JPWO2019031105A1 - 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット - Google Patents

酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019031105A1
JPWO2019031105A1 JP2019535024A JP2019535024A JPWO2019031105A1 JP WO2019031105 A1 JPWO2019031105 A1 JP WO2019031105A1 JP 2019535024 A JP2019535024 A JP 2019535024A JP 2019535024 A JP2019535024 A JP 2019535024A JP WO2019031105 A1 JPWO2019031105 A1 JP WO2019031105A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
mass
oxide sintered
transparent conductive
sputtering target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019535024A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7086080B2 (ja
Inventor
謙士 松元
謙士 松元
井上　雅樹
雅樹 井上
信一郎 中村
信一郎 中村
矢野　智泰
智泰 矢野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Publication of JPWO2019031105A1 publication Critical patent/JPWO2019031105A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7086080B2 publication Critical patent/JP7086080B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • C04B35/457—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates based on tin oxides or stannates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本発明は、構成元素がＩｎ、Ｓｎ、ＴｉおよびＯであり、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％であり、Ｓｎの含有比率がＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％であり、Ｔｉの含有比率がＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％である酸化物焼結体である。本発明の酸化物焼結体により、透明性が高い透明導電膜、また、さらに抵抗が低い透明導電膜を、高温の熱処理をしなくても得ることができる薄膜を成膜できるスパッタリングターゲットを得ることができる。

Description

本発明は、酸化物焼結体およびスパッタリングターゲットに関し、詳しくは、可視光領域での透過率が高く、比抵抗が低い薄膜を得ることができるスパッタリングターゲット、およびそのようなターゲットを作製することができる酸化物焼結体に関する。
液晶を中心とする表示デバイスの発展に伴い、透明導電膜の需要が増加している。透明導電膜には高透明性が要求され、さらには低抵抗も要求される。高透明性および低抵抗の要求から、透明導電膜としてＩＴＯ膜が広く用いられている。ＩＴＯ透明導電膜の形成方法としては、操作性の簡便さという点からＩＴＯスパッタリングターゲットをスパッタリングして成膜する方法が一般的である。
特に最近では液晶のカラー化、素子の微細化、アクティブマトリックス方式の採用に伴い、より透明性が高く、さらに抵抗が低い高性能なＩＴＯ透明導電膜が要求されている。
特許文献１には、酸化スズを１〜２０重量％、および酸化チタニウムを０．０５〜５重量％含む高透過率、低抵抗の透明導電膜、およびスパッタリングターゲットが記載されており、３００℃で熱処理、いわゆるアニールすることにより透明導電膜の高透過率化、低抵抗化をすることが可能なことが記載されている。
特許文献２には、酸化インジウム、酸化スズおよびチタニウム等の酸化物からなるスパッタリングターゲットをスパッタし、得られたインジウムスズ酸化物薄膜を熱処理によって結晶化させる透明導電膜の製造方法が記載されている。この方法では、スパッタによって得られたアモルファスであるインジウムスズ酸化物薄膜を２００℃以上の熱処理によって結晶化させることで、薄膜の比抵抗を小さくして、導電特性を高めることができる。
しかし、２００℃以上の高温での熱処理を必要とする方法は、２００℃以上では変形してしまうような樹脂製のフィルム上に透明導電膜を作製する場合などにおいては適用できない。
特開平４−２７７４０８号公報 特許第５７２６７５２号公報
本発明は、透明性が高く、また抵抗が低い透明導電膜を、高温の熱処理をしなくても得ることができる薄膜を成膜できるスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。
本発明の酸化物焼結体は、構成元素がＩｎ、Ｓｎ、ＴｉおよびＯであり、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％であり、Ｓｎの含有比率がＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％であり、Ｔｉの含有比率がＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％である。
前記酸化物焼結体は、比抵抗が５．０×１０-4Ωｃｍ以下であることが好ましく、相対密度が９５％以上であることが好ましい。
本発明のスパッタリングターゲット材は、前記酸化物焼結体からなる。
本発明のスパッタリングターゲットは、前記スパッタリングターゲット材を基材に接合してなる。
本発明の透明導電膜は、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％であり、Ｓｎの含有比率がＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％であり、Ｔｉの含有比率がＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％である。
本発明の透明導電膜の製造方法は、前記スパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより成膜された薄膜を１１０〜１４５℃にて加熱処理する。
本発明の酸化物焼結体により、透明性が高い透明導電膜、また、さらに抵抗が低い透明導電膜を、高温の熱処理をしなくても得ることができる薄膜を成膜できるスパッタリングターゲットを得ることができる。
図１は、実施例１５において、スパッタリングにより得られた薄膜およびこの薄膜を１２５℃で熱処理することにより得られた透明導電膜の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における光透過率を示す図である。 図２は、実施例１５および比較例１，３において、スパッタリングにより得られた薄膜を１２５℃で熱処理することにより得られた透明導電膜の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における光透過率を示す図である。
本発明の酸化物焼結体は、構成元素がＩｎ、Ｓｎ、ＴｉおよびＯであり、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％であり、Ｓｎの含有比率がＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％であり、Ｔｉの含有比率がＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％である。
前記酸化物焼結体は、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％、好ましくは９０．０〜９７．０質量％、より好ましくは９１．５〜９６．０質量％、さらに好ましくは９３．０〜９５．５質量％であり、Ｓｎの含有比率はＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％、好ましくは２．０〜７．０質量％、より好ましくは２．７〜６．０質量％、さらに好ましくは３．０〜５．０質量％であり、Ｔｉの含有比率はＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％、好ましくは１．０〜３．０質量％、より好ましくは１．３〜２．５質量％、さらに好ましくは１．５〜２．０質量％である。本発明のような酸化物焼結体には原料等に由来する不可避的不純物が含まれ得るのは当然であり、本発明の酸化物焼結体にも不可避的不純物が含まれる場合はある。本発明の酸化物焼結体における不可避的不純物としてはＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｗ、Ｚｒ等があげられ、それらの含有量は各々通常１００ｐｐｍ以下である。
なお、本発明において構成元素とは、酸化物焼結体または透明導電膜における不可避的不純物を除く構成元素を意味し、各構成元素の含有比率は、酸化物焼結体または透明導電膜全体に占める各構成元素の含有比率を意味する。
前記酸化物焼結体の比抵抗は、５．０×１０-4Ωｃｍ以下であることが好ましく、４．８×１０-4Ωｃｍ以下であることがより好ましく、４．５×１０-4Ωｃｍ以下であることがさらに好ましい。これにより安価なＤＣ電源を用いたスパッタリングが可能となり、成膜レートを向上させることができ、また異常放電の発生を抑制することができる。
前記酸化物焼結体の相対密度は、好ましくは９５％以上であり、より好ましくは９８％以上、さらに好ましくは９９％以上である。相対密度が９５％以上であると、ノジュールやアーキングの発生のない、効率的なスパッタリングが可能である。相対密度の上限は特に制限はなく、１００％を超えてもよい。前記相対密度はアルキメデス法に基づき測定された数値である。
前記酸化物焼結体は、たとえば以下に示すような方法により製造することができる。
まず、原料粉末を混合する。原料粉末は、通常Ｉｎ2Ｏ3粉末、ＳｎＯ2粉末およびＴｉＯ2粉末である。Ｉｎ2Ｏ3粉末、ＳｎＯ2粉末およびＴｉＯ2粉末は、得られる焼結体におけるＩｎ、ＳｎおよびＴｉの含有量がそれぞれ上記範囲内になるように混合される。なお、原料粉末を混合して得られた混合粉末におけるＩｎ2Ｏ3粉末、ＳｎＯ2粉末およびＴｉＯ2粉末の含有比は、前記酸化物焼結体におけるＩｎ2Ｏ3換算のＩｎ含有比、ＳｎＯ2換算のＳｎ含有比、およびＴｉＯ2換算のＴｉ含有比とそれぞれ一致する。
各原料粉末は、通常は粒子が凝集しているため、事前に粉砕して混合するか、あるいは混合しながら粉砕を行うことが好ましい。
原料粉末の粉砕方法や混合方法には特に制限はなく、例えば原料粉末をポットに入れて、ボールミルにより粉砕または混合を行うことができる。
得られた混合粉末は、そのまま成形して成形体とし、これを焼結することもできるが、必要により混合粉末にバインダーを加えて成形して成形体としてもよい。このバインダーとしては、公知の粉末冶金法において成形体を得るときに使用されるバインダー、例えばポリビニルアルコール、アクリルエマルジョンバインダー等を用いることができる。また、混合粉末に分散媒を加えてスラリーを調製し、このスラリーをスプレードライして顆粒を作製し、この顆粒を成形してもよい。
成形方法は、従来粉末冶金法において採用されている方法、たとえばコールドプレスやＣＩＰ（冷間等方圧成形）等を用いることができる。
また、混合粉末を一旦仮プレスして仮成形体を作製し、これを粉砕して得られた粉砕粉末を本プレスすることにより成形体を作製してもよい。
なお、スリップキャスト法等の湿式成形法を用いて成形体を作製してもよい。
得られた成形体は、必要に応じて従来粉末冶金法において採用されている方法により脱脂してもよい。成形体の密度は通常５０〜７５％である。
次に得られた成形体を焼成し、酸化物焼結体を作製する。焼成に使用する焼成炉としては、冷却時に冷却速度をコントロールすることができれば特に制限はなく、粉末冶金に一般的に使用される焼成炉で差し支えない。焼成雰囲気としては酸素雰囲気が適している。
昇温速度は、高密度化および割れ防止の観点から、通常１００〜５００℃／ｈである。焼成温度は、１３００〜１６００℃であり、好ましくは１４００〜１６００℃である。焼成温度が前記範囲内であると、高密度の酸化物焼結体を得ることができる。前記焼成温度での保持時間は通常３〜３０ｈ、好ましくは５〜２０ｈである。保持時間が前記範囲内であると、高密度の酸化物焼結体を得やすい。
冷却速度は通常３００℃/ｈｒ以下、好ましくは５０℃/ｈｒ以下である。
本発明のスパッタリングターゲット材は前記酸化物焼結体からなる。具体的には、前記酸化物焼結体を、必要に応じて所望の形状に切り出し、研削を行うなどの加工を施すことによりスパッタリングターゲット材を得ることができる。
このスパッタリングターゲット材の組成および比抵抗、相対密度などの物性値については、前記酸化物焼結体の組成、比抵抗、相対密度などと同一である。
前記スパッタリングターゲット材を基材に接合することによりスパッタリングターゲットが得られる。基材は、通常Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉまたはステンレス製である。接合材は、従来のＩＴＯターゲット材の接合に使用される接合材、たとえばＩｎメタルを用いることができる。接合方法も、従来のＩＴＯターゲット材の接合方法と同様である。
前記スパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより薄膜を成膜することができる。スパッタリングは、通常のＩＴＯスパッタリングターゲットを用いたスパッタリングにおける条件に準じて行うことができる。
このようにして得られた薄膜は通常アモルファスである。この薄膜を熱処理、いわゆるアニールすることにより、結晶化することができ、光透過率が高く、比抵抗の低い透明導電膜を得ることができる。光透過率については、特に短波長域、例えば３００〜３８０ｎｍの波長域における光透過率を顕著に高めることができる。
この熱処理に必要な温度は１１０℃〜１４５℃であり、好ましくは１１５〜１４０℃であり、さらに好ましくは１２０℃〜１３５℃である。前述のとおり、従来知られていたＩＴＯ薄膜を高透過率化、低抵抗化するための熱処理には２００℃以上の温度が必要であった。これに対し、本発明のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより得られる薄膜を高透過率化、低抵抗化するための熱処理の温度は１１０〜１４５℃という低温でよい。このため、本発明のスパッタリングターゲットを用いれば、２００℃以上では変形などを起こしてしまうような樹脂製のフィルム等の上に透明導電膜を作製する場合であっても、フィルム等の変形などを引き起こすことなく、高い光透過率および低い抵抗を有する透明導電膜を作製することができる。一方、１４５℃を超える温度で熱処理を行うと、十分な高透過率化および低抵抗化が得られず、むしろ従来のＩＴＯ膜（Ｉｎ2Ｏ3：ＳｎＯ2＝９０：１０（質量比））より透過率が低く、比抵抗が高くなる傾向があるので好ましくない。
前記熱処理に要する時間は、通常０．１〜２時間、好ましくは０．５〜１時間である。前記熱処理は大気中で行うことができる。
本発明のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより得られる薄膜に対して前記熱処理を施すことにより、光透過率および比抵抗を向上させることができる。
特に光透過率は、上記温度での熱処理を施すことにより、可視光の波長域（例えば３８０〜７５０ｎｍ）の波長域において、また特に短波長域（例えば３００〜３８０ｎｍ）において、従来知られていたＩＴＯ薄膜（Ｉｎ2Ｏ3：ＳｎＯ2＝９０：１０（質量比））よりも高くすることができる。
このようにして得られた透明導電膜は、構成元素としてＩｎ、Ｓｎ、ＴｉおよびＯを有し、たとえば、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％であり、好ましくは９０．０〜９７．０質量％、より好ましくは９１．５〜９６．０質量％、さらに好ましくは９３．０〜９５．５質量％であり、Ｓｎの含有比率がＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％であり、好ましくは２．０〜７．０質量％、より好ましくは２．７〜６．０質量％、さらに好ましくは３．０〜５．０質量％であり、Ｔｉの含有比率がＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％であり、好ましくは１．０〜３．０質量％、より好ましくは１．３〜２．５質量％、さらに好ましくは１．５〜２．０質量％である。この透明導電膜は、前述のとおり、高光透過率を有し、さらに低抵抗を有し得る。
下記実施例および比較例において用いた測定方法を以下示す。
１．酸化物焼結体の相対密度
酸化物焼結体の相対密度はアルキメデス法に基づき測定した。具体的には、酸化物焼結体の空中質量を体積（酸化物焼結体の水中質量／計測温度における水比重）で除し、下記式（Ｘ）に基づく理論密度ρ（ｇ／ｃｍ3）に対する百分率の値を相対密度（単位：％）
とした。
Figure 2019031105
 （式中C1〜Ciはそれぞれ酸化物焼結体の構成物質の含有量（質量％）を示し、ρ1〜ρiはC1〜Ciに対応する各構成物質の密度（ｇ／ｃｍ3）を示す。）
下記実施例および比較例において酸化物焼結体の製造に使用する物質（原料）は、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＴｉＯ2であるため、例えば
Ｃ１：酸化物焼結体に使用したＩｎ2Ｏ3原料の質量％
ρ１：Ｉｎ2Ｏ3の密度（７．１８ｇ／ｃｍ3）
Ｃ２：酸化物焼結体に使用したＳｎＯ2原料の質量％
ρ２：ＳｎＯ2の密度（６．９５ｇ／ｃｍ3）
Ｃ３：酸化物焼結体に使用したＴｉＯ2原料の質量％
ρ３：ＴｉＯ2の密度（４．２６ｇ／ｃｍ3）
を式（Ｘ）に適用することで理論密度ρを算出することができる。
２．酸化物焼結体の比抵抗
酸化物焼結体の比抵抗は、三菱化学社製、ロレスタ（登録商標）HP MCP-T410（直列４探針プローブ TYPE ESP）を用いて、加工後の焼結体表面にプローブをあてて、AUTO RANGEモードで測定した。測定箇所は酸化物焼結体の中央付近および４隅の計５か所とし、各測定値の平均値をその焼結体のバルク抵抗値とした。
３．膜の光透過性
膜の光透過率は日立ハイテクサイエンス社製、紫外可視近赤外分光光度計ＵＨ４１５０を用いて測定した。測定条件は、スキャンスピード；６００ｎｍ／ｍｉｎ、波長領域；２００〜２６００ｎｍに設定した。初めに、成膜を行っていない素ガラス基板を装置にセットしてベースラインを測定し、その後各々の成膜サンプルの透過率を測定した。
４．透明導電膜の比抵抗
透明導電膜の膜比抵抗は、共和理研社製、四探針計測器 Ｋ−７０５ＲＳを用いて測定した。
[実施例および比較例]
（酸化物焼結体の製造）
Ｉｎ2Ｏ3粉末と、ＳｎＯ2粉末と、ＴｉＯ2粉末とを、表１に示した比率で、ボールミルを用いて混合し、混合粉末を調製した。
前記混合粉末に、４質量％に希釈したポリビニルアルコールを混合粉末に対して６質量％添加し、乳鉢を用いてポリビニルアルコールを粉末に良く馴染ませ、５．５メッシュの篩に通した。得られた粉末を２００ｋｇ／ｃｍ2の条件で仮プレスし、得られた仮成形体を乳鉢で粉砕した。得られた粉砕粉をプレス用の型に充填し、プレス圧１ｔ／ｃｍ2で６０秒間成形して、成形体を得た。
得られた成形体を焼結炉に入れ、炉内に１０Ｌ／ｍｉｎで酸素をフローさせ、焼成雰囲気を酸素フロー雰囲気とし、昇温速度を３５０℃／ｈ、焼結温度を１５５０℃、焼結温度での保持時間を９ｈとして焼結した。
その後、降温速度１００℃／ｈで冷却し酸化物焼結体を得た。
次に、得られた酸化物焼結体を切削加工し、表面粗さＲａが１．０μｍである幅２１０ｍｍ、長さ７１０ｍｍ、厚さ６ｍｍのスパッタリングターゲット材を得た。なお、切削加工には＃１７０の砥石を使用した。
前記酸化物焼結体の相対密度および比抵抗を上記方法により測定した。結果を表１に示す。
なお、各実施例および比較例において、各原料粉末を調製する際に計量した各元素の含有率が、得られた酸化物焼結体における各元素の含有率と等しいことを確認した。酸化物焼結体における各元素の含有率は、たとえば、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy：誘導結合プラズマ発光分光法）により測定することができる。
（スパッタリングターゲットの製造）
前記スパッタリングターゲット材を、銅製バッキングプレートにＩｎ半田により接合することでスパッタリングターゲットを製造した。
（透明導電膜の製造）
前記スパッタリングターゲットを使用し、以下の条件でスパッタリングを行い、ガラス基板上に膜厚１００ｎｍの薄膜を成膜した。
装置：真空機器工業株式会社製ＥＸ−３０１３Ｍ
（ＤＣマグネトロンスパッタリング装置）
到達真空度：１．０×１０-4Ｐａ未満
スパッタガス：Ａｒ／Ｏ2混合ガス
スパッタガス圧力：０．４Ｐａ
酸素流量：０〜２．０ｓｃｃｍ
基板：ガラス基板（コーニング社製ＥＡＧＬＥ ＸＧ（登録商標））
基板温度：室温
スパッタリング電力：３Ｗ／ｃｍ2
なお、各実施例および比較例において、スパッタリングターゲット材に用いられた酸化物焼結体における各元素の含有率が、成膜された透明導電膜における各元素の含有率と等しいことを確認した。透明導電膜における各元素の含有率は、たとえば、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy：誘導結合プラズマ発光分光法）により測定することができる。
得られた薄膜を大気中、１２５℃で１時間熱処理して、透明導電膜を製造した。
前記薄膜および透明導電膜の波長３５０ｎｍおよび５５０ｎｍにおける光透過率、透明導電膜の比抵抗を上記方法により測定した。光透過率および比抵抗の結果を表１に示す。
比抵抗については、従来のＩＴＯ薄膜である比較例１で得られた透明導電膜（Ｉｎ2Ｏ3：ＳｎＯ2＝９０：１０（質量比））の比抵抗 ４．８×１０-4Ωｃｍ（以下、基準比抵抗という）と比較して評価を行い、比抵抗が基準比抵抗の１．０倍未満であった透明導電膜を「Ａ」、比抵抗が基準比抵抗の１．０倍以上１．１倍未満であった透明導電膜を「Ｂ」、比抵抗が基準比抵抗の１．１倍以上１．２倍未満であった透明導電膜を「Ｃ」、比抵抗が基準比抵抗の１．２倍以上であった透明導電膜を「Ｄ」と評価した。
また、実施例１５において、スパッタリングにより得られた薄膜およびこの薄膜を１２５℃で熱処理することにより得られた透明導電膜の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における光透過率を図１に、実施例１５および比較例１，３において、スパッタリングにより得られた薄膜を１２５℃で熱処理した透明導電膜の波長３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲における光透過率を図２に示す。図１において「as-depo」は、熱処理していないことを意味する。
Figure 2019031105

Claims (7)

  1. 構成元素がＩｎ、Ｓｎ、ＴｉおよびＯであり、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％であり、Ｓｎの含有比率がＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％であり、Ｔｉの含有比率がＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％である酸化物焼結体。
  2. 比抵抗が５．０×１０-4Ωｃｍ以下である請求項１に記載の酸化物焼結体。
  3. 相対密度が９５％以上である請求項１または２に記載の酸化物焼結体。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット材。
  5. 請求項４に記載のスパッタリングターゲット材を基材に接合してなるスパッタリングターゲット。
  6. 構成元素としてＩｎ、Ｓｎ、ＴｉおよびＯを有し、Ｉｎの含有比率がＩｎ2Ｏ3換算で８８．０〜９８．２質量％であり、Ｓｎの含有比率がＳｎＯ2換算で１．０〜８．０質量％であり、Ｔｉの含有比率がＴｉＯ2換算で０．８〜４．０質量％である透明導電膜。
  7. 請求項５に記載のスパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより成膜された薄膜を１１０〜１４５℃にて加熱処理する透明導電膜の製造方法。
JP2019535024A 2017-08-08 2018-07-02 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット Active JP7086080B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017153043 2017-08-08
JP2017153043 2017-08-08
PCT/JP2018/025106 WO2019031105A1 (ja) 2017-08-08 2018-07-02 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019031105A1 true JPWO2019031105A1 (ja) 2020-07-09
JP7086080B2 JP7086080B2 (ja) 2022-06-17

Family

ID=65271197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019535024A Active JP7086080B2 (ja) 2017-08-08 2018-07-02 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7086080B2 (ja)
KR (1) KR102375637B1 (ja)
CN (1) CN110741106A (ja)
TW (1) TWI778100B (ja)
WO (1) WO2019031105A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102620041B1 (ko) * 2021-12-28 2024-01-02 미쓰이금속광업주식회사 산화물 소결체 및 그 제조 방법, 그리고 스퍼터링 타겟재
CN114620996A (zh) * 2022-02-23 2022-06-14 洛阳晶联光电材料有限责任公司 一种高效太阳能电池用旋转陶瓷靶材

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754132A (ja) * 1993-08-11 1995-02-28 Tosoh Corp Ｉｔｏ焼結体及びスパッタリングターゲット
JPH09262925A (ja) * 1996-03-27 1997-10-07 Teijin Ltd タッチパネル用透明導電積層体及びその製造方法
JPH09262926A (ja) * 1996-03-27 1997-10-07 Teijin Ltd タッチパネル用透明導電積層体及びその製造方法
JP2012246570A (ja) * 2012-07-06 2012-12-13 Nitto Denko Corp 透明導電性フィルム、その製造方法及びそれを備えたタッチパネル
JP2017071850A (ja) * 2014-05-20 2017-04-13 日東電工株式会社 透明導電性フィルム

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5726752B2 (ja) 1974-09-17 1982-06-07
JPH04277408A (ja) 1991-03-01 1992-10-02 Kojundo Chem Lab Co Ltd 透明電極
JP2000238178A (ja) * 1999-02-24 2000-09-05 Teijin Ltd 透明導電積層体
CN1320155C (zh) * 2001-06-26 2007-06-06 三井金属矿业株式会社 高电阻透明导电膜用溅射靶及高电阻透明导电膜的制造方法
JP3785109B2 (ja) * 2002-04-08 2006-06-14 日東電工株式会社 透明導電積層体の製造方法
CN102666909B (zh) * 2009-11-19 2016-06-22 株式会社爱发科 透明导电膜的制造方法、透明导电膜的制造装置、溅射靶及透明导电膜
JP5301021B2 (ja) * 2011-09-06 2013-09-25 出光興産株式会社 スパッタリングターゲット
JP6261987B2 (ja) * 2013-01-16 2018-01-17 日東電工株式会社 透明導電フィルムおよびその製造方法
CN103510047A (zh) * 2013-10-21 2014-01-15 研创应用材料（赣州）有限公司 一种制备新型导电氧化铟锡材料及其薄膜的方法
US10002687B2 (en) * 2014-04-30 2018-06-19 Nitto Denko Corporation Transparent conductive film
JP5876172B1 (ja) * 2014-10-06 2016-03-02 Ｊｘ金属株式会社 酸化物焼結体、酸化物スパッタリングターゲット及び導電性酸化物薄膜並びに酸化物焼結体の製造方法
JP5735190B1 (ja) * 2015-01-22 2015-06-17 Jx日鉱日石金属株式会社 酸化物焼結体、スパッタリングターゲット及び酸化物薄膜

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754132A (ja) * 1993-08-11 1995-02-28 Tosoh Corp Ｉｔｏ焼結体及びスパッタリングターゲット
JPH09262925A (ja) * 1996-03-27 1997-10-07 Teijin Ltd タッチパネル用透明導電積層体及びその製造方法
JPH09262926A (ja) * 1996-03-27 1997-10-07 Teijin Ltd タッチパネル用透明導電積層体及びその製造方法
JP2012246570A (ja) * 2012-07-06 2012-12-13 Nitto Denko Corp 透明導電性フィルム、その製造方法及びそれを備えたタッチパネル
JP2017071850A (ja) * 2014-05-20 2017-04-13 日東電工株式会社 透明導電性フィルム

Also Published As

Publication number Publication date
JP7086080B2 (ja) 2022-06-17
TW201910539A (zh) 2019-03-16
TWI778100B (zh) 2022-09-21
CN110741106A (zh) 2020-01-31
KR102375637B1 (ko) 2022-03-17
WO2019031105A1 (ja) 2019-02-14
KR20200008583A (ko) 2020-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012052227A (ja) スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット
JP6291593B2 (ja) Ｉｔｏスパッタリングターゲット及びその製造方法並びにｉｔｏ透明導電膜の製造方法
JP5081959B2 (ja) 酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜
KR101945145B1 (ko) 산화물 소결체
JP7086080B2 (ja) 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット
JP2006022373A (ja) 透明導電性薄膜作製用スパッタリングターゲットの製造方法
TWI592383B (zh) 氧化銦系氧化物燒結體及其製造方法
JP6267297B1 (ja) 焼結体、スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP6453528B1 (ja) 透明導電膜用スパッタリングターゲット
JP2017193477A (ja) 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット、並びにそれらの製造方法
JP6453990B2 (ja) 焼結体、スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5081960B2 (ja) 酸化物焼結体及び酸化物半導体薄膜
JP7203088B2 (ja) 酸化物焼結体、スパッタリングターゲットおよび透明導電膜
JP6722736B2 (ja) 焼結体および、スパッタリングターゲット
KR102237339B1 (ko) 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법
TW202126838A (zh) 氧化物濺射靶及氧化物濺射靶的製造方法
JP6155919B2 (ja) 複合酸化物焼結体及び酸化物透明導電膜
KR101467131B1 (ko) 산화물 소결체 및 산화물 반도체 박막
TW201638364A (zh) Ｉｔｏ濺鍍靶材
JP2023124649A (ja) スパッタリングターゲット部材及びスパッタリングターゲット部材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220531

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220607

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7086080

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150