金、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群から
選ばれる１種以上をコーティングすることによって、前
記被処理体の還元を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＴＯ焼結体の製
造方法に関し、詳細にはＬＣ（液晶）、ＥＬ（エレクト
ロルミネセンス）等の薄型ディスプレー用表示デバイス
駆動電極、太陽電池の透明電極、更には窓ガラスへの熱
線遮蔽コーティング、高速交通機関のウインドシールド
の防曇・防氷、各種機材の帯電防止処理及び、静電遮蔽
コーティング等に対して用いられるＩＴＯ透明導電膜を
スパッタリング法、真空蒸着法などのＰＶＤ法で作製す
る際に用いるＩＴＯ透明導電膜用ターゲット材料の製造
方法に関するものである。なお、ＩＴＯ（Indium Tin O
xideの略）という物質は、酸化インジウムと酸化錫を出
発原料にして酸化インジウム中に錫が又は酸化錫中にイ
ンジウムが固溶したり、複合酸化物から構成されている
材料である。
造方法に関し、詳細にはＬＣ（液晶）、ＥＬ（エレクト
ロルミネセンス）等の薄型ディスプレー用表示デバイス
駆動電極、太陽電池の透明電極、更には窓ガラスへの熱
線遮蔽コーティング、高速交通機関のウインドシールド
の防曇・防氷、各種機材の帯電防止処理及び、静電遮蔽
コーティング等に対して用いられるＩＴＯ透明導電膜を
スパッタリング法、真空蒸着法などのＰＶＤ法で作製す
る際に用いるＩＴＯ透明導電膜用ターゲット材料の製造
方法に関するものである。なお、ＩＴＯ（Indium Tin O
xideの略）という物質は、酸化インジウムと酸化錫を出
発原料にして酸化インジウム中に錫が又は酸化錫中にイ
ンジウムが固溶したり、複合酸化物から構成されている
材料である。
【０００２】
【従来の技術】ＩＴＯ透明導電膜の作製方法にはスパッ
タリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スプレー熱分解法
などがあるが、特に良質なＩＴＯ透明導電膜（以下ＩＴ
Ｏ膜と言うこともある）が要求される分野ではスパッタ
リング法が用いられている。その場合、スパッタガスと
してアルゴン−酸素混合ガスが用いられているが、酸素
ガスは低抵抗で高透過率なＩＴＯ膜になるような量に設
定される。またターゲットとしては、ＩＴ（In−Sn合
金）ターゲットを用いる方法とＩＴＯ焼結体ターゲット
を用いる２つの方法があるが、最近は膜性能、膜の均一
性及び成膜操作の簡便性に有利なＩＴＯ焼結体ターゲッ
トを用いる方法が主流となっている。
タリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スプレー熱分解法
などがあるが、特に良質なＩＴＯ透明導電膜（以下ＩＴ
Ｏ膜と言うこともある）が要求される分野ではスパッタ
リング法が用いられている。その場合、スパッタガスと
してアルゴン−酸素混合ガスが用いられているが、酸素
ガスは低抵抗で高透過率なＩＴＯ膜になるような量に設
定される。またターゲットとしては、ＩＴ（In−Sn合
金）ターゲットを用いる方法とＩＴＯ焼結体ターゲット
を用いる２つの方法があるが、最近は膜性能、膜の均一
性及び成膜操作の簡便性に有利なＩＴＯ焼結体ターゲッ
トを用いる方法が主流となっている。
【０００３】ＩＴＯ焼結体ターゲットに望まれる特性と
しては高密度化がある。低密度なＩＴＯ焼結体ターゲッ
トをスパッタリング法に使用した場合、放電電圧が上昇
し、ターゲット表面温度も上昇してくる。このために表
面が還元され、低級酸化物となり、黒色化やノジュール
（ターゲット表面上のスパッタにより削り残された低酸
素濃度黒色突起物）の発生が起こってターゲットの使用
効率低下や膜特性の劣化（高抵抗、低透過率）が生じ
る。このため現在は、相対密度90％以上の高密度なＩＴ
Ｏ焼結体ターゲットが望まれている。
しては高密度化がある。低密度なＩＴＯ焼結体ターゲッ
トをスパッタリング法に使用した場合、放電電圧が上昇
し、ターゲット表面温度も上昇してくる。このために表
面が還元され、低級酸化物となり、黒色化やノジュール
（ターゲット表面上のスパッタにより削り残された低酸
素濃度黒色突起物）の発生が起こってターゲットの使用
効率低下や膜特性の劣化（高抵抗、低透過率）が生じ
る。このため現在は、相対密度90％以上の高密度なＩＴ
Ｏ焼結体ターゲットが望まれている。
【０００４】そしてこのような高密度なＩＴＯ焼結体タ
ーゲットを作製する方法として、酸素加圧雰囲気高温焼
結法やホットプレス法がある。
ーゲットを作製する方法として、酸素加圧雰囲気高温焼
結法やホットプレス法がある。
【０００５】酸素加圧雰囲気高温焼結法は、特公平 7−
100852号公報に説明されているように、 1気圧（絶対
圧）以上に加圧された純酸素ガス雰囲気等の加圧酸素雰
囲気中で1600〜1700℃の非常に高い温度で焼結を行う方
法であって（同公報第３頁段落番号[0018]、[0019]参
照）、この方法により、密度6.20〜7.23g ／cm3 を達成
している。しかし高温焼結のため、酸化インジウムや酸
化錫の還元や蒸発が激しくなり（O2、In2O、SnO 、In、
Snの解離ガス圧は温度に対して指数的に増加する）、初
期の組成と異なったＩＴＯ焼結体になってしまう。その
上、ＩＴＯ組織の粒径とポア径も焼結温度に対して指数
関数的に増加するため、表面の凹凸が激しくなり、スパ
ッタリングターゲットの安定放電等に悪影響を及ぼす。
100852号公報に説明されているように、 1気圧（絶対
圧）以上に加圧された純酸素ガス雰囲気等の加圧酸素雰
囲気中で1600〜1700℃の非常に高い温度で焼結を行う方
法であって（同公報第３頁段落番号[0018]、[0019]参
照）、この方法により、密度6.20〜7.23g ／cm3 を達成
している。しかし高温焼結のため、酸化インジウムや酸
化錫の還元や蒸発が激しくなり（O2、In2O、SnO 、In、
Snの解離ガス圧は温度に対して指数的に増加する）、初
期の組成と異なったＩＴＯ焼結体になってしまう。その
上、ＩＴＯ組織の粒径とポア径も焼結温度に対して指数
関数的に増加するため、表面の凹凸が激しくなり、スパ
ッタリングターゲットの安定放電等に悪影響を及ぼす。
【０００６】ホットプレス法は成形体を高圧不活性ガス
下で焼結する方法であるが、高密度（相対密度95％以
上）なＩＴＯ焼結体を得ることができる一方、開空孔
（オープンポア）を有する成形体を焼結するために、焼
結体内部まで還元され、金属や低級酸化物を含むＩＴＯ
焼結体しか得ることができない。これによって、この焼
結体より作製したＩＴＯターゲットでは安定した放電特
性を得ることが難しくなる上、抵抗率の高いＩＴＯ膜し
か得ることができない。これはＩＴＯを構成しているIn
2O3 、特にSnO2が非常に還元されやすいためである。
下で焼結する方法であるが、高密度（相対密度95％以
上）なＩＴＯ焼結体を得ることができる一方、開空孔
（オープンポア）を有する成形体を焼結するために、焼
結体内部まで還元され、金属や低級酸化物を含むＩＴＯ
焼結体しか得ることができない。これによって、この焼
結体より作製したＩＴＯターゲットでは安定した放電特
性を得ることが難しくなる上、抵抗率の高いＩＴＯ膜し
か得ることができない。これはＩＴＯを構成しているIn
2O3 、特にSnO2が非常に還元されやすいためである。
【０００７】そこで特開平 5−155651号公報には、ＩＴ
Ｏの還元を抑え、且つ高密度な焼結体を得るために、Ｉ
ＴＯよりも高い酸素解離圧を示す金属などで内面を覆っ
たカプセルにＩＴＯ予備焼結体を封入し、そのカプセル
を熱間等方圧加熱処理する方法が提案されている。しか
し、カプセルは熱間等方圧加熱処理で圧縮変形されるた
め、カプセルの内面を覆ったCu、NiなどがＩＴＯ焼結体
に不純物として入る可能性がある上に、熱間等方圧加熱
処理後に圧縮変形したカプセルを機械加工にて除去しな
ければならず、その際にもＩＴＯ焼結体に不純物が入る
可能性がある。
Ｏの還元を抑え、且つ高密度な焼結体を得るために、Ｉ
ＴＯよりも高い酸素解離圧を示す金属などで内面を覆っ
たカプセルにＩＴＯ予備焼結体を封入し、そのカプセル
を熱間等方圧加熱処理する方法が提案されている。しか
し、カプセルは熱間等方圧加熱処理で圧縮変形されるた
め、カプセルの内面を覆ったCu、NiなどがＩＴＯ焼結体
に不純物として入る可能性がある上に、熱間等方圧加熱
処理後に圧縮変形したカプセルを機械加工にて除去しな
ければならず、その際にもＩＴＯ焼結体に不純物が入る
可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の酸素加圧雰囲気
高温焼結法やホットプレス法により製造されたＩＴＯ焼
結体より作製された高密度ＩＴＯターゲットは、相対密
度90〜96％程度であってもポア径が大きいため、表面の
凹凸が激しかったり、又は金属や低級酸化物をターゲッ
ト内部まで含むため、使用に伴いターゲット表面に黒色
突起物（ノジュール）が発生しやすく、従ってこのよう
なターゲットをスパッタリング成膜に用いても高透過・
低抵抗なＩＴＯ膜を得ることが難しい。またターゲット
自体の酸素量を補うために、酸素量の多いアルゴン＋酸
素ガスを用いてスパッタリングを行うが、多量の負に帯
電した酸素イオンが陽極にある基板をスパッタしてしま
うため、ダメージを受けたＩＴＯ膜ができてしまう。
高温焼結法やホットプレス法により製造されたＩＴＯ焼
結体より作製された高密度ＩＴＯターゲットは、相対密
度90〜96％程度であってもポア径が大きいため、表面の
凹凸が激しかったり、又は金属や低級酸化物をターゲッ
ト内部まで含むため、使用に伴いターゲット表面に黒色
突起物（ノジュール）が発生しやすく、従ってこのよう
なターゲットをスパッタリング成膜に用いても高透過・
低抵抗なＩＴＯ膜を得ることが難しい。またターゲット
自体の酸素量を補うために、酸素量の多いアルゴン＋酸
素ガスを用いてスパッタリングを行うが、多量の負に帯
電した酸素イオンが陽極にある基板をスパッタしてしま
うため、ダメージを受けたＩＴＯ膜ができてしまう。
【０００９】一方、特開平 5−155651号公報に提案の方
法では、比較的高密度で且つＩＴＯの還元の少ないＩＴ
Ｏ焼結体が得られるものの、必ずしも充分とは言えず、
未だ改良の余地がある上に、カプセルの内面を覆ったC
u、NiなどがＩＴＯ焼結体に不純物として入る可能性が
あり、また熱間等方圧加熱処理後に圧縮変形したカプセ
ルを機械加工にて除去しなければならず、その際にもＩ
ＴＯ焼結体に不純物が入る可能性がある。と言った問題
を有する。
法では、比較的高密度で且つＩＴＯの還元の少ないＩＴ
Ｏ焼結体が得られるものの、必ずしも充分とは言えず、
未だ改良の余地がある上に、カプセルの内面を覆ったC
u、NiなどがＩＴＯ焼結体に不純物として入る可能性が
あり、また熱間等方圧加熱処理後に圧縮変形したカプセ
ルを機械加工にて除去しなければならず、その際にもＩ
ＴＯ焼結体に不純物が入る可能性がある。と言った問題
を有する。
【００１０】そこで、本発明の目的は、従来技術が有し
ている前述の欠点を解消しようとするものである。すな
わち、還元による金属や低級酸化物を含まず、且つ高密
度であると共に、ターゲットとして用いた場合に黒色化
やノジュールを発生することのない長寿命なターゲット
として使用し得るＩＴＯ焼結体の製造方法を提供するも
のである。
ている前述の欠点を解消しようとするものである。すな
わち、還元による金属や低級酸化物を含まず、且つ高密
度であると共に、ターゲットとして用いた場合に黒色化
やノジュールを発生することのない長寿命なターゲット
として使用し得るＩＴＯ焼結体の製造方法を提供するも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るＩＴＯ焼結体の製造方法は、主とし
て酸化インジウム粉末と酸化錫粉末からなる混合粉末
を、成形後あるいは予備焼結後、更に熱間等方圧加熱処
理を行ってＩＴＯ焼結体を製造する方法において、請求
項１の発明では、前記熱間等方圧加熱処理に際し、被処
理体を収納する容器の内面の一部又は全部に、インジウ
ム、錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫合
金、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群から
選ばれる１種以上をコーティングすることによって、ま
た請求項２の発明では、前記熱間等方圧加熱処理に際
し、被処理体を収納する容器内に被処理体と共に、イン
ジウム、錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫
合金、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群か
ら選ばれる１種以上の粉末又は成形体又は焼成体を収納
することによって、また請求項３の発明では、前記熱間
等方圧加熱処理に際し、処理雰囲気中にO2ガス、In2Oガ
ス、 SnOガス、Inガス、Snガスが存在する様にすると共
に、前記ガス群から選ばれる１種以上が下記の条件を満
たすことによって、それぞれ被処理体の還元を抑制して
ＩＴＯ焼結体を製造するものである。 10-1Pa≦O2≦104Pa 10-3Pa≦In2O≦102Pa 10-1Pa≦ SnO≦104Pa 10-4Pa≦In≦102Pa 10-6Pa≦Sn≦ 1 Pa
めに、本発明に係るＩＴＯ焼結体の製造方法は、主とし
て酸化インジウム粉末と酸化錫粉末からなる混合粉末
を、成形後あるいは予備焼結後、更に熱間等方圧加熱処
理を行ってＩＴＯ焼結体を製造する方法において、請求
項１の発明では、前記熱間等方圧加熱処理に際し、被処
理体を収納する容器の内面の一部又は全部に、インジウ
ム、錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫合
金、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群から
選ばれる１種以上をコーティングすることによって、ま
た請求項２の発明では、前記熱間等方圧加熱処理に際
し、被処理体を収納する容器内に被処理体と共に、イン
ジウム、錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫
合金、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群か
ら選ばれる１種以上の粉末又は成形体又は焼成体を収納
することによって、また請求項３の発明では、前記熱間
等方圧加熱処理に際し、処理雰囲気中にO2ガス、In2Oガ
ス、 SnOガス、Inガス、Snガスが存在する様にすると共
に、前記ガス群から選ばれる１種以上が下記の条件を満
たすことによって、それぞれ被処理体の還元を抑制して
ＩＴＯ焼結体を製造するものである。 10-1Pa≦O2≦104Pa 10-3Pa≦In2O≦102Pa 10-1Pa≦ SnO≦104Pa 10-4Pa≦In≦102Pa 10-6Pa≦Sn≦ 1 Pa
【００１２】上記本発明では、熱間等方圧加熱処理時に
インジウム、錫、酸化インジウム、酸化錫、の金属、粉
体、成形体、焼結体を容器内に直に、あるいは容器内面
にコーティングしてＩＴＯ被処理体を囲むように一緒に
入れるが、そうすることによって被処理体の還元が抑制
される理由について述べる。
インジウム、錫、酸化インジウム、酸化錫、の金属、粉
体、成形体、焼結体を容器内に直に、あるいは容器内面
にコーティングしてＩＴＯ被処理体を囲むように一緒に
入れるが、そうすることによって被処理体の還元が抑制
される理由について述べる。
【００１３】ＩＴＯを構成しているIn2O3 とSnO2は、高
温において解離ガスが発生するが、その解離ガスの内 9
5vol％以上がIn2Oガス、 SnOガス、Inガス、Snガス、O2
ガスで占められる。よって以下の反応が律速になってい
ると考えられる。ここで(s)は固相、 (g)は気相を意味
する。 In2O3(s) →In2O(g) ＋O2(g) ----(1) SnO2 (s) → SnO(g) ＋ 1/2O2(g) ----(2) In2O3(s) → 2In(g) ＋2/3O2(g) ----(3) SnO2 (s) → Sn(g) ＋O2(g) ----(4) 上記(1) 〜(4) のような反応が起こるために、加圧酸素
雰囲気下で焼結を行って反応を左に進めようとする手法
も多く用いられているが、O2ガス圧力をいくら上げよう
がIn2O(g) 、SnO(g)、In(g) 、Sn(g) が発生しない限
り、右への反応が進み、分解が進み続ける。この現象が
ＩＴＯの緻密化焼結や低級酸化物生成阻止に悪影響を及
ぼす。
温において解離ガスが発生するが、その解離ガスの内 9
5vol％以上がIn2Oガス、 SnOガス、Inガス、Snガス、O2
ガスで占められる。よって以下の反応が律速になってい
ると考えられる。ここで(s)は固相、 (g)は気相を意味
する。 In2O3(s) →In2O(g) ＋O2(g) ----(1) SnO2 (s) → SnO(g) ＋ 1/2O2(g) ----(2) In2O3(s) → 2In(g) ＋2/3O2(g) ----(3) SnO2 (s) → Sn(g) ＋O2(g) ----(4) 上記(1) 〜(4) のような反応が起こるために、加圧酸素
雰囲気下で焼結を行って反応を左に進めようとする手法
も多く用いられているが、O2ガス圧力をいくら上げよう
がIn2O(g) 、SnO(g)、In(g) 、Sn(g) が発生しない限
り、右への反応が進み、分解が進み続ける。この現象が
ＩＴＯの緻密化焼結や低級酸化物生成阻止に悪影響を及
ぼす。
【００１４】上記反応を抑制するには、ＩＴＯ被処理体
周辺をO2(g) だけではなくIn2O(g)、SnO(g)、In(g) 、S
n(g) 雰囲気にする必要がある。ここで処理容器内全体
がこの雰囲気になる必要がなく、少なくともＩＴＯ被処
理体周辺に分解反応を起こさない程度のガス分圧があれ
ばよい。言うなれば、局所的に平衡蒸気圧制御すること
である。
周辺をO2(g) だけではなくIn2O(g)、SnO(g)、In(g) 、S
n(g) 雰囲気にする必要がある。ここで処理容器内全体
がこの雰囲気になる必要がなく、少なくともＩＴＯ被処
理体周辺に分解反応を起こさない程度のガス分圧があれ
ばよい。言うなれば、局所的に平衡蒸気圧制御すること
である。
【００１５】不活性雰囲気でIn2O(g) 、SnO(g)、O2(g)
がどの程度の気圧になるかを近似したデータを図１に示
す。温度全域に渡ってSnO(g)の蒸気圧が一番高く、次に
全圧の約 1／3 がO2(g) である。次いでIn2O(g) 、In
(g) 、Sn(g) が続くが、温度が高くなるにつれて急激に
蒸気圧が高くなる。熱間等方圧加熱処理では何百〜何千
気圧という雰囲気で処理を行うが、通常の処理ではSnO
やO2：10-1〜104Pa 、In 2O：10-3〜102Pa 、In：10-4〜
102Pa 、Sn：10-6〜 1Paが存在すればＩＴＯの還元を抑
えることができる。このようなことから、本発明では被
処理体周辺にIn、Sn、O で構成される金属、酸化物を配
するか、あるいは強制的に不活性ガスと一緒に低圧のIn
2O(g) 、SnO(g)、O2(g) ガス等を流すことにより、熱間
等方圧加熱処理においてＩＴＯ被処理体周辺を平衡蒸気
圧雰囲気にすることで還元を抑えるようにしたものであ
って、これにより、従来の高い酸素解離圧を示す金属で
内面を覆ったカプセルを使用して熱間等方圧加熱処理を
行うというような複雑な手法を用いることなく、還元を
抑制した高密度なＩＴＯ焼結体を得ることができる。ま
た被処理体周辺にIn、Sn、O で構成される金属、酸化物
を配することで、外周にあるヒーターによっていつでも
先に加熱され、常時被処理体よりも高い蒸気圧ガス（Sn
O 、O2、In2O、In、Sn等）を放出して被処理体を覆い囲
んでくれるため、効率的に還元を抑制してくれる。
がどの程度の気圧になるかを近似したデータを図１に示
す。温度全域に渡ってSnO(g)の蒸気圧が一番高く、次に
全圧の約 1／3 がO2(g) である。次いでIn2O(g) 、In
(g) 、Sn(g) が続くが、温度が高くなるにつれて急激に
蒸気圧が高くなる。熱間等方圧加熱処理では何百〜何千
気圧という雰囲気で処理を行うが、通常の処理ではSnO
やO2：10-1〜104Pa 、In 2O：10-3〜102Pa 、In：10-4〜
102Pa 、Sn：10-6〜 1Paが存在すればＩＴＯの還元を抑
えることができる。このようなことから、本発明では被
処理体周辺にIn、Sn、O で構成される金属、酸化物を配
するか、あるいは強制的に不活性ガスと一緒に低圧のIn
2O(g) 、SnO(g)、O2(g) ガス等を流すことにより、熱間
等方圧加熱処理においてＩＴＯ被処理体周辺を平衡蒸気
圧雰囲気にすることで還元を抑えるようにしたものであ
って、これにより、従来の高い酸素解離圧を示す金属で
内面を覆ったカプセルを使用して熱間等方圧加熱処理を
行うというような複雑な手法を用いることなく、還元を
抑制した高密度なＩＴＯ焼結体を得ることができる。ま
た被処理体周辺にIn、Sn、O で構成される金属、酸化物
を配することで、外周にあるヒーターによっていつでも
先に加熱され、常時被処理体よりも高い蒸気圧ガス（Sn
O 、O2、In2O、In、Sn等）を放出して被処理体を覆い囲
んでくれるため、効率的に還元を抑制してくれる。
【００１６】一方コスト面においても、ホットプレスで
はＩＴＯターゲットを作製する場合、１チャージ１、２
枚しか得ることができないが、熱間等方圧加熱処理を用
いると一度に数十枚作製することも可能であり、非常に
有用である。
はＩＴＯターゲットを作製する場合、１チャージ１、２
枚しか得ることができないが、熱間等方圧加熱処理を用
いると一度に数十枚作製することも可能であり、非常に
有用である。
【００１７】また、本発明に係るＩＴＯ焼結体の製造方
法では、熱間等方圧加熱処理は温度1200℃以上、圧力50
MPa 以上で行うことが好ましく、このような条件とする
ことで、相対密度95％以上、平均ポア径が10μm 以下の
ＩＴＯターゲットに好適なＩＴＯ焼結体を製造すること
ができる。また、このようなＩＴＯ焼結体を確実に製造
するためには、熱間等方圧加熱処理前の成形体や予備焼
結体内の開空孔（オープンポア）が、予備焼結において
閉鎖系空孔（クローズドポア）となるように処理されて
いることが好ましい。
法では、熱間等方圧加熱処理は温度1200℃以上、圧力50
MPa 以上で行うことが好ましく、このような条件とする
ことで、相対密度95％以上、平均ポア径が10μm 以下の
ＩＴＯターゲットに好適なＩＴＯ焼結体を製造すること
ができる。また、このようなＩＴＯ焼結体を確実に製造
するためには、熱間等方圧加熱処理前の成形体や予備焼
結体内の開空孔（オープンポア）が、予備焼結において
閉鎖系空孔（クローズドポア）となるように処理されて
いることが好ましい。
【００１８】また、本発明に係るＩＴＯ焼結体の製造方
法においては、全焼結体重量に対してSnO2量を 3〜15質
量％とすることが好ましく、その量が 3質量％未満ある
いは15質量％を越えると、ＩＴＯ透明導電膜とした場合
に膜の比抵抗が高くなることがあるからである。それ故
特に好ましい範囲は 4〜10質量％である。また、本発明
により製造されるＩＴＯ焼結体には、本発明の目的、効
果を損なわない範囲において他の成分が含まれていても
差し支えないが、その量は可及的に少量に止めることが
望ましい。
法においては、全焼結体重量に対してSnO2量を 3〜15質
量％とすることが好ましく、その量が 3質量％未満ある
いは15質量％を越えると、ＩＴＯ透明導電膜とした場合
に膜の比抵抗が高くなることがあるからである。それ故
特に好ましい範囲は 4〜10質量％である。また、本発明
により製造されるＩＴＯ焼結体には、本発明の目的、効
果を損なわない範囲において他の成分が含まれていても
差し支えないが、その量は可及的に少量に止めることが
望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】図２は、本発明に係るＩＴＯ焼結
体の製造方法に用いられる熱間等方圧加熱処理装置の概
要図であって、炉殻１の内側にはヒーター２が配設さ
れ、更にその内側に耐熱性遮蔽容器（坩堝）３が配設さ
れている。そして、本発明の製造方法では、主として酸
化インジウム粉末と酸化錫粉末からなる混合粉末を予め
圧密に成形した粉末成形体４を坩堝３内に収納するとと
もに、その成形体の周囲にインジウム、錫、酸化インジ
ウム、酸化錫、インジウム−錫合金、酸化インジウム−
酸化錫複合酸化物からなる群から選ばれる１種以上の、
In2Oガス、 SnOガス、O2ガス等を発生させる物質５を配
した後、炉殻１内を高温、高圧のアルゴン雰囲気とし熱
間等方圧加熱処理する。この熱間等方圧加熱処理によ
り、坩堝３内の成形体は高温、高圧を受け、高密度なＩ
ＴＯ焼結体に成形される。
体の製造方法に用いられる熱間等方圧加熱処理装置の概
要図であって、炉殻１の内側にはヒーター２が配設さ
れ、更にその内側に耐熱性遮蔽容器（坩堝）３が配設さ
れている。そして、本発明の製造方法では、主として酸
化インジウム粉末と酸化錫粉末からなる混合粉末を予め
圧密に成形した粉末成形体４を坩堝３内に収納するとと
もに、その成形体の周囲にインジウム、錫、酸化インジ
ウム、酸化錫、インジウム−錫合金、酸化インジウム−
酸化錫複合酸化物からなる群から選ばれる１種以上の、
In2Oガス、 SnOガス、O2ガス等を発生させる物質５を配
した後、炉殻１内を高温、高圧のアルゴン雰囲気とし熱
間等方圧加熱処理する。この熱間等方圧加熱処理によ
り、坩堝３内の成形体は高温、高圧を受け、高密度なＩ
ＴＯ焼結体に成形される。
【００２０】
〔実施例１〕In2O3−10質量％SnO2に 2質量％バインダ
ーを配合して振動ミルで 2時間混合した。このスラリー
を造粒した後、 3トン／cm2 の圧力で冷間静水圧成形し
た。この成形品を 400℃で脱脂を行い、酸素雰囲気中14
00℃で 5時間予備焼結した。次にこの予備焼結体の周辺
に酸化インジウム−酸化錫粉体を充填し、坩堝に封入し
た。そしてアルゴン不活性ガス雰囲気中で1350℃×100M
Paで熱間等方圧加熱処理をした。得られたＩＴＯ焼結体
は、アルキメデス法による密度測定で相対密度は99.0％
であった。また焼結体表面をＸ線回折法により測定し
た。その測定結果を図３に示す。図から分かるように、
低級酸化物相や金属相に起因する回折ピークは無かっ
た。
ーを配合して振動ミルで 2時間混合した。このスラリー
を造粒した後、 3トン／cm2 の圧力で冷間静水圧成形し
た。この成形品を 400℃で脱脂を行い、酸素雰囲気中14
00℃で 5時間予備焼結した。次にこの予備焼結体の周辺
に酸化インジウム−酸化錫粉体を充填し、坩堝に封入し
た。そしてアルゴン不活性ガス雰囲気中で1350℃×100M
Paで熱間等方圧加熱処理をした。得られたＩＴＯ焼結体
は、アルキメデス法による密度測定で相対密度は99.0％
であった。また焼結体表面をＸ線回折法により測定し
た。その測定結果を図３に示す。図から分かるように、
低級酸化物相や金属相に起因する回折ピークは無かっ
た。
【００２１】〔実施例２〕In2O3−10質量％SnO2に 1質
量％バインダーを配合して振動ミルで 2時間混合した。
このスラリーを造粒した後、 3.5トン／cm2 の圧力で冷
間静水圧成形した。この成形品を 400℃で脱脂を行い、
酸素雰囲気中1400℃で 5時間予備焼結した。次に、内壁
に酸化インジウム−酸化錫コーティングした坩堝にこの
予備焼結体を充填し、坩堝に封入した。そしてアルゴン
不活性ガス雰囲気中で1350℃×150MPaで熱間等方圧加熱
処理をした。得られたＩＴＯ焼結体は、アルキメデス法
による密度測定で相対密度は99.5％であった。また焼結
体表面をＸ線回折法により測定した。その測定結果を図
３に示す。図から分かるように、低級酸化物相や金属相
に起因する回折ピークは無かった。
量％バインダーを配合して振動ミルで 2時間混合した。
このスラリーを造粒した後、 3.5トン／cm2 の圧力で冷
間静水圧成形した。この成形品を 400℃で脱脂を行い、
酸素雰囲気中1400℃で 5時間予備焼結した。次に、内壁
に酸化インジウム−酸化錫コーティングした坩堝にこの
予備焼結体を充填し、坩堝に封入した。そしてアルゴン
不活性ガス雰囲気中で1350℃×150MPaで熱間等方圧加熱
処理をした。得られたＩＴＯ焼結体は、アルキメデス法
による密度測定で相対密度は99.5％であった。また焼結
体表面をＸ線回折法により測定した。その測定結果を図
３に示す。図から分かるように、低級酸化物相や金属相
に起因する回折ピークは無かった。
【００２２】上記実施例１、２で相対密度が99.0％、9
9.5％と高いものが得られた理由は、予備焼結によって
予備焼結体内の空洞部が連続空孔（オープンポア）から
閉鎖系空孔（クローズドポア）になるとともに、この後
の熱間等方圧加熱処理による焼結によってその閉鎖系空
孔が更に縮小、消滅したためである。また、焼結体表面
に低級酸化物相や金属相が無かった理由は、ＩＴＯ予備
焼結体の周辺に酸化インジウム−酸化錫粉体を配したこ
とにより、昇温時に酸化インジウム−酸化錫粉体からO2
ガスだけでなく特にIn2Oガスや SnOガスなどが放出さ
れ、これらのガスがＩＴＯ予備焼結体を覆い囲み、これ
によりＩＴＯ予備焼結体自体からの還元による分解ガス
の放出が抑制されたためである。
9.5％と高いものが得られた理由は、予備焼結によって
予備焼結体内の空洞部が連続空孔（オープンポア）から
閉鎖系空孔（クローズドポア）になるとともに、この後
の熱間等方圧加熱処理による焼結によってその閉鎖系空
孔が更に縮小、消滅したためである。また、焼結体表面
に低級酸化物相や金属相が無かった理由は、ＩＴＯ予備
焼結体の周辺に酸化インジウム−酸化錫粉体を配したこ
とにより、昇温時に酸化インジウム−酸化錫粉体からO2
ガスだけでなく特にIn2Oガスや SnOガスなどが放出さ
れ、これらのガスがＩＴＯ予備焼結体を覆い囲み、これ
によりＩＴＯ予備焼結体自体からの還元による分解ガス
の放出が抑制されたためである。
【００２３】〔比較例１〕In2O3−10質量％SnO2に 1質
量％バインダーを配合して振動ミルで 2時間混合した。
このスラリーを造粒した後、 3トン／cm2 の圧力で冷間
静水圧成形した。この成形品を 400℃で脱脂を行い、酸
素雰囲気中1400℃で 5時間予備焼結した。次に、坩堝内
にこの予備焼結体だけを封入して熱間等方圧加熱処理を
行った。処理条件は、アルゴン不活性ガス雰囲気中で13
50℃×150MPaである。得られたＩＴＯ焼結体は、アルキ
メデス法による密度測定で相対密度は99.0％であった。
また焼結体表面をＸ線回折法により測定した。その測定
結果を図３に示す。図から分かるように、この比較例で
は低級酸化物相や金属相に起因する回折ピークが確認さ
れた。本比較例ではＩＴＯ予備焼結体の周辺に酸化イン
ジウム−酸化錫粉体などを配さなかったために、アルゴ
ン不活性ガス雰囲気に曝され、低級酸化物、更には激し
い還元により金属相（InやSn）までが析出した。
量％バインダーを配合して振動ミルで 2時間混合した。
このスラリーを造粒した後、 3トン／cm2 の圧力で冷間
静水圧成形した。この成形品を 400℃で脱脂を行い、酸
素雰囲気中1400℃で 5時間予備焼結した。次に、坩堝内
にこの予備焼結体だけを封入して熱間等方圧加熱処理を
行った。処理条件は、アルゴン不活性ガス雰囲気中で13
50℃×150MPaである。得られたＩＴＯ焼結体は、アルキ
メデス法による密度測定で相対密度は99.0％であった。
また焼結体表面をＸ線回折法により測定した。その測定
結果を図３に示す。図から分かるように、この比較例で
は低級酸化物相や金属相に起因する回折ピークが確認さ
れた。本比較例ではＩＴＯ予備焼結体の周辺に酸化イン
ジウム−酸化錫粉体などを配さなかったために、アルゴ
ン不活性ガス雰囲気に曝され、低級酸化物、更には激し
い還元により金属相（InやSn）までが析出した。
【００２４】〔比較例２〕In2O3−10質量％SnO2に 1質
量％バインダーを配合して振動ミルで 2時間混合した。
このスラリーを造粒した後、 4トン／cm2 の圧力で冷間
静水圧成形した。この成形品を 400℃で脱脂を行い、酸
素雰囲気中1550℃で 5時間本焼結した。得られたＩＴＯ
焼結体は、アルキメデス法による密度測定で相対密度は
95.0％であった。
量％バインダーを配合して振動ミルで 2時間混合した。
このスラリーを造粒した後、 4トン／cm2 の圧力で冷間
静水圧成形した。この成形品を 400℃で脱脂を行い、酸
素雰囲気中1550℃で 5時間本焼結した。得られたＩＴＯ
焼結体は、アルキメデス法による密度測定で相対密度は
95.0％であった。
【００２５】〔実施例３〕上記実施例１、２と比較例
１、２で作製されたＩＴＯ焼結体を、直径 4インチのス
パッタリングターゲットに加工して成膜実験を行った。
実験はＤＣマグネトロンスパッタ装置を使用した。雰囲
気を1.0mTorrアルゴンとし、基板温度 200℃で成膜を行
った。得られたＩＴＯ膜の抵抗率、可視光透過率を表１
に示す。また前記ターゲットを用い30時間寿命試験を行
った。その時の異常放電回数の経時変化を図４に示す。
１、２で作製されたＩＴＯ焼結体を、直径 4インチのス
パッタリングターゲットに加工して成膜実験を行った。
実験はＤＣマグネトロンスパッタ装置を使用した。雰囲
気を1.0mTorrアルゴンとし、基板温度 200℃で成膜を行
った。得られたＩＴＯ膜の抵抗率、可視光透過率を表１
に示す。また前記ターゲットを用い30時間寿命試験を行
った。その時の異常放電回数の経時変化を図４に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】本実施例１、２で作製したＩＴＯ焼結体で
は、表１から分かるように、抵抗率の低い且つ可視光透
過率の高いＩＴＯ膜が得られるとともに、図４から分か
るように異常放電回数も殆ど無く安定した放電状態であ
った。これに対して、比較例１で作製したＩＴＯ焼結体
では、ＩＴＯ膜の特性において抵抗率がやや高く、また
可視光透過率はやや低くいものになるとともに、異常放
電回数が多く不安定な放電状態であった。これは、ＩＴ
Ｏ焼結体の表面に低級酸化物相や金属相（InやSn）が析
出（組織的斑）したためである。また、比較例２で作製
したＩＴＯ焼結体では、ＩＴＯ膜の特性において抵抗率
が高く、また可視光透過率は非常に低くいものになると
ともに、異常放電回数が多く不安定な放電状態であっ
た。これは、ＩＴＯ焼結体において高温焼結により粒成
長や空孔（ポア）の粗大化が促進されたためと、そのた
めに更にスパッタリングにおいて更にターゲット表面の
凹凸（表面形状斑）が激しくなったためである。
は、表１から分かるように、抵抗率の低い且つ可視光透
過率の高いＩＴＯ膜が得られるとともに、図４から分か
るように異常放電回数も殆ど無く安定した放電状態であ
った。これに対して、比較例１で作製したＩＴＯ焼結体
では、ＩＴＯ膜の特性において抵抗率がやや高く、また
可視光透過率はやや低くいものになるとともに、異常放
電回数が多く不安定な放電状態であった。これは、ＩＴ
Ｏ焼結体の表面に低級酸化物相や金属相（InやSn）が析
出（組織的斑）したためである。また、比較例２で作製
したＩＴＯ焼結体では、ＩＴＯ膜の特性において抵抗率
が高く、また可視光透過率は非常に低くいものになると
ともに、異常放電回数が多く不安定な放電状態であっ
た。これは、ＩＴＯ焼結体において高温焼結により粒成
長や空孔（ポア）の粗大化が促進されたためと、そのた
めに更にスパッタリングにおいて更にターゲット表面の
凹凸（表面形状斑）が激しくなったためである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＩＴ
Ｏ焼結体の製造方法によれば、相対密度が95％以上と高
密度であって且つ還元による金属や低級酸化物を含まな
いＩＴＯ焼結体を得ることができるとともに、更にこの
ＩＴＯ焼結体をスパッタリングターゲットに加工して使
用すれば、成膜時の異常放電を減らすことができ、安定
した成膜操業が可能となる。また得られたＩＴＯ膜は、
良質な透明導電膜として形成することができる。
Ｏ焼結体の製造方法によれば、相対密度が95％以上と高
密度であって且つ還元による金属や低級酸化物を含まな
いＩＴＯ焼結体を得ることができるとともに、更にこの
ＩＴＯ焼結体をスパッタリングターゲットに加工して使
用すれば、成膜時の異常放電を減らすことができ、安定
した成膜操業が可能となる。また得られたＩＴＯ膜は、
良質な透明導電膜として形成することができる。
【００２９】また更にＩＴＯターゲット作製の生産性を
考えた場合、従来のホットプレス法では 2〜 3枚／チャ
ージであるのに対して、本発明法では数十枚／チャージ
を作製することが可能である。また常圧焼結法で高密度
なＩＴＯ焼結体を得るためには高温で焼結しなければな
らず、このため In2O3やSnO2の還元や蒸発が激しく初期
の組成と変わってしまうが、本発明法では熱間等方圧加
熱処理において比較的低温で処理できるためこのような
問題も無い。
考えた場合、従来のホットプレス法では 2〜 3枚／チャ
ージであるのに対して、本発明法では数十枚／チャージ
を作製することが可能である。また常圧焼結法で高密度
なＩＴＯ焼結体を得るためには高温で焼結しなければな
らず、このため In2O3やSnO2の還元や蒸発が激しく初期
の組成と変わってしまうが、本発明法では熱間等方圧加
熱処理において比較的低温で処理できるためこのような
問題も無い。
【図１】ＩＴＯ各解離成分の気圧を示す図である。
【図２】本発明に係るＩＴＯ焼結体の製造方法に用いら
れる熱間等方圧加熱処理装置の概要図である。
れる熱間等方圧加熱処理装置の概要図である。
【図３】Ｘ線回折ピーク図である。
【図４】寿命試験における異常放電回数経時変化の図で
ある。
ある。
１：炉殻 ２：ヒーター
３：遮蔽容器（坩堝） ４：粉末成形体 ５：In2Oガス、 SnOガス、O2
ガスを発生させる物質
３：遮蔽容器（坩堝） ４：粉末成形体 ５：In2Oガス、 SnOガス、O2
ガスを発生させる物質
Claims (4)
- 【請求項１】 主として酸化インジウム粉末と酸化錫粉
末からなる混合粉末を、成形後あるいは予備焼結後、更
に熱間等方圧加熱処理を行ってＩＴＯ焼結体を製造する
方法において、前記熱間等方圧加熱処理に際し、被処理
体を収納する容器の内面の一部又は全部に、インジウ
ム、錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫合
金、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群から
選ばれる１種以上をコーティングすることによって、前
記被処理体の還元を抑制することを特徴とするＩＴＯ焼
結体の製造方法。 - 【請求項２】 主として酸化インジウム粉末と酸化錫粉
末からなる混合粉末を、成形後あるいは予備焼結後、更
に熱間等方圧加熱処理を行ってＩＴＯ焼結体を製造する
方法において、前記熱間等方圧加熱処理に際し、被処理
体を収納する容器内に被処理体と共に、インジウム、
錫、酸化インジウム、酸化錫、インジウム−錫合金、酸
化インジウム−酸化錫複合酸化物からなる群から選ばれ
る１種以上の粉末又は成形体又は焼成体を収納すること
によって、前記被処理体の還元を抑制することを特徴と
するＩＴＯ焼結体の製造方法。 - 【請求項３】 主として酸化インジウム粉末と酸化錫粉
末からなる混合粉末を、成形後あるいは予備焼結後、更
に熱間等方圧加熱処理を行ってＩＴＯ焼結体を製造する
方法において、前記熱間等方圧加熱処理に際し、処理雰
囲気中にO2ガス、In2Oガス、 SnOガス、Inガス、Snガス
が存在する様にすると共に、前記ガス群から選ばれる１
種以上が下記の条件を満たすことによって、被処理体の
還元を抑制することを特徴とするＩＴＯ焼結体の製造方
法。 10-1Pa≦O2≦104Pa 10-3Pa≦In2O≦102Pa 10-1Pa≦ SnO≦104Pa 10-4Pa≦In≦102Pa 10-6Pa≦Sn≦ 1 Pa - 【請求項４】 上記熱間等方圧加熱処理を、温度1200℃
以上、圧力50MPa 以上で行う請求項１〜３のいずれか１
項記載のＩＴＯ焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193761A JPH1135370A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Ｉｔｏ焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193761A JPH1135370A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Ｉｔｏ焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1135370A true JPH1135370A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16313376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9193761A Pending JPH1135370A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Ｉｔｏ焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1135370A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003008658A1 (en) * | 2001-07-18 | 2003-01-30 | Nikko Materials Company, Limited | Ito sintered body sputtering target for forming high-resistance film and its manufacturing method |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP9193761A patent/JPH1135370A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003008658A1 (en) * | 2001-07-18 | 2003-01-30 | Nikko Materials Company, Limited | Ito sintered body sputtering target for forming high-resistance film and its manufacturing method |
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