TWI636227B - 圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置及煅燒方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種長尺寸的圓筒形濺鍍靶材的煅燒裝置，該長尺寸的圓筒形濺鍍靶材係用於利用濺鍍法製作於液晶顯示元件或太陽電池等中所使用的透明導電膜的情況。
本發明之解決手段在於設置了：固定爐床，係將長尺寸的圓筒形濺鍍靶材的被煅燒體以直立狀態載置；煅燒爐主體，係於中心配置固定爐床，在爐內壁面設置了複數段之加熱器與氧流入口；與將煅燒爐主體載置於行駛台車上，可使煅燒爐主體於煅燒位置與等待位置之間的軌道行駛，並於煅燒爐行駛裝置，係於煅燒爐的下部與固定爐床之間設置對爐密封進行開閉的構機。

Description

圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置及煅燒方法
本發明係關於一種圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，具體而言係關於一種氧化物被煅燒體之煅燒裝置，其用於製造在利用濺鍍法製作於液晶顯示元件或太陽能電池等中所使用的透明導電膜的情況下所使用的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材。
透明導電膜由於具有高的導電性以及在可見光區域中的高穿透率，因而應用於液晶顯示元件、太陽電池等的各種受光元件電極等中。作為透明導電膜，由於可獲得高穿透率且低電阻的膜，因而正廣泛應用氧化錫-氧化銦系膜(ITO膜)、氧化鋁-氧化鋅系膜(AZO膜)、氧化銦-氧化鎵-氧化鋅系膜(IGZO膜)。
作為由此種氧化物膜所構成的透明導電膜的製造方法，係使用濺鍍法。在濺鍍法中，一般係藉由導入約10Pa以下的100%氬氣，將成為膜原料的濺鍍靶材設置於陰極，在與鍍靶平行地設置了基板的狀態下，產生氬電漿，在氬陽離子衝撞至鍍靶時，彈飛的鍍靶成分的粒子堆積於基板上而形成膜。目前，在濺鍍法中，為了提高成膜率，採用了一邊對陰極施加磁場、一邊進行濺鍍的磁控濺鍍。
在該濺鍍靶材中使用了平板狀濺鍍靶材的情況，在磁 控濺鍍法中，由於利用磁場使電漿集中於平板狀濺鍍靶材的特定部位而發生侵蝕，當侵蝕的最深部抵達背板時則結束使用壽命，結果存在有該鍍靶的使用效率停留於20~30%的問題。
為了應對於此問題因而採用圓筒形濺鍍靶材，藉由在圓筒形背管(backing tube)內側設置磁場產生設備與冷卻設備，一邊將圓筒形濺鍍靶材進行旋轉、一邊進行濺鍍，其結果可將鍍靶的使用效率提高至60~70%。作為該圓筒形濺鍍靶材的製造方法之一有如燒結法。
燒結法係藉由對原料氧化物粉末中加入水、黏結劑與分散劑進行混合而漿料化，藉噴霧乾燥器等製成造粒粉後後，利用冷均壓機(CIP法)等成型出圓筒形濺鍍靶材，將所獲得的成型體在含氧氣體流動的高溫環境中，依常壓進行煅燒成型的方法，其可製造相對密度90%以上的高密度鍍靶。
然而，在藉由燒結法形成圓筒形濺鍍靶材的情況，在氧化物燒結體之煅燒時，存在有於燒結體中產生破裂或裂痕、變形、翹曲、微細的裂痕的問題。另外，在濺鍍法中，為了穩定地以均勻膜厚獲得均質特性的膜，而期望將氧化物燒結體的密度、晶粒粒徑、體電阻均一化。
針對此問題，已揭示有一種獲得高品質的圓筒形濺鍍靶材用氧化物燒結體的習知技術，其圓筒形濺鍍靶材用氧化物燒結體的密度高，塊體均勻性高，不僅在煅燒時，在煅燒後的圓筒形濺鍍靶材的製造步驟或濺鍍時可抑制裂痕、破裂、變形等不良現象。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2012-126587公報([0019~0021]、[0024~0026]、[圖1])
上述習知技術係利用將尺寸為15cm直徑×20cm長度~20cm直徑×30cm長度的圓筒形濺鍍靶材成型體作為煅燒對象的長方形電爐中，從爐內的下方朝上方使氧氣等環境氣體流通的情況下，解決了在爐內的高度方向或成型體的內側、外側含氧氣體之流路變得不均勻、進而爐內溫度分佈變得不均勻的問題；藉由適當地設定供給環境氣體的配管的位置與數量，而在圓筒形的成型體的高度方向上、或在外側與內側之間分別形成均勻的環境氣體的流路，使爐內溫度分佈均勻，而可均勻地進行燒結，其結果，可獲得均勻性高的圓筒形氧化物燒結體。
另一方面，利用習知技術而獲得的圓筒形濺鍍靶材的長度為20~30cm，為了使用其製作1.5~3m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材，需要堆積5~10根，該鍍靶彼此的接合係藉由焊接所進行，但若不將屬於其接合的分割部的段差成為0.5mm以下，則無法抑制電弧放電或顆粒的產生。因此，分割的數量增加時，則電弧放電的產生次數增加，容易發生起因於分割部的破裂，另外，存在有耗費進行焊接的勞力與時間，製造生產效率變差的問題。
為了解決該問題，係要求可製造儘可能長尺寸的圓筒形濺鍍靶材而使用，作為其一，開始要求長尺寸的圓筒形濺鍍靶材之煅燒可達成優良品質。在以往的平板狀濺鍍靶材或短尺寸的圓筒 形濺鍍靶材之煅燒中，使用了爐高度低的煅燒爐。此等煅燒爐係將屬於被煅燒物的平板狀或短尺寸的圓筒形濺鍍靶材搬入移送於爐內而煅燒的形式。在將該爐應用於長尺寸的圓筒形濺鍍靶材之煅燒的情況下，在將長尺寸的被煅燒物搬入爐內時，若無法完全防止倒塌或傾斜等，則無法實現均勻的煅燒，在最差的情況下有發生倒塌而損壞之虞。
本發明係解決了此等問題，其目的在於提供一種煅燒裝置以及煅燒方法，係在立設複數根長尺寸的圓筒形濺鍍靶材而進行煅燒時，不致損壞長尺寸的被煅燒物，另外可在被煅燒物的高度或直徑方向上減少品質偏差地進行煅燒。
為了達成上述目的，本發明之態樣1為一種圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，係長度1.5~2m之長尺寸的圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，其特徵在於具備：固定爐床，係將該長尺寸的圓筒形濺鍍靶材的被煅燒體以直立狀態載置；煅燒爐主體，係配置成內包上述固定爐床，且在爐內壁面設置了複數個加熱器；與煅燒爐行駛裝置，係將上述煅燒爐主體載置於行駛台車上，可使上述煅燒爐主體從內包上述固定爐床的位置離開而沿軌道行駛向等待的位置；在上述煅燒爐主體的側部一面設置爐殼門，該爐殼門係可依在內包上述固定爐床時不干涉的方式進行開閉，並且在上述煅燒爐的爐殼下部與上述固定爐床的周緣部之間設置防止漏氣的密封部，並設置了在煅燒時藉由使上述煅燒爐主體下降移動而對密封部進行壓下密接而密封的爐密封升降裝置。
本發明之圓筒形濺鍍靶材係直徑150~300mm、壁厚 10mm左右、長度為1.5~2m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材。其煅燒係在溫度1250~1700℃的高溫下、在氧氣環境中以3~30小時進行。藉由採用態樣1之構成，在將複數個上述長尺寸的圓筒形濺鍍靶材進行正式煅燒時，由於將煅燒爐主體與行駛裝置隔離在等待位置，因而可確實地進行將上述圓筒形濺鍍靶材載置於固定爐床中的適當位置的作業。另外，使煅燒爐主體行駛返回到煅燒位置而包圍固定爐床，但由於將煅燒爐的爐殼門全開而行駛，因而可在不致損傷圓筒形濺鍍靶材之下將其配置於煅燒爐內進行煅燒。另外，在煅燒位置，設置防止煅燒爐主體與固定爐床之間隙的爐密封升降裝置，可完全地進行爐內與爐外之間的密封，因而可在爐內的各位置適當地保持高溫的煅燒溫度。藉此進行煅燒可獲得均質且適當品質的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材。
又，本發明態樣2之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，係於態樣1之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置中，上述爐密封升降裝置係構成為：在上述煅燒爐體的下部具有支撐爐的4個支撐梁以及與其連接的齒輪傳動壓下裝置，從1台升降用齒輪傳動馬達經由驅動分配裝置而驅動該各齒輪傳動壓下裝置。
根據此構成，由於在煅燒爐的周圍4處設置齒輪傳動壓下裝置，可將1台驅動齒輪傳動馬達的旋轉力適當地4分割而施加密封部的壓下，因而可適當並均等地進行煅燒爐主體與固定爐床間的密封，高溫爐內溫度不致因漏氣而受到干擾，可適當地保持。
又，本發明態樣3之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，係於態樣1或2之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置中，設置在上述煅燒爐內壁面的加熱器，係在各爐內壁的高度方向上劃分為三段以上而配 設。
又，本發明態樣4之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，係於態樣3之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置中，上述加熱器係由MoSi2所構成之U字狀陶瓷加熱器。
又，本發明態樣5之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，係於態樣3或4之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置中，上述加熱器係與爐內溫度計成對地配設。
藉由此等構成，可均勻地調整煅燒爐內在高度方向的煅燒溫度的分佈。具體而言，對在高度方向上劃分的區域的溫度藉由於其處所設置的溫度計進行測定，可藉由增減該區域的加熱器的熱輸出而控制為既定溫度。通常，爐內溫度係將高位置之溫度較低位置之溫度偏高的傾向，藉由分別調節各區域之熱輸出而使其均一地接近既定溫度。藉此，使得長尺寸的圓筒形濺鍍靶材在高度(長度)方向上沒有煅燒度的偏差，有助於品質的穩定。
另外，作為加熱器，採用了MoSi2的U字狀陶瓷加熱器，因而在氧氣環境中即使最高煅燒溫度1700℃附近仍具有充分的耐熱、耐氧化性而壽命長，可發揮充分的加熱能力，因而最適合於長時間煅燒的圓筒形濺鍍靶材之煅燒。另外，由於將加熱器的形狀設成U字狀，故為可耐受隨著加熱器的升溫或冷卻所發生的熱膨脹或熱收縮的形狀，並且設為在高度方向、周邊方向區劃出的各個劃分區域的加熱器，於加熱強度、加熱密度的觀點而言為最佳形狀。另外，由於在每個區域成對地配置加熱器與溫度計，因而可準確地精度良好地進行高度方向、周邊方向的各個劃分區域的溫度控制。
又，本發明態樣6之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，係 於態樣1至5任一記載之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置中，上述煅燒爐主體係在上部設置單個或複數個氣體排出孔，並且從固定爐床所載置的圓筒形濺鍍靶材的下部、或爐內壁上於高度方向/周邊方向設置了複數個氧吹入孔。
藉由採用此結構，可使煅燒爐內的氧的流路相對於剖面方向呈一樣，使各處的氧氣濃度之差異成為最小。進而，由於可將爐內溫度分佈或氧氣濃度分佈呈一樣，因而可幾乎完全均質地進行屬於被煅燒物的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材之煅燒，可穩定地提高相對密度，並且可幾乎消除相對密度在長度方向或剖面方向上的偏差。
又，本發明態樣7之圓筒形濺鍍靶材之煅燒方法，其特徵在於，使用態樣1至6中任一記載之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，將單根或複數根長度1.5~2m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材的被煅燒物依隔開既定間隔並自立的狀態載置於固定爐床，接著，將煅燒爐的爐殼門開放、使煅燒爐從等待位置行駛移動到煅燒位置而將上述固定爐床裝進爐內中央後，將上述爐殼門閉鎖，將煅燒爐升溫，依1250~1700℃的高溫且氧環境中以3~30小時對被煅燒物進行煅燒，而獲得圓筒形濺鍍靶材。
又，本發明態樣8之圓筒形濺鍍靶材之煅燒方法，係於態樣7之圓筒形濺鍍靶材之煅燒方法中，上述圓筒形濺鍍靶材為ITO(氧化錫-氧化銦系)材料、AZO(氧化鋁-氧化鋅系)材料或IGZO(氧化銦-氧化鎵-氧化鋅系)材料。
本發明的圓筒形濺鍍靶材係直徑150~300mm，壁厚10mm左右，長度為1.5~2m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材。此煅燒係 在為ITO材料時，依溫度1450~1700℃的高溫、較佳溫度1500~1600℃的高溫；另外，在為AZO或IGZO材料時，依溫度1250~1500℃的高溫、較佳溫度1300~1450℃的高溫，在氧氣環境中以3~30小時、較佳5~10小時進行。此時間如果過長，則存在有燒結組織發生肥大化而變得容易破裂之虞。煅燒中直到目標煅燒溫度為止的升溫速度為100~500℃/Hr，從目標煅燒溫度的降溫速度為10~150℃/Hr。
在進行上述的圓筒形濺鍍靶材之煅燒時，藉由使用上述的圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，可以在固定爐床上以穩定的姿勢載置長尺寸的圓筒形濺鍍靶材，並且不致有因進行載置的作業而損傷圓筒形濺鍍靶材之疑虞。另外，由於使用正式煅燒爐，可容易控制恰當的煅燒溫度及其分佈、或氧氣環境，因而可在被煅燒物的全長方向一樣地施加相同煅燒溫度，可獲得無龜裂等表面性狀或相對密度高、穩定的圓筒形濺鍍靶材。
根據本發明態樣1至8中記載的圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置以及煅燒方法，屬於被煅燒物的圓筒形濺鍍靶材在煅燒作業中被載置於固定爐床而不移動，取而代之地使煅燒爐從待機位置移動到煅燒位置而進行煅燒，因而不致有因移動而被煅燒物傾斜，加熱源的間隔亦不改變，亦不存在由移動所導致的損壞之虞，可穩定地獲得被煅燒物的煅燒品質。另外，來自四方向的來自爐壁的加熱係在高度方向上分割地設置加熱器，因而容易將爐高度方向上的溫度分佈調節為一定，有助於長尺寸的圓筒形濺鍍靶材的煅燒品質的穩定、提升。另外，由於將調整氧氣環境的氧的流入孔、流出孔的 數量、位置亦配設成可獲得相對於被煅燒物呈一樣的流路，因而與煅燒爐的固定爐床的密封效果相輔，對於長尺寸的圓筒形濺鍍靶材可穩定地如目標般賦予氧氣濃度、煅燒溫度。
如上述，根據本發明的圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置以及煅燒方法，容易將長尺寸的圓筒形濺鍍靶製作成與目標品質相對應，設備亦未變得過大。另外，煅燒裝置係將具有使用實際成效的設備精簡地彙集而構成，設置面積亦較小，設備費用亦不龐大，亦無大氣污染而對環境友善的設備。另外，由於容易高品質地製作出1.5~2m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶，因而在使用其製造大型的液晶顯示裝置或大型的太陽光發電裝置的透明導電膜時，可提供使用效率高的最佳的濺鍍用鍍靶。
1‧‧‧圓筒形濺鍍靶材煅燒裝置
2‧‧‧煅燒爐主體
2-a‧‧‧爐壁耐火物
2-b‧‧‧爐天花板耐火物
2-c‧‧‧爐殼
2-d‧‧‧加熱器
2-e‧‧‧爐內溫度計
2-f‧‧‧氧流入口
2-g‧‧‧氧流出口
2-2‧‧‧開閉門
2-2-a‧‧‧開閉軸
2-2-b‧‧‧閉鎖用轉把
2-2-c‧‧‧門耐火物
3‧‧‧固定爐床
3-a‧‧‧載置台
4‧‧‧煅燒爐行駛裝置
4-1‧‧‧驅動齒輪傳動馬達
4-2‧‧‧行駛車輪
4-3‧‧‧行駛軌道
4-4‧‧‧行駛台車
5‧‧‧爐密封升降裝置
5-1‧‧‧驅動齒輪傳動馬達
5-2‧‧‧輸出軸
5-3‧‧‧驅動力分配裝置
5-4‧‧‧齒輪傳動壓下裝置
5-5‧‧‧支撐梁
M‧‧‧被煅燒物(圓筒形濺鍍靶材)
圖1為用於實施本發明之形態之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置的示意性配置圖，為煅燒時的配置(剖面)圖。
圖2為圖1中等待時的配置(剖面)圖。
圖3為圖1中A-A箭頭方向的示意性剖視圖。
圖4為圖1中的B-B箭頭方向的示意性剖視圖。
使用圖1、2、3、4說明本發明的圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置1(以下，稱為煅燒裝置1。)。
本發明的圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置以及煅燒方法中使用的圓筒形濺鍍靶材M係直徑150~300mm、壁厚10mm左右、長度為1.5~2m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材。該材質為ITO(氧化錫- 氧化銦系)材料、AZO(氧化鋁-氧化鋅系)材料或IGZO(氧化銦-氧化鎵-氧化鋅系)材料。其煅燒係在為ITO材料的情況下，在溫度1450~1700℃的高溫、較佳溫度1500~1600℃的高溫；另外，在AZO或IGZO材料的情況下，在溫度1250~1500℃的高溫、較佳溫度1300~1450℃的高溫，於氧氣環境中進行3~30小時、較佳進行5~10小時。煅燒中的升溫速度為100~500℃/Hr，降溫速度為10~150℃/Hr。
圖1為煅燒裝置1的示意性平面配置圖，表示煅燒時的配置。固定爐床3以立設的狀態載置著4根屬於圓筒形濺鍍靶材的被煅燒物M，在中央裝進了該固定爐床3的煅燒爐主體2係裝載在煅燒爐行駛裝置4上，而可在行駛軌道4-3上行駛。在煅燒時，煅燒爐主體2係依在中央部之下將固定爐床3從周圍四方包圍的方式，於3面具有爐殼2-c與爐壁耐火物2-a，在剩餘1面具有可開閉且內貼有耐火物2-a的開閉門2-2，另外，雖未圖示，但在爐上部具有爐頂板耐火物2-b，如此在煅燒爐主體2的內部內貼著耐火物。作為耐火物，係使用氧化鋁質、氧化鎂質等耐高溫或耐氧化性的定型或者不定形的耐火材料，在爐殼側使用常規方法的隔熱材料。另外，如圖3、4中所示，固定爐床3係四角柱形狀的耐火物，使用氧化鋁質、氧化鎂質等耐高溫或耐氧化性的定型或者不定形的耐火材料。另外，在固定爐床3上豎立地載置被煅燒物M的情況，藉由在其之間加入載置台3-a，可維持被煅燒物M的下端的煅燒溫度，容易保持煅燒品質。載置台3-a係使用與固定爐床3同等的性狀的耐火物即可。
圖2表示煅燒裝置1的煅燒爐主體2從固定爐床3移 動到進行等待的待機狀態的位置。在此情況下，固定爐床3處於露出狀態，在將被煅燒物M進行裝入載置或者將煅燒完成的被煅燒物M取出的情況，由於在周圍無妨礙作業的物品，因而可容易且確實地進行上述作業。另一方面，煅燒爐主體2係開閉門2-2呈全開狀態，可無障礙且容易地實施起自固定爐床3的等待移動。另外，在移動煅燒爐主體2時，需要使爐密封升降裝置5動作以解除爐密封。
接著，根據圖3、4對煅燒爐行駛裝置4進行說明，煅燒爐主體2係藉由四處的支撐梁5-5而裝載於行駛台車4-4。行駛台車4-4具備合計四個載置於兩條行駛軌道4-3上的行駛車輪4-2，各個單側的行駛車輪4-2中的一個係利用驅動齒輪傳動馬達4-1進行旋轉驅動。雖未圖示，但行駛台車4-4可利用設置在行駛軌道4-3上的與煅燒爐主體2的煅燒位置與等待位置相當的接近開關而自動行駛預定的距離。
接著，根據圖1、3、4對煅燒爐主體2與固定爐床3之間的爐密封進行說明，煅燒爐主體2移動行駛到圖1的煅燒位置，在將固定爐床3裝進於爐內的狀態下停止，接著將開閉門2-2閉鎖時，則如圖3、4中所示，在煅燒爐主體2的下部與固定爐床3的外周部之間設置了階段狀的間隙。藉由使煅燒爐主體2下降而將該間隙堵塞而完成爐密封。藉由實現此爐密封，可完全地防止大氣通過密封部而侵入於爐內的情況、或者爐內的氧氣環境氣體漏出到爐外的情況，防止對煅燒溫度造成干擾。
如上述，煅燒爐主體2係經由支撐梁5-5、齒輪傳動壓下裝置5-4而裝載於行駛台車4-4。爐密封升降裝置5係由一台 驅動齒輪傳動馬達5-1、輸出軸5-2、兩台驅動力分配裝置5-3、四台齒輪傳動壓下裝置5-4所構成。1台驅動齒輪傳動馬達5-1的輸出係首先利用1台驅動力分配裝置5-3而分配至與輸出軸5-2正交的輸出軸5-2，一個輸出軸5-2連結於兩台齒輪傳動壓下裝置5-4。另一個正交的輸出軸5-2係利用驅動力分配裝置5-3經由正交的輸出軸5-2而連結於兩台齒輪傳動壓下裝置5-4。如此，與1台驅動齒輪傳動馬達5-1的輸出同步同調，使得四台齒輪傳動壓下裝置5-4各個地與支撐梁5-5連結並使煅燒爐主體2上下移動，可進行煅燒爐主體2與固定爐床3之間的爐密封的實施與解除。
另外，如圖1、2、3中所示，附屬於煅燒爐主體2的開閉門2-2係設置於煅燒爐主體2的與等待移動方向相反的爐側面整體。開閉門2-2係以安裝於爐殼的開閉軸2-2-a為中心而旋轉的單開結構，在煅燒爐主體2移動時，可成為全開狀態而與固定爐床3不發生干涉。開閉門2-2的爐內壁係設置門耐火物2-2-c，進一步從門耐火物2-2-c突出地在高度方向上在四段之多段，設置了加熱器2-d以及爐內溫度計2-e。開閉門2-2的開閉可為手動亦可為自動，但在自動的情況下，需要有煅燒爐主體2與固定爐床3的位置資訊的聯鎖。
另外，根據圖1、2、3、4，對煅燒爐主體2進行說明。煅燒爐主體2係使用作為將外徑150~300mm×1.5~2m長度的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材依1250~1700℃的範圍的設定溫度，在氧氣環境中煅燒3~30小時的煅燒爐。在本實施例的情況下，煅燒爐主體2的爐內尺寸係大約1.1m正方×2.2m高度。本圖中，係針對將4根長尺寸的被煅燒物進行煅燒的實施形態進行說明，但本發明不受 限於該根數，若為可對被煅燒物均等地實施輻射、對流傳熱的配列即可，若為2×N列的排列，則可適用本發明。另外，將長尺寸的長度也相同的被煅燒物進行煅燒時，由於容易獲得相同的煅燒品質而為較佳。
煅燒爐主體2係在側面於3面具有爐殼2-c，剩餘1面為開閉門2-2而構成外廓。爐殼2-c與開閉門2-2的爐內側分別內貼爐壁耐火物2-a及門耐火物2-2-c。煅燒爐主體2的頂部的內壁由爐頂板耐火物2-b構成。作為耐火物，係使用氧化鋁質、氧化鎂質等耐高溫或耐氧化性的定型或者不定形的耐火材料，在爐殼側係使用常規方法的隔熱材料。
另外，如圖3、4中所示，加熱器2-d係在爐殼2-c等設置端子部，依貫通爐壁耐火物2-a和門耐火物2-2-c並從爐內側表面突出設置的形狀設置了加熱器部。另外，加熱器2-d在爐高度方向上區分為四段而設置。另外，加熱器2-d可為由MoSi2形成的U字狀陶瓷加熱器，即使在氧氣環境中於最高煅燒溫度1700℃附近仍具有充分的耐熱、耐氧化性，壽命長，而可發揮充分的加熱能力，因而最適於長時間煅燒的圓筒形濺鍍靶材M的煅燒。另外，由於將加熱器2-d的形狀設成U字狀，故為可耐受隨著加熱器2-d的升溫或冷卻所發生的熱膨脹或熱收縮的形狀，並且作為在高度方向、周圍方向上區劃出的每個劃分區域的加熱器2-d，從加熱強度、加熱密度的觀點而言為最佳的形狀。
另外，可在各段的加熱器2-d的中央部從爐殼2-c將爐內溫度計2-e插通至爐內，可與加熱器2-d成對地配設而測定爐內溫度。藉此，可均勻地調整煅燒爐主體2的爐內在高度方向上的 煅燒溫度的分佈。具體而言，對在高度方向上所劃分的區域的溫度藉由設置在其處的爐內溫度計2-e進行測定，從而可藉由增減該區域的加熱器2-d的熱輸出而控制為既定溫度。通常，爐內溫度係將高位置之溫度較低位置之溫度偏高的傾向，藉由分別調節各區域之熱輸出而使其均一地接近既定溫度。藉此，使得長尺寸的圓筒形濺鍍靶材M在高度(長度)方向上沒有煅燒度的偏差，有助於品質的穩定。作為爐內溫度計2-e，可使用周知的鉑銠系熱電偶。
另外，如圖3、4中所示，將煅燒爐主體2的爐內維持為氧氣環境，為了將煅燒溫度保持為規定值，在煅燒爐主體2的上部設置單個或複數個氣體排出孔2-g，並且從固定爐床所載置的圓筒形濺鍍靶材M的下部、或爐內壁2-b、2-2-c上，在高度方向/周圍方向設置有複數個氧吹入孔(未圖示)。利用此構成，可使煅燒爐主體2內的氧的流路在剖面方向上成為一樣，而使得各處的氧氣濃度之差成為最小。進而，由於可將爐內溫度分佈或氧氣濃度分佈設為一樣，因而可幾乎完全均質地進行屬於被煅燒物的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材M的煅燒，可穩定地提高相對密度，並且可幾乎消除相對密度在長度方向或剖面方向上的偏差。
另外，使用圖1、2、3、4對使用了本發明的圓筒形濺鍍靶材煅燒裝置的煅燒方法進行說明。圓筒形濺鍍靶材可使用選自ITO(氧化錫-氧化銦系)材料、AZO(氧化鋁-氧化鋅系)材料或IGZO(氧化銦-氧化鎵-氧化鋅系)材料中的材料。圓筒形濺鍍靶材可藉由對上述原料氧化物粉末加入水、黏結劑與分散劑進行混合而漿料化，使用噴霧乾燥器等製成造粒粉後，利用冷均壓機(CIP法)等進行成型而製作。圓筒形濺鍍靶材係直徑150~300mm、壁厚10mm 左右、長度為1.5~2m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材。
圓筒形濺鍍靶材之煅燒方法係如下進行。將單根或複數根(本圖中為4根)的長度1.5~2m範圍的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材M的被煅燒物依隔開既定間隔並自立的狀態載置於固定爐床3，接著打開煅燒爐主體2的開閉門2-2、使煅燒爐主體2從等待位置行駛移動到煅燒位置而將上述固定爐床3裝進於爐內中央後，將上述開閉門2-2閉鎖，將煅燒爐主體2升溫，在1250~1700℃的高溫且在氧氣環境中以3~30小時對被煅燒物M進行煅燒，可獲得圓筒形濺鍍靶材。
此煅燒係在為ITO材料的情況下，依溫度1450~1700℃的高溫、較佳溫度1500~1600℃的高溫；另外，在AZO或IGZO材料的情況下，依溫度1250~1500℃的高溫、較佳溫度1300~1450℃的高溫，在氧氣環境中以3~30小時、較佳5~10小時進行。此時間過長時，則存在有燒結組織發生肥大化而變得容易破裂之虞。煅燒過程中的直到目標煅燒溫度為止的升溫速度為100~500℃/Hr，煅燒結束後的降溫速度為10~150℃/Hr。
煅燒完成的圓筒形濺鍍靶材，係藉由焊接而貼附於內藏了磁場產生設備與冷卻設備的背管，進行磁控濺鍍，利用該濺鍍對基板實施目標氧化物的蒸鍍，可確實穩定地製造在液晶顯示元件或太陽電池等中使用的透明導電膜。
(產業上之可利用性)
本發明不但可應用於圓筒形濺鍍靶材之煅燒領域，而且可適用於將長尺寸物在氧化性、還原性環境中進行高溫煅燒處理的領域。

Claims (8)

  1. 一種圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，係長度1.5~2m之長尺寸的圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，其特徵在於具備：固定爐床，係將該長尺寸的圓筒形濺鍍靶材的被煅燒體以直立狀態載置；煅燒爐主體，係配置成內包上述固定爐床，且在爐內壁面設置了複數個加熱器；與煅燒爐行駛裝置，係將上述煅燒爐主體載置於行駛台車上，可使上述煅燒爐主體從內包上述固定爐床的位置離開而沿軌道行駛向等待的位置；在上述煅燒爐主體的側部一面設置爐殼門，該爐殼門係可依在內包上述固定爐床時不干涉的方式進行開閉，並且，在上述煅燒爐的爐殼下部與上述固定爐床的周緣部之間設置防止漏氣的密封部，並設置了在煅燒時藉由使上述煅燒爐主體下降移動而對密封部進行壓下密接而密封的爐密封升降裝置。
  2. 如請求項1之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，其中，上述爐密封升降裝置係構成為：在上述煅燒爐體的下部具有支撐爐的4處支撐梁以及與其連接的齒輪傳動壓下裝置，從1台升降用齒輪傳動馬達經由驅動分配裝置而驅動該各齒輪傳動壓下裝置。
  3. 如請求項1或2之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，其中，設置在上述煅燒爐內壁面的加熱器，係在各爐內壁的高度方向上劃分為三段以上而配設。
  4. 如請求項3之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，其中，上述加熱器係由MoSi2所構成之U字狀陶瓷加熱器。
  5. 如請求項3之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，其中，上述加熱器係與爐內溫度計成對地配設。
  6. 如請求項1或2之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，其中，上述煅燒爐主體係在上部設置單個或複數個氣體排出孔，並且，從固定爐床所載置的圓筒形濺鍍靶材的下部、且爐內壁上於高度方向/周邊方向設置了複數個氧吹入孔。
  7. 一種圓筒形濺鍍靶材之煅燒方法，其特徵在於，使用請求項1至6中任一項之圓筒形濺鍍靶材之煅燒裝置，將單根或複數根長度1.5~2m的長尺寸的圓筒形濺鍍靶材的被煅燒物依隔開既定間隔並自立的狀態載置於固定爐床，接著，將煅燒爐的爐殼門開放，使煅燒爐從等待位置行駛移動到煅燒位置而將上述固定爐床裝進爐內中央後，將上述爐殼門閉鎖，將煅燒爐升溫，依1250~1700℃的高溫且氧環境中以3~30小時對被煅燒物進行煅燒，而獲得圓筒形濺鍍靶材。
  8. 如請求項7之圓筒形濺鍍靶材之煅燒方法，其中，上述圓筒形濺鍍靶材為ITO(氧化錫-氧化銦系)材料、AZO(氧化鋁-氧化鋅系)材料或IGZO(氧化銦-氧化鎵-氧化鋅系)材料。
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