TWI306124B - Method for making sputtering target - Google Patents

Description

1306124 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關濺鍍靶之製造方法。 【先前技術】 .一般’已知舰法是賴成膜的1方法，濺 將濺鍍靶藉由濺鍍而得薄膜的方法，’又/ ρί . 口馮今易大面積化， 以有效地作成高性能之膜，故利用在工業方面

C，已t有在反應性氣體中進行賤鍍= -的磁二膝_之为面设置磁石’企圖高速化形成薄膜 的磁控 g 濺鍍法（Magnetron sputtering)等。 使用如此賤鍍法之薄膜中，尤其，氧化銦—氧化錫 (In203-Sn〇2之複合氧化物’以下稱為「ιτ〇,仳 _e」）膜’因為可見光穿透性高’並且導電性高，作為 透明導電膜，可以廣泛用在液晶顯示褒置、防止玻璃結霧 用發熱膜、紅外線反射膜等方面。 —因此，為了得到較佳效率、低成本之成膜，至今亦進 行濺鍍條件及麟裝置等之改善，而使裝置如何有效地操 作即成為重點。又，在如此之助濺鍍中，由裝設新的藏 鍍靶開始直至可製造不出現初期電弧（異常放電）之製品為 止之時短’且-旦開始安裝到可以使用至某種程度之 期間（累計藏鍍時間：鍍乾壽命}都成為問題。 對如此之ITO濺鍍免，則有提案將氧化銦粉末及氧化 錫粉末以預定之比率混合後，用乾式或濕式成形，經燒結 而成的鍍鈀（專利文獻1)，為了得到高密度之IT〇燒結體 318306 5 1306124 而使用高分散性的氧化銦粉末（參考專利文獻2,3、4等）。 另n已知有藉由共沉法將濕式所合成的ιτ〇粉 末作成ΙΤΟ燒結體（參考專 寻矛】文獻5等），而同樣地為得到 高密度之燒結體大多提議救田+ 夕杈遢抓用1T〇粉末的濕式合成方法 (參考專利文獻6至9等）。 在IT〇粉末的製造方法中並無多大的限 制，且無*度控耗結條件等，4可㈣ 結體，由此結果，則大客也# +、 ^ 月望要求可以延長鑛le*壽命之濺 鍍靶的製造方法。 τ p [專利文獻1]曰本專利特開昭62— 21751號公報 [專利文獻2]日本專利特開平5_ 193939號公報 [專利文獻3]日本專利特開平6—19觸號公報 [專利文獻4]日本專利特開—26丨规號公极 [專利文獻5]日本專利特開昭號公報 [專利文獻6]日本專利特開平mm2號公報 •[專利文獻7]日本專利特開2〇〇〇—Mm?號公報 [專利文獻8]日本專利特開2謝—172㈣號公報 [專利文獻9]曰本專利特開2〇〇2— 68744號公報 【發明内容】 (發明所要解決之課題） 本發明之目的係有& Ή料如此之情況，而提供可延長錄 、可〒5日、可以彳于到高密度濺鍍靶之濺鍍靶的製造方 (解決課題之手段） 318306 6 1306124 、解決前述課題之本發明的第1態樣係-種濺鍍乾之贺 f方法’其特徵係在混合含有氧化鋪末及氧化錫粉末^ f、料經鍛燒以製造_^際，至少先將氧化銦粉t 100C至13〇(rC中預鍛燒作為原料之混合粉末， :粉末在比前述預鍛燒溫度高出⑽以上 = 燒。 ^ :第1 1'樣中，藉由至少將氧化銦粉末在預定之溫度 下預鍛燒’可以顯著減少原料中之碳含量，並且，藉由在 =鈑燒此合粉末之溫度高的預定溫度中鍛燒’即可得到高 密度、鍍靶壽命長的濺鍍靶。 、本發明的第2態樣，係在第1態樣之賤鍛乾之製造方 法中’使上述氧化銦粉末於預锻燒後之碳含量成為5〇 ppm 於第2態樣中，藉由在鍛燒後使氧化銦粉末之碳含量 成為5GPPm以下’即可確切地提高燒成後线鍍乾壽命。 # 本發明的第3態樣’係在第1或第2態樣之濺鍍乾的 製、方法中’進行别述氧化銦預鍛燒，使其後之BET比表 面積成為0.8至4m2/g。 於第3恶樣中’藉由預鍛燒使BET(Brunauer_ ^mmett-Teller)比表㈣（specifie㈣咖成為在預定 範圍内艮p可提间燒成後之錢乾密度，同時可確切地提高 鍍乾壽命。 本發明的第4態樣’係在第1至3任-種態樣之舰 ㈣製造方法中，於前述預锻燒中，以及預锻燒後至鍛燒 318306 7 1306124 此合粉末之間，以避免原料與二氧化碳氣體相接觸之方式 -進行處理者。 ： ' 於第4態樣中，藉由避免原料與二氧化碳氣體相接 ·；觸’即可確切地降低預鍛燒原料中之碳濃度。 本發明的第5態樣，係在第i至4任一種態樣之濺鍍 •乾的製造方法中，使鍛燒後之密度成為99 %以上。 於第5態樣中，藉由使濺鍍靶之密度成為99 %以上， I即可確切地提高鍍靶壽命。 本發明的第6態樣，係在第丨至5任一種態樣之濺鍍 靶的製造方法中，錫含量換算成Sn〇2時為2.3至45質量 %。 ' 於第6態樣中，因錫含量在預定之範圍，所以即可形 成具有所期望之導電性的薄膜。 (發明效果） 如以上之說明’本發明中，將原料粉末在預定之温度 中預鍛燒’並且藉由將其後的鍛燒溫度在預定之溫度範圍 中進行’即可製造鍍t壽命較長之濺鍍乾。 【實施方式】 發明實施之最佳形態： ，發造方法’係在混合含有氧化姻粉 軋匕錫粉末之原料經鍛燒以製造濺鍍靶之 將氧化銦粉末在⑽代至讓t巾預 後 = ;燒前述混合粉末之溫度高出15。。。以上的溫产丄: 者0 318306 8 1306124 在本發明方法巾，至少驗燒原射之氧化 糸為了減少氧化銦粉末+所含之碳含量，而為了有= 低石反含量’必需在1100t至13〇(rc，較佳在⑽至咖 二ί鍛燒。若在低於此溫度中預鍛燒’碳在原料粉末中 :吸附而不降低，反之，如在高於此溫度中預鍛燒時， 雖會降低碳含量’但在锻燒過程中會有問題產生。亦即， :鍛燒後，藉由以比預鍛燒溫度高出15〇t以上的溫度鍛 、，雖可得到高密度之濺鍍無，但在则。c高的溫度預 鍛燒，，BET比表面積會變得比預定範圍小，而惟恐有得 不到高密度鑛乾之虞。 由此點看來，在本發明之方法中，預鍛燒以在110CTC 至1300 C為宜，以1150〇c至13〇〇〇c更佳。 同時，在賤鍍無製造中成為問題者，係在氧化鋼粉末 中有化學吸附之碳，而在氧化錫中幾乎無碳的吸附，而不 成問題。因此’本發明之方法中，「至少將氧化銦粉末在 1100 C至130(TC中鍛燒作為原料之混合粉末」者，其意係 指至少將氧化銦粉末預鍛燒即可，而氧化錫粉末並非有預 鍛k的必要。亦即，在使用氧化銦粉末及氧化錫之時，雖 至少=要預鍛燒氧化銦粉末即可，而#然亦可在混合兩者 之狀態預鍛燒。又’亦可使用在氧化銦粉末及氧化錫粉末 中加入氧化銦一氧化鍚粉末（IT0粉末）之混合粉末，但在 ΙΤΟ叙末之中，因為錫會固溶在氧化銦中，因此從碳之吸 附點方面並不成問題，雖不—^須要鍛燒，而當然亦可锻 燒0 318306 9 1306124 2發日月之方法中’如上述之經預鍛燒之氧化銦粉末中 之石厌3量’以在5〇ppm以下為宜，較佳在2〇解以下更 v佳在10啊以下。原料粉末中所含之碳係如後述，會影響 ^哥♦’因燒結含有超過50ppm^之原料粉末的賤鍵 ，會使鍍乾壽命顯著縮短。在此，使用碳含量多於50啊 ^原料粉末製錢餘時，因金屬氧化物被碳還原，在鍍 内可以確認金屬部位’但如使用碳含量在ppm以下 鲁.1原料粉末時，可叫定無法觀察到如此之金屬部位。同 時’氧化銦粉末中之碳含量，可以使用碳、硫測定裝置（例 _如，掘場製作所製造之EMIA—2200)加以測定。同時，在 預锻燒含有氧化銦粉末之混合粉末時，所測定之碳含量因 推測全由氧化銦所引起，所以自氧化銦粉末之含量即可算 出氧化錮粉末中所含有之碳含量。 ^ 由如此之目的’在本發明之方法中’在預鍛燒中，及 預锻燒後至鍛燒之間，期望有避免該原料與二氧化碳氣體 .相接觸的處理，此係為了防止經預鍛燒之氧化姻粉末中吸 附二氧化碳氣體而增多碳含量之故。 又，本發明之方法中，進行氧化銦粉末之預鍛燒，使 其後=BET比表面積以成為〇.u4mVg之方式為宜。 .此，藉由使BET比表面積在此範圍内，在燒成之際即可得 到高密度之濺鍍靶者。 ^在本發明之方法中，雖於上述預定溫度内，將含有經 ，燒之氧化銦混合粉末經鍛燒成而為濺鍍靶，但燒成後之 密度期望在99 %以上’愈高密度之賤鍍乾愈能提高鑛乾壽 318306 10 1306124 命。 定，方！中所使用原料的製造方法並無特別限 時 ’可以得到目的組成之滅鍍乾的原料即可。同 :盎使用之原料’例如是將氧化銦粉末及氧化錫在預定之 '了混合之時’可在混合前預锻燒、亦可在混 籲.在曰此，濺鍍靶之原料係錫含量換算成如〇2時以2.3至 =質量％為宜，係為了能形成具有所期望之導電性的薄 瞀例如’ Sn〇2固溶量為2 3質量0/〇以上者，係錫含量換 异成Sn〇2時最低也有2·3質量％，反之，如超過45質量％ 時，例如，在形成作為濺鍍靶之薄膜之際，因Sn〇2 〇 出而阻礙導電性，所以並不佳。 2 其次，說明在本發明之方法中，原料經 靶步驟之一例。 機鍍 φ 、此合原料之混合粉末，例如，使用歷來周知之各種濕 式法或乾式法而成形、鍛燒。 /…、 乾式法可列舉如冷壓法（Cold Press)法或熱壓法（H〇t Press)等。在冷麼法中，係將IT〇粉末充填到成型模中製 .作成形體，在大氣環境下或氧氣環境下鍛燒、燒結。在= 壓法中，係使ΙΤΟ粉末在成型模具中直接燒結。 …' 濕式法，例如，以使用過濾成形法（參考曰本專利特開 平11 — 286002號公報）為宜，此過濾成形法係為了自陶^ 原料淤泥將水分減壓排水而得到成形體的由非水溶性材料 318306 11 1306124 =成之過4成形模，由具有i個以上之排水孔的成形用下 -杈（lower dle)，與在此成形用下模上裝載具有通水性的遽 器1著為了密封此濾器之密封材，自上面侧挾持成形用 之板框所構成’前述成形用下模、成形用模框、密封材、 及滤器為可以以分別分解方式所組裝，只要使用自該滤器 ，面侧減_出游泥中水分之過遽式成形模，調製由混合粉 .末、離子父換水與有機添加劑所成的淤泥，將此淤泥注入 ^過濾式成形模中，只要自·器面側賴排㈣泥中之水 分’製作成形體’將所得陶究成形體乾燥脫脂後，進行锻 燒。 在各方法中，鍛燒溫度，例如，在ITO鍍靶時，以1300 至l_°c為宜，更好為1450至160(rc。之後，在預定尺 寸中進行成形、加工的機械加工做成鍍靶。 般，在成形後，為了調整厚度而研削表面，再者， 為了使平面平滑’雖可施行任何階段之研磨，但施行預定 之表面處理，以微裂隙(microcrack)去除之方式 [實施例] 以下根據實施例說明本發明，但本發明範圍並不侷限 於此。 (實施例1) 將濕式合成之氧化銦粉末經1100t預鍛燒之氧化銦 粕末90質置％，與同樣以濕式合成之氧化錫粉末經10% °C預鍛燒之氧化銦粉末1Gf量％，作為實施例^原料粉 末。 厂刀 318306 12 1306124 (實施例2) ； 將濕式合成之氧化銦粉末經1150°C預鍛燒之氧化鋼 V秦末取90質量％，與同樣以濕式合成之氧化錫粉末經1〇5〇 • C預鍛燒氧化銦粉末10質量％，作為實施例2之原料粉 (實施例3) 將濕式合成之氧化銦粉末經1200〇C預鍛燒之氧化銦 •粉末9〇質量％，與同樣以濕式合成之氧化錫粉末經1050 馨^預鍛燒之氧化銦粉末1G f量％，作為實施例3之原料粉 (實施例4) 粉末㈣諸125『⑽喊之氧化銦 - ”同樣以濕式合成之氧化錫粉末經1050 末。又减錮粉末1G質量％，作為實施例4之原料粉 (實施例5) 將濕式合成之氧化銦粉末經 。 粉末90質量％，與 ^預鍛燒之乳化銦 。⑶鍛燒之氧化銦μ 式合成之氧化錫粉末經1〇5〇 末。 ' 乃 質量％’作為實施例5之原料粉 (比較例1) 粉末90 “％，與氧同1〇0〇ΐ預鍛燒之氧化銦 ◦C預鍛燒之氧化鋼粉末二、合成之氧化錫粉末、經_ 末。 里〇/° ’作為比較例1之原料粉 318306 13 1306124 (試驗例1) 使用碳、硫測定裝置（堀場製作所製造的EMIA ~~ 2 2 0 0)’測定各實施例及比較例之預鍛燒後的氧化銦粉末中 之石厌3里’結果如表1所示。並將預鍛燒後的氧化銦粉末 以BET法所得之比表面積同示於表1。 [表1]

(製造例1) 將實施例1之原料以乾式球磨機混合、磨碎，將此再 鲁以濕式球磨機磨碎作為淤泥，將此淤泥注入過濾式成形模 中，只由濾器面側減壓排出淤泥中之水分，製作成形體， 所得之陶瓷成形體經乾燥脫脂。此成形體之脫脂後的相 密度係理論密度7,15之67.7 %。 此相對密 將此以1600。(：鍛燒，得到燒結體之濺鍍靶。 度是99.9 %。 (製造例2) 將實施例4之原料以乾式球磨機混合、磨碎，將此 以濕式球磨機磨碎作為淤泥，將此淤泥注入過濾式成形模 318306 14 1306124 中，只由濾器面側減壓排出淤泥中之水分，製作成形體， ,所得之陶瓷成形體經乾燥脫脂。此成形體之脫脂後的相對 密度係理論密度7.15之68.0 %。 ；' 將此以1600°C燒成，得到燒結體之濺鍍靶。此相對密 — 度是 99.0 %。 •(比較製造例1) ； 將比較1之原料以乾式球磨機混合、磨碎，將此再以 濕式球磨機磨碎作為淤泥，將此淤泥注入過濾式成形模 ® 中，只由濾器面側減壓排出淤泥中之水分，製作成形體， 所得之陶瓷成形體經乾燥脫脂。此成形體之脫脂後的相對 密度係理論密度7.15之60.0 %。 將此以1600°C鍛燒，得到燒結體之濺鍍靶。此相對密 度是99.0 %。 (試驗例2) 使用製造例1、2及比較製造例1之濺鍍靶，測定電弧 φ (arcing)特性。亦即，在如下之條件中，藉由DC磁控管賤 鑛連續減:鑛測定50 Counts之壽命。在此，50 Counts壽命 係指各鑛輕自開始使用時投入電能（electrical energy) 1 OWh/ cm2為止，去除初期電弧數、累積電弧次數 達50次時之投入電能（Wh/ cm2)。另外，電孤之檢測，係 利用蘭得麥克技術公司（Landmark Technology Co.Ltd )製 造之電弧檢測裝置（MAM Genesis )進行，結果如下述表2 所示。 此結果，使用由本發明之方法在預定溫度下鍛燒之氧 15 318306 1306124 化銦粉末所成之濺鍍靶，與使用低於預鍛燒溫度之氧化銦 .粉末之比較製造例相比，可知具有優異之電弧特性，較長 、.的鑛乾壽命。 ；(濺鍍條件） 鑛革巴尺寸：直徑6 inch、厚度6 mm . 濺鍍方法：DC磁控管濺鍍 •.排氣裝置：旋轉泵+冷凍真空泵（Cryopump) 到達真空度：3.0x10—7 [Torr] 籲 Ar 壓力：3.0xl0_3 [Torr] 氧氣分壓：3.0x10—5 [Torr] 藏鑛功率（sputtering power) : 300 W(功率密度（power density)1.6 W/cm2) [表2] 50 Counts之壽命 (Watt · hour/cm2) 製造例1 75 製造例2 84 比較製造例1 29 16 318306

Claims (1)

1306124 十、申請專利範圍： :CP -種魏乾的製造方法，其特徵係在混合含有氧化鋼粉 v 末及氧化錫粉末之原料經鍛燒以製造濺鍍靶之際，至少 [ 先將氧化銦粉末在_°C至13_中預鍛燒作τ為原料 之混合粉末，再將此混合粉末在比前述預鍛燒溫度高出 . 150°c以上之溫度中鍛燒。 ί 2.如申請專利範圍第1項之濺鍍靶的製造方法，其中，使 上述氧化銦粉末預鍛燒後的碳含量成為5〇 以下。 鲁 如申叫專利範圍第1或2項之藏鍍乾的製造方法，其 中，進行上述氧化銦粉末之預鍛燒，使其後之ΒΕτ = 表面積成為0.8至4m2/g。 4.如申請專利範圍第1項之濺鍍靶的製造方法，其中，於 刖述預鍛燒中，以及在預鍛燒後至鍛燒混合粉末之間， 以避免原料與二氧化碳氣體相接觸之方式進行處理。 如申靖專利範圍第2項之濺錢乾的製造方法，其中，於 前述預鍛燒中，以及預鍛燒後至鍛燒混合粉末之間，以 鲁 避免原料與二氧化碳氣體相接觸之方式進行處理。 6. 如申請專利範圍第1項之濺鍍靶的製造方法，其中，使 锻燒後之密度成為99 %以上。 7. 如申請專利範圍第2項之濺鍍靶的製造方法，其中，使 锻燒後之密度成為99 %以上。 .8.如=請專利範圍第1項之濺鍍靶的製造方法，其中，錫 含1換舁成Sn〇2時為2.3至45質量％。 9·如申請專利範圍第2項之濺鍍靶的製造方法，其中，錫 含I:換算成Sn〇2時為2.3至45質量％。 318306 17