JPWO2020170950A1 - Oxide sintered body, sputtering target and manufacturing method of sputtering target - Google Patents

Oxide sintered body, sputtering target and manufacturing method of sputtering target Download PDF

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Abstract

酸化物焼結体であって、前記酸化物焼結体の表面の表面粗さRzが、2.0μm未満である、酸化物焼結体。An oxide sintered body having a surface roughness Rz of less than 2.0 μm on the surface of the oxide sintered body.

Description

本発明は、酸化物焼結体、スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法に関する。 The present invention relates to an oxide sintered body, a sputtering target, and a method for manufacturing the sputtering target.

従来、薄膜トランジスタ(以下、「TFT」という。)で駆動する方式の液晶ディスプレイまたは有機ELディスプレイなどの表示装置では、TFTのチャネル層に非晶質シリコン膜または結晶質シリコン膜が主に採用されていた。
一方で、近年、ディスプレイの高精細化の要求に伴い、TFTのチャネル層に使用される材料として酸化物半導体が注目されている。
Conventionally, in a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display driven by a thin film transistor (hereinafter referred to as "TFT"), an amorphous silicon film or a crystalline silicon film is mainly adopted for the channel layer of the TFT. rice field.
On the other hand, in recent years, with the demand for higher definition of displays, oxide semiconductors have been attracting attention as materials used for the channel layer of TFTs.

酸化物半導体のなかでも特に、インジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素からなるアモルファス酸化物半導体(In−Ga−Zn−O、以下「IGZO」と略記する。)は、高いキャリア移動度を有するため、好ましく用いられている。しかしながら、IGZOは、原料としてIn及びGaを使用するため原料コストが高いといった欠点がある。 Among the oxide semiconductors, an amorphous oxide semiconductor composed of indium, gallium, zinc and oxygen (In-Ga-Zn-O, hereinafter abbreviated as "IGZO") is preferable because it has high carrier mobility. It is used. However, IGZO has a drawback that the raw material cost is high because In and Ga are used as raw materials.

原料コストを安くする観点から、Zn−Sn−O(以下、「ZTO」と略記する)、又はIGZOのGaの代わりにSnを添加したIn−Sn−Zn−O(以下「ITZO」と略記する)が提案されている。
ITZOは、IGZOに比べて非常に高い移動度を示すことから、TFTの小型化及びパネルの狭額縁化に有利な次世代酸化物半導体材料として期待されている。
From the viewpoint of reducing the raw material cost, it is abbreviated as Zn-Sn-O (hereinafter abbreviated as "ZTO") or In-Sn-Zn-O (hereinafter abbreviated as "ITZO") in which Sn is added instead of Ga of IGZO. ) Has been proposed.
Since ITZO exhibits extremely high mobility as compared with IGZO, it is expected as a next-generation oxide semiconductor material which is advantageous for miniaturization of TFTs and narrowing of the frame of panels.

しかしながら、ITZOは、熱膨張係数が大きく、熱伝導率が低いことから、Cu製又はTi製のバッキングプレートへのボンディング時及びスパッタリング時に熱応力によりクラックが発生し易いといった課題がある。
最近の研究では、酸化物半導体材料の最大の課題である信頼性は、膜を緻密化することによって改善できるとの報告がある。
膜を緻密化するには高パワー製膜が効果的である。しかしながら、大型量産装置ではプラズマが集中するターゲットのエンド部の割れが問題になり、特にITZO系材料のターゲットは、割れ易い傾向にあった。
However, since ITZO has a large coefficient of thermal expansion and low thermal conductivity, there is a problem that cracks are likely to occur due to thermal stress during bonding to a backing plate made of Cu or Ti and during sputtering.
Recent studies have reported that reliability, which is the greatest challenge for oxide semiconductor materials, can be improved by densifying the film.
High-power film formation is effective for densifying the film. However, in large-scale mass production equipment, cracking of the end portion of the target where plasma is concentrated becomes a problem, and in particular, the target of ITZO-based material tends to be easily cracked.

例えば、特許文献1には、実質的にインジウム、スズ、マグネシウム及び酸素からなる酸化物焼結体において、焼結体の組成と焼結条件を適切に調整することにより、高い抗折強度を達成できると記載されている。さらに、特許文献1には、酸化物焼結体が高い抗折強度を有することで、スパッタリングの際にパーティクルの発生が少なく、安定したスパッタリングが可能になると記載されている。 For example, in Patent Document 1, in an oxide sintered body substantially composed of indium, tin, magnesium and oxygen, high bending strength is achieved by appropriately adjusting the composition and sintering conditions of the sintered body. It is stated that it can be done. Further, Patent Document 1 describes that since the oxide sintered body has a high bending strength, less particles are generated during sputtering, and stable sputtering becomes possible.

国際公開第2017/158928号International Publication No. 2017/158928

スパッタリングターゲットに発生するクラックの原因としては、例えば、密度バラツキ、粒径バラツキ、ポア及びマイクロクラック等、様々な原因が挙げられる。 Examples of the causes of cracks generated in the sputtering target include various causes such as density variation, particle size variation, pores and microcracks.

クラックの発生原因としては、スパッタリングターゲットの平面研削加工工程で発生する研削筋も挙げられる。研削筋を有するスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングすると、アーキングが発生したり、スパッタ放電後のターゲットの熱収縮で生じる表面の引張応力に起因してクラックが発生し易い。 As a cause of crack generation, there is also a grinding streak generated in the surface grinding process of the sputtering target. When sputtering is performed using a sputtering target having a grinding streak, arcing is likely to occur, and cracks are likely to occur due to the tensile stress on the surface caused by the thermal shrinkage of the target after the sputter discharge.

一方、スパッタリングターゲットの研削加工で発生する研削筋は、砥石に埋め込まれている砥粒の粒径を低減する等、砥粒の切込み深さを浅くすることで低減することが知られている。
例えば、特許文献1には、インジウム、スズ、マグネシウム及び酸素からなる酸化物焼結体を、♯80の砥石で研磨した後、♯400の砥石で研磨することで、表面粗さRaが0.46μmの焼結体を得たことが記載されている。
On the other hand, it is known that the grinding streaks generated in the grinding process of the sputtering target are reduced by making the cutting depth of the abrasive grains shallow, such as by reducing the particle size of the abrasive grains embedded in the grindstone.
For example, in Patent Document 1, an oxide sintered body composed of indium, tin, magnesium and oxygen is polished with a # 80 grindstone and then polished with a # 400 grindstone to obtain a surface roughness Ra of 0. It is described that a 46 μm sintered body was obtained.

しかしながら、特許文献1に記載のように、酸化物焼結体の表面を♯80の砥石で研磨した後、♯400の砥石で研磨したとしても、当該酸化物焼結体を含むスパッタリングターゲットは、クラック耐性が充分ではない場合もある。 However, as described in Patent Document 1, even if the surface of the oxide sintered body is polished with a # 80 grindstone and then polished with a # 400 grindstone, the sputtering target containing the oxide sintered body is still available. Crack resistance may not be sufficient.

本発明は、クラック耐性を向上させた酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを提供すること、並びに当該スパッタリングターゲットの製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an oxide sintered body and a sputtering target having improved crack resistance, and to provide a method for manufacturing the sputtering target.

[1A]. 酸化物焼結体であって、
前記酸化物焼結体の表面の表面粗さRzが、2.0μm未満である、
酸化物焼結体。
[1A]. It is an oxide sintered body
The surface roughness Rz of the surface of the oxide sintered body is less than 2.0 μm.
Oxide sintered body.

[2A].[1A]に記載の酸化物焼結体を含む、スパッタリングターゲット。 [2A]. A sputtering target containing the oxide sintered body according to [1A].

[1].酸化物焼結体を含むスパッタリングターゲットであって、
前記酸化物焼結体の表面の表面粗さRzが、2.0μm未満である、
スパッタリングターゲット。
[1]. A sputtering target containing an oxide sintered body.
The surface roughness Rz of the surface of the oxide sintered body is less than 2.0 μm.
Sputtering target.

[2].[1]又は[2A]に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化物焼結体は、インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素を含む、
スパッタリングターゲット。
[2]. In the sputtering target according to [1] or [2A].
The oxide sintered body contains an indium element, a tin element and a zinc element.
Sputtering target.

[3].[2]に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化物焼結体は、さらに、X元素を含み、
X元素は、ゲルマニウム元素、シリコン元素、イットリウム元素、ジルコニウム元素、アルミニウム元素、マグネシウム元素、イッテルビウム元素及びガリウム元素からなる群から選択される少なくとも1種以上の元素である、
スパッタリングターゲット。
[3]. In the sputtering target described in [2],
The oxide sintered body further contains element X and contains.
Element X is at least one element selected from the group consisting of germanium element, silicon element, ittrium element, zirconium element, aluminum element, magnesium element, itterbium element and gallium element.
Sputtering target.

[4].[2]または[3]に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化物焼結体は、下記式(1)、(2)及び(3)で表される原子組成比の範囲を満たす、
スパッタリングターゲット。
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80 ・・・(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 ・・・(2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 ・・・(3)
[4]. In the sputtering target according to [2] or [3].
The oxide sintered body satisfies the range of the atomic composition ratio represented by the following formulas (1), (2) and (3).
Sputtering target.
0.40 ≤ Zn / (In + Sn + Zn) ≤ 0.80 ... (1)
0.15 ≤ Sn / (Sn + Zn) ≤ 0.40 ... (2)
0.10 ≤ In / (In + Sn + Zn) ≤ 0.35 ... (3)

[5].[2]から[4]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化物焼結体は、In(ZnO)m[m=2〜7]で表わされる六方晶層状化合物及びZnSnOで表されるスピネル構造化合物を含む
スパッタリングターゲット。
[5]. In the sputtering target according to any one of [2] to [4].
The oxide sintered body is a sputtering target containing a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m = 2 to 7] and a spinel structure compound represented by Zn 2 SnO 4.

[5A].[2]から[4]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットにおいて、
前記酸化物焼結体は、In(ZnO)m[m=2〜7]で表わされる六方晶層状化合物及びZn2−xSn1−yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含む、スパッタリングターゲット。
[5A]. In the sputtering target according to any one of [2] to [4].
The oxide sintered body includes a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m = 2 to 7] and Zn 2-x Sn 1-y In x + y O 4 [0 ≦ x <2. A sputtering target containing a spinel-structured compound represented by 0 ≦ y <1].

[6A].前記酸化物焼結体の研削傷において、深さが最大であって、幅が最小となる研削傷の深さ(H)と幅(L)との比H/Lが、0.2未満である、[2]から[5]、[2A]並びに[5A]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。 [6A]. In the grinding scratches of the oxide sintered body, the ratio H / L between the depth (H) and the width (L) of the grinding scratches having the maximum depth and the minimum width is less than 0.2. The sputtering target according to any one of [2] to [5], [2A] and [5A].

[6].[1]から[5]、[2A]、[5A]並びに[6A]のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットを製造するためのスパッタリングターゲットの製造方法。 [6]. The method for manufacturing a sputtering target for manufacturing the sputtering target according to any one of [1] to [5], [2A], [5A] and [6A].

[7].[6]に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記酸化物焼結体の表面を研削する工程を含み、
最初の研削に用いる第1砥石の砥粒粒径が100μm以下である、
スパッタリングターゲットの製造方法。
[7]. In the method for manufacturing a sputtering target according to [6],
Including the step of grinding the surface of the oxide sintered body.
The grain size of the first grindstone used for the first grinding is 100 μm or less.
Manufacturing method of sputtering target.

[8].[7]に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記第1砥石で研削後、前記第1砥石の砥粒粒径よりも小さい砥粒粒径の第2砥石を用いて、さらに前記酸化物焼結体の表面を研削し、
前記第2砥石で研削後、前記第2砥石の砥粒粒径よりも小さい砥粒粒径の第3砥石を用いて、さらに前記酸化物焼結体の表面を研削する、
スパッタリングターゲットの製造方法。
[8]. In the method for manufacturing a sputtering target according to [7],
After grinding with the first grindstone, the surface of the oxide sintered body is further ground with a second grindstone having an abrasive grain size smaller than that of the first grindstone.
After grinding with the second grindstone, the surface of the oxide sintered body is further ground using a third grindstone having an abrasive grain size smaller than that of the second grindstone.
Manufacturing method of sputtering target.

[9].[7]又は[8]に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、研削対象物の送り速度v(m/min)、前記第1砥石の砥石周速度V(m/min)、切込み深さt(μm)及び前記第1砥石の砥粒粒径d(μm)が下記関係式(4)を満たす、スパッタリングターゲットの製造方法。
(v/V)1/3×(t)1/6×d<50 …(4)
[9]. In the method for manufacturing a sputtering target according to [7] or [8], the feed rate v (m / min) of the object to be ground, the grindstone peripheral speed V (m / min) of the first grindstone, and the cutting depth t ( A method for manufacturing a sputtering target, wherein the grain size d (μm) of the first grindstone and the first grindstone satisfies the following relational expression (4).
(V / V) 1/3 x (t) 1/6 x d <50 ... (4)

本発明の一態様によれば、クラック耐性を向上させた酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットを提供できる。また、本発明の一態様によれば、当該スパッタリングターゲットの製造方法を提供できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an oxide sintered body and a sputtering target having improved crack resistance. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing the sputtering target.

本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the target which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the target which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the target which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るターゲットの形状を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shape of the target which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例1に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 1. FIG. 実施例2に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 2. FIG. 実施例3に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 3. FIG. 実施例4に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 4. FIG. 実施例5に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 5. FIG. 実施例6に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 6. 比較例1に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Comparative Example 1. 比較例2に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Comparative Example 2. 実施例1に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。It is a 3D observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 1. FIG. 実施例2に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。It is a 3D observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 2. FIG. 実施例3に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。It is a 3D observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 3. FIG. 実施例4に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。It is a 3D observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Example 4. FIG. 実施例5に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。6 is a 3D observation image of the oxide sintered body (after surface grinding) according to Example 5 by a confocal laser scanning microscope. 実施例6に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。6 is a 3D observation image of the oxide sintered body (after surface grinding) according to Example 6 by a confocal laser scanning microscope. 比較例1に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。6 is a 3D observation image of the oxide sintered body (after surface grinding) according to Comparative Example 1 by a confocal laser scanning microscope. 比較例2に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。3D observation image of the oxide sintered body (after surface grinding) according to Comparative Example 2 by a confocal laser scanning microscope. 実施例1に係る酸化物焼結体のXRDチャートである。It is an XRD chart of the oxide sintered body which concerns on Example 1. FIG. 表面粗さRzとクラック耐性との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the surface roughness Rz and the crack resistance. 比較例3に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による平面観察画像である。It is a plane observation image by the confocal laser scanning microscope of the oxide sintered body (after surface grinding) which concerns on Comparative Example 3. 比較例3に係る酸化物焼結体(表面研削後)の共焦点レーザー顕微鏡による3D観察画像である。3D observation image of the oxide sintered body (after surface grinding) according to Comparative Example 3 by a confocal laser scanning microscope. 平面研削後の実施例1に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Example 1 after surface grinding. 平面研削後の実施例2に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Example 2 after surface grinding. 平面研削後の実施例3に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Example 3 after surface grinding. 平面研削後の実施例4に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Example 4 after surface grinding. 平面研削後の実施例5に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Example 5 after surface grinding. 平面研削後の実施例6に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Example 6 after surface grinding. 平面研削後の比較例1に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Comparative Example 1 after surface grinding. 平面研削後の比較例2に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on Comparative Example 2 after surface grinding. 平面研削後の比較例3に係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body which concerns on the comparative example 3 after surface grinding.

以下、実施の形態について図面等を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to drawings and the like. However, it is easily understood by those skilled in the art that the embodiments can be implemented in many different embodiments, and the embodiments and details can be variously changed without departing from the spirit and scope thereof. .. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the following embodiments.

図面において、大きさ、層の厚さ及び領域等は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、本発明は、図示された大きさ、層の厚さ及び領域等に限定されない。なお、図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、本発明は、図面に示す形状及び値等に限定されない。 In the drawings, the size, layer thickness, area, etc. may be exaggerated for clarity. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated size, layer thickness, region, and the like. The drawings schematically show ideal examples, and the present invention is not limited to the shapes and values shown in the drawings.

本明細書にて用いる「第1」、「第2」、「第3」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付されており、数的に特定する旨の記載が無い構成要素については、数的に限定されない。 The ordinal numbers "1st", "2nd", and "3rd" used in the present specification are added to avoid confusion of the components, and the components are not described to be numerically specified. Is not limited in number.

本明細書等において、「膜」または「薄膜」という用語と、「層」という用語とは、場合によっては、互いに入れ替えることが可能である。 In the present specification and the like, the terms "film" or "thin film" and the term "layer" can be interchanged with each other in some cases.

本明細書等の焼結体及び酸化物半導体薄膜において、「化合物」という用語と、「結晶相」という用語は、場合によっては、互いに入れ替えることが可能である。 In the sintered body and the oxide semiconductor thin film of the present specification and the like, the term "compound" and the term "crystal phase" can be interchanged with each other in some cases.

本明細書において、「酸化物焼結体」を単に「焼結体」と称する場合がある。
本明細書において、「スパッタリングターゲット」を単に「ターゲット」と称する場合がある。
In the present specification, the "oxide sintered body" may be simply referred to as a "sintered body".
In the present specification, the "sputtering target" may be simply referred to as a "target".

[スパッタリングターゲット]
スパッタリングターゲットのクラックは、ターゲット中の強度が弱い部分を起点に発生する。
そこで、本発明者は、クラック耐性を向上させるための方策として、スパッタリングターゲット面内の強度のバラツキを低減すること、特に、最低強度を向上させることを考えた。
従来、スパッタリングターゲットにおける研削筋は、表面粗さRa(算術平均粗さと称する場合がある。)で評価されており、特許文献1においても、ターゲットの強度を示す指標の一つである抗折強度が、十分であるとされていた。このように、従来、酸化物焼結体の表面の研削筋の評価は、Raで足り、表面粗さRaと表面粗さRz(最大高さと称する場合がある。)との差は、小さいと考えられていた。
ところが、本発明者は、ITZOの研削加工ダメージを精査した結果、ITZOは従来のターゲット材料に比べ脆く、通常、表面研削後の酸化物焼結体の表面にて観察される研削筋以外にも、結晶組織が大きな塊として剥離している箇所(穴)を発見した。その剥離箇所の深さは、通常の研削筋の深さに比べて、1桁以上、深いことが分かった。
本発明者は、研削加工方法を鋭意検討した結果、前述のような剥離箇所を少なくするには、研削加工用の砥石として、砥粒の粒径が中程度の砥石から研削加工を開始して、徐々に砥粒の粒径が小さい砥石に切り替えて研削することによって、大きな穴が残らず(すなわち、表面粗さRzを小さくすることができ)、剥離箇所を少なくでき、その結果、スパッタリングターゲットのクラック耐性も大幅に向上するという知見を得た。
本発明者は、これらの知見に基づいて本発明を発明した。
[Sputtering target]
Cracks in the sputtering target occur starting from a portion of the target where the strength is weak.
Therefore, as a measure for improving the crack resistance, the present inventor has considered reducing the variation in the strength in the sputtering target surface, particularly improving the minimum strength.
Conventionally, the grinding streaks in a sputtering target have been evaluated by the surface roughness Ra (sometimes referred to as arithmetic mean roughness), and also in Patent Document 1, the bending strength, which is one of the indexes indicating the strength of the target. However, it was said to be sufficient. As described above, conventionally, Ra is sufficient for the evaluation of the grinding streaks on the surface of the oxide sintered body, and the difference between the surface roughness Ra and the surface roughness Rz (sometimes referred to as the maximum height) is small. It was being considered.
However, as a result of scrutinizing the grinding damage of ITZO, the present inventor found that ITZO is more brittle than the conventional target material, and in addition to the grinding streaks normally observed on the surface of the oxide sintered body after surface grinding. , I found a place (hole) where the crystal structure was peeled off as a large mass. It was found that the depth of the peeled portion was more than an order of magnitude deeper than the depth of a normal grinding streak.
As a result of diligent studies on the grinding method, the present inventor has started grinding with a grindstone having a medium grain size as a grindstone for grinding in order to reduce the peeling points as described above. By gradually switching to a grindstone with a smaller grain size and grinding, no large holes remain (that is, the surface roughness Rz can be reduced), and the number of peeling points can be reduced, resulting in a sputtering target. It was found that the crack resistance of the grindstone is also greatly improved.
The present inventor invented the present invention based on these findings.

本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲット(以下、単に本実施形態に係るスパッタリングターゲットと称する場合がある。)は、酸化物焼結体を含む。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、例えば、酸化物焼結体を、スパッタリングターゲットとして好適な形状に切削及び研削して得られる。
また、本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、酸化物焼結体のバルクを研削及び研削して得たスパッタリングターゲット素材を、バッキングプレートへボンディングすることによっても得ることができる。
また、別の態様に係る本実施形態のスパッタリングターゲットとしては、酸化物焼結体のみからなるターゲットも挙げられる。
The sputtering target according to one embodiment of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as a sputtering target according to the present embodiment) includes an oxide sintered body.
The sputtering target according to the present embodiment is obtained by cutting and grinding an oxide sintered body into a shape suitable as a sputtering target, for example.
Further, the sputtering target according to the present embodiment can also be obtained by grinding the bulk of the oxide sintered body and bonding the sputtering target material obtained by grinding to the backing plate.
Further, as the sputtering target of the present embodiment according to another aspect, a target made of only an oxide sintered body can be mentioned.

酸化物焼結体の形状は特に限定されない。
図1の符号1に示すような板状の酸化物焼結体でもよい。
図2の符号1Aに示すような円筒状の酸化物焼結体でもよい。
酸化物焼結体が板状の場合、当該酸化物焼結体の平面形状は、図1の符号1に示すような矩形でもよく、図3の符号1Bに示すような円形でもよい。
The shape of the oxide sintered body is not particularly limited.
A plate-shaped oxide sintered body as shown by reference numeral 1 in FIG. 1 may be used.
A cylindrical oxide sintered body as shown by reference numeral 1A in FIG. 2 may be used.
When the oxide sintered body has a plate shape, the planar shape of the oxide sintered body may be a rectangle as shown by reference numeral 1 in FIG. 1 or a circle as shown by reference numeral 1B in FIG.

酸化物焼結体は、一体成型物でもよいし、図4に示すように、複数に分割されていてもよい。複数に分割された酸化物焼結体(符号1C)のそれぞれを、バッキングプレート3に固定してもよい。このように、複数の酸化物焼結体1Cを1つのバッキングプレート3にボンディングして得たスパッタリングターゲットを、多分割式スパッタリングターゲットと称する場合がある。バッキングプレート3は、酸化物焼結体の保持及び冷却用の部材である。バッキングプレート3の材料は、特に限定されない。バッキングプレート3の材料としては、例えば、Cu、Ti及びSUS等からなる群から選択される少なくとも一種の材料が使用される。 The oxide sintered body may be an integrally molded product, or may be divided into a plurality of parts as shown in FIG. Each of the oxide sintered bodies (reference numeral 1C) divided into a plurality of parts may be fixed to the backing plate 3. A sputtering target obtained by bonding a plurality of oxide sintered bodies 1C to one backing plate 3 in this way may be referred to as a multi-division type sputtering target. The backing plate 3 is a member for holding and cooling the oxide sintered body. The material of the backing plate 3 is not particularly limited. As the material of the backing plate 3, for example, at least one material selected from the group consisting of Cu, Ti, SUS and the like is used.

(表面粗さRz)
本実施形態に係るターゲットにおいて、酸化物焼結体の表面粗さRz(最大高さ)が、2.0μm未満である。本明細書において、表面粗さRzの測定は、共焦点レーザー顕微鏡(LSM)(レーザテック株式会社製、「OPTELICS H1200」)を用いて×100(約2000倍)の対物レンズ倍率で観察した際の断面プロファイルに基づき、JIS B 0601:2001及びJIS B 0610:2001に準拠して実施される。表面粗さRzの測定箇所は、研削加工後の酸化物焼結体板の中央部4cm(2cm×2cm)を切り出した測定用試験片の表面とする。
酸化物焼結体の表面粗さRzが、2.0μm未満であれば、スパッタリングターゲットのクラック耐性が向上する。このようにクラック耐性が向上するのは、結晶組織が大きな塊として剥離しておらず、酸化物焼結体の表面平滑性が高いことに起因すると考えられる。
酸化物焼結体の表面粗さRzは、1.5μm以下であることが好ましく、1.0μm以下であることがより好ましい。
なお、スパッタリングターゲットにおける酸化物焼結体は、バッキングプレートにボンディングされるボンディング面と、当該ボンディング面とは反対側の面であって、スパッタリングされるスパッタリング面と、を有する。本実施形態においては、当該スパッタリング面に対応する面の表面粗さRzが、2.0μm未満であればよい。ボンディング面の表面粗さRzも小さい方が好ましいが、小さすぎるとボンディング加工する際の蝋剤であるインジウム(In)の濡れ性が悪化し、ボンディング率が低下するため、濡れ性が確保できる条件に適宜選定される。
また、ターゲットにおいて、スパッタ放電後のスパッタリング面に生じる熱応力は、引っ張り応力である。このスパッタリング面に生じる熱応力は、クラック発生の主な原因になり得るが、ターゲットの裏のボンディング面では、熱応力とは逆の圧縮応力が生じるため、クラックが発生しにくく、スパッタリング面に生じる熱応力の影響は、小さい。
(Surface roughness Rz)
In the target according to the present embodiment, the surface roughness Rz (maximum height) of the oxide sintered body is less than 2.0 μm. In the present specification, the surface roughness Rz is measured when observed with a confocal laser scanning microscope (LSM) (manufactured by Laser Tech Co., Ltd., “OPTELICS H1200”) at an objective lens magnification of × 100 (about 2000 times). It is carried out in accordance with JIS B 0601: 2001 and JIS B 0610: 2001 based on the cross-sectional profile of. The measurement point of the surface roughness Rz is the surface of the test piece for measurement obtained by cutting out the central portion 4 cm 2 (2 cm × 2 cm) of the oxide sintered body plate after the grinding process.
When the surface roughness Rz of the oxide sintered body is less than 2.0 μm, the crack resistance of the sputtering target is improved. It is considered that the reason why the crack resistance is improved in this way is that the crystal structure is not peeled off as a large mass and the surface smoothness of the oxide sintered body is high.
The surface roughness Rz of the oxide sintered body is preferably 1.5 μm or less, and more preferably 1.0 μm or less.
The oxide sintered body in the sputtering target has a bonding surface bonded to the backing plate and a surface opposite to the bonding surface and sputtered. In the present embodiment, the surface roughness Rz of the surface corresponding to the sputtering surface may be less than 2.0 μm. It is preferable that the surface roughness Rz of the bonding surface is also small, but if it is too small, the wettability of indium (In), which is a wax agent in the bonding process, deteriorates and the bonding rate decreases, so that the wettability can be ensured. Will be selected as appropriate.
Further, in the target, the thermal stress generated on the sputtering surface after the sputtering discharge is the tensile stress. The thermal stress generated on the sputtering surface can be a main cause of crack generation, but on the bonding surface behind the target, a compressive stress opposite to the thermal stress is generated, so that cracks are less likely to occur and occur on the sputtering surface. The effect of thermal stress is small.

(表面粗さRa)
本実施形態に係るターゲットにおいて、酸化物焼結体の表面粗さRa(算術平均粗さ)が、0.5μm未満であることが好ましく、0.25μm以下であることがより好ましい。
表面粗さRaが0.5μm未満であればスパッタ時にアーキング等が発生しにくく、放電安定性が優れる。すなわち、通常のプロセスで新品のターゲットを使用する場合、表面の粗さを改善するために低パワーでのプレスパッタを実施する。表面粗さRaが小さい場合は、そのプレスパッタの時間を短縮することができ、高パワーでのスパッタ放電に短時間で移行できる。
(Surface roughness Ra)
In the target according to the present embodiment, the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the oxide sintered body is preferably less than 0.5 μm, more preferably 0.25 μm or less.
If the surface roughness Ra is less than 0.5 μm, arcing or the like is unlikely to occur during sputtering, and the discharge stability is excellent. That is, when a new target is used in a normal process, low power pre-sputtering is performed to improve the surface roughness. When the surface roughness Ra is small, the pre-sputtering time can be shortened, and the sputtering discharge with high power can be performed in a short time.

(酸化物焼結体の組成)
本実施形態に係る酸化物焼結体は、インジウム元素(In)、スズ元素(Sn)及び亜鉛元素(Zn)を含むことが好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲において、In、Sn及びZn以外の他の金属元素を含有していてもよいし、実質的にIn、Sn及びZnのみ含有していてもよいし、又はIn、Sn及びZnのみからなっていてもよい。ここで、「実質的」とは、酸化物焼結体の金属元素の95質量%以上100質量%以下(好ましくは98質量%以上100質量%以下)がインジウム元素(In)、スズ元素(Sn)及び亜鉛元素(Zn)であることを意味する。本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲でIn、Sn、Zn及び酸素元素(O)の他に不可避不純物を含んでいてもよい。ここでいう不可避不純物とは、意図的に添加しない元素であって、原料又は製造工程で混入する元素を意味する。
(Composition of oxide sintered body)
The oxide sintered body according to the present embodiment preferably contains an indium element (In), a tin element (Sn) and a zinc element (Zn).
The oxide sintered body according to the present embodiment may contain a metal element other than In, Sn and Zn as long as the effect of the present invention is not impaired, and substantially In, Sn and Zn. It may be contained only, or it may be composed only of In, Sn and Zn. Here, "substantially" means that 95% by mass or more and 100% by mass or less (preferably 98% by mass or more and 100% by mass or less) of the metal element of the oxide sintered body are indium element (In) and tin element (Sn). ) And zinc element (Zn). The oxide sintered body according to the present embodiment may contain unavoidable impurities in addition to In, Sn, Zn and the oxygen element (O) as long as the effects of the present invention are not impaired. The unavoidable impurities referred to here are elements that are not intentionally added and are mixed with raw materials or manufacturing processes.

本実施形態に係る酸化物焼結体は、インジウム元素(In)、スズ元素(Sn)、亜鉛元素(Zn)及びX元素を含むことも好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲において、In、Sn、Zn及びX元素以外の他の金属元素を含有していてもよいし、実質的にIn、Sn、Zn及びX元素のみ含有していてもよいし、又はIn、Sn、Zn及びX元素のみからなっていてもよい。ここで、「実質的」とは、酸化物焼結体の金属元素の95質量%以上100質量%以下(好ましくは98質量%以上100質量%以下)がIn、Sn、Zn及びX元素であることを意味する。本実施形態に係る酸化物焼結体は、本発明の効果を損なわない範囲でIn、Sn、Zn、X元素及び酸素元素(O)の他に不可避不純物を含んでいてもよい。ここでいう不可避不純物とは、意図的に添加しない元素であって、原料又は製造工程で混入する元素を意味する。
X元素は、ゲルマニウム元素(Ge)、シリコン元素(Si)、イットリウム元素(Y)、ジルコニウム元素(Zr)、アルミニウム元素(Al)、マグネシウム元素(Mg)、イッテルビウム元素(Yb)及びガリウム元素(Ga)からなる群から選択される少なくとも1種以上の元素である。
The oxide sintered body according to the present embodiment preferably contains an indium element (In), a tin element (Sn), a zinc element (Zn) and an X element.
The oxide sintered body according to the present embodiment may contain a metal element other than In, Sn, Zn and X element as long as the effect of the present invention is not impaired, and substantially In, It may contain only Sn, Zn and X elements, or may contain only In, Sn, Zn and X elements. Here, "substantially" means In, Sn, Zn and X elements in an amount of 95% by mass or more and 100% by mass or less (preferably 98% by mass or more and 100% by mass or less) of the metal element of the oxide sintered body. Means that. The oxide sintered body according to the present embodiment may contain unavoidable impurities in addition to In, Sn, Zn, X element and oxygen element (O) as long as the effect of the present invention is not impaired. The unavoidable impurities referred to here are elements that are not intentionally added and are mixed with raw materials or manufacturing processes.
The X element is germanium element (Ge), silicon element (Si), ittrium element (Y), zirconium element (Zr), aluminum element (Al), magnesium element (Mg), itterbium element (Yb) and gallium element (Ga). ) Is at least one element selected from the group consisting of.

不可避不純物の例としては、アルカリ金属(Li、Na、K及びRb等)、アルカリ土類金属(Ca、Sr及びBa等)、水素(H)元素、ホウ素(B)元素、炭素(C)元素、窒素(N)元素,フッ素(F)元素及び塩素(Cl)元素である。 Examples of unavoidable impurities are alkali metals (Li, Na, K, Rb, etc.), alkaline earth metals (Ca, Sr, Ba, etc.), hydrogen (H) elements, boron (B) elements, carbon (C) elements. , Nitrogen (N) element, Fluorine (F) element and Chlorine (Cl) element.

不純物濃度は、ICP又はSIMSにより測定できる。 Impurity concentration can be measured by ICP or SIMS.

<不純物濃度(H、C、N、F、Si、Cl)の測定>
得られた焼結体中の不純物濃度(H、C、N、F、Si、Cl)は、セクタ型ダイナミック二次イオン質量分析計(IMS 7f−Auto、AMETEK CAMECA社製)を用いたSIMS分析によって定量評価できる。
具体的には、まず一次イオンCsを用い、14.5kVの加速電圧で測定対象の焼結体表面から20μmの深さまでスパッタを行う。その後、ラスター100μm□(100μm×100μmのサイズ)、測定エリア30μm□(30μm×30μmのサイズ)、深さ1μm分を一次イオンでスパッタしながら不純物(H、C、N、F、Si、Cl)の質量スペクトル強度を積分する。
<Measurement of impurity concentration (H, C, N, F, Si, Cl)>
Impurity concentration (H, C, N, F, Si, Cl) in the obtained sintered body is determined by SIMS analysis using a sector type dynamic secondary ion mass spectrometer (IMS 7f-Auto, manufactured by AMETEK CAMECA). Can be quantitatively evaluated by.
Specifically, first, the primary ion Cs + is used to perform sputtering at an acceleration voltage of 14.5 kV to a depth of 20 μm from the surface of the sintered body to be measured. After that, impurities (H, C, N, F, Si, Cl) are sputtered with a raster of 100 μm □ (size of 100 μm × 100 μm), a measurement area of 30 μm □ (size of 30 μm × 30 μm), and a depth of 1 μm with primary ions. Integrate the mass spectral intensities of.

さらに質量スペクトルから不純物濃度の絶対値を算出するため、それぞれの不純物をイオン注入によってドーズ量を制御して焼結体に注入し不純物濃度が既知の標準試料を作製する。標準試料についてSIMS分析によって不純物(H、C、N、F、Si、Cl)の質量スペクトル強度を得て、不純物濃度の絶対値と質量スペクトル強度の関係式を検量線とする。
最後に、測定対象の焼結体の質量スペクトル強度と検量線を用い、測定対象の不純物濃度を算出し、これを不純物濃度の絶対値(atom・cm−3)とする。
Further, in order to calculate the absolute value of the impurity concentration from the mass spectrum, each impurity is implanted into the sintered body by controlling the dose amount by ion implantation to prepare a standard sample having a known impurity concentration. The mass spectral intensity of impurities (H, C, N, F, Si, Cl) is obtained from the standard sample by SIMS analysis, and the relational expression between the absolute value of the impurity concentration and the mass spectral intensity is used as a calibration curve.
Finally, the impurity concentration of the measurement target is calculated using the mass spectral intensity of the sintered body to be measured and the calibration curve, and this is taken as the absolute value of the impurity concentration (atom · cm -3 ).

<不純物濃度(B、Na)の測定>
得られた焼結体の不純物濃度(B、Na)についても、セクタ型ダイナミック二次イオン質量分析計(IMS 7f−Auto、AMETEK CAMECA社製)を用いたSIMS分析によって定量評価できる。一次イオンをO ,一次イオンの加速電圧を5.5kV、それぞれの不純物の質量スペクトルの測定をすること以外は、H、C、N、F、Si、Clの測定と同様の評価により測定対象の不純物濃度の絶対値(atom・cm−3)を得ることができる。
<Measurement of impurity concentration (B, Na)>
The impurity concentration (B, Na) of the obtained sintered body can also be quantitatively evaluated by SIMS analysis using a sector type dynamic secondary ion mass spectrometer (IMS 7f-Auto, manufactured by AMETEK CAMECA). The primary ions O 2 +, 5.5 kV accelerating voltage of primary ion, except that the measurement of the mass spectrum of each impurity, measurement H, C, N, F, Si, by measuring the same evaluation Cl The absolute value of the target impurity concentration (atom · cm -3 ) can be obtained.

本実施形態に係る酸化物焼結体においては、各元素の原子組成比が以下の式(1)、(2)及び(3)の少なくとも1つを満たすことがより好ましい。
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80 ・・・(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 ・・・(2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 ・・・(3)
In the oxide sintered body according to the present embodiment, it is more preferable that the atomic composition ratio of each element satisfies at least one of the following formulas (1), (2) and (3).
0.40 ≤ Zn / (In + Sn + Zn) ≤ 0.80 ... (1)
0.15 ≤ Sn / (Sn + Zn) ≤ 0.40 ... (2)
0.10 ≤ In / (In + Sn + Zn) ≤ 0.35 ... (3)

式(1)〜(3)中、In、Zn及びSnは、それぞれ酸化物焼結体中のインジウム元素、亜鉛元素及びスズ元素の含有量を表す。 In formulas (1) to (3), In, Zn and Sn represent the contents of indium element, zinc element and tin element in the oxide sintered body, respectively.

Zn/(In+Sn+Zn)が0.40以上であれば、酸化物焼結体中にスピネル相が生じやすくなり、半導体特性を容易に得られる。
Zn/(In+Sn+Zn)が0.80以下であれば、酸化物焼結体においてスピネル相の異常粒成長による強度の低下を抑制できる。また、Zn/(In+Sn+Zn)が0.80以下であれば、酸化物半導体薄膜の移動度の低下を抑制できる。
Zn/(In+Sn+Zn)は、0.50以上、0.70以下であることがより好ましい。
When Zn / (In + Sn + Zn) is 0.40 or more, a spinel phase is likely to be generated in the oxide sintered body, and semiconductor characteristics can be easily obtained.
When Zn / (In + Sn + Zn) is 0.80 or less, it is possible to suppress a decrease in strength due to abnormal grain growth of the spinel phase in the oxide sintered body. Further, when Zn / (In + Sn + Zn) is 0.80 or less, the decrease in mobility of the oxide semiconductor thin film can be suppressed.
Zn / (In + Sn + Zn) is more preferably 0.50 or more and 0.70 or less.

Sn/(Sn+Zn)が、0.15以上であれば、酸化物焼結体においてスピネル相の異常粒成長による強度の低下を抑制できる。
Sn/(Sn+Zn)が0.40以下であれば、酸化物焼結体中において、スパッタ時の異常放電の原因となる酸化錫の凝集を抑制できる。また、Sn/(Sn+Zn)が、0.40以下であれば、スパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜は、シュウ酸等の弱酸によるエッチング加工を容易に行うことができる。Sn/(Sn+Zn)が0.15以上であれば、エッチング速度が速くなり過ぎるのを抑制できエッチングの制御が容易になる。
Sn/(Sn+Zn)は、0.15以上、0.35以下であることがより好ましい。
When Sn / (Sn + Zn) is 0.15 or more, it is possible to suppress a decrease in strength due to abnormal grain growth of the spinel phase in the oxide sintered body.
When Sn / (Sn + Zn) is 0.40 or less, aggregation of tin oxide that causes abnormal discharge during sputtering can be suppressed in the oxide sintered body. Further, when Sn / (Sn + Zn) is 0.40 or less, the oxide semiconductor thin film formed by using the sputtering target can be easily etched with a weak acid such as oxalic acid. When Sn / (Sn + Zn) is 0.15 or more, it is possible to suppress the etching rate from becoming too fast and the etching control becomes easy.
Sn / (Sn + Zn) is more preferably 0.15 or more and 0.35 or less.

In/(In+Sn+Zn)が0.10以上であれば、得られるスパッタリングターゲットのバルク抵抗を低くできる。また、In/(In+Sn+Zn)が、0.10以上であれば、酸化物半導体薄膜の移動度が極端に低くなることを抑制できる。
In/(In+Sn+Zn)が0.35以下であれば、スパッタリング成膜した際に、膜が導電体になるのを抑制でき、半導体としての特性を得ることが容易になる。
In/(In+Sn+Zn)は、0.10以上、0.30以下であることがより好ましい。
When In / (In + Sn + Zn) is 0.10 or more, the bulk resistance of the obtained sputtering target can be lowered. Further, when In / (In + Sn + Zn) is 0.10 or more, it is possible to suppress the mobility of the oxide semiconductor thin film from becoming extremely low.
When In / (In + Sn + Zn) is 0.35 or less, it is possible to suppress the film from becoming a conductor when a sputtering film is formed, and it becomes easy to obtain the characteristics as a semiconductor.
In / (In + Sn + Zn) is more preferably 0.10 or more and 0.30 or less.

本実施形態に係る酸化物焼結体がX元素を含む場合、各元素の原子比は、下記式(1X)を満たすことが好ましい。
0.001≦X/(In+Sn+Zn+X)≦0.05 ・・・(1X)
(式(1X)中、In、Zn、Sn及びXは、それぞれ酸化物焼結体中のインジウム元素、亜鉛元素、スズ元素及びX元素の含有量を表す。)
When the oxide sintered body according to the present embodiment contains an element X, the atomic ratio of each element preferably satisfies the following formula (1X).
0.001 ≤ X / (In + Sn + Zn + X) ≤ 0.05 ... (1X)
(In the formula (1X), In, Zn, Sn and X represent the contents of the indium element, the zinc element, the tin element and the X element in the oxide sintered body, respectively.)

上記式(1X)の範囲内であれば、本実施形態に係る酸化物焼結体のクラック耐性を充分に高くできる。
X元素は、シリコン元素(Si)、アルミニウム元素(Al)、マグネシウム元素(Mg)、イッテルビウム元素(Yb)及びガリウム元素(Ga)からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
X元素は、シリコン元素(Si)、アルミニウム元素(Al)及びガリウム元素(Ga)からなる群から選択される少なくとも一種であることがより好ましい。
アルミニウム元素(Al)及びガリウム元素(Ga)は、原料としての酸化物の組成が安定しており、クラック耐性の向上効果が高いので、さらに好ましい。
Within the range of the above formula (1X), the crack resistance of the oxide sintered body according to the present embodiment can be sufficiently increased.
The element X is preferably at least one selected from the group consisting of element silicon (Si), element aluminum (Al), element magnesium (Mg), element itterbium (Yb) and element gallium (Ga).
It is more preferable that the element X is at least one selected from the group consisting of element silicon (Si), element aluminum (Al) and element gallium (Ga).
The aluminum element (Al) and the gallium element (Ga) are more preferable because the composition of the oxide as a raw material is stable and the effect of improving the crack resistance is high.

X/(In+Sn+Zn+X)が0.001以上であれば、スパッタリングターゲットの強度低下を抑制できる。X/(In+Sn+Zn+X)が0.05以下であれば、その酸化物焼結体を含むスパッタリングターゲットを用いて成膜された酸化物半導体薄膜は、シュウ酸等の弱酸によるエッチング加工を行うことが容易になる。さらに、X/(In+Sn+Zn+X)が0.05以下であれば、TFT特性、特に移動度の低下を抑制できる。
X/(In+Sn+Zn+X)は、0.001以上、0.05以下であることが好ましく、0.003以上、0.03以下であることがより好ましく、0.005以上、0.01以下であることがさらに好ましく、0.005以上、0.01未満であることがよりさらに好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体がX元素を含有する場合、X元素は、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。X元素を2種以上含むときは、式(1X)におけるXは、X元素の原子比の合計とする。
酸化物焼結体中のX元素の存在形態は、特に規定されない。酸化物焼結体中のX元素の存在形態としては、例えば、酸化物として存在している形態、固溶している形態及び粒界に偏析している形態が挙げられる。
When X / (In + Sn + Zn + X) is 0.001 or more, the decrease in the strength of the sputtering target can be suppressed. When X / (In + Sn + Zn + X) is 0.05 or less, the oxide semiconductor thin film formed by using the sputtering target containing the oxide sintered body can be easily etched with a weak acid such as oxalic acid. become. Further, when X / (In + Sn + Zn + X) is 0.05 or less, it is possible to suppress a decrease in TFT characteristics, particularly mobility.
X / (In + Sn + Zn + X) is preferably 0.001 or more and 0.05 or less, more preferably 0.003 or more and 0.03 or less, and 0.005 or more and 0.01 or less. Is more preferable, and 0.005 or more and less than 0.01 are even more preferable.
When the oxide sintered body according to the present embodiment contains an element X, the element X may be only one kind or two or more kinds. When two or more kinds of X elements are contained, X in the formula (1X) is the total atomic ratio of the X elements.
The existence form of the X element in the oxide sintered body is not particularly specified. Examples of the existing form of the X element in the oxide sintered body include a form existing as an oxide, a form in which it is solid-solved, and a form in which it is segregated at the grain boundaries.

酸化物焼結体の各金属元素の原子比は、原料の配合量により制御できる。また、各元素の原子比は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)により含有元素を定量分析して求めることができる。 The atomic ratio of each metal element in the oxide sintered body can be controlled by the blending amount of the raw materials. Further, the atomic ratio of each element can be obtained by quantitatively analyzing the contained elements with an inductively coupled plasma emission spectrophotometer (ICP-AES).

本実施形態に係る酸化物焼結体は、Zn2−xSn1−yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含有することが好ましい。本明細書において、スピネル構造化合物をスピネル化合物と称する場合がある。Zn2−xSn1−yInx+yにおいて、xが0であり、yが0である場合、ZnSnOで表される。The oxide sintered body according to the present embodiment preferably contains a spinel structure compound represented by Zn 2-x Sn 1-y In x + y O 4 [0 ≦ x <2, 0 ≦ y <1]. .. In the present specification, a spinel structure compound may be referred to as a spinel compound. In Zn 2-x Sn 1-y In x + y O 4 , when x is 0 and y is 0, it is represented by Zn 2 SnO 4.

本実施形態に係る酸化物焼結体は、In(ZnO)で表される六方晶層状化合物を含有することが好ましい。本実施形態において、In(ZnO)で表される式中、mは、2〜7の整数であり、3〜5の整数であることが好ましい。mが2以上であれば、化合物が六方晶層状構造をとる。mが7以下であれば、酸化物焼結体の体積抵抗率が低くなる。The oxide sintered body according to the present embodiment preferably contains a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m. In the present embodiment, in the formula represented by In 2 O 3 (ZnO) m , m is an integer of 2 to 7, and preferably an integer of 3 to 5. If m is 2 or more, the compound has a hexagonal layered structure. When m is 7 or less, the volume resistivity of the oxide sintered body becomes low.

本実施形態に係る酸化物焼結体は、In(ZnO)[m=2〜7]で表わされる六方晶層状化合物及びZn2−xSn1−yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含有することがより好ましい。The oxide sintered body according to the present embodiment includes a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m = 2 to 7] and Zn 2-x Sn 1-y In x + y O 4 [0 ≦]. It is more preferable to contain a spinel structure compound represented by x <2,0 ≦ y <1].

酸化インジウムと酸化亜鉛からなる六方晶層状化合物は、X線回折法による測定において、六方晶層状化合物に帰属されるX線回折パターンを示す化合物である。酸化物焼結体に含有される六方晶層状化合物は、In(ZnO)で表される化合物である。The hexagonal layered compound composed of indium oxide and zinc oxide is a compound showing an X-ray diffraction pattern attributed to the hexagonal layered compound in the measurement by the X-ray diffraction method. The hexagonal layered compound contained in the oxide sintered body is a compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m .

本実施形態に係る酸化物焼結体は、Zn2−xSn1−yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物及びInで表されるビックスバイト構造化合物を含有しても良い。The oxide sintered body according to the present embodiment is a spinel structure compound represented by Zn 2-x Sn 1-y In x + y O 4 [0 ≦ x <2, 0 ≦ y <1] and In 2 O 3 . It may contain the represented big bite structure compound.

(バルク抵抗)
本実施形態に係る酸化物焼結体がX元素を含有する場合、X元素の含有割合が上記式(1X)の範囲内であれば、スパッタリングターゲットのバルク抵抗を充分に低くすることもできる。
(Bulk resistance)
When the oxide sintered body according to the present embodiment contains an element X, the bulk resistance of the sputtering target can be sufficiently lowered if the content ratio of the element X is within the range of the above formula (1X).

本実施形態に係るスパッタリングターゲットのバルク抵抗は、50mΩcm以下であることが好ましく、25mΩcm以下であることがより好ましく、10mΩcm以下であることがさらに好ましく、5mΩcm以下であることがよりさらに好ましく、3mΩcm以下であることが特に好ましい。バルク抵抗が50mΩcm以下であれば、直流スパッタで安定した成膜を行うことができる。
バルク抵抗値は、公知の抵抗率計を使用して四探針法(JIS R 1637:1998)に基づき測定できる。測定箇所は9箇所程度であり、測定した9箇所の値の平均値をバルク抵抗値とするのが好ましい。
測定箇所は、酸化物焼結体の平面形状が四角形の場合には、面を3×3に9分割し、それぞれの四角形の中心点9箇所とするのが好ましい。
なお、酸化物焼結体の平面形状が円形の場合は、円に内接する正方形を3×3に9分割し、それぞれの正方形の中心点9箇所とするのが好ましい。
The bulk resistance of the sputtering target according to the present embodiment is preferably 50 mΩcm or less, more preferably 25 mΩ cm or less, further preferably 10 mΩ cm or less, still more preferably 5 mΩ cm or less, and 3 mΩ cm or less. Is particularly preferable. When the bulk resistance is 50 mΩcm or less, stable film formation can be performed by direct current sputtering.
The bulk resistivity value can be measured based on the four-probe method (JIS R 1637: 1998) using a known resistivity meter. The number of measurement points is about 9, and it is preferable that the average value of the measured 9 points is the bulk resistance value.
When the plane shape of the oxide sintered body is a quadrangle, it is preferable that the surface is divided into 9 parts of 3 × 3 and the center points of each quadrangle are 9 points.
When the planar shape of the oxide sintered body is circular, it is preferable to divide the square inscribed in the circle into 9 parts of 3 × 3 so that the center points of each square are 9 points.

(平均結晶粒径)
本実施形態に係る酸化物焼結体の平均結晶粒径は、異常放電の防止及び製造容易性の観点から、10μm以下であることが好ましく、8μm以下であることがより好ましい。
平均結晶粒径が10μm以下であれば、粒界に起因する異常放電を防止できる。酸化物焼結体の平均結晶粒径の下限は、特に規定されないが、製造容易性の観点から1μm以上であることが好ましい。
平均結晶粒径は、原料の選択及び製造条件の変更により調整できる。具体的には、平均粒径が小さい原料を用いることが好ましく、平均粒径が1μm以下の原料を用いることがより好ましい。さらに、焼結の際、焼結温度が高い程、又は焼結時間が長い程、平均結晶粒径が大きくなる傾向がある。
(Average crystal grain size)
The average crystal grain size of the oxide sintered body according to the present embodiment is preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, from the viewpoint of prevention of abnormal discharge and ease of manufacture.
When the average crystal grain size is 10 μm or less, abnormal discharge caused by grain boundaries can be prevented. The lower limit of the average crystal grain size of the oxide sintered body is not particularly specified, but is preferably 1 μm or more from the viewpoint of ease of production.
The average crystal grain size can be adjusted by selecting raw materials and changing manufacturing conditions. Specifically, it is preferable to use a raw material having a small average particle size, and it is more preferable to use a raw material having an average particle size of 1 μm or less. Further, at the time of sintering, the higher the sintering temperature or the longer the sintering time, the larger the average crystal grain size tends to be.

平均結晶粒径は以下のようにして測定できる。
酸化物焼結体の表面を研削し、平面形状が四角形の場合には、面を等面積に16分割し、それぞれの四角形の中心点16箇所において、倍率1000倍(80μm×125μm)の枠内で観察される粒子径を測定し、16箇所の枠内の粒子の粒径の平均値をそれぞれ求め、最後に16カ所の測定値の平均値を平均結晶粒径とする。
酸化物焼結体の表面を研削し、平面形状が円形の場合、円に内接する正方形を等面積に16分割し、それぞれの正方形の中心点16箇所において、倍率1000倍(80μm×125μm)の枠内で観察される粒子の粒径を測定し、16箇所の枠内の粒子の粒径の平均値を求める。
粒径は、アスペクト比が2未満の粒子については、JIS R 1670:2006に基づき、結晶粒の粒径を円相当径として測定する。円相当径の測定手順としては、具体的には、微構造写真の測定対象グレインに円定規を当て対象グレインの面積に相当する直径を読み取る。アスペクト比が2以上の粒子については、最長径と最短径の平均値をその粒子の粒径とする。結晶粒は走査型電子顕微鏡(SEM)により観察できる。六方晶層状化合物、スピネル化合物及びビックスバイト構造化合物は、後述する実施例に記載の方法により確認できる。
The average crystal grain size can be measured as follows.
The surface of the oxide sintered body is ground, and if the plane shape is a quadrangle, the surface is divided into 16 equal areas, and at 16 center points of each quadrangle, the inside of the frame has a magnification of 1000 times (80 μm × 125 μm). The particle size observed in is measured, the average value of the particle size of the particles in the frame at 16 places is obtained, and finally the average value of the measured values at 16 places is taken as the average crystal grain size.
When the surface of the oxide sintered body is ground and the plane shape is circular, the square inscribed in the circle is divided into 16 equal areas, and the magnification is 1000 times (80 μm × 125 μm) at the center points of each square. The particle size of the particles observed in the frame is measured, and the average value of the particle size of the particles in the 16 frames is obtained.
For particles with an aspect ratio of less than 2, the particle size is measured based on JIS R 1670: 2006, with the particle size of the crystal grains as the equivalent circle diameter. Specifically, as a procedure for measuring the diameter equivalent to a circle, a circle ruler is applied to the grain to be measured in the microstructure photograph, and the diameter corresponding to the area of the target grain is read. For particles with an aspect ratio of 2 or more, the average value of the longest diameter and the shortest diameter is taken as the particle size of the particles. Crystal grains can be observed with a scanning electron microscope (SEM). The hexagonal layered compound, the spinel compound, and the bigvite structure compound can be confirmed by the method described in Examples described later.

本実施形態に係る酸化物焼結体が、六方晶層状化合物とスピネル化合物とを含む場合、六方晶層状化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径との差は、1μm以下であることが好ましい。平均結晶粒径をこのような範囲とすることにより、酸化物焼結体の強度を向上させることができる。
本実施形態に係る酸化物焼結体の平均結晶粒径が10μm以下であり、六方晶層状化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径の差が1μm以下であることがより好ましい。
When the oxide sintered body according to the present embodiment contains a hexagonal layered compound and a spinel compound, the difference between the average crystal grain size of the hexagonal layered compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm or less. It is preferable to have. By setting the average crystal grain size in such a range, the strength of the oxide sintered body can be improved.
It is more preferable that the average crystal grain size of the oxide sintered body according to the present embodiment is 10 μm or less, and the difference between the average crystal grain size of the hexagonal layered compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm or less. ..

また、本実施形態に係る酸化物焼結体が、ビックスバイト構造化合物とスピネル化合物とを含む場合、ビックスバイト構造化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径との差は、1μm以下であることが好ましい。平均結晶粒径をこのような範囲とすることにより、酸化物焼結体の強度を向上させることができる。
本実施形態に係る酸化物焼結体の平均結晶粒径が10μm以下であり、ビックスバイト構造化合物の平均結晶粒径と、スピネル化合物の平均結晶粒径の差が1μm以下であることがより好ましい。
When the oxide sintered body according to the present embodiment contains a bigvite structure compound and a spinel compound, the difference between the average crystal grain size of the bigbite structure compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm. The following is preferable. By setting the average crystal grain size in such a range, the strength of the oxide sintered body can be improved.
It is more preferable that the average crystal grain size of the oxide sintered body according to the present embodiment is 10 μm or less, and the difference between the average crystal grain size of the big bite structure compound and the average crystal grain size of the spinel compound is 1 μm or less. ..

(相対密度)
本実施形態に係る酸化物焼結体の相対密度は、95%以上であることが好ましく、96%以上であることがより好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体の相対密度が95%以上であれば、本実施形態に係るスパッタリングターゲットの機械的強度が高く、かつ導電性に優れる。そのため、本実施形態に係るスパッタリングターゲットをRFマグネトロンスパッタリング装置またはDCマグネトロンスパッタリング装置に装着してスパッタリングを行う際の、プラズマ放電の安定性をより高めることができる。酸化物焼結体の相対密度は、焼結体における酸化物それぞれの固有の密度及びこれらの組成比から算出される、理論密度に対する酸化物焼結体の実際に測定した密度を、百分率で示したものである。酸化物焼結体の相対密度は、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化錫、並びに必要に応じて含まれるX元素の酸化物それぞれの固有の密度及びこれらの組成比から算出される、理論密度に対する酸化物焼結体の実際に測定した密度を、百分率で示したものである。
(Relative density)
The relative density of the oxide sintered body according to the present embodiment is preferably 95% or more, more preferably 96% or more.
When the relative density of the oxide sintered body according to the present embodiment is 95% or more, the mechanical strength of the sputtering target according to the present embodiment is high and the conductivity is excellent. Therefore, when the sputtering target according to the present embodiment is attached to an RF magnetron sputtering apparatus or a DC magnetron sputtering apparatus to perform sputtering, the stability of plasma discharge can be further improved. The relative density of the oxide sintered body indicates the actually measured density of the oxide sintered body with respect to the theoretical density calculated from the inherent density of each oxide in the sintered body and the composition ratio thereof, as a percentage. It is a thing. The relative density of the oxide sintered body is calculated from, for example, the inherent densities of indium oxide, zinc oxide and tin oxide, and the oxides of element X contained as necessary, and their composition ratios. The actual measured density of the oxide sintered body is shown as a percentage.

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できる。相対密度(単位:%)は、具体的には、酸化物焼結体の空中重量を、体積(=焼結体の水中重量/計測温度における水比重)で除し、下記式(数5)に基づく理論密度ρ(g/cm)に対する百分率の値とする。
相対密度={(酸化物焼結体の空中重量/体積)/理論密度ρ}×100
The relative density of the oxide sintered body can be measured based on the Archimedes method. The relative density (unit:%) is specifically calculated by dividing the aerial weight of the oxide sintered body by the volume (= the weight of the sintered body in water / the specific gravity of water at the measured temperature) by the following formula (Equation 5). It is the value of the percentage with respect to the theoretical density ρ (g / cm 3) based on.
Relative density = {(air weight / volume of oxide sintered body) / theoretical density ρ} × 100

ρ=(C/100/ρ+C/100/ρ・・・+C/100/ρ−1 …(数5)
なお、式(数5)中で、C〜Cは、それぞれ、酸化物焼結体又は酸化物焼結体の構成物質の含有量(質量%)を示し、ρ〜ρは、C〜Cに対応する各構成物質の密度(g/cm)を示す。
尚、密度と比重がほぼ同等であることから、各構成物質の密度は、化学便覧 基礎編I 日本化学会編 改定2版(丸善株式会社)に記載されている酸化物の比重の値を用いることができる。
ρ = (C 1/100 / ρ 1 + C 2/100 / ρ 2 ··· + C n / 100 / ρ n) -1 ... ( 5)
In the formula (Equation 5), C 1 to C n indicate the content (mass%) of the oxide sintered body or the constituent substance of the oxide sintered body, respectively, and ρ 1 to ρ n are The density (g / cm 3 ) of each constituent substance corresponding to C 1 to C n is shown.
Since the density and the specific gravity are almost the same, the density of each constituent substance uses the value of the specific gravity of the oxide described in the Chemical Society of Japan, Revised 2nd Edition (Maruzen Co., Ltd.). be able to.

(表面粗さの研削傷の深さ(H)と幅(L)との比H/L)
本発明において、「研削傷」とは、酸化物焼結体からスパッタリングターゲットを製造する際の研削工程で入る傷のことを指す。
本実施形態に係る酸化物焼結体の研削傷において、深さが最大であって、幅が最小となる研削傷の深さ(H)と幅(L)との比H/Lは、0.2未満であることが好ましく、0.19以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る酸化物焼結体において、当該研削傷の深さ(H)と幅(L)との比H/Lが0.2未満であれば、研削傷が緩やかであり、研削傷が破断の起点となるのが防がれ、酸化物焼結体の引張強度が増加する。
本実施形態に係る酸化物焼結体において、当該研削傷の深さ(H)と幅(L)との比H/Lは、0.01以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。
研削対象部の送り速度を小さくする、砥石切込み深さを低減する等の研削傷対策を行うことで研削傷の深さと研削傷とバックグラウンドの差を小さくすることができる。
本実施形態に係る酸化物焼結体の当該研削傷の深さ(H)と幅(L)との比H/Lが0.01以上であれば、上記のような研削傷対策を行ったうえで、生産ラインで効率よくスパッタリングターゲットを製造できる。
(Ratio H / L of surface roughness grinding scratch depth (H) and width (L))
In the present invention, the "grinding scratch" refers to a scratch formed in the grinding process when a sputtering target is manufactured from an oxide sintered body.
In the grinding scratches of the oxide sintered body according to the present embodiment, the ratio H / L between the depth (H) and the width (L) of the grinding scratches having the maximum depth and the minimum width is 0. It is preferably less than .2, more preferably 0.19 or less.
In the oxide sintered body according to the present embodiment, if the ratio H / L of the depth (H) and the width (L) of the grinding scratch is less than 0.2, the grinding scratch is gentle and the grinding scratch. Is prevented from becoming the starting point of fracture, and the tensile strength of the oxide sintered body is increased.
In the oxide sintered body according to the present embodiment, the ratio H / L of the depth (H) and the width (L) of the grinding scratch is preferably 0.01 or more, and is preferably 0.05 or more. Is more preferable.
By taking measures against grinding scratches such as reducing the feed rate of the grinding target portion and reducing the depth of cut of the grindstone, the depth of the grinding scratches and the difference between the grinding scratches and the background can be reduced.
If the ratio H / L of the depth (H) to the width (L) of the oxide sintered body according to the present embodiment is 0.01 or more, the above-mentioned measures against grinding scratches are taken. In addition, the sputtering target can be efficiently manufactured on the production line.

[酸化物焼結体の製造方法]
本実施形態に係る酸化物焼結体の製造方法は、混合・粉砕工程、造粒工程、成形工程及び焼結工程を含む。酸化物焼結体の製造方法は、その他の工程を含んでいてもよい。その他の工程としては、アニーリング工程が挙げられる。
以下、ITZO系酸化物焼結体を製造する場合を例に挙げて、各工程について具体的に説明する。
[Manufacturing method of oxide sintered body]
The method for producing an oxide sintered body according to the present embodiment includes a mixing / crushing step, a granulation step, a molding step, and a sintering step. The method for producing the oxide sintered body may include other steps. Other steps include an annealing step.
Hereinafter, each step will be specifically described with reference to the case of producing an ITZO-based oxide sintered body as an example.

本実施形態に係る酸化物焼結体は、インジウム原料、亜鉛原料、錫原料及びX元素原料を混合及び粉砕する混合・粉砕工程、原料混合物を造粒する造粒工程、原料造粒粉を成形する成形工程、成形体を焼結する焼結工程及び必要に応じて焼結体をアニーリングする、アニーリング工程を経て製造できる。 The oxide sintered body according to the present embodiment has a mixing / crushing step of mixing and crushing an indium raw material, a zinc raw material, a tin raw material and an X element raw material, a granulation step of granulating a raw material mixture, and molding of a raw material granulated powder. It can be manufactured through a molding step of performing, a sintering step of sintering a molded body, and an annealing step of annealing the sintered body as needed.

(1)混合・粉砕工程
混合・粉砕工程は、酸化物焼結体の原料を混合及び粉砕して原料混合物を得る工程である。原料混合物は、例えば、粉末状であることが好ましい。
混合・粉砕工程では、まず、酸化物焼結体の原料を用意する。
(1) Mixing / crushing step The mixing / crushing step is a step of mixing and crushing the raw materials of the oxide sintered body to obtain a raw material mixture. The raw material mixture is preferably in the form of powder, for example.
In the mixing / crushing step, first, the raw material of the oxide sintered body is prepared.

In、Zn及びSnを含む酸化物焼結体を製造する場合の原料は、次の通りである。
インジウム原料(In原料)は、Inを含む化合物又は金属であれば特に限定されない。
亜鉛原料(Zn原料)は、Znを含む化合物又は金属であれば特に限定されない。
スズ原料(Sn原料)は、Snを含む化合物又は金属であれば特に限定されない。
The raw materials for producing an oxide sintered body containing In, Zn and Sn are as follows.
The indium raw material (In raw material) is not particularly limited as long as it is a compound or metal containing In.
The zinc raw material (Zn raw material) is not particularly limited as long as it is a compound or metal containing Zn.
The tin raw material (Sn raw material) is not particularly limited as long as it is a compound or metal containing Sn.

X元素を含む酸化物焼結体を製造する場合の原料は、次の通りである。
X元素の原料も、X元素を含む化合物または金属であれば、特に限定されない。
The raw materials for producing an oxide sintered body containing the X element are as follows.
The raw material of the element X is not particularly limited as long as it is a compound or a metal containing the element X.

In原料、Zn原料、Sn原料及びX元素の原料は、好ましくは酸化物である。
酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫及びX元素酸化物等の原料は、高純度であることが好ましい。酸化物焼結体の原料の純度は、99質量%以上であることが好ましく、99.9質量%以上であることがより好ましく、99.99質量%以上であることがさらに好ましい。高純度の原料を用いると緻密な組織の焼結体が得られ、その焼結体からなるスパッタリングターゲットの体積抵抗率が低くなる。
The In raw material, Zn raw material, Sn raw material and X element raw material are preferably oxides.
Raw materials such as indium oxide, zinc oxide, tin oxide and element X oxide are preferably of high purity. The purity of the raw material of the oxide sintered body is preferably 99% by mass or more, more preferably 99.9% by mass or more, and further preferably 99.99% by mass or more. When a high-purity raw material is used, a sintered body having a fine structure can be obtained, and the volume resistivity of the sputtering target made of the sintered body is lowered.

原料としての金属酸化物の1次粒子の平均粒径は、0.01μm以上、10μm以下であることが好ましく、0.05μm以上、5μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上、5μm以下であることがさらに好ましい。
原料としての金属酸化物の1次粒子の平均粒径が0.01μm以上であれば凝集し難くなり、平均粒径が10μm以下であれば混合性が充分になり、緻密な組織の焼結体が得られる。平均粒径は、メジアン径D50を採用する。当該平均粒径(メジアン径D50)は、レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−300V(株式会社島津製作所製)で測定する。
The average particle size of the primary particles of the metal oxide as a raw material is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less, and 0.1 μm or more and 5 μm or less. Is more preferable.
If the average particle size of the primary particles of the metal oxide as a raw material is 0.01 μm or more, it is difficult to aggregate, and if the average particle size is 10 μm or less, the mixing property is sufficient and the sintered body has a fine structure. Is obtained. For the average particle size, the median diameter D50 is adopted. The average particle size (median diameter D50) is measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device SALD-300V (manufactured by Shimadzu Corporation).

酸化物焼結体の原料には、凝集を解くための分散剤と、スプレードライヤーでの造粒に適した粘度に調整するための増粘剤と、を加え、ビーズミル等で混合及び粉砕される。分散剤としては、例えば、アクリル酸メタクリル酸共重合体アンモニア中和物等が挙げられ、増粘剤としては、例えば、ポリビニルアルコール等が挙げられる。 A dispersant for breaking agglomeration and a thickener for adjusting the viscosity suitable for granulation with a spray dryer are added to the raw material of the oxide sintered body, and the mixture is mixed and pulverized with a bead mill or the like. .. Examples of the dispersant include an acrylic acid methacrylic acid copolymer ammonia neutralized product and the like, and examples of the thickener include polyvinyl alcohol and the like.

(2)仮焼処理工程
混合・粉砕工程で得られた原料混合物は、直ちに造粒してもよいが、造粒前に仮焼処理を施してもよい。仮焼処理は、通常、700℃以上、900℃以下で、1時間以上、5時間以下、原料混合物を焼成する。
(2) Temporary baking treatment step The raw material mixture obtained in the mixing / crushing step may be immediately granulated, or may be subjected to a calcining treatment before granulation. The calcining treatment is usually performed by firing the raw material mixture at 700 ° C. or higher and 900 ° C. or lower for 1 hour or longer and 5 hours or shorter.

(3)造粒工程
仮焼処理を施していない原料混合物、又は仮焼処理を施した原料混合物は、造粒処理することによって、下記(4)の成形工程における流動性及び充填性を改善できる。
本明細書において、酸化物焼結体の原料を造粒して原料造粒粉を得る工程を造粒工程と称する場合がある。
造粒処理は、スプレードライヤー等を用いて行うことができる。造粒工程で得られる造粒粉の形状は、特に制限はないが、成形工程での型への均一充填のために、真球状であることが好ましい。
造粒条件は、導入する原料スラリー濃度、スプレードライヤーの回転数及び熱風温度等を調整して適宜選定される。
スラリー溶液の調製は、仮焼処理を施していない原料混合物を用いる場合は、混合・粉砕工程で得られたスラリー溶液をそのまま用い、仮焼処理を施した原料混合物を用いる場合は、再度、混合・粉砕工程を経て、スラリー溶液に調製した上で用いられる。
(3) Granulation step The raw material mixture that has not been calcined or the raw material mixture that has been calcined can be granulated to improve the fluidity and filling property in the molding step of (4) below. ..
In the present specification, the step of granulating the raw material of the oxide sintered body to obtain the raw material granulated powder may be referred to as a granulation step.
The granulation treatment can be performed using a spray dryer or the like. The shape of the granulated powder obtained in the granulation step is not particularly limited, but is preferably a true sphere for uniform filling into the mold in the molding step.
The granulation conditions are appropriately selected by adjusting the concentration of the raw material slurry to be introduced, the rotation speed of the spray dryer, the hot air temperature, and the like.
For the preparation of the slurry solution, when using the raw material mixture not subjected to the calcining treatment, the slurry solution obtained in the mixing / crushing step is used as it is, and when using the raw material mixture subjected to the calcining treatment, the mixture is mixed again. -Used after being prepared into a slurry solution through a crushing step.

本実施形態に係る酸化物焼結体の製造方法において、造粒処理によって形成される原料造粒粉の粒径は、特に制限はないが、25μm以上、150μm以下の範囲内に制御することが好ましい。
原料造粒粉の粒径が25μm以上であれば、下記(4)の成形工程で使用する金型の表面に対する原料造粒粉の滑り性が向上し、金型内に原料造粒粉を充分に充填できる。
原料造粒粉の粒径が150μm以下であれば、粒径が大きすぎて金型内の充填率が低くなることを抑制できる。
原料造粒粉の粒径は、25μm以上、75μm以下であることがより好ましい。
In the method for producing an oxide sintered body according to the present embodiment, the particle size of the raw material granulated powder formed by the granulation treatment is not particularly limited, but may be controlled within the range of 25 μm or more and 150 μm or less. preferable.
When the particle size of the raw material granulated powder is 25 μm or more, the slipperiness of the raw material granulated powder on the surface of the mold used in the molding step (4) below is improved, and the raw material granulated powder is sufficiently placed in the mold. Can be filled in.
When the particle size of the raw material granulated powder is 150 μm or less, it is possible to prevent the particle size from being too large and the filling rate in the mold being low.
The particle size of the raw material granulated powder is more preferably 25 μm or more and 75 μm or less.

所定範囲内の粒径である原料造粒粉を得る方法は、特に限定されない。例えば、造粒処理を施した原料混合物(原料造粒粉)を、篩にかけて、所望の粒径範囲に属する原料造粒粉を選別する方法が挙げられる。この方法に用いる篩は、所望の粒径の原料造粒粉が通過できるサイズの開口部を有する篩であることが好ましい。粒径範囲の下限値を基準に原料造粒粉を選別するための第1篩と、粒径範囲の上限値を基準に原料造粒粉を選別するための第2篩を用いることが好ましい。例えば、原料造粒粉の粒径を、25μm以上、150μm以下の範囲内に制御する場合、まず、25μm未満の原料造粒粉が通過可能であり、25μm以上の原料造粒粉を通過させないサイズの開口部を有する篩(第1篩)を用いて、25μm以上の粒径を有する原料造粒粉を選別する。次に、この選別後の原料造粒粉を、150μm以下の原料造粒粉が通過可能であり、150μmを超える原料造粒粉を通過させないサイズの開口部を有する篩(第2篩)を用いて、25μm以上、150μm以下の範囲内の原料造粒粉を選別する。第2篩を先に用い、次に第1篩を用いる順番でもよい。
原料造粒粉の粒径範囲を制御する方法は、上記のような篩を用いる方法に限定されず、下記(4)の成形工程に供する原料造粒粉が、所望の範囲に制御できればよい。
The method for obtaining the raw material granulated powder having a particle size within a predetermined range is not particularly limited. For example, a method of sieving a raw material mixture (raw material granulated powder) that has been subjected to a granulation treatment to select a raw material granulated powder belonging to a desired particle size range can be mentioned. The sieve used in this method is preferably a sieve having an opening having a size through which the raw material granulated powder having a desired particle size can pass. It is preferable to use a first sieve for selecting the raw material granulated powder based on the lower limit of the particle size range and a second sieve for selecting the raw material granulated powder based on the upper limit of the particle size range. For example, when the particle size of the raw material granulated powder is controlled within the range of 25 μm or more and 150 μm or less, first, the raw material granulated powder of less than 25 μm can pass through, and the size of the raw material granulated powder of 25 μm or more does not pass through. Using a sieve having an opening (first sieve), raw material granulated powder having a particle size of 25 μm or more is selected. Next, a sieve (second sieve) having an opening having a size that allows the raw material granulation powder of 150 μm or less to pass through the raw material granulated powder after this sorting and does not allow the raw material granulated powder exceeding 150 μm to pass through is used. Then, the raw material granulated powder within the range of 25 μm or more and 150 μm or less is selected. The order may be such that the second sieve is used first and then the first sieve is used.
The method for controlling the particle size range of the raw material granulated powder is not limited to the method using a sieve as described above, and it is sufficient that the raw material granulated powder used for the molding step of the following (4) can be controlled within a desired range.

なお、仮焼処理を施した原料混合物においては、粒子同士が結合しているため、造粒処理を行う場合は、造粒処理前に粉砕処理を行うことが好ましい。 In the raw material mixture that has been subjected to the calcining treatment, the particles are bonded to each other. Therefore, when the granulation treatment is performed, it is preferable to perform the pulverization treatment before the granulation treatment.

(4)成形工程
本明細書において、造粒工程で得た原料造粒粉を金型内に充填し、金型内に充填された前記原料造粒粉を成形して成形体を得る工程を成形工程と称する場合がある。
成形工程における成形方法としては、例えば、金型プレス成形が挙げられる。
スパッタリングターゲットとして、焼結密度の高い焼結体を得る場合には、成形工程において金型プレス成形等により予備成形した後に、冷間静水圧プレス(CIP;Cold Isostatic Pressing)成形等によりさらに圧密化することが好ましい。
(4) Molding Step In the present specification, a step of filling a mold with the raw material granulated powder obtained in the granulation step and molding the raw material granulated powder filled in the mold to obtain a molded product. Sometimes referred to as a molding process.
Examples of the molding method in the molding step include mold press molding.
When a sintered body having a high sintering density is obtained as a sputtering target, it is preformed by die press molding or the like in the molding process, and then further consolidated by cold hydrostatic pressing (CIP) molding or the like. It is preferable to do so.

(5)焼結工程
本明細書において、成形工程で得た成形体を、所定の温度範囲内で焼結する工程を焼結工程と称する場合がある。
焼結工程においては、常圧焼結、ホットプレス焼結、または熱間静水圧プレス(HIP;Hot Isostatic Pressing)焼結等の通常行われている焼結方法を用いることができる。
(5) Sintering Step In the present specification, a step of sintering a molded body obtained in a molding step within a predetermined temperature range may be referred to as a sintering step.
In the sintering step, a commonly used sintering method such as normal pressure sintering, hot press sintering, or hot isostatic pressing (HIP) sintering can be used.

焼結温度は、特に制限はないが、1310℃以上、1440℃以下であることが好ましく、1320℃以上、1430℃以下であることがより好ましい。
焼結温度が1310℃以上であれば、充分な焼結密度が得られ、スパッタリングターゲットのバルク抵抗も低くできる。
焼結温度が1440℃以下であれば、焼結時の酸化亜鉛の昇華を抑制できる。
The sintering temperature is not particularly limited, but is preferably 1310 ° C. or higher and 1440 ° C. or lower, and more preferably 1320 ° C. or higher and 1430 ° C. or lower.
When the sintering temperature is 1310 ° C. or higher, a sufficient sintering density can be obtained, and the bulk resistance of the sputtering target can be lowered.
When the sintering temperature is 1440 ° C. or lower, sublimation of zinc oxide during sintering can be suppressed.

焼結工程において、室温から焼結温度に到達するまでの昇温速度は、特に制限はないが、0.1℃/分以上、3℃/分以下とすることが好ましい。
また、昇温の過程において、700℃以上、800℃以下で、温度を1時間以上、10時間以下保持し、所定温度で所定時間保持した後、焼結温度まで昇温してもよい。
In the sintering step, the rate of temperature rise from room temperature to reaching the sintering temperature is not particularly limited, but is preferably 0.1 ° C./min or more and 3 ° C./min or less.
Further, in the process of raising the temperature, the temperature may be maintained at 700 ° C. or higher and 800 ° C. or lower for 1 hour or longer and 10 hours or lower, held at a predetermined temperature for a predetermined time, and then raised to the sintering temperature.

焼結時間は、焼結温度によって異なるが、1時間以上、50時間以下であることが好ましく、2時間以上、30時間以下であることがより好ましく、3時間以上、20時間以下であることがさらに好ましい。
焼結時の雰囲気としては、例えば、空気あるいは酸素ガスの雰囲気、空気あるいは酸素ガスと還元性ガスとを含んだ雰囲気、又は空気あるいは酸素ガスと不活性ガスとを含んだ雰囲気が挙げられる。還元性ガスとしては、例えば、水素ガス、メタンガス及び一酸化炭素ガス等が挙げられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。
The sintering time varies depending on the sintering temperature, but is preferably 1 hour or more and 50 hours or less, more preferably 2 hours or more and 30 hours or less, and preferably 3 hours or more and 20 hours or less. More preferred.
Examples of the atmosphere at the time of sintering include an atmosphere of air or oxygen gas, an atmosphere containing air or oxygen gas and a reducing gas, or an atmosphere containing air or oxygen gas and an inert gas. Examples of the reducing gas include hydrogen gas, methane gas, carbon monoxide gas and the like. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas.

(6)アニーリング工程
本実施形態に係る酸化物焼結体の製造方法において、アニーリング工程は、必須でない。アニーリング工程を実施する場合は、通常、700℃以上、1100℃以下で、1時間以上、5時間以下、温度を保持する。
アニーリング工程は、焼結体を、一旦、冷却した後、再度、昇温しアニーリングしてもよいし、焼結温度から降温する際にアニーリングしてもよい。
アニーリング時の雰囲気としては、例えば、空気あるいは酸素ガスの雰囲気、空気あるいは酸素ガスと還元性ガスとを含んだ雰囲気、又は空気あるいは酸素ガスと不活性ガスとを含んだ雰囲気が挙げられる。還元性ガスとしては、例えば、水素ガス、メタンガス及び一酸化炭素ガス等が挙げられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。
(6) Annealing Step In the method for producing an oxide sintered body according to the present embodiment, the annealing step is not essential. When the annealing step is carried out, the temperature is usually maintained at 700 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower for 1 hour or longer and 5 hours or lower.
In the annealing step, the sintered body may be cooled once and then heated again to be annealed, or may be annealed when the temperature is lowered from the sintering temperature.
Examples of the atmosphere at the time of annealing include an atmosphere of air or oxygen gas, an atmosphere containing air or oxygen gas and a reducing gas, or an atmosphere containing air or oxygen gas and an inert gas. Examples of the reducing gas include hydrogen gas, methane gas, carbon monoxide gas and the like. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas.

なお、ITZO系とは異なる系統の酸化物焼結体を製造する場合も、前述と同様の工程により製造できる。 Even when an oxide sintered body having a system different from that of the ITZO system is produced, it can be produced by the same process as described above.

[スパッタリングターゲットの製造方法]
前述の製造方法によって得た酸化物焼結体を、適当な形状に切削加工し、酸化物焼結体の表面を研削することにより本実施形態に係るスパッタリングターゲットを製造できる。
具体的には、酸化物焼結体をスパッタリング装置への装着に適した形状に切削加工することで、スパッタリングターゲット素材(ターゲット素材と称する場合もある。)を得る。このターゲット素材をバッキングプレートに接着することで、スパッタリングターゲットが得られる。
[Manufacturing method of sputtering target]
The sputtering target according to the present embodiment can be manufactured by cutting the oxide sintered body obtained by the above-mentioned manufacturing method into an appropriate shape and grinding the surface of the oxide sintered body.
Specifically, a sputtering target material (sometimes referred to as a target material) is obtained by cutting the oxide sintered body into a shape suitable for mounting on a sputtering apparatus. By adhering this target material to the backing plate, a sputtering target can be obtained.

ターゲット素材として用いる本実施形態に係る酸化物焼結体は、表面粗さRzが2.0μm未満であり、1.5μm以下であることが好ましく、1.0μm以下であることがより好ましい。
酸化物焼結体の表面粗さRzを調整する方法としては、例えば、所定の番手以上の砥石を用いて表面を研削する方法が挙げられる。
The oxide sintered body according to the present embodiment used as the target material has a surface roughness Rz of less than 2.0 μm, preferably 1.5 μm or less, and more preferably 1.0 μm or less.
Examples of the method for adjusting the surface roughness Rz of the oxide sintered body include a method of grinding the surface using a grindstone having a predetermined count or higher.

(7)表面研削工程
本明細書において、ターゲット素材として用いる酸化物焼結体の表面を研削加工する工程を表面研削工程と称する場合がある。
本実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、表面研削工程を含む。
酸化物焼結体の表面を最初に研削する砥石(第1砥石)の砥粒粒径は、100μm以下であることが好ましく、80μm以下であることがより好ましい。砥粒粒径は、砥石の番手表記を粒径の表記へ変換した値である。
第1砥石の砥粒粒径が100μm以下であれば、結晶組織が大きな塊として剥離し難くなる。一方、第1砥石の砥粒粒径が100μm以下の場合、研削時間が長くなる可能性があるが、研削対象物の送り速度v(m/min)、第1砥石の周速度V(m/min)、切込み深さt(μm)、第1砥石の砥粒粒径d(μm)を関係式(4)が成り立つ範囲に調整することで、研削時間が長くなることを防止でき、クラック耐性の向上とスパッタリングターゲットの製造効率との両立を図ることができる。
(v/V)1/3×(t)1/6×d<50 …(4)
(7) Surface Grinding Process In the present specification, the process of grinding the surface of the oxide sintered body used as the target material may be referred to as a surface grinding process.
The method for manufacturing a sputtering target according to the present embodiment includes a surface grinding step.
The grain size of the grindstone (first grindstone) that first grinds the surface of the oxide sintered body is preferably 100 μm or less, and more preferably 80 μm or less. The grain size of the grindstone is a value obtained by converting the number notation of the grindstone into the notation of the grain size.
When the grain size of the first grindstone is 100 μm or less, the crystal structure becomes a large lump and is difficult to peel off. On the other hand, when the grain size of the first grindstone is 100 μm or less, the grinding time may be long, but the feed speed v (m / min) of the object to be ground and the peripheral speed V (m / m /) of the first grindstone. By adjusting the depth of cut t (μm) and the grain size d (μm) of the first grindstone to the range where the relational expression (4) holds, it is possible to prevent the grinding time from becoming long and crack resistance. It is possible to achieve both the improvement of the grinding wheel and the manufacturing efficiency of the sputtering target.
(V / V) 1/3 x (t) 1/6 x d <50 ... (4)

研削対象物の送り速度v(m/min)、第1砥石の周速度V(m/min)、切込み深さt(μm)、第1砥石の砥粒粒径d(μm)は、下記関係式(4A)を満たすことがより好ましく、下記関係式(4B)を満たすことがさらに好ましい。
(v/V)1/3×(t)1/6×d<30 …(4A)
(v/V)1/3×(t)1/6×d<20 …(4B)
The feed rate v (m / min) of the object to be ground, the peripheral speed V (m / min) of the first grindstone, the cutting depth t (μm), and the grain size d (μm) of the first grindstone have the following relationships. It is more preferable to satisfy the formula (4A), and it is further preferable to satisfy the following relational expression (4B).
(V / V) 1/3 × (t) 1/6 × d <30… (4A)
(V / V) 1/3 x (t) 1/6 x d <20 ... (4B)

第2砥石及び第3砥石等の2段階目以降の研削に用いる研削条件についても、上記関係式(4)を満たすことが好ましく、上記関係式(4A)を満たすことがより好ましく、上記関係式(4B)を満たすことがさらに好ましい。 Regarding the grinding conditions used for grinding the second and subsequent stages of the second grindstone and the third grindstone, it is preferable that the above relational expression (4) is satisfied, more preferably the above relational expression (4A) is satisfied, and the above relational expression is satisfied. It is more preferable to satisfy (4B).

本明細書において、砥石の番手を粒度と称する場合がある。 In the present specification, the number of grindstones may be referred to as particle size.

なお、本実施形態における表面研削工程においては、第1砥石として、砥粒粒径100μ以下の砥石を用いることが好ましい。第1砥石として、砥粒粒径が100μm以下の粒径の砥石を用いると、結晶組織が大きな塊として剥離することを防止できる。結晶組織が大きな塊として剥離した箇所(穴)は、その後、さらに小さい番手の砥石を用いて長時間研削しても、剥離周辺部分が脆くなり、穴が除去できず、クラック耐性が向上しない。 In the surface grinding step of the present embodiment, it is preferable to use a grindstone having an abrasive grain size of 100 μm or less as the first grindstone. When a grindstone having a grain size of 100 μm or less is used as the first grindstone, it is possible to prevent the crystal structure from peeling off as a large lump. Even if the portion (hole) where the crystal structure is peeled off as a large mass is subsequently ground for a long time using a grindstone with a smaller count, the peeled peripheral portion becomes brittle, the hole cannot be removed, and the crack resistance is not improved.

本実施形態に係る表面研削工程は、複数種類の番手の砥石を用いて酸化物焼結体の表面を研削することが好ましい。この場合、第1砥石による研削加工に加えて、第1砥石の砥粒粒径よりも小さい砥粒粒径の砥石を用いて研削加工することが好ましい。
例えば、第1砥石で研削後、第1砥石の砥粒粒径よりも小さい砥石(第2砥石)を用いて、さらに酸化物焼結体の表面を研削し、第2砥石で研削後、第2砥石の砥粒粒径よりも小さい砥石(第3砥石)を用いて、さらに酸化物焼結体の表面を研削する態様が挙げられる。本実施形態に係る表面研削工程は、この態様のように、3段階以上の研削加工を実施することも好ましい。
In the surface grinding step according to the present embodiment, it is preferable to grind the surface of the oxide sintered body using a grindstone of a plurality of types. In this case, in addition to the grinding process by the first grindstone, it is preferable to perform the grinding process by using a grindstone having an abrasive grain size smaller than that of the first grindstone.
For example, after grinding with the first grindstone, the surface of the oxide sintered body is further ground with a grindstone (second grindstone) smaller than the grain size of the first grindstone, and after grinding with the second grindstone, the second grindstone is used. 2. An embodiment in which the surface of the oxide sintered body is further ground by using a grindstone (third grindstone) smaller than the grindstone grain size of the grindstone can be mentioned. In the surface grinding process according to the present embodiment, it is also preferable to carry out three or more stages of grinding as in this embodiment.

複数段階の研削加工を実施する場合に、各段階で用いる砥石の砥粒粒径の組合せとしては、例えば、以下のような組合せ(P1)〜(P4)が挙げられる。 Examples of the combination of the grain size of the grindstone used in each step when performing the grinding process in a plurality of steps include the following combinations (P1) to (P4).

<3段階研削加工:第1段階⇒第2段階⇒第3段階>
(P1)80μm⇒40μm⇒20μm
<3-stage grinding: 1st stage ⇒ 2nd stage ⇒ 3rd stage>
(P1) 80 μm ⇒ 40 μm ⇒ 20 μm

<4段階研削加工:第1段階⇒第2段階⇒第3段階⇒第4段階>
(P2)100μm⇒80μm⇒40μm⇒20μm
<4 stage grinding: 1st stage ⇒ 2nd stage ⇒ 3rd stage ⇒ 4th stage>
(P2) 100 μm ⇒ 80 μm ⇒ 40 μm ⇒ 20 μm

<5段階研削加工:第1段階⇒第2段階⇒第3段階⇒第4段階⇒第5段階>
(P3)100μm⇒80μm⇒60μm⇒40μm⇒20μm
<Five-stage grinding: 1st stage ⇒ 2nd stage ⇒ 3rd stage ⇒ 4th stage ⇒ 5th stage>
(P3) 100 μm ⇒ 80 μm ⇒ 60 μm ⇒ 40 μm ⇒ 20 μm

<6段階研削加工:第1段階⇒第2段階⇒第3段階⇒第4段階⇒第5段階⇒第6段階>
(P4)100μm⇒80μm⇒60μm⇒40μm⇒30μm⇒20μm
<6th stage grinding: 1st stage ⇒ 2nd stage ⇒ 3rd stage ⇒ 4th stage ⇒ 5th stage ⇒ 6th stage>
(P4) 100 μm ⇒ 80 μm ⇒ 60 μm ⇒ 40 μm ⇒ 30 μm ⇒ 20 μm

本実施形態における表面研削工程において用いる砥石の砥粒粒径は、100μm以下であることが好ましい。砥石の砥粒粒径が100μm以下であれば、スパッタリングターゲット素材の割れを防止できる。 The grain size of the grindstone used in the surface grinding step of the present embodiment is preferably 100 μm or less. When the grain size of the grindstone is 100 μm or less, cracking of the sputtering target material can be prevented.

本実施形態における表面研削工程において用いる砥石は、ダイヤモンド砥石であることが好ましい。 The grindstone used in the surface grinding step in the present embodiment is preferably a diamond grindstone.

本実施形態に係る表面研削工程後の酸化物焼結体の表面粗さRaは、0.5μm以下であることが好ましい。
スパッタリングターゲット素材の表面粗さRaが0.5μm以下であり、方向性のない研削面を備えていることが好ましい。スパッタリングターゲット素材の表面粗さRaが0.5μm以下であり、方向性のない研削面を備えていれば、異常放電及びパーティクルの発生を防ぐことができる。
焼結体の表面粗さRaを調整する方法としては、例えば、焼結体を平面研削盤で研削する方法が挙げられる。
The surface roughness Ra of the oxide sintered body after the surface grinding step according to the present embodiment is preferably 0.5 μm or less.
It is preferable that the surface roughness Ra of the sputtering target material is 0.5 μm or less and the ground surface has no directionality. If the surface roughness Ra of the sputtering target material is 0.5 μm or less and a non-directional grinding surface is provided, abnormal discharge and generation of particles can be prevented.
Examples of the method for adjusting the surface roughness Ra of the sintered body include a method of grinding the sintered body with a surface grinding machine.

最後に、得られたスパッタリングターゲット素材を清浄処理する。清浄処理の方法としては、例えば、エアーブロー及び流水洗浄等のいずれかの方法が挙げられる。エアーブローで異物を除去する際には、エアーブローのノズルの向い側から集塵機で吸気を行なうことで、より有効に異物を除去できる。
なお、以上のエアーブロー又は流水洗浄による清浄処理に加えて、さらに超音波洗浄等を実施してもよい。超音波洗浄としては、周波数25kHz以上300kHz以下の間で多重発振させて行なう方法が有効である。例えば、周波数25kHz以上300kHz以下の間で、25kHz刻みに12種類の周波数を多重発振させて超音波洗浄を行なう方法が好ましい。
Finally, the obtained sputtering target material is cleaned. Examples of the cleaning treatment method include any method such as air blow and running water cleaning. When removing foreign matter with an air blow, foreign matter can be removed more effectively by sucking air with a dust collector from the opposite side of the nozzle of the air blow.
In addition to the above cleaning treatment by air blow or running water cleaning, ultrasonic cleaning or the like may be further performed. As the ultrasonic cleaning, a method of oscillating multiple times between a frequency of 25 kHz or more and 300 kHz or less is effective. For example, a method of performing ultrasonic cleaning by oscillating 12 kinds of frequencies in 25 kHz increments between frequencies of 25 kHz or more and 300 kHz or less is preferable.

スパッタリングターゲット素材の厚みは、通常、2mm以上、20mm以下であり、3mm以上、12mm以下であることが好ましく、4mm以上、9mm以下であることがより好ましく、4mm以上、6mm以下であることがさらに好ましい。 The thickness of the sputtering target material is usually 2 mm or more and 20 mm or less, preferably 3 mm or more and 12 mm or less, more preferably 4 mm or more and 9 mm or less, and further preferably 4 mm or more and 6 mm or less. preferable.

前述の工程及び処理を経て得たスパッタリングターゲット素材を、バッキングプレートへボンディングすることによって、スパッタリングターゲットを製造できる。また、複数のスパッタリングターゲット素材を1つのバッキングプレートに取り付け、実質的に1つのスパッタリングターゲット(多分割式スパッタリングターゲット)を製造してもよい。
スパッタリングターゲット素材としての酸化物焼結体は、バッキングプレートにボンディングされるボンディング面と、当該ボンディング面とは反対側の面であって、スパッタリングされるスパッタリング面とを有する。本実施形態においては、表面粗さRzが、2.0μm未満である面をスパッタリング面とし、スパッタリング面とは反対側の面をボンディング面とすることが好ましい。したがって、本実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法においては、酸化物焼結体のボンディング面側をバッキングプレートにボンディングする。
A sputtering target can be manufactured by bonding the sputtering target material obtained through the above steps and treatments to a backing plate. Further, a plurality of sputtering target materials may be attached to one backing plate to substantially manufacture one sputtering target (multi-division type sputtering target).
The oxide sintered body as the sputtering target material has a bonding surface bonded to the backing plate and a surface opposite to the bonding surface and sputtered. In the present embodiment, it is preferable that the surface having a surface roughness Rz of less than 2.0 μm is the sputtering surface, and the surface opposite to the sputtering surface is the bonding surface. Therefore, in the method for manufacturing a sputtering target according to the present embodiment, the bonding surface side of the oxide sintered body is bonded to the backing plate.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットは、酸化物焼結体を含み、当該酸化物焼結体の表面の表面粗さRzが2.0μm未満であるため、クラック耐性が向上したスパッタリングターゲットである。 The sputtering target according to the present embodiment is a sputtering target having an improved crack resistance because it contains an oxide sintered body and the surface roughness Rz of the surface of the oxide sintered body is less than 2.0 μm.

本実施形態に係るスパッタリングターゲットを用いてスパッタリング成膜すれば、クラック耐性が向上しているので、安定して酸化物半導体薄膜を製造できる。 If a sputtering film is formed using the sputtering target according to the present embodiment, the crack resistance is improved, so that an oxide semiconductor thin film can be stably produced.

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。本発明は、実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. The present invention is not limited to the examples.

(スパッタリングターゲットの製造)
ITZO系酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットを作製した。
(Manufacturing of sputtering target)
A sputtering target made of an ITZO-based oxide sintered body was produced.

(実施例1)
まず、原料として原子比(In:25原子%、Sn:15原子%、Zn:60原子%)となるように、以下の粉末を秤量した。
・In原料:純度99.99質量%の酸化インジウム粉末
(平均粒径:0.3μm)
・Sn原料:純度99.99質量%の酸化錫粉末
(平均粒径:1.0μm)
・Zn原料:純度99.99質量%の酸化亜鉛粉末
(平均粒径:3μm)
(Example 1)
First, the following powders were weighed so as to have an atomic ratio (In: 25 atomic%, Sn: 15 atomic%, Zn: 60 atomic%) as a raw material.
-In raw material: Indium oxide powder with a purity of 99.99% by mass
(Average particle size: 0.3 μm)
-Sn raw material: tin oxide powder with a purity of 99.99% by mass
(Average particle size: 1.0 μm)
Zn raw material: Zinc oxide powder with a purity of 99.99% by mass
(Average particle size: 3 μm)

原料として用いた前記酸化物の粉末の平均粒径としてメジアン径D50を採用した。当該平均粒径(メジアン径D50)は、レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−300V(株式会社島津製作所製)で測定した。 A median diameter D50 was adopted as the average particle size of the oxide powder used as a raw material. The average particle size (median diameter D50) was measured with a laser diffraction type particle size distribution measuring device SALD-300V (manufactured by Shimadzu Corporation).

次に、これらの原料に分散剤としてアクリル酸メタクリル酸共重合体アンモニア中和物(三明化成株式会社製、バンスターX754B)、増粘剤としてポリビニルアルコール、及び水を加えて、ビーズミルにて、2時間、混合及び粉砕し、固形分濃度70質量%の造粒用スラリー溶液を得た。得られたスラリー溶液をスプレードライヤーに供給し、回転数12,000回転、熱風温度150℃の条件で造粒して原料造粒粉を得た。
原料造粒粉を200メッシュの篩を通すことで75μmを超える粒径の造粒粉を除去し、次に500メッシュの篩を通すことで25μm未満の造粒粉を除去し、原料造粒粉の粒径を25μm以上、75μm以下の範囲に調整した。
Next, acrylic acid methacrylic acid copolymer ammonia neutralized product (manufactured by Sanmei Kasei Co., Ltd., Banstar X754B) as a dispersant, polyvinyl alcohol as a thickener, and water were added to these raw materials, and the mixture was subjected to a bead mill. The mixture was mixed and pulverized for 2 hours to obtain a slurry solution for granulation having a solid content concentration of 70% by mass. The obtained slurry solution was supplied to a spray dryer and granulated under the conditions of a rotation speed of 12,000 rpm and a hot air temperature of 150 ° C. to obtain a raw material granulated powder.
The raw material granulated powder is passed through a 200 mesh sieve to remove granulated powder having a particle size of more than 75 μm, and then passed through a 500 mesh sieve to remove granulated powder having a particle size of less than 25 μm. The particle size of the above was adjusted to the range of 25 μm or more and 75 μm or less.

次に、この原料造粒粉を内径300mm×600mm×9mmの金型へ均一に充填し、コールドプレス機にて加圧成形した。加圧成形後、冷間等方圧加圧装置(CIP装置)で294MPaの圧力で成形し、成形体を得た。
このようにして得た成形体3枚を、焼結炉にて酸素雰囲気下で780℃まで昇温後、780℃で5時間保持し、さらに1400℃まで昇温し、この焼結温度(1400℃)で20時間保持し、その後、炉冷して酸化物焼結体を得た。なお、昇温速度は2℃/分で行った。
得られた酸化物焼結体3枚をそれぞれ切断、平面研削し、142mm×305mm×5mmtの酸化物焼結体板3枚を得た。このうち1枚を特性評価用に、2枚をG1ターゲット[142mm×610mm(2分割)×5mmt]に用いた。
平面研削は、平面研削盤を用いて、砥石粒径80μmのダイヤモンド砥石を用いて酸化物焼結体を平面研削した。平面研削加工条件は、次の通りである。
平面研削加工条件:
研削対象物の送り速度v :1m/min
砥石周速度V :500m/min
砥石切込み量(切込み深さt):5μm
砥石の砥粒粒径d :80μm
砥石の種類 :ダイヤモンド砥石
Next, this raw material granulated powder was uniformly filled in a mold having an inner diameter of 300 mm × 600 mm × 9 mm, and pressure-molded by a cold press machine. After pressure molding, molding was performed at a pressure of 294 MPa with a cold isotropic pressure pressurizing device (CIP device) to obtain a molded product.
The three molded bodies thus obtained were heated to 780 ° C. in an oxygen atmosphere in a sintering furnace, held at 780 ° C. for 5 hours, and further heated to 1400 ° C. to this sintering temperature (1400). It was held at ° C.) for 20 hours and then cooled in a furnace to obtain an oxide sintered body. The rate of temperature rise was 2 ° C./min.
The three obtained oxide sintered bodies were cut and surface-ground, respectively, to obtain three oxide sintered body plates having a size of 142 mm × 305 mm × 5 mmt. Of these, one was used for characterization and two were used for the G1 target [142 mm x 610 mm (divided into two) x 5 mmt].
In the surface grinding, the oxide sintered body was surface-ground using a diamond grindstone having a grindstone particle size of 80 μm using a surface grinding machine. The surface grinding conditions are as follows.
Surface grinding conditions:
Feed rate of the object to be ground v: 1m / min
Grindstone peripheral speed V: 500m / min
Grindstone depth of cut (cutting depth t): 5 μm
Grindstone grain size d: 80 μm
Whetstone type: Diamond whetstone

上記平面研削加工条件で研削後、砥石の砥粒粒径40μmのダイヤモンド砥石、次いで、砥石の砥粒粒径20μmのダイヤモンド砥石と、細かい砥粒粒径の砥石で、順次、上記平面研削加工条件にて研削加工した。 After grinding under the above-mentioned surface grinding conditions, a diamond grindstone having an abrasive grain size of 40 μm, then a diamond grindstone having an abrasive grain size of 20 μm, and a grindstone having a fine abrasive grain size are used in order under the above-mentioned surface grinding conditions. Grinded in.

(ターゲットの製造)
得られた酸化物焼結体板(142mm×305mm×5mmt)2枚を用い、Cu製のバッキングプレートにボンディングすることで、G1ターゲットを製造した。ボンディングは、平面研削した面をスパッタリング面とし、スパッタリング面とは反対側の面(砥粒粒径130μmの砥石で粗研磨を実施した面)をボンディング面とし、酸化物焼結体板の当該ボンディング面側をバッキングプレートにボンディングした。すべてのターゲットにおいて、ボンディング率は、98%以上であった。酸化物焼結体板をバッキングプレートへボンディングした際には、酸化物焼結体板にクラックは発生せず、スパッタリングターゲットを良好に製造できた。ボンディング率(接合率)は、X線CTにより確認した。
(Manufacturing of target)
A G1 target was manufactured by bonding two obtained oxide sintered body plates (142 mm × 305 mm × 5 mmt) to a backing plate made of Cu. For bonding, the surface ground on the surface is used as the sputtering surface, and the surface opposite to the sputtering surface (the surface subjected to rough polishing with a grindstone having an abrasive grain size of 130 μm) is used as the bonding surface, and the bonding of the oxide sintered body plate is performed. The surface side was bonded to the backing plate. For all targets, the bonding rate was 98% or higher. When the oxide sintered body plate was bonded to the backing plate, cracks did not occur in the oxide sintered body plate, and the sputtering target could be manufactured satisfactorily. The bonding rate (bonding rate) was confirmed by X-ray CT.

(実施例2〜6)
実施例2〜6に係る酸化物焼結体は、実施例1における研削加工条件を表1に記載の条件に内容変更したこと以外、実施例1と同様にして製造した。
実施例2〜6に係るスパッタリングターゲットは、実施例2〜6に係る酸化物焼結体板を用いて実施例1と同様にして製造した。
(Examples 2 to 6)
The oxide sintered body according to Examples 2 to 6 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the grinding conditions in Example 1 were changed to the conditions shown in Table 1.
The sputtering target according to Examples 2 to 6 was manufactured in the same manner as in Example 1 using the oxide sintered body plate according to Examples 2 to 6.

(比較例1〜2)
比較例1〜2に係る酸化物焼結体は、実施例1における研削加工条件及び砥石の砥粒粒径を表1に記載の内容に変更したこと以外、実施例1と同様にして製造した。
(Comparative Examples 1 and 2)
The oxide sintered body according to Comparative Examples 1 and 2 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the grinding conditions and the grain size of the grindstone in Example 1 were changed to the contents shown in Table 1. ..

(比較例3)
比較例3に係る酸化物焼結体は、実施例1における研削加工条件及び砥石の砥粒粒径を表1に記載の内容に変更したこと以外、実施例1と同様にして製造した。
比較例1〜3に係るスパッタリングターゲットは、比較例1〜3に係る酸化物焼結体板を用いて実施例1と同様にして製造した。
(Comparative Example 3)
The oxide sintered body according to Comparative Example 3 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the grinding conditions and the grain size of the grindstone in Example 1 were changed to the contents shown in Table 1.
The sputtering targets according to Comparative Examples 1 to 3 were manufactured in the same manner as in Example 1 using the oxide sintered body plates according to Comparative Examples 1 to 3.

さらに、得られた酸化物焼結体及びスパッタリングターゲットについて以下の特性を測定した。測定結果を表1に示す。 Furthermore, the following characteristics were measured for the obtained oxide sintered body and the sputtering target. The measurement results are shown in Table 1.

(1)表面粗さRz
酸化物焼結体の表面の表面粗さRzは、ターゲット製造に用いた以外の研削加工後の1枚の酸化物焼結体板(142mm×305mm×5mmt)の中央部2cm□(2cm×2cmのサイズ)を切り出し、共焦点レーザー顕微鏡(LSM)(レーザーテック株式会社製、「OPTELICS H1200」)を用い、×100(約2000倍)の対物レンズ倍率で観察した際の断面プロファイルに基づき表面粗さRzを評価した。表面粗さRzのデータは、共焦点レーザー顕微鏡に付属のソフトウェアにて算出した。データ算出は、JIS B 0601:2001及びJIS B 0610:2001に準拠した。表面粗さRzの評価は、酸化物焼結体板の中央部から切り出したサンプルを用いて行ってもよい。
各実施例及び比較例に係る酸化物焼結体の観察位置は、中央部とし、測定方向は、研削方向を研削筋の鉛直方向に合わせて、当該鉛直方向に対して垂直方向として実施した。
(1) Surface roughness Rz
The surface roughness Rz of the surface of the oxide sintered body is 2 cm □ (2 cm × 2 cm) at the center of one oxide sintered body plate (142 mm × 305 mm × 5 mmt) after grinding other than that used for target manufacturing. Surface roughness based on the cross-sectional profile when observed with a confocal laser scanning microscope (LSM) (“OPTELICS H1200” manufactured by Lasertech Co., Ltd.) at an objective lens magnification of × 100 (about 2000 times). Rz was evaluated. The surface roughness Rz data was calculated by the software attached to the confocal laser scanning microscope. The data calculation was based on JIS B 0601: 2001 and JIS B 0610: 2001. The surface roughness Rz may be evaluated using a sample cut out from the central portion of the oxide sintered body plate.
The observation position of the oxide sintered body according to each Example and Comparative Example was set to the central portion, and the measurement direction was set to be perpendicular to the vertical direction by aligning the grinding direction with the vertical direction of the grinding streaks.

(2)酸化物焼結体における研削傷の深さ(H)と幅(L)の比
上記表面粗さ算出の断面プロファイルデータにおいて、酸化物焼結体の表面の凹凸と識別する最小高さは、表面粗さRzの30%とする。識別した凹凸のうち、互いに隣接する凸頂点間を一つの研削傷と定義する。凹凸の凸頂点は、凹凸接線傾き(凹凸輪郭曲線に引いた接線と下地平坦面とのなす角度)が0度である地点と定義する。
ここで、深さ(H)が最大の表面粗さRzと一致する研削傷を特定し、そのうち、表面長手方向に対する幅(L)が最小の研削傷において、深さ(H)と幅(L)の比を算出した。
(2) Ratio of Grinding Scratch Depth (H) and Width (L) in Oxide Sintered Body The minimum height that distinguishes it from the unevenness of the surface of the oxide sintered body in the cross-sectional profile data for calculating the surface roughness. Is 30% of the surface roughness Rz. Of the identified irregularities, the area between the convex vertices adjacent to each other is defined as one grinding scratch. The convex apex of the unevenness is defined as a point where the slope of the uneven tangent line (the angle formed by the tangent line drawn on the uneven contour curve and the flat surface of the base) is 0 degree.
Here, a grinding scratch having a depth (H) corresponding to the maximum surface roughness Rz is identified, and the depth (H) and the width (L) are identified in the grinding scratch having the smallest width (L) with respect to the surface longitudinal direction. ) Was calculated.

平面研削後の実施例1〜6及び比較例1〜3に係る酸化物焼結体の平面の観察画像を図5〜12、23に示す。なお、図5〜12、23の画像中の破線は、表面粗さを測定した位置を表す。さらに、図25〜33には、平面研削後の実施例1〜6及び比較例1〜3のそれぞれに係る酸化物焼結体の表面粗さ測定位置の断面プロファイル等も示す。断面プロファイル中の太枠は、比H/Lを算出するための研削傷の深さ(H)及び幅(L)の測定範囲を示す。表2には、表面粗さ測定における始点、終点及び測定結果を示す。 Observation images of the plane of the oxide sintered body according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 after surface grinding are shown in FIGS. 5 to 12 and 23. The broken lines in the images of FIGS. 5 to 12 and 23 represent the positions where the surface roughness is measured. Further, FIGS. 25 to 33 also show a cross-sectional profile of the surface roughness measurement position of the oxide sintered body according to each of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 after surface grinding. The thick frame in the cross-sectional profile indicates the measurement range of the depth (H) and width (L) of the grinding scratch for calculating the ratio H / L. Table 2 shows the start point, the end point, and the measurement result in the surface roughness measurement.

平面研削後の実施例1〜6及び比較例1〜3に係る酸化物焼結体の3D観察画像を図13〜20、24に示す。 3D observation images of the oxide sintered body according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 after surface grinding are shown in FIGS. 13 to 20 and 24.

(3)XRD測定
表面粗さ測定に用いた酸化物焼結体板を用い、X線回折測定装置(XRD)により結晶構造を調べた。その結果、実施例1〜6及び比較例1〜3に係る酸化物焼結体においては、In(ZnO)(式中、m=2〜7の整数)で表される六方晶層状化合物及び、Zn2−xSn1−yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル化合物が存在することを確認した。図21に、実施例1に係る酸化物焼結体のXRDチャートを示す。
・装置:(株)リガク製Smartlab
・X線:Cu−Kα線(波長1.5418×10−10m)
・平行ビーム、2θ−θ反射法、連続スキャン(2.0°/分)
・サンプリング間隔:0.02°
・発散スリット(Divergence Slit、DS):1.0mm
・散乱スリット(Scattering Slit、SS):1.0mm
・受光スリット(Receiving Slit、RS):1.0mm
(3) XRD measurement Using the oxide sintered body plate used for surface roughness measurement, the crystal structure was examined by an X-ray diffraction measuring device (XRD). As a result, in the oxide sintered bodies according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, hexagonal crystals represented by In 2 O 3 (ZnO) m (in the formula, an integer of m = 2 to 7). It was confirmed that the layered compound and the spinel compound represented by Zn 2-x Sn 1-y In x + y O 4 [0 ≦ x <2, 0 ≦ y <1] existed. FIG. 21 shows an XRD chart of the oxide sintered body according to the first embodiment.
・ Equipment: Smartlab manufactured by Rigaku Co., Ltd.
· X-ray: Cu-K [alpha line (wavelength 1.5418 × 10 -10 m)
・ Parallel beam, 2θ-θ reflection method, continuous scan (2.0 ° / min)
・ Sampling interval: 0.02 °
・ Divergence Slit (DS): 1.0 mm
-Scattering Slit (SS): 1.0 mm
-Receiving Slit (RS): 1.0 mm

表面粗さ及びXRDに用いた残りの酸化物焼結体板を用いて誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−OES、Agilent製)で酸化物焼結体の原子比を分析した。結果は次のとおりである。
Zn/(In+Sn+Zn)=0.60
Sn/(Sn+Zn)=0.20
In/(In+Sn+Zn)=0.25
The atomic ratio of the oxide sintered body was analyzed by an inductively coupled plasma emission spectrophotometer (ICP-OES, manufactured by Agilent) using the surface roughness and the remaining oxide sintered body plate used for XRD. The results are as follows.
Zn / (In + Sn + Zn) = 0.60
Sn / (Sn + Zn) = 0.20
In / (In + Sn + Zn) = 0.25

(4)スパッタリング時のクラック耐性
作製したスパッタリングターゲットを用いて、G1スパッタ装置にて、雰囲気ガスが100%Arであり、スパッタ電力が1kWである条件で1時間プレスパッタを行った。ここで、G1スパッタ装置とは、基板サイズが300mm×400mm程度の第1世代の量産用スパッタ装置のことを指す。プレスパッタの後、表3に示す成膜条件の下、各パワーで2時間連続放電を実施し、各パワーでの放電終了後にチャンバー開放し、クラックの有無を目視確認し、パワーを上げ、放電テストを繰り返すことでクラックが発生しなかった最大パワーをクラック耐性として評価した。
クラック耐性は、スパッタリングターゲットに割れが生じない最大限度のスパッタ電力である。各スパッタリングターゲットのクラック耐性の評価結果を表1に示す。また、表面粗さRzとクラック耐性との関係を図22のグラフに示す。
(4) Crack resistance during sputtering Using the prepared sputtering target, pre-sputtering was performed for 1 hour in a G1 sputtering apparatus under the conditions that the atmospheric gas was 100% Ar and the sputtering power was 1 kW. Here, the G1 sputtering apparatus refers to a first-generation mass production sputtering apparatus having a substrate size of about 300 mm × 400 mm. After pre-sputtering, continuous discharge is performed for 2 hours at each power under the film formation conditions shown in Table 3, and after the discharge at each power is completed, the chamber is opened, the presence or absence of cracks is visually checked, the power is increased, and the discharge is performed. By repeating the test, the maximum power at which cracks did not occur was evaluated as crack resistance.
Crack resistance is the maximum sputtering power that does not cause cracks in the sputtering target. Table 1 shows the evaluation results of the crack resistance of each sputtering target. Further, the relationship between the surface roughness Rz and the crack resistance is shown in the graph of FIG.

Figure 2020170950
Figure 2020170950

Figure 2020170950
Figure 2020170950

Figure 2020170950
Figure 2020170950

実施例1〜6に係る酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットによれば、クラック耐性に優れることが分かった。酸化物焼結体の表面粗さRzが2μm未満であり、表面粗さが充分に小さかったため、クラック耐性が向上したと考えられる。
比較例1〜2に係る酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットは、スパッタリング時のクラック耐性が実施例1〜6よりも劣ることが分かった。比較例1〜2に係る酸化物焼結体の表面粗さRzが3μmを越えていることから、研削工程にて結晶組織が剥離した箇所が生じ、クラック耐性が低下したと考えられる。
比較例3に係る酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットは、スパッタリング時のクラック耐性が実施例1〜6よりも劣ることが分かった。比較例3に係る酸化物焼結体の表面粗さRzが2μmを越えていることから、研削工程にて結晶組織が剥離した箇所が生じ、クラック耐性が低下したと考えられる。
According to the sputtering target using the oxide sintered body according to Examples 1 to 6, it was found that the crack resistance was excellent. It is considered that the crack resistance was improved because the surface roughness Rz of the oxide sintered body was less than 2 μm and the surface roughness was sufficiently small.
It was found that the sputtering target using the oxide sintered body according to Comparative Examples 1 and 2 was inferior to Examples 1 and 6 in crack resistance during sputtering. Since the surface roughness Rz of the oxide sintered body according to Comparative Examples 1 and 2 exceeds 3 μm, it is considered that the crystal structure is peeled off in the grinding step and the crack resistance is lowered.
It was found that the sputtering target using the oxide sintered body according to Comparative Example 3 was inferior in crack resistance during sputtering to Examples 1 to 6. Since the surface roughness Rz of the oxide sintered body according to Comparative Example 3 exceeds 2 μm, it is considered that the crystal structure is peeled off in the grinding step and the crack resistance is lowered.

1、1A、1B、1C…酸化物焼結体、3…バッキングプレート。 1, 1A, 1B, 1C ... Oxide sintered body, 3 ... Backing plate.

Claims (11)

酸化物焼結体であって、
前記酸化物焼結体の表面の表面粗さRzが、2.0μm未満である、
酸化物焼結体。
It is an oxide sintered body
The surface roughness Rz of the surface of the oxide sintered body is less than 2.0 μm.
Oxide sintered body.
請求項1に記載の酸化物焼結体を含む、スパッタリングターゲット。 A sputtering target comprising the oxide sintered body according to claim 1. 前記酸化物焼結体は、インジウム元素、スズ元素及び亜鉛元素を含む、
請求項2に記載のスパッタリングターゲット。
The oxide sintered body contains an indium element, a tin element and a zinc element.
The sputtering target according to claim 2.
前記酸化物焼結体は、さらに、X元素を含み、
X元素は、ゲルマニウム元素、シリコン元素、イットリウム元素、ジルコニウム元素、アルミニウム元素、マグネシウム元素、イッテルビウム元素及びガリウム元素からなる群から選択される少なくとも1種以上の元素である、
請求項3に記載のスパッタリングターゲット。
The oxide sintered body further contains element X and contains.
Element X is at least one element selected from the group consisting of germanium element, silicon element, ittrium element, zirconium element, aluminum element, magnesium element, itterbium element and gallium element.
The sputtering target according to claim 3.
前記酸化物焼結体は、下記式(1)、(2)及び(3)で表される原子組成比の範囲を満たす、
請求項3または請求項4に記載のスパッタリングターゲット。
0.40≦Zn/(In+Sn+Zn)≦0.80 ・・・(1)
0.15≦Sn/(Sn+Zn)≦0.40 ・・・(2)
0.10≦In/(In+Sn+Zn)≦0.35 ・・・(3)
The oxide sintered body satisfies the range of the atomic composition ratio represented by the following formulas (1), (2) and (3).
The sputtering target according to claim 3 or 4.
0.40 ≤ Zn / (In + Sn + Zn) ≤ 0.80 ... (1)
0.15 ≤ Sn / (Sn + Zn) ≤ 0.40 ... (2)
0.10 ≤ In / (In + Sn + Zn) ≤ 0.35 ... (3)
前記酸化物焼結体は、In(ZnO)m[m=2〜7]で表わされる六方晶層状化合物及びZn2−xSn1−yInx+y[0≦x<2,0≦y<1]で表されるスピネル構造化合物を含む、
請求項3から請求項5のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
The oxide sintered body includes a hexagonal layered compound represented by In 2 O 3 (ZnO) m [m = 2 to 7] and Zn 2-x Sn 1-y In x + y O 4 [0 ≦ x <2. Includes a spinel-structured compound represented by 0 ≦ y <1].
The sputtering target according to any one of claims 3 to 5.
前記酸化物焼結体の研削傷において、深さが最大であって、幅が最小となる研削傷の深さ(H)と幅(L)との比H/Lが、0.2未満である、
請求項2から請求項6のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット。
In the grinding scratches of the oxide sintered body, the ratio H / L between the depth (H) and the width (L) of the grinding scratches having the maximum depth and the minimum width is less than 0.2. be,
The sputtering target according to any one of claims 2 to 6.
請求項2から請求項7のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲットを製造するためのスパッタリングターゲットの製造方法。 The method for manufacturing a sputtering target for manufacturing the sputtering target according to any one of claims 2 to 7. 請求項8に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記酸化物焼結体の表面を研削する工程を含み、
最初の研削に用いる第1砥石の砥粒粒径が100μm以下である、
スパッタリングターゲットの製造方法。
In the method for manufacturing a sputtering target according to claim 8.
Including the step of grinding the surface of the oxide sintered body.
The grain size of the first grindstone used for the first grinding is 100 μm or less.
Manufacturing method of sputtering target.
請求項9に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
前記第1砥石で研削後、前記第1砥石の砥粒粒径よりも小さい砥粒粒径の第2砥石を用いて、さらに前記酸化物焼結体の表面を研削し、
前記第2砥石で研削後、前記第2砥石の砥粒粒径よりも小さい砥粒粒径の第3砥石を用いて、さらに前記酸化物焼結体の表面を研削する、
スパッタリングターゲットの製造方法。
In the method for manufacturing a sputtering target according to claim 9.
After grinding with the first grindstone, the surface of the oxide sintered body is further ground with a second grindstone having an abrasive grain size smaller than that of the first grindstone.
After grinding with the second grindstone, the surface of the oxide sintered body is further ground using a third grindstone having an abrasive grain size smaller than that of the second grindstone.
Manufacturing method of sputtering target.
請求項9又は請求項10に記載のスパッタリングターゲットの製造方法において、
研削対象物の送り速度v(m/min)、前記第1砥石の砥石周速度V(m/min)、切込み深さt(μm)及び前記第1砥石の砥粒粒径d(μm)が下記関係式(4)を満たす、
スパッタリングターゲットの製造方法。
(v/V)1/3×(t)1/6×d<50 …(4)
In the method for manufacturing a sputtering target according to claim 9 or 10.
The feed rate v (m / min) of the object to be ground, the peripheral speed V (m / min) of the grindstone of the first grindstone, the cutting depth t (μm), and the grain size d (μm) of the first grindstone Satisfy the following relational expression (4),
Manufacturing method of sputtering target.
(V / V) 1/3 x (t) 1/6 x d <50 ... (4)
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