WO2001038599A1 - Cible de pulverisation cathodique, oxyde electro-conducteur transparent, et procede d'elaboration d'une cible de pulverisation cathodique - Google Patents

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Tadao Shibuya
Akira Kaijo
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    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646Optical properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646Optical properties
    • C04B2235/9653Translucent or transparent ceramics other than alumina
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/13439Electrodes characterised by their electrical, optical, physical properties; materials therefor; method of making

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target (hereinafter, may be simply referred to as a target), a transparent conductive oxide composed of a sputtering target, and a method for producing a sputtering target.
  • a sputtering target hereinafter, may be simply referred to as a target
  • a transparent conductive oxide composed of a sputtering target
  • a method for producing a sputtering target a method for producing a sputtering target.
  • the present invention relates to a product and a method for producing such a target.
  • LCD liquid crystal display devices
  • EL luminescence display devices
  • FED field emission displays
  • ITO indium tin oxide
  • Such ITO is composed of a predetermined amount of indium oxide and oxidized tin, and is excellent in transparency and conductivity, can be etched by a strong acid, and has excellent adhesion to a substrate. There is a feature.
  • JP-A-3-51048, JP-A-5-155565, JP-A-5-70 As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-43, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-234545, etc., a target composed of a predetermined amount of indium oxide, tin oxide and zinc oxide, and a film formed from such a target.
  • a transparent electrode hereinafter sometimes abbreviated as IZO
  • IZO transparent electrode
  • Fig. 2 photograph
  • 100-1100 has excellent performance as a material of a transparent conductive oxide, it can be used to form a film by sputtering using a target.
  • the problem was that nodules (projections) tended to be generated on the target surface.
  • the nodules When such nodules are generated on the target surface, the nodules are liable to be scattered by the power of plasma during sputtering, and the scattered substances adhere to the transparent conductive oxide as foreign matter during or immediately after film formation. It was observed.
  • the nodules generated on the target surface were one of the causes of abnormal discharge.
  • the nodules generated on the target surface are basically digging residues at the time of spattering, and the cause of the digging residue is as follows. However, they found that they depended on the crystal grain size (for example, l O im or more) of the metal oxide constituting the target. In other words, when the target is cut from the target surface by spattering, the speed at which the target is cut varies depending on the direction of the crystal plane, and irregularities occur on the target surface. It has been confirmed that the size of the irregularities depends on the crystal grain size of the metal oxide present in the sintered body.
  • the present invention provides a transparent conductive oxide comprising such a target, which can suppress generation of nodules when a transparent conductive oxide is formed by a sputtering method and can perform stable sputtering.
  • An object of the present invention is to provide an oxide and a method for producing such an oxide. Disclosure of the invention
  • the atomic ratio represented by In / (In + Zn) is set to 0.75 to 0.97.
  • the size of the irregularities generated on the target surface can be controlled, and as a result, the generation of nodules can be effectively suppressed.
  • indium is in a range of 67 to 93% by weight
  • tin oxide is in a range of 5 to 25% by weight
  • zinc oxide is in a range of 2 to 8% by weight.
  • the atomic ratio of tin, zinc, and zinc is preferably set to 1 or more.
  • the target becomes dense, and the generation of nodules can be suppressed more effectively.
  • the spinel structure compound Is instead of the hexagonal layered compound or together with the hexagonal layered compound, containing a spinel structure compounds tables in Zn 2 S N_ ⁇ 4, the spinel structure compound Is preferably set to a value of 5 ⁇ ′ m or less.
  • the target becomes dense, and the generation of nodules can be suppressed more effectively.
  • a transparent conductive oxide having excellent transparency and conductivity can be obtained by using a sputtering method.
  • the bulk resistance is preferably set to a value less than 1 ⁇ 10 3 ⁇ ⁇ cm.
  • the density is preferably set to a value of 6.7 gZcm 3 or more.
  • the atomic ratio represented by In / (In + Zn) is in the range of 0.75 to 0.97, and In 2 2 3 ( Zn ⁇ ) m (where m is an integer of 2 to 20) containing a hexagonal layered compound represented by the formula: and a crystal grain size of the hexagonal layered compound of 5 m or less. It is a transparent conductive oxide (amorphous transparent conductive oxide) formed by sputtering from a sputtering target.
  • the sputtering target is composed of indium oxide in a range of 67 to 93% by weight, tin oxide in a range of 5 to 25% by weight, and zinc oxide in a range of 2 to 25% by weight. It is preferable that the content is in the range of 1 to 8% by weight and the atomic ratio of tin zinc is 1 or more.
  • the transparent conductive oxide of the present invention is crystallized at 230 or more at the above temperature.
  • the half width of the binding energy peak of the oxygen 1 S orbital measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) should be 3 eV or less. Is preferred.
  • the transparent conductive oxide of the present invention is preferably formed on a substrate or on a colored layer provided on the substrate.
  • the PV value measured in accordance with JIS BO 601 is a value of 1 m or less. With this configuration, it can be used for transparent electrodes and transparent electrodes with color filters. In this case, the occurrence of disconnection / short can be effectively prevented.
  • I n 2 0 3 (ZnO ) m (although, m is an integer of 2-20.)
  • Step of sintering the compact at a temperature of 1,400 or more When implemented in this way, the generation of nodules when forming a transparent conductive oxide film by the sputtering method is suppressed, and stable sputtering is performed. It is possible to effectively provide an evening get- ter that can perform
  • step (1) in carrying out the first method for manufacturing a sputtering target of the present invention, 67 to 93% by weight of indium oxide powder and 5 to 25% by weight of tin oxide powder are used. It is preferable to mix 2 to 8% by weight of zinc oxide powder, and to form a compact having an atomic ratio of tin and zinc of 1 or more in the step (2). .
  • Another embodiment of the production method of the present invention includes a hexagonal layered compound represented by In 2 ⁇ 3 (ZnO) m (where m is an integer of 2 to 20). And a method for producing a sputtering object having a crystal grain size of the hexagonal layered compound of 5 m or less, comprising the following steps (1) to (5).
  • This is the manufacturing method of the packaging target (hereinafter, the second manufacturing method).
  • Step of sintering the molded body at a temperature of 1,400 ⁇ or more If this method is used, a hexagonal layered compound having a controlled grain size can be used, so that Control of the average particle size is further facilitated.
  • the sintering step is preferably carried out in an oxygen gas atmosphere or under an oxygen gas pressure.
  • the average particle diameter of the powder of indium oxide is set to a value within a range of 0.1 to 2 m.
  • tin oxide powder is further blended together with indium oxide powder, and the average particle diameter of the tin oxide powder is set to 0.01 to 1 It is preferable that the value be within the range of Aim.
  • FIG. 1 is a surface photograph of the first embodiment (after sputtering).
  • Figure 2 is a photograph of the surface of a conventional target (after sputtering).
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the crystal grain size and the number of nodules in the target (after sputtering) of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the crystal grain size and the number of nodules in the target (after sputtering) of the second embodiment.
  • FIG. 5 is an X-ray diffraction chart of an evening get containing a hexagonal layered compound.
  • FIG. 6 is an X-ray diffraction chart of a sunset containing a spinel structure compound.
  • FIG. 7 is a diagram showing the resistance stability of the transparent conductive oxide.
  • FIG. 8 is a diagram showing a light transmittance curve of a transparent conductive oxide.
  • FIG. 9 is a diagram showing a refractive index curve of a transparent conductive oxide.
  • FIG. 10 is a diagram showing the influence of the heat treatment temperature when producing a transparent conductive oxide.
  • FIG. 11 is a manufacturing process diagram of a color filter.
  • FIG. 12 is a diagram showing a binding energy peak of an oxygen 1 S orbit of the transparent conductive oxide (part 1).
  • FIG. 13 is a diagram showing a binding energy peak of an oxygen 1 S orbital of the transparent conductive oxide (part 2).
  • Embodiments 1 to 8 of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings as appropriate.
  • the first embodiment is an embodiment relating to the first invention, in which a sputtering target containing at least indium oxide and zinc oxide has an atomic ratio represented by InZ (In + Zn). And a value within the range of 0.75 to 0.97, and a hexagonal layered compound represented by In 2 ⁇ 3 (Z ⁇ ) m (where m is an integer of 2 to 20).
  • a sputtering target which contains and has a crystal grain size of the hexagonal layered compound of 5 / .UTI or less.
  • the atomic ratio represented by InZ (In + Zn) falls within the range of 0.75 to 0.97. Must be a value.
  • the reason is that if the atomic ratio represented by InZ (In + Zn) is less than 0.75, the conductivity of the transparent conductive oxide obtained by the sputtering method may decrease. . On the other hand, when the atomic ratio represented by InZ (In + Zn) exceeds 0.97, the In content increases, and nodules easily occur during sputtering.
  • the atomic ratio represented by InZ (In + Zn) is set to 0.80 to 0. The value is more preferably in the range of 95, and even more preferably in the range of 0.85 to 0.95.
  • indium oxide and zinc oxide form the general formula In 2 ⁇ 3 (Zn ⁇ ) m (where m is an integer of 2 to 20) Characterized in that it is contained as a hexagonal layered compound represented by
  • the reason why the indium oxide or zinc oxide is not merely present as a mixture but is contained in the form of a hexagonal layered compound in the form of a crystal (having a crystal grain size of 5 ⁇ m or less) is that the get This is because the density can be improved and the conductivity of the obtained transparent conductive oxide is improved.
  • indium zinc oxide in the form of a hexagonal layered compound crystal, it is possible to suppress crystal growth of indium oxide, and as a result, generation of nodules during sputtering is suppressed. Thus, sputtering can be performed with high stability.
  • the crystal grain size of the hexagonal layered compound in the target needs to be 5 Lim or less.
  • the crystal grain size of the hexagonal layered compound in the target is more preferably set to a value in the range of 0.1 to 4 / ⁇ m, and more preferably to a value in the range of 0.5 to 3 tm. preferable.
  • the horizontal axis of Fig. 3 shows the size (// m) of the crystal grain size of the hexagonal layered compound, and the vertical axis shows the number of nodules generated per unit area and unit sputtering time. (Pcs / 8H rs / 900mm 2 ).
  • the crystal grain size of the hexagonal layered compound can be measured using an electron beam microanalyzer (hereinafter, sometimes referred to as EPMA).
  • EPMA electron beam microanalyzer
  • the crystal grain size of the hexagonal layered compound can be easily identified by mapping (concentration distribution) of zinc by EPMA, whereby the crystal grain size can be measured.
  • the crystal grain size of the hexagonal layered compound can be determined by appropriately selecting the type of the raw material powder constituting the target, the average particle size of the raw material powder, the target manufacturing conditions, and the like. Control within a predetermined range.
  • the average particle size of the zinc oxide powder used in producing the target may be set to a value of 2 / m or less.
  • the average particle size of the zinc oxide powder exceeds 2 m, the zinc oxide easily diffuses and moves with respect to the indium oxide, and as a result, the crystal particle size of the formed hexagonal layered compound is controlled. This is because it becomes difficult. Conversely, if the average particle size of the zinc oxide powder is 2 or less, indium oxide can easily diffuse and move with respect to the zinc oxide, and the crystal grain size of the hexagonal layered compound is 5 m or less. Value can be controlled.
  • the average particle size of the zinc oxide powder is preferably set to a value in the range of 0.1 to 1.8 m, more preferably to a value in the range of 0.3 to 1.5 m. More preferably, the value is in the range of 0.5 to 1.2; m.
  • the average particle size of the indium oxide powder is substantially the same as the average particle size of the zinc oxide powder.
  • the average particle size of the indium oxide powder used in producing the evening gate be 2 m or less, and more preferably 0.1 to 1.8 m. , And more preferably a value in the range of 0.3 to 1.5 m, and most preferably a value in the range of 0.5 to 1.2 zm.
  • the bulk resistance of the evening gate be less than 1 ⁇ 10 3 ⁇ ⁇ cm.
  • the bulk resistance is less than 0.5 ⁇ 10 ′′ 3 ⁇ ⁇ cm, the resulting film may be crystalline. Therefore, the bulk resistance of the target, 0. 5 ⁇ 1 0 ⁇ 3 ⁇ 0. 9 ⁇ 1 0 ⁇ 3 ⁇ . It is more preferably a value within the range of cm, 0. 6 ⁇ 1 0 ⁇ 3 ⁇ 0 . 8 ⁇ 1 0- 3 ⁇ - and even more preferably to a value within the range of cm.
  • the density of the target it is preferable to set the density of the target to a value of 6.7 g / cm 3 or more. The reason for this is that if the density is less than 6.7 g / cm 3 , nodules may be generated more often.
  • the density of the target it is more preferable to set the density of the target to a value within the range of 6.8 to 7.0 cm 3 .
  • the second embodiment is an embodiment relating to the second invention.
  • the indium oxide is in a range of 67 to 93% by weight
  • the tin oxide is in a range of 5 to 25% by weight.
  • zinc oxide in a range of 2 to 8% by weight, and a tin / zinc atomic ratio of 1 or more.
  • the second embodiment is characterized in that the content ratio of indium oxide is set to a value within the range of 67 to 93% by weight with respect to the composition of each metal oxide which is a constituent component of the target.
  • the reason for this is that if the content ratio of indium oxide is less than 67% by weight, crystallization by heat treatment becomes difficult, and the conductivity of the obtained transparent conductive oxide may decrease. On the other hand, if the content of indium oxide exceeds 93% by weight, on the other hand, the film may be easily crystallized, and the film quality immediately after sputtering may become crystalline. That's because.
  • the content ratio of indium oxide is more preferably set to a value within a range of 80 to 93% by weight, More preferably, the value is in the range of 74 to 93% by weight.
  • the content of tin oxide in evening get shall be a value within the range of 5 to 25% by weight.
  • the heat treatment may cause the transparent conductive film to not crystallize, resulting in reduced conductivity or the possibility of generating nodules during spattering. It is.
  • the content ratio of tin oxide is set to a value within the range of 5 to 20% by weight. It is more preferable that the value be in the range of 7 to 15% by weight.
  • the zinc oxide content in the evening drink should be within the range of 2 to 8% by weight.
  • the transparent conductive oxide may not be crystallized even by heat treatment, and as a result, the conductivity of the transparent conductive oxide may not be improved. It is.
  • the content of tin oxide exceeds 8% by weight, This is because the bulk resistance of the evening gate may exceed 1 X 10 " 3 ⁇ ⁇ cm, and a stable sputter may not be obtained.
  • the balance between the conductivity of the obtained transparent conductive oxide, the bulk resistance of the target, and the prevention of nodule generation is better, so that the zinc oxide content is in the range of 2 to 6% by weight.
  • the value is more preferably within the range, more preferably within the range of 3 to 5% by weight.
  • the atomic ratio of tin to all metal atoms is preferably equal to or higher than the atomic ratio of zinc to all metal atoms.
  • the atomic ratio of tin and zinc is set to a value of 1 or more. Is preferred.
  • the tin / zinc atomic ratio is more preferably set to a value in the range of 2 to 10, and more preferably to a value in the range of 3 to 5.
  • the value of the weight percentage of tin atoms to all metal atoms is calculated as the weight percentage of zinc atoms to all metal atoms (ZnZ (In + Preferably, it is at least 3% larger than the value of (Sn + Zn) X100).
  • the reason for this is that by making the difference in weight percentage (%) larger than 3%, the effect of tin doping by the heat treatment can be efficiently obtained. Therefore, the conductivity of the obtained transparent conductive oxide can be effectively improved.
  • the weight percentage ratio of tin atom and zinc atom is more preferably set to a value in the range of 4 to 30%, and further preferably to a value in the range of 5 to 20%.
  • the oxide in Jiumu and zinc oxide the general formula ln 2 0 3 (ZnO) m (although, m is an integer from 2 to 20 )) Is preferable to be contained as a hexagonal layered compound.
  • the crystal grain size of the spinel structure compound is set to a value of 5 m or less.
  • the reason for this is that when the crystal grain size exceeds 5 / m, nodules are remarkably easily generated during sputtering.
  • the crystal grain size of the spinel structure compound in the target is more preferably set to a value in the range of 0.1 to 4 / m, and even more preferably to a value in the range of 0.5 to 3 m. .
  • the crystal grain size of the spinel structure compound can be easily identified by mapping zinc (concentration distribution) by EPMA, as in the case of the hexagonal layered compound.
  • mapping zinc (concentration distribution) by EPMA as in the case of the hexagonal layered compound.
  • the crystal grain size can be measured.
  • the horizontal axis of FIG. 4 shows the crystal grain size ( ⁇ m) in the state where the spinel structure compound and the hexagonal layered compound coexist, and the vertical axis shows the unit area and It is shown taking a unit sputter evening the number of nodules generated per ring time (number Roh 8 H rs Bruno 9 0 0 mm 2).
  • the grain size of the spinel structure compound and the hexagonal layered compound should be 5 m or less. It is understood that the generation of nodules can be more reliably prevented by setting the crystal grain size to 4 m or less.
  • the crystal grain size of the spinel-structured compound can be controlled within a predetermined range by appropriately selecting the type of the raw material powder constituting the target, the average particle size of the raw material powder, the manufacturing conditions of the target, and the like. it can.
  • the average particle size of the zinc oxide powder used in preparing the target is set to a value of 2 m or less, and the average particle size of the tin oxide powder is set to 0.01 to It is preferable that the average particle diameter of the tin oxide powder be smaller than the average particle diameter of the zinc oxide powder.
  • the reason for this is that by limiting the average particle size of the zinc oxide powder and the tin oxide powder to such a range, the diffusion transfer can be controlled, and the hexagonal layered compound in the target and the spinel This is because control of the crystal grain size of the compound (5 / m or less) becomes easy.
  • the average particle size of the tin oxide powder is more preferably set to a value in the range of 0.02 to 0.3, more preferably to a value in the range of 0.03 to 0.3 m. Most preferably, the value is in the range of 0.05 to 0.2 m.
  • a desired target can be obtained by forming a hexagonal layered compound or a spinel compound in advance, setting the particle size to the above-described desired value, and mixing the resultant with indium oxide powder.
  • the bulk resistance of the target is preferably set to a value of less than 1 ⁇ 10 3 ⁇ ⁇ cm, and the density of the target is further reduced. It is preferable to set the value to 6.7 g / cm 3 or more.
  • the third embodiment is an embodiment relating to the third invention, the atomic ratio represented by I nZ (I n + Zn) is in the range of 0. 75 ⁇ 0. 97, I n 2 ⁇ 3 (Z ⁇ ) m (where m is an integer of 2 to 20), and a hexagonal layered compound represented by the formula: and the crystal grain size of the hexagonal layered compound is 5 / m or less. It is a transparent conductive oxide obtained by using a glass gate.
  • the target to be used has the same contents as in the first embodiment. Therefore, an atomic ratio represented by I (In + Zn) is a target in the range of 0.75 to 0.97, more preferably a target in the range of 0.80 to 0.95, and further more preferably Is a sunset in the range 0.85 to 0.95.
  • the thickness of the transparent conductive oxide can be appropriately selected according to the application and the material of the substrate on which the transparent conductive oxide is provided, but is usually in the range of 3 to 3, OO Onm. Is preferred.
  • the film thickness is less than 3 nm, the conductivity of the transparent conductive oxide tends to be insufficient, while if it exceeds 3,000 nm, the light transmittance is reduced and the transparent conductive oxide is not sufficiently formed. This is because when the transparent conductive oxide material is deformed in the process of manufacturing or after manufacturing the material material, cracks or the like may easily occur in the transparent conductive oxide.
  • the thickness of the transparent conductive oxide is preferably set to a value in the range of 5 to 1, O O Onm, and more preferably to a value in the range of 10 to 800 nm.
  • the IZO film thickness was 100 nm (curve B) and 220 nm (curve B).
  • the thickness was changed to lines C) and 310 nm (curve D)
  • the light transmittance at each wavelength tended to decrease slightly as the film thickness increased.
  • a transparent conductive oxide is formed using a target
  • a glass substrate ⁇ a film or sheet substrate made of a transparent resin is suitable.
  • examples of the glass substrate include glass plates manufactured from soda-lime glass, lead glass, borosilicate glass, high silicate glass, and alkali-free glass.
  • an alkali-free glass plate is more preferable because diffusion of Al-ion in the transparent conductive oxide does not occur.
  • a resin having a sufficiently high light transmittance and excellent force and electrical insulation is preferable.
  • a polyester resin such as a polyethylene terephthalate resin, a polycarbonate resin, a polyarylate Resin, polyether sulfone resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, maleimide resin, and the like.
  • a polycarbonate resin, a polyarylate resin, a poly (ethylene terephthalate) resin or a polyether sulfone resin is more preferably used because it also has heat resistance.
  • the conductivity can be increased by further performing a heat treatment (including a crystallization treatment) after the film formation.
  • a heat treatment including a crystallization treatment
  • the treatment time is set in a range of 0.5 to 3 hours. It is preferable to use a value.
  • the specific resistance of the transparent conductive oxide be 800 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the specific resistance of the transparent conductive oxide is more preferably set to 600; ⁇ ⁇ cm or less, and further preferably set to 300 ⁇ cm or less.
  • a transparent conductive oxide has a light transmittance (wavelength 500 nm or 550 nm) of 75 nm at a thickness of 100 nm, as shown by curve B (IZO / 7059 glass) in FIG. % Or more, and more preferably 80% or more.
  • a transparent electrode of various display devices such as a liquid crystal display device, a select-port luminescent display device, and the like, which require high transparency and conductivity.
  • the curve A in FIG. 8 is the transmittance curve of the glass substrate (7059 glass) itself, and the curve C is the 220 nm thick IZ I film of the third embodiment formed on the glass substrate.
  • Curve D is an example in which an IZO film of the third embodiment having a thickness of 310 nm was formed on a glass substrate, and curve E is an example in which an IZO film having a thickness of 220 nm was formed on a glass substrate. This is an example in which a TO film is formed.
  • the refractive index (wavelength 500 nm) of the transparent conductive oxide at a thickness of 90 nm is less than 2.5, as shown by curve B (IZO / 7059 glass) in Fig. 9. It is preferable that
  • Such a low refractive index is suitable for a transparent electrode of various display devices such as a liquid crystal display element, a select port luminescent display element, and the like, which require high transparency and antireflection properties. It can be used appropriately.
  • the ffi line A in FIG. 9 is an example in which a 30 nm-thick IZO film of the third embodiment is formed on a glass substrate (7059 glass).
  • the PV value (based on JIS B0601) be 1 m or less.
  • the value be 100 nm or less if Ra (JIS B0601 compliant) or 500 nm if Rz (JIS BO 601 compliant). It is preferable to set the value to nm or less.
  • a magnetron sputtering device In forming a transparent conductive oxide on a substrate, a magnetron sputtering device, an electron beam device, an ion plating device, a laser ablation device, or the like can be used. It is more preferable to use.
  • conditions for forming a film using such a magnetron sputtering apparatus are as follows.
  • plasma output fluctuates slightly depending on the area of the sunset and the thickness of the transparent conductive oxide, usually, plasma It is preferable to set the output to a value within the range of 0.3 to 4 W per 1 cm 2 of the area of the target and to set the film formation time to 5 to 120 minutes.
  • Suitable applications of the third embodiment include, for example, a transparent electrode of a liquid crystal display element, a transparent electrode of an electoran luminescence element, a transparent electrode of a solar cell, and the like.
  • the fourth embodiment is an embodiment relating to the fourth invention.
  • indium oxide is in a range of 67 to 93% by weight
  • tin oxide is in a range of 5 to 2%.
  • It is a transparent conductive oxide obtained by using a sputtering target having a range of 5% by weight and zinc oxide in a range of 2 to 8% by weight, and an atomic ratio of tin / zinc of 1 or more.
  • the same evening get used in the second embodiment can be used.
  • the ingot is composed of indium oxide in the range of 67 to 93% by weight, tin oxide in the range of 5 to 25% by weight, and zinc oxide in the range of 2 to 8% by weight.
  • the target composition preferably has a composition of 74 to 93% by weight of indium oxide, 5 to 20% by weight of tin oxide, and 2 to 6% by weight of zinc oxide, and more preferably, indium oxide. It has a composition of 80 to 89% by weight, tin oxide 8 to 15% by weight, and zinc oxide 3 to 5% by weight.
  • the value of the atomic ratio of tin atoms to all metal elements in tin oxide is expressed as follows: It is preferable that the atomic ratio of zinc atoms to all metal elements in the zinc oxide be equal to or more than that, that is, the ratio of tin-Z zinc is equal to or more than 1.
  • m in the formula representing the hexagonal layered compound is 2 to 20, Preferably it is 2-8, More preferably, it is 2-6.
  • the target used in the fourth embodiment preferably has a purity of 98% or more.
  • the presence of impurities may lower the chemical stability of the resulting film, lower the conductivity, or lower the light transmittance.
  • a more preferred purity is at least 99%, and a still more preferred purity is at least 99.9%.
  • the relative density (theoretical density) of the target be 96% or more. If the relative density is less than 96%, the film forming rate and the film quality tend to be lowered.
  • the relative density of the sintered body target is more preferably 97% or more, and further preferably 98% or more.
  • the relative density (theoretical density) of the evening gate is a total value calculated from the density of each raw material and each amount added (% by weight).
  • the transparent conductive oxide of the fourth embodiment is obtained by forming an amorphous transparent conductive oxide into a film by a sputtering method using the above-described target, and then crystallizing the same at a temperature of 230 or more. It is preferable to make it.
  • the amorphous transparent conductive oxide is formed even if the composition of the metal oxide constituting the transparent conductive oxide is the same. This is because the amorphous transparent conductive oxide has more excellent etching characteristics than the crystalline transparent conductive oxide.
  • the amorphous transparent conductive oxide is crystallized to form a transparent conductive oxide.
  • a transparent conductive oxide has significantly improved conductivity. Further, such a transparent conductive oxide has excellent stability of electric resistance under high temperature and high humidity, as shown in FIG.
  • the heat treatment temperature for crystallizing the amorphous transparent conductive oxide is more preferably at least 250 ° C., and even more preferably at least 280 ° C. It is to be noted that a higher heat treatment temperature is advantageous because the crystallization rate is higher, but it is preferable that the heat treatment temperature be such that the transparent substrate does not undergo thermal deformation. Therefore, for example, when a resin is used as the substrate, the temperature is preferably 250 ° C. or less, and when a glass substrate is used, the temperature is preferably 500 ° C. or less. No.
  • the crystal type obtained by the heat treatment is preferably a big spite crystal of indium oxide alone in consideration of the heat treatment temperature. The reason for this is that when other hexagonal layered compounds or spinel compounds are included, conductivity may be reduced due to so-called ionic impurity scattering.
  • the horizontal axis of FIG. 10 shows the heat treatment temperature (° C.) as the crystallization temperature, and the vertical axis shows the specific resistance (; cm).
  • the heat treatment temperature when the heat treatment temperature is lower than 230, the specific resistance value becomes extremely high at 3,200 ⁇ cm, and conversely, the heat treatment temperature becomes lower. When the temperature exceeds 350 ° C, the specific resistance value becomes as high as 1,000 ⁇ cm or more.
  • the heat treatment temperature is set to 230 to 3
  • the temperature is preferably in the range of 20 ° C, more preferably the heat treatment temperature is in the range of 240 to 300, and the heat treatment temperature is in the range of 250 to 290. It is more preferable to set the value within.
  • the transparent conductive oxide of the fourth embodiment is subjected to an etching treatment to have a predetermined shape.
  • the amorphous transparent conductive oxide formed by the sputtering method can be easily etched using, for example, an aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 5% by weight.
  • the etching characteristics can be improved by increasing the etching temperature.
  • the etching rate can be set to a value equal to or more than 0.1 / imZ.
  • this amorphous transparent conductive oxide as in a conventional ITO film, Since a strong acid such as hydrochloric acid or aqua regia is used as an etching solution, and complicated operations such as attaching a protective film to a wiring electrode are not required, the etching operation can be easily performed.
  • an aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 3 to 10% by weight is particularly preferably used as the etching solution. If the concentration of the aqueous oxalic acid solution is less than 3% by weight, a sufficient etching rate may not be obtained. On the other hand, if the concentration exceeds 10% by weight, crystals are generated in the solution. This is because there are cases where
  • the temperature of the etching solution is set to a value within a range of 30 to 90. ⁇ The reason is that when the temperature of the etching solution is less than 30 ° C., the etching rate becomes excessively high. On the other hand, if the temperature of the etching solution exceeds 90 ° C., it may be difficult to control the etching solution.
  • the temperature of the etching solution is more preferably set to a value within a range of 35 to 70 ° C, and the temperature of the etching solution is further preferably set to a value within a range of 40 to 50 ° C.
  • the form of the transparent conductive oxide is not particularly limited, but is preferably, for example, a film.
  • the film thickness can be appropriately selected according to the application and the material of the base material on which the transparent conductive oxide is provided, but is in the range of 3 to 3, OOO nm as in the third embodiment. It is preferred that
  • a multi-layer composite may be provided by providing a gas barrier layer, a hard coat layer, an anti-reflection layer, etc. on the substrate surface opposite to the surface on which the transparent conductive oxide is provided. preferable.
  • ethylene-vinyl alcohol copolymer polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, or the like is used.
  • a titanium-based or silica-based hard coat is used as a material for forming the hard coat layer.
  • Agent polymer materials such as polymethyl methacrylate, and inorganic polymer materials such as polyphosphazene.
  • the transparent conductive oxide of the present invention may have an organic polymer thin film or an inorganic thin film on its surface.
  • the method for producing the transparent conductive oxide of the present invention can be produced by various methods such as a sputtering method, an ion plating method, a vapor deposition method, and a laser ablation method.
  • the sputtering method it is more preferable to use the sputtering method from the viewpoints of performance, productivity and the like of the transparent conductive oxide.
  • a normal sputtering method such as RF magnetron sputtering or DC magnetron sputtering (hereinafter referred to as direct sputtering) or reactive sputtering may be used. That is, the composition of the sputtering target and the sputtering conditions to be used may be appropriately selected according to the composition of the transparent conductive oxide.
  • the sputtering conditions when a transparent conductive oxide is provided on a transparent substrate by the direct sputtering method vary depending on the direct sputtering method, the composition of the sputtering target, the characteristics of the equipment used, and the like. Although it is difficult to stipulate them all, it is preferable to set, for example, as follows in the case of DC magnetron sputtering.
  • the pressure in the vacuum chamber it is preferable to reduce the pressure in the vacuum chamber to a value of 1 ⁇ 10 3 ⁇ a or less before performing sputtering. It is preferable that the degree of vacuum at the time of sputtering be a value within a range of 1.3 1.10 2 to 6.7 Pa.
  • the degree of vacuum during sputtering 1. There are 3 X 10 ⁇ 2 ⁇ higher than a case where stability of the flop plasma is lowered, whereas, according the degree of vacuum to a low intended target than 6. 7 Pa This is because it may be difficult to increase the applied voltage. Therefore, the degree of vacuum during sputtering, more preferably in the range of 2. 7 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ 1. 3 P a, more preferably 4. 0 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ 6. 7 X 1 ⁇ ' ⁇ a.
  • the voltage applied to the get at the time of sputtering be a value in the range of 200 to 500 V.
  • the reason for this is that if the applied voltage is less than 200 V, it may be difficult to obtain a good quality thin film or the deposition rate may be limited, while if the applied voltage exceeds 500 V, This is because abnormal discharge may be caused.
  • the voltage applied to the target during sputtering is more preferably in the range of 230 to 450 V, and more preferably in the range of 250 to 420 V.
  • a mixed gas of an inert gas such as argon gas and oxygen gas is preferable. Therefore, when argon gas is used as the inert gas, it is preferable that the mixing ratio (volume ratio) of the argon gas and the oxygen gas is 0.6: 0.4 to 0.999: 0.001. that is, the oxygen partial pressure of 1 X 10- 4 ⁇ 6. 7 X 10 value and is preferably a child in the range of P a, and a value in the range of 3 X 10 ⁇ 4 ⁇ 1 X 1 O 1?
  • a target made of an alloy of indium, tin, and zinc is used as a sputtering target.
  • This alloy target can be obtained, for example, by dispersing a predetermined amount of tin or zinc powder or chip in molten indium and then cooling it.
  • the purity of this alloy target is preferably 98% or more, as in the case of direct sputtering target, more preferably 99% or more, and still more preferably 99.9%. That is all.
  • the conditions of reactive sputtering vary depending on the composition of the sputtering target, the characteristics of the equipment used, and the like.However, the degree of vacuum during sputtering, the voltage applied to the target, and the substrate temperature are the same as those for DC direct sputtering. It is preferable that
  • the atmosphere gas a mixed gas of an inert gas such as an argon gas and an oxygen gas is preferable, but the ratio of the oxygen gas is preferably set higher than that in the case of direct sputtering.
  • the mixing ratio (volume ratio) of the argon gas and the oxygen gas is 0.5: 0.5 to 0.99: 0.01. . .
  • the transparent conductive oxide according to the fourth embodiment has the above-described characteristics, for example, a transparent electrode for a liquid crystal display element, a transparent electrode for an electoluminescence device, and a transparent electrode for a solar cell It is suitable as a base material when forming a transparent electrode for various uses such as a transparent electrode by an etching method, and as an antistatic film or an anti-freezing layer for window glass.
  • the fifth embodiment is an embodiment relating to the fifth invention.
  • oxygen measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is used. It is a transparent conductive oxide with a half-width of the binding energy peak in the 1 S orbital of 3 eV or less.
  • the transparent conductive oxide of the fifth embodiment can be obtained by forming a film by a sputtering method using the sunset of the first or second embodiment.
  • the half width of the binding energy peak (binding energy peak) of the oxygen 1S orbit measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the surface of the transparent conductive oxide be 3 eV or less.
  • the reason for this is that if the half-value width exceeds 3 eV, the initial connection resistance may increase or the connection resistance during long-term use may increase significantly.
  • the selection range of usable materials may be excessively limited, or it may be difficult to control the half width value.
  • the reason why the half width of the binding energy peak (binding energy peak) of the oxygen 1 S orbital is limited to a predetermined range is based on the following knowledge.
  • the peak derived from the metal oxide and the element other than metal-oxygen-metal for example, As shown in the figure, two peaks appear, one derived from hydrogen or a carbon bond. Then, in the case of a transparent conductive oxide having a relatively large binding energy peak in the oxygen 1 S orbital, that is, a peak derived from the bond of an element other than metal-oxygen-metal, the transparent conductive oxide and the liquid crystal drive This is because when connected to an external electric circuit such as a circuit, the connection resistance increases, and the connection resistance may increase during long-term use.
  • the half-width of the binding energy peak of the oxygen 1 S orbit measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the surface of the transparent conductive oxide is set to a predetermined value, and the initial connection resistance While reducing long-term use This suppresses the tendency of the connection resistance to gradually increase.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the half width of the binding energy peak of the oxygen 1 S orbital on the surface of the transparent conductive oxide can be calculated from the oxygen 1 S orbital peak and its baseline.
  • the binding energy peak of the oxygen 1 S orbital can be obtained as one oxygen 1 S orbital peak as shown in FIG. 12 using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS).
  • XPS X-ray photoelectron spectrometer
  • a baseline can be set using the equation of Sirelli. Then, since the length from this baseline to the peak is obtained, it is easier to set a position that is half that length.
  • the binding energy width of the oxygen 1 S orbital peak can be measured at half the set length, so that this energy width can be set to the half-value width.
  • the half width of the binding energy peak in the oxygen 1S orbit measured by X-ray photoelectron spectroscopy of the transparent conductive oxide can be easily controlled by the amount of water in the vacuum chamber during sputtering.
  • the water content in the vacuum chamber is reduced by 1 ⁇ 10 ⁇ 5 to 1 ⁇ It is preferable to set the value within the range of 10.1 ⁇ Pa .
  • sputtering is performed while maintaining the water content in the vacuum chamber in the range of 1 ⁇ 10 6 to 1 ⁇ 10 1 () ⁇ a.
  • the applied voltage is preferably set to a value in the range of 200 to 500 V.
  • a mixed gas of an inert gas such as an argon gas and an oxygen gas is used as a spattering gas and an atmosphere gas. Is preferred.
  • the mixing ratio (volume ratio) of the argon gas and the oxygen gas is 0.6: 0.4 to 0.999: 0. It is preferable that the value be 0.01.
  • the conductivity of the obtained transparent conductive oxide is improved, and a transparent conductive oxide having high light transmittance can be obtained.
  • a glass substrate ⁇ a film or sheet substrate made of a transparent resin is suitable.
  • the transparent glass substrate examples include transparent glass plates made of soda-lime glass, lead glass, borosilicate glass, high silicate glass, alkali-free glass, and the like.
  • an alkali-free glass plate is preferable because alkali ions do not diffuse into the transparent conductive oxide.
  • the transparent resin a resin having a sufficiently high light transmittance and an excellent electrical insulation is preferable.
  • a polyester resin such as a polyethylene terephthalate resin, a polycarbonate resin, and a polyarylate Resin, polyether sulfone resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, maleimide resin, and the like.
  • the transparent substrate used here is a transparent glass substrate or a transparent resin substrate, in which case the light transmittance is 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more. Things.
  • the thickness of the transparent substrate is appropriately selected according to the use of the transparent conductive material and its material. Usually, the value is in the range of 15 m to 3 mm, preferably in the range of 50 m to 1 mm.
  • an intermediate layer having a thickness of 5 to 1001 is provided on the surface of the base material on which the transparent conductive oxide is provided, in order to improve the adhesion with the transparent conductive oxide. It is also preferred.
  • This intermediate layer has a single-layer structure made of a metal oxide (including silicon oxide), a metal nitride (including silicon nitride), a metal carbide (including silicon carbide), a crosslinkable resin, or the like.
  • a layer having a multilayer structure is preferably used.
  • metal oxides A 1 2 0 3, S i O x (0 ⁇ x ⁇ 2), Z N_ ⁇ , such as T i ⁇ 2.
  • metal nitride A 1 N, etc.
  • S i 3 N T i N and the like.
  • the metal carbide and the like S i C, B 4 C.
  • the crosslinkable resin include an epoxy resin, a phenoxy ether resin, and an acrylic resin.
  • the intermediate layer has a two-layer structure in which a crosslinkable resin layer and an inorganic layer are sequentially laminated.
  • a transparent glass substrate is used as the transparent substrate, a two-layer structure in which an inorganic layer and a crosslinkable resin layer are sequentially laminated is preferable. This is because such a two-layer structure further improves the adhesiveness as compared with a single-layer structure.
  • the inorganic layer is arranged on the side of the intermediate layer that is in contact with the transparent conductive oxide, a transparent conductive material having more excellent thermal stability can be obtained.
  • an adhesive layer or a gas barrier layer may be interposed between the substrate surface and the crosslinkable resin layer.
  • the adhesive used for forming such an adhesive layer include an epoxy-based, acrylic urethane-based, and phenoxy ether-based adhesive.
  • the gas barrier layer can prevent diffusion of water vapor, oxygen, and the like into the liquid crystal.
  • the transparent conductive oxide according to the fifth embodiment is amorphous and has excellent etching characteristics. Therefore, this amorphous transparent conductive oxide does not require a complicated operation such as using a strong acid such as hydrochloric acid or aqua regia as an etching solution as in the case of a conventional ITO film, or attaching a protective film to a wiring electrode. Therefore, the etching process can be easily performed.
  • aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 3 to 10% by weight which does not corrode wiring electrodes of a display device or the like.
  • the amorphous transparent conductive oxide After patterning the amorphous transparent conductive oxide by etching, it is preferable to improve the conductivity by heat treatment and to crystallize the oxide, and also to stabilize the electrical resistance under high temperature and high humidity.
  • the heat treatment temperature for crystallization is preferably at least 230 ° C, more preferably at least 250 ° C, and more preferably at least 280 ° C. Is more preferable.
  • a higher heat treatment temperature is generally advantageous because the crystallization speed is higher, but it is preferable that the temperature be lower than the thermal deformation of the substrate.
  • the heat treatment temperature is preferably set to 250 ° C. or less, and when the glass substrate is used, the heat treatment temperature is set to 500 ° C. or less.
  • the temperature is used.
  • the thickness of the transparent conductive oxide depends on the application and the material of the substrate on which the transparent conductive oxide is provided. Although it can be appropriately selected depending on, for example, it is preferable to set the value in the range of 3 to 3,000 nm as in the third embodiment and the fourth embodiment.
  • such a transparent conductive oxide can be used as a transparent electrode for a liquid crystal display element, a transparent electrode for an electora luminescence element, and a transparent electrode for a solar cell by utilizing the excellent transparency, conductivity, or etching characteristics. It can be suitably used for applications such as electrodes.
  • the sixth embodiment is an embodiment relating to the sixth invention, and is a transparent conductive oxide formed on a colored layer provided on a base material.
  • the following description is based on the case of Kara-Fil.
  • the color filter of the sixth embodiment is configured by laminating an organic coloring layer 12 and a transparent conductive film (electrode) 24 on a substrate 10 in this order. It was Rafil evening.
  • the organic coloring layer 12 is composed of RGB pixels (red pixel, green pixel, and blue pixel) 14, 16, and 18, and a black matrix (light-shielding layer) 20 provided between the pixels. is there.
  • the film 22 is heat-treated at a temperature of 200 ° C. or higher, more preferably in the range of 230 ° C. to 300 ° C., and the crystallized transparent conductive film 24 is used as an electrode. It is a color filter having.
  • composition of the transparent conductive oxide constituting the transparent conductive film in the above composition range This is because a sintered compact made of a transparent conductive oxide having this composition range can perform low-temperature sputtering.
  • the amorphous conductive film is formed on the organic coloring layer by forming the transparent conductive film from the sintered body using a sputtering method. This is because a transparent conductive film having excellent etching characteristics can be formed.
  • the thickness of the transparent conductive film is preferably set to a value within the range of 3 to 3,000 nm as described in the first embodiment.
  • the substrate used for the color filter examples include glass and synthetic resins having excellent transparency, for example, films and sheets of polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyarylate, polyethersulfone, and the like.
  • the organic coloring layer provided on the substrate may be formed directly on the substrate, or a pixel of the organic coloring layer may be planarly separated, and a light-shielding layer (black matrix) may be provided between the organic coloring layers.
  • a composition comprising a coloring agent and a binder resin is used.
  • colorants examples include perylene pigments, lake pigments, azo pigments, quinacridone pigments, anthraquinone pigments, anthracene pigments, isoindrin pigments, isoindolinone pigments, phthalocyanine pigments, Triphenylmethane-based basic dyes, indanthrone-based pigments, indophenol-based pigments, cyanine-based pigments, and dioxazine-based pigments can be used.
  • the binder resin is preferably a resin having heat resistance.
  • an epoxy resin, a urethane resin, a urea resin, an acrylic resin, a polyvinyl alcohol resin, a polyimide resin, and a mixture thereof are preferably used.
  • a polyimide resin is preferable because it has high heat resistance.
  • the light-shielding layer described above is not particularly limited as long as it prevents interaction between the organic coloring layers.
  • a chromium film, a partially oxidized chromium film, or a black colored organic coloring layer is used.
  • a layer composed of a layer or the like is preferably used.
  • each of the red, blue and green pigments selected from the above-mentioned coloring agents and a binder resin are mixed and dispersed in the solvent. After the paste is manufactured, it is preferable to form RGB pixels by photolithography.
  • paste is applied on a substrate or a light-shielding layer processed into a stripe, semi-cured, and then a stripe-shaped green organic coloring layer (G pixel) corresponding to the pixel is formed by photolithography, and this is cured. It should be done.
  • G pixel green organic coloring layer
  • the red and blue organic coloring layers may be formed in the same manner.
  • a protective layer made of a polyimide resin or the like may be formed on the organic coloring layer.
  • an amorphous transparent conductive film is formed on the organic coloring layer or on the protective layer provided on the organic coloring layer.
  • the amorphous transparent conductive film contains 67 to 93% by weight of indium oxide, preferably 74 to 93% by weight, and 5 to 25% by weight of tin oxide, and preferably 5 to 20% by weight.
  • zinc oxide has a composition of 2 to 8% by weight, preferably 2 to 6% by weight, and the atomic ratio of tin to all metal atoms is not less than the atomic ratio of zinc to all metal atoms.
  • a magnetron sputtering device When a transparent conductive film is formed on the organic coloring layer or the protective layer, a magnetron sputtering device is preferably used. Therefore, the conditions for forming the amorphous transparent conductive film slightly vary depending on the area and thickness of the target, but usually, the plasma output is set to a range of 3 to 4 W per lcm 2 of the target area. By setting the time to 5 to 120 minutes, an amorphous transparent conductive film having a desired thickness can be obtained.
  • the thickness of the amorphous transparent conductive film varies depending on the type of display device to be applied. Normally, the thickness is in the range of 3 to 3, OOO nm, preferably in the range of 20 to 600 nm, and more preferably in the range of 30 to 200 nm. nm range.
  • the obtained amorphous transparent conductive film has much better etching characteristics than the crystalline transparent conductive film. Therefore, in the etching process at the time of patterning, a weak acid which does not corrode the wiring material, for example, an aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 3 to 10% by weight can be used as the etching solution.
  • an aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 5% by weight is used as an etching solution.
  • the etching rate is 0.1 amZ min or more. Has excellent etching characteristics.
  • amorphous transparent conductive film is patterned by etching, it is heat-treated and crystallized as shown in FIG. 11 (d), and has excellent heat resistance and moisture resistance. It is preferable to use a transparent conductive film.
  • the heat treatment conditions in this case are 200 ° C. or higher, preferably 230 ° C. or higher, and more preferably 250 ° C. or higher, and the processing time is preferably 0.5 to 3 hours.
  • the seventh embodiment is represented by a embodiment relates to a manufacturing method of the first and second aspects of the present invention I n 2 0 3 (Z ⁇ ) m (although, m is an integer of 2-20.)
  • This is a first method for producing a sputtering target containing a hexagonal layered compound and having a crystal grain size of the hexagonal layered compound of 5 m or less.
  • It is a method of manufacturing a sputtering target including the steps (3) to (3).
  • each metal oxide used as a raw material for producing a target is uniformly mixed and pulverized by using an ordinary mixing and pulverizing machine, for example, a wet ball mill or a bead mill, or an ultrasonic device.
  • the average particle size of the powder or the like is 2 or less, more preferably 0.1 to 1.8 m, still more preferably 0.3 to 1.5 m, and still more preferably 0.5 to 1.5 m. It is preferable to carry out the mixing and pulverizing treatment so as to have a range of 2 m.
  • the average particle size of the tin oxide powder is preferably set to a value within the range of 0.01 to 1, preferably 0.1 to 1.
  • the value is more preferably in the range of 0.7 m, and even more preferably in the range of 0.3 to 0.5 m.
  • the reason for this is that by limiting the average particle size of the tin oxide powder to such a range, it becomes easier to control the crystal particle size (5 m or less) of the hexagonal layered compound and spinel compound in the target. It is.
  • the indium compound and the zinc compound used as the raw materials are oxides or Is preferably a compound that becomes an oxide after firing, that is, an indium oxide precursor or a zinc oxide precursor.
  • Such indium oxide precursors and zinc oxide precursors include sulfides, sulfates, nitrates, halides (chlorides, bromides, etc.), carbonates, organic salts (acetates, Oxalates, propionates, naphthenates, etc., alkoxide compounds (methoxide compounds, ethoxide compounds, etc.), and organic metal complexes (acetyl acetatetonate compounds, etc.).
  • nitrates, organic acid salts, alkoxides, and organometallic complexes are preferable because they are completely thermally decomposed even at low temperatures and no impurities remain.
  • the calcining step it is preferable to perform heat treatment at 500 to 1,200 ° C. for 1 to 100 hours.
  • the reason for this is that under heat treatment conditions of less than 500 ° C. or less than 1 hour, the thermal decomposition of the indium compound, zinc compound and tin compound may be insufficient. On the other hand, if the heat treatment conditions exceed 1,200 Ot: or exceed 100 hours, the particles may become coarse.
  • heat treatment in a temperature range of 800 to 1,200 ° C. for 2 to 50 hours.
  • the calcined product obtained here is preferably pulverized before molding and sintering.
  • the pulverization of the calcined product is preferably performed using a ball mill, a roll mill, a pearl mill, a jet mill, or the like so that the particle diameter becomes 0.01 to 1.0 m.
  • the obtained calcined product is formed into a shape suitable as a target.
  • Molding, injection molding, injection molding, etc. are performed as such a molding process, but in order to obtain a sintered body having a high sintering density, molding by CIP (cold isostatic pressure) or the like is performed. After that, it is preferable to perform a sintering process described later.
  • a molding aid such as polyvinyl alcohol, methylcellulose, polywax, or oleic acid may be used.
  • the obtained fine powder may be formed into a desired shape by press molding, fired, and fired by HIP (hot isostatic pressure).
  • HIP hot isostatic pressure
  • the firing conditions in this case are usually 1,400 to 1,600 ° (:, preferably 1,430 to 1,550:) in an oxygen gas atmosphere or under oxygen gas pressure.
  • the firing is performed at 1,500 to: L, 540 ° C. for 30 minutes to 72 hours, preferably 10 to 48 hours.
  • the rate of temperature rise is preferably 10 to 50 ° C./min.
  • the obtained sintered body is preferably subjected to a reduction treatment in the reduction step, although it is optional, in order to make the bulk resistance uniform as a whole.
  • Such reduction methods include a method using a reducing gas, vacuum calcination or inert Reduction by gas or the like can be applied.
  • hydrogen, methane, carbon monoxide, a mixed gas of these gases and oxygen, or the like can be used.
  • nitrogen, argon, a mixed gas of these gases and oxygen, or the like can be used.
  • the reduction temperature is 100 to 800 ° C, preferably 200 to 800 ° C. Further, the reduction time is 0.01 to 10 hours, preferably 0.05 to 5 hours.
  • the sintered body obtained by sintering in this way should be further cut into a shape suitable for mounting on a sputtering device, and a mounting jig should be attached to form a sputtering target. Is preferred.
  • the composition of each metal oxide as a constituent component is set in the above range, and particles of 2 m or less are used in an oxygen gas atmosphere or under an oxygen gas pressure. It is fired at a temperature of 1,400 ° C or more, and since zinc oxide and zinc oxide are present in the form of crystals of a hexagonal layered compound, the bulk resistance of this target is reduced and its crystal grain size is reduced. Has a dense crystal structure of 5 am or less.
  • the eighth embodiment relates to another manufacturing method of the first and second inventions, and is represented by In 2 ⁇ 3 (Z n O) n , where m is an integer of 2 to 20.
  • a second method for producing a sputtering target comprising a hexagonal layered compound described above, and having a crystal grain size of the hexagonal layered compound of 5 zm or less.
  • a method for producing a sputtering target comprising the following steps (1) to (5). (1) a step of forming a hexagonal layered compound represented by In 2 ⁇ 3 (ZnO) m (where m is an integer of 2 to 20)
  • the average particle size of the hexagonal layered compound or the like in the target can be extremely strictly controlled. Therefore, generation of nodules during sputtering using the evening getter can be effectively prevented.
  • indium oxide powder having an average particle diameter of 2 / .im or less is not necessarily used in the step of generating the hexagonal layered compound. There is no need for zinc oxide powder.
  • the average particle size of the hexagonal layered compound is more preferably set to a value in the range of 0.1 to 4 m, and even more preferably to a value in the range of 0.5 to 3 ⁇ .
  • the method for adjusting the particle size of the hexagonal layered compound is not particularly limited, but, for example, is uniformly crushed using a wet ball mill, a bead mill, or an ultrasonic device and then sieved. Can be implemented.
  • the indium oxide powder so that the atomic ratio represented by InZ (I ⁇ + ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) in the molded body is in the range of 0.75 to 0.97.
  • the spinel compound together with the indium oxide powder. That is, zinc oxide ( ⁇ ) and tin oxide (Sn ⁇ 2 ) are added at a temperature of 800 to 1200 ° C. for 30 minutes to 30 minutes. After the heat treatment for 3 hours, it is also preferable to adjust the particle size to 5 m or less, and to add at this stage.
  • Example 1 it is preferable to set the same firing conditions as in the seventh embodiment. That is, it is preferable that the molded body obtained in (4) is fired in an oxygen gas atmosphere or under an oxygen gas pressure under conditions of 1,400 to 1,600 ° C.> 30 minutes to 72 hours.
  • Example 1 the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
  • indium oxide having an average particle diameter of 1 and zinc oxide having an average particle diameter of 1 m were mixed so that the atomic ratio of indium (In / (In + Zn)) was 0.83. This was mixed and supplied to a wet ball mill, and mixed and ground for 72 hours to obtain a raw material fine powder.
  • the obtained target was measured for density, bulk resistance, X-ray diffraction analysis, crystal grain size and various physical properties.
  • the density was 6.
  • S gZcm 3 the bulk resistance measured by the four probe method was 0.91 ⁇ 10 3 ⁇ ⁇ cm.
  • the obtained target showed an oxide represented by In 2 ⁇ 3 (ZnO) 3. It was confirmed that a hexagonal layered compound composed of indium and zinc oxide was present.
  • the obtained sintered body is embedded in a resin, and the surface thereof is polished with an aluminum particle having a particle size of 0.05] 11, and then 5,000 times with EPMAT-5J XA-8621MX (manufactured by JEOL Ltd.).
  • the maximum diameter of the crystal grains of the hexagonal layered compound observed within a frame of 30 m ⁇ 30 m square on the enlarged sintered body surface was measured.
  • the average value of the maximum particle diameters measured in the same manner in the three frames was calculated, and it was confirmed that the crystal grain size of this sintered body was 3.0 / m.
  • the sintered body obtained in 1 was cut to produce a sputtering target [A1] with a diameter of about 10 cm and a thickness of about 5 mm, and physical properties were measured. .
  • the sputtering target [A1] obtained in the above (1) was mounted on a DC magnetron sputtering apparatus, and a transparent conductive oxide was formed on a glass substrate at room temperature.
  • the sputtering evening conditions here have use by mixing a suitable amount of oxygen gas to argon gas, sputtering evening pressure 3 X 1 O-ip a, ultimate pressure 5 X 1 0 ⁇ 4 ⁇ a , a substrate temperature of 25 ° C
  • the input power was 100 W and the deposition time was 20 minutes.
  • the resistivity of the transparent conductive oxide on the transparent conductive glass obtained in the above (2) was measured by a four-probe method and found to be 2.5 ⁇ 10 4 ⁇ -cm.
  • the transparent conductive oxide was confirmed to be amorphous by X-ray diffraction analysis. On the other hand, it was confirmed that the smoothness of the film surface was good because the PV value (according to JI SB 0601) was 5 nm.
  • Example 2 indium oxide and zinc oxide similar to those in Example 1 were mixed as raw materials so that the atomic ratio of indium [InZ (In + Zn)] was 0.93.
  • Example 3 indium oxide and zinc oxide as in Example 1 were mixed as raw materials such that the indium atomic ratio [InZ (In + Zn)] became 0.95.
  • the targets [B1] and [C1] were obtained in the same manner as (1) of Example 1, except that each was used.
  • Table 1 shows the measurement results of the composition and physical properties of the evening get [B 1] and [C 1] obtained here.
  • Example 2 The influence of the atomic ratio represented by InZ (In + Zn) in the target was studied. That is, in Comparative Example 1, a mixture of indium oxide and zinc oxide as in Example 1 was used so that the atomic ratio represented by InZ (In + Zn) would be 0.98. In Comparative Example 2, the same indium oxide and zinc oxide as in Example 1 were mixed as raw materials such that the atomic ratio represented by InZ (In + Zn) became 0.6. The same procedure as in Example 1 was carried out except that each of these was used, to thereby obtain evening gates [D 1] and [E 1].
  • Table 1 shows the measurement results of the compositions and physical properties of the obtained targets [D 1] and [E 1].
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a transparent conductive oxide was formed from each of the obtained targets [D1] and [E1], and a target and a transparent conductive oxide were evaluated. Table 2 shows the obtained results.
  • the raw material is a mixture of indium oxide and tin oxide
  • Example 1 was repeated except that a mixture was used so that the atomic ratio of (I n + Sn) became 0.90, and the sintering temperature of a molded body obtained from these raw materials was set to 1,400.
  • a target [F 1] was obtained in the same manner as in (1).
  • Table 1 shows the measurement results of the composition and physical properties of the obtained target [F 1].
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a transparent conductive oxide was formed from each of the obtained targets [F 1], and the getter and the transparent conductive oxide were evaluated. Table 2 shows the obtained results.
  • indium oxide powder having an average particle size of 1 zm, zinc oxide powder having an average particle size of 1 im, and tin oxide powder having an average particle size of 0.5 zzm were mixed with 75% by weight of indium oxide, 5.5% by weight zinc oxide and 19.5% by weight tin oxide The resulting mixture was supplied to a wet ball mill, and then mixed and pulverized for 72 hours to obtain a raw material fine powder.
  • This sintered body had a density of 6.8 g / cm 3 and a bulk resistance value of 0.84 ⁇ 10 3 ⁇ ⁇ cm measured by the four probe method.
  • the maximum diameter of the largest crystal particle was measured in three frames, and the average value was calculated. As a result, it was confirmed that the crystal grain size of the hexagonal layered compound and the spinel structure compound was 4.1 im.
  • the sintered body thus obtained was cut to prepare a target [A2] having a diameter of about 10 cm and a thickness of about 5 mm.
  • Table 3 shows the measurement results of the composition and physical properties of the target [A2] obtained here.
  • the sputtering target [A2] obtained in the above (1) was mounted on a DC magnetron sputtering apparatus, and a transparent conductive oxide film was formed on a glass substrate at room temperature.
  • the sputtering evening conditions using mixed an appropriate amount of oxygen gas to argon gas, a spa Tsu evening pressure 3 X 10 P a, ultimate pressure 5 X 10 ⁇ 4 ⁇ a, at a substrate temperature of 25, the input power ⁇ 00W, formed
  • the film time was 20 minutes.
  • the sputtering target [A2] obtained in the above (1) was mounted on a DC magnetron sputtering apparatus, and then a mixed gas obtained by adding 3% hydrogen gas to argon gas was used. Sputtering was performed continuously for 8 hours under the same conditions as in).
  • the conductivity (resistivity) of the transparent conductive oxide film obtained in (2) was measured by a four-probe method, and was 2.8 ⁇ 10 4 ⁇ ⁇ cm.
  • the transparent conductive oxide film was confirmed to be amorphous by X-ray diffraction analysis.
  • the PV value measured by a surface roughness meter was 5 nm, which was extremely good.
  • the light transmittance (wavelength: 500 nm) was measured by a spectrophotometer. As a result, the light transmittance was 82%, and it was confirmed that the obtained transparent conductive oxide film was also excellent in transparency.
  • the transparent conductive glass obtained in the above (2) was subjected to a heat treatment.
  • the sample was heated to 215 ° C. in an argon gas atmosphere at a temperature rising rate of 20 ° C./Z, and the holding time at this temperature was set to 1 hour.
  • etching workability of the obtained transparent conductive oxide film was evaluated. That is, a part of the transparent conductive oxide film on the transparent conductive glass was formed into a line having a line width of 100 to 100 m using an aqueous solution of oxalic acid (concentration of 5% by weight) at 40. A cross-section at the boundary between the etched portion and the non-etched portion was observed with an electron microscope.
  • the transparent conductive oxide film does not remain in the etched portion, and the edge of the transparent conductive oxide film remaining in the non-etched portion has a cross-sectional shape that is smoothly inclined toward the etched portion.
  • the obtained transparent conductive oxide film was found to have excellent etching workability.
  • the evaluation of the etchability of the transparent conductive oxide film was based on the following criteria.
  • Etching can be performed to a line width of 10 m, and no residue is observed.
  • Etching can be performed to a line width of 50 / m, and no residue is observed.
  • Etching can be performed to a line width of 100 x m, but a residue is observed in a part.
  • Example 5 the mixing ratio was 73% by weight of indium oxide, 20% by weight of tin oxide and 7% by weight of zinc oxide, and in Example 6, 87% by weight of indium oxide, In Example 7, the mixing ratio was 88% by weight of indium oxide, 10% by weight of tin oxide, and 2% by weight of zinc oxide. In Example 8, the mixing ratio was 10% by weight of tin oxide and 3% by weight of zinc oxide. Except for the incorporation ratio of 91% by weight of indium, 7% by weight of tin oxide and 2% by weight of zinc oxide, the same procedure as in Example 4 was performed to obtain evening get [B2], [C2], [D2], and [E 2] was obtained.
  • Table 3 shows the measurement results of the compositions and physical properties of the obtained targets [B 2], [C 2], [D 2], and [E 2].
  • Example 4 In the same manner as in Example 4, a transparent conductive oxide was formed from each of the obtained targets [B 2], [C 2], CD 2], and [E 2], and the target and the transparent conductive oxide were formed. The oxide was evaluated. Table 4 shows the obtained results.
  • a sputtering target was prepared in the same manner as in Example 4 except that zinc oxide powder having an average particle diameter of 3 m was used as a raw material, and the mixing ratio of the raw materials was changed to 90% by weight of indium oxide and 10% by weight of zinc oxide. [F 2] was obtained.
  • Table 3 shows the measurement results of the composition and physical properties of the sputtering target [F2] obtained here.
  • Example 4 In the same manner as in Example 4, a transparent conductive oxide was formed from the obtained target [F 2], and the target and the transparent conductive oxide were evaluated. Table 4 shows the obtained results.
  • the compounding ratio of the raw materials was set to 90% by weight of indium oxide and 10% by weight of tin oxide in Comparative Example 5, and 87% by weight of indium oxide and 90% by weight in Comparative Example 6.
  • the mixing ratio of tin oxide is 10% by weight and zinc oxide is 3% by weight.
  • the mixing ratio is 90% by weight of indium oxide, 5% by weight of tin oxide and 5% by weight of zinc oxide.
  • evening gates [G2] and [12] were obtained in the same manner as in Example 4, respectively.
  • Comparative Example 6 a target [H 2] was obtained in the same manner as in Example 4, except that the sintering temperature of the molded body was set to 1,100 ° C.
  • Table 3 shows the measurement results of the compositions and physical properties of the obtained targets [G 2], [H 2], and [I 2].
  • Example 4 In the same manner as in Example 4, a transparent conductive oxide was formed from each of the obtained targets [G 2], [H 2], and [I 2], and the target and the transparent conductive oxide were evaluated. did. Table 4 shows the obtained results.
  • the thickness of the obtained transparent conductive oxide film was measured by a stylus method using DEK TAK 3030 manufactured by Sloan. :) X-ray diffraction measurement
  • the light transmittance (light wavelength 500 or 550 nm) of the transparent conductive oxide film was measured using a UV spectrometer U-3210 (manufactured by Hitachi, Ltd.).
  • the surface resistance (initial surface resistance) of the transparent conductive oxide film is measured using a resistance measuring device portless FP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the specific resistance (initial specific resistance R Q ) is determined by the four-terminal method. Was measured.
  • the initial surface resistivity was 10. 4ohm Noro, also the initial resistivity (R Q) is 2. was 6 X 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm . 6Carrier mobility
  • the mobility of the carrier was measured using a RESTITEST8200 (a measuring device based on the van der Pau w method, manufactured by Toyo Technicoriki Co., Ltd.) which is a Hall coefficient measuring device. As a result, it was found that the carrier mobility in the transparent conductive oxide film was 27 cmW ⁇ sec.
  • the obtained conductive transparent film was divided into two pieces, and one of the pieces was subjected to the heat resistance test 7 and the like.
  • the specific resistance ( Rlfl .) Of the transparent conductive oxide film was measured after leaving the conductive transparent film in the air at 90 ° C. for 1,000 hours .
  • the other piece in the obtained conductive transparent film was evaluated for etching properties using an aqueous solution of oxalic acid having a temperature of 40 t: and a concentration of 5% by weight as an etching solution. As a result, it was confirmed that the etching rate (initial etching rate) of the transparent conductive oxide film was 0.2 // minute.
  • a conductive transparent glass was obtained in the same manner as in Example 9 except that # 7509 manufactured by KONING CO., LTD. Was used as the transparent substrate, and an alkali-free glass substrate was used.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film in the conductive transparent glass thus obtained.
  • the conductive transparent glass obtained here was divided into three test pieces, and two of the test pieces were used in the same manner as in Example 9 to obtain an initial table of the transparent conductive oxide film.
  • the sheet resistance, initial resistivity (R Q ), carrier mobility, resistance change rate, and initial etching speed were measured.
  • Example 7 After heating the remaining piece at 200 ° C. for 1 hour, the surface resistance and the etching rate of the transparent conductive oxide film were measured in the same manner as in Example 9. Further, the specific resistance of the transparent conductive oxide film after heating was calculated. Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide films after heating.
  • a conductive transparent glass was obtained in the same manner as in Example 10 except that the substrate temperature was set to 215 :.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film on the obtained conductive transparent glass.
  • Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film after heating.
  • Example 9 The same polyester film as in Example 9 was used as the transparent substrate, and the sputtering target was In 2 ⁇ 3 (ZnO) 3, which was a hexagonal layered compound (having a crystal grain size of 3.8 m or less).
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film on the obtained conductive transparent glass.
  • Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film after heating.
  • a conductive transparent glass was obtained in the same manner as in Example 12, except that the same alkali-free glass substrate as in Example 10 was used as the transparent substrate.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film on the obtained conductive transparent glass.
  • Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film after heating.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film on the obtained conductive transparent glass.
  • Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film after heating.
  • Example 9 The same polyester film as in Example 9 was used as the transparent substrate, and a 1 / zm-thick epoxy resin layer was provided on the surface by spin coating, and the epoxy resin was photo-cured by UV irradiation and crosslinked. A resin layer was formed.
  • a transparent conductive oxide film was provided on the cross-linkable resin layer in the same manner as in Example 14 to obtain a conductive transparent film.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film in the obtained conductive transparent film.
  • Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film after heating.
  • Example 9 The same polyester film as in Example 9 was used as the transparent base material, and a hexagonal layered compound (crystal grain size 3.8 m) In 2 ⁇ 3 (Z ⁇ ) 3
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratio of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film in the obtained conductive transparent film.
  • Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film after heating.
  • Example 9 As the transparent substrate, using the same polyester film as in Example 9, on which, by an electron beam deposition method to form a S I_ ⁇ 2 layer having a thickness 1 00 nm. Next, a transparent conductive oxide film was provided on the surface of the Si 2 layer in the same manner as in Example 12 to produce a conductive transparent film.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratio of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film in the obtained conductive transparent film.
  • Table 7 shows the evaluation results of the transparent conductive oxide film after heating.
  • Example 10 The same alkali-free glass substrate as in Example 10 was used as the transparent substrate, the temperature of this glass substrate was set at 215 ° C, and the amount of oxygen gas in the mixed gas during sputtering was 3% (oxygen A conductive transparent glass was obtained in the same manner as in Example 9 except that the partial pressure was changed to 3 ⁇ 10′3Pa).
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratio of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratio of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • the transparent conductive oxide film after heat treatment of the formed transparent conductive oxide film was analyzed by an X-ray diffraction method, and it was confirmed that indium oxide crystals were present.
  • Example 10 As the transparent substrate, using the same non-alkali glass substrate as in Example 10, as Sputtering targets, except that had use the I TO target [I n 2 0 3 / 5at. % Sn0 2 ], similarly to Example 11 Thus, a conductive transparent glass was obtained.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the conductive transparent glass.
  • Example 10 The same alkali-free glass substrate as in Example 10 was used as the transparent substrate, and a hexagonal layered compound (having a crystal grain size of 8 / m or less) was used as the sputtering target.
  • a result of X-ray diffraction measurement it was confirmed that indium oxide crystals existed in the transparent conductive oxide film of the obtained conductive transparent glass.
  • Table 5 shows the film forming conditions and the atomic ratios of the constituent metals of the obtained transparent conductive oxide film.
  • Table 6 shows the evaluation results of the conductive transparent glass.
  • Substrate temperature Oxygen partial pressure In / Sn / film thickness Material (.C) (Pa) (In + Zn) ⁇ + ⁇ + Sn) (nm)
  • Example 14 Glass 20 5.0 X10 ' 4 0.91 0.10 210
  • Indium oxide powder having an average particle size of 1, zinc oxide powder having an average particle size of 1, and tin oxide powder having an average particle size of 0.5 m were mixed with indium oxide by weight 80% and zinc oxide 5 by weight.
  • the mixture was supplied to a wet ball mill so as to have a ratio of 15% by weight of tin oxide and 15% by weight of tin oxide, and then mixed and pulverized for 72 hours to obtain a raw material fine powder.
  • the relative density of the obtained sintered body (having a crystal grain size of 4.0 / xm or less) was 98%, and its bulk resistance was 0.83 mQ'cm.
  • a jig for attachment to a sputtering device was attached to the sintered body, and used as an evening get.
  • This target had a diameter of 0.16 cm.
  • a transparent conductive oxide film was formed by sputtering on an alkali-free glass substrate # 7059 (manufactured by Koingu Co., Ltd.).
  • a non-alkali glass substrate # 7059 was attached to an RF magnetron sputtering equipment, pressure in the vacuum tank was reduced in the up less 5 X 1 (T 4 P a , then mixing of the Arugo Ngasu and oxygen gas Gas was introduced up to 3 ⁇ 10 Pa, RF output was set to 100 watts, and sputtering was performed while maintaining the substrate temperature at room temperature to form a transparent conductive oxide film to obtain a transparent conductive glass.
  • the crystallinity of the obtained transparent conductive oxide film was determined using an X-ray diffraction measurement device, Kazutoya Flex RU-200B (manufactured by Rigaku Corporation). Quality was confirmed.
  • inductively coupled plasma emission spectroscopy was performed using SPS-1500 VR (manufactured by Seiko Instruments Inc.).
  • the light transmittance (light wavelength of 5 O Onm or 550 ⁇ m) of this conductive transparent glass was measured using a UV spectrometer U-3210 (manufactured by Hitachi, Ltd.).
  • the surface resistance of the transparent conductive oxide film (hereinafter referred to as the initial surface resistance) is measured using a resistance measuring device, LES FP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the specific resistance is measured by a four-terminal method. did.
  • the thickness of the transparent conductive oxide film was measured by a stylus method using DEKTAK 3030 (manufactured by Sloan).
  • a film was formed at a transparent substrate temperature of room temperature.
  • the heat treatment was performed at 280 ° C for the transparent conductive oxide film and 250 ° C for the transparent conductive oxide film formed at a transparent substrate temperature of 200, respectively, for 1 hour.
  • the specific resistance and crystallinity Z) of the transparent conductive oxide film after the heat treatment were evaluated. Table 9 shows the results of these evaluations.
  • Sintered bodies were manufactured in the same manner as in Example 19 in Examples 20 to 2.2 except that the mixing ratio of the raw materials was changed as shown in Table 8.
  • the temperature of the transparent substrate during sputtering was the temperature shown in Table 9.
  • the transparent conductive material obtained in (1) was heat-treated in the same manner as in (3) of Example 19, except that the heat treatment temperature was as shown in Table 9. Table 9 shows the results.
  • Sintered bodies were produced in the same manner as in Example 19 in Comparative Examples 11 to 15, except that the mixing ratio of the raw materials was changed as shown in Table 8.
  • Indium oxide powder having an average particle size of 3 zinc oxide powder having an average particle size of 3 m, and tin oxide powder having an average particle size of 3 m were used.
  • the temperature of the transparent substrate during sputtering was the temperature shown in Table 9.
  • the transparent conductive material obtained in (1) was heat-treated in the same manner as (3) of Example 19, except that the heat treatment temperature was as shown in Table 2.
  • Table 9 shows the results.
  • Indium oxide powder having an average particle diameter of 1 m, zinc oxide powder having an average particle diameter of 1 m, and tin oxide powder having an average particle diameter of 0.5 im were mixed with 84.8% by weight of indium oxide and oxidized. These metal oxide powders were mixed and pulverized by a wet ball mill so that the ratio of zinc was 5.2% by weight and tin oxide was 10.0% by weight. Then, it was granulated, pressed into the target shape, and fired at a temperature of 1,450 ° C to obtain a sintered body (crystal grain size of 3.7 nm or less). Next, a jig for attachment to a sputtering device was attached to the obtained sintered body, and used as a sputtering target. The dimensions of this target were 10.16 cm in diameter.
  • sputtering was performed using this target.
  • an alkali-free glass substrate [manufactured by Koning Co., Ltd .: # 7059] was used.
  • a parallel plate type magnetron sputtering device was used as a sputtering ring device, and the inside of the device was evacuated to 5 ⁇ 10 5 ⁇ a. The amount of water in the vacuum chamber at this time was measured by a mass spectrometer and found to be 8 ⁇ 10 6 ⁇ a.
  • argon gas having an oxygen gas content of 1% by volume was introduced into the apparatus, the sputtering pressure was adjusted to 0.3 Pa, and sputtering was performed to form a transparent conductive oxide film on a glass substrate. A film was formed. The thickness of the obtained transparent conductive oxide film is 1.2 nm / cm.
  • ES CA5400 manufactured by ULVAC-FAI was used, and Mg—— ⁇ ; was used as the X-ray source.
  • the detector was an electrostatic hemisphere type, and the path energy was 35.75 eV.
  • the reference peak was determined by setting the 3 d 5 '2 of indium 444. 4 e V. Further, the half-width of the peak obtained here was calculated by setting a baseline using Sirelli's equation.
  • the half value width of the binding energy peak of the oxygen 1 S orbital by the XPS method on the surface of the transparent conductive oxide film was 2.6 eV.
  • FIG. 12 shows the binding energy peak of the oxygen 1 S orbit of the surface of the transparent conductive oxide film measured by the XFS method measured here.
  • the crystallinity, light transmittance, specific resistance and etching characteristics of the transparent conductive oxide film obtained in the above (1) were evaluated.
  • the crystallinity of the transparent conductive oxide film was confirmed by X-ray diffraction measurement using ROYU FLEX RU_200B (manufactured by Rigaku Corporation).
  • the light transmittance of the transparent conductive oxide film (light wavelength 500 nm or 550 nm) was measured using a U-3210 (manufactured by Hitachi, Ltd.) by UV spectrometry including the glass substrate.
  • the surface resistance of the transparent conductive oxide film was measured by a four-terminal method using a portless FP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the specific resistance was calculated.
  • the etching characteristics were measured at 40 ° C. using an aqueous solution of oxalic acid having a concentration of 3.4% by weight as an etching solution.
  • the transparent conductive oxide film obtained in the above (1) is etched into a stripe shape having a pitch of 1 10 // m and a gap of 20 m, and is then formed on the transparent conductive oxide film having the stripe shape.
  • the anisotropic conductive films were stacked and thermocompression-bonded at 180 ° C., and the connection resistance between the transparent conductive oxide films and the anisotropic conductive films was measured. The average value of this resistor was 8 ⁇ .
  • connection resistance was confirmed. Furthermore, in order to confirm the long-term stability of the connection resistance, a test piece obtained by laminating an anisotropic conductive film on a transparent conductive oxide film and thermocompression bonding was left in an oven maintained at 95 ° C for 120 hours. After the test, the connection resistance was measured again. In this test piece, there was no change in the connection resistance even after such a long heat treatment.
  • Table 10 shows the composition of the transparent conductive oxide film obtained here and the evaluation results.
  • a target was prepared in the same manner as in Example 23 except that the mixing ratio of the metal oxide component of the raw material was changed to 87.3% by weight of indium oxide, 9.5% by weight of tin oxide and 3.2% by weight of zinc oxide. At the same time, a transparent conductive oxide film was formed. In this case, the water content in the vacuum chamber in one was 7X 10- 6 Pa.
  • the full width at half maximum of the binding energy peak in the oxygen 1 S orbital of the obtained transparent conductive oxide film was measured by the XPS method and found to be 2.5 eV.
  • Table 10 shows the composition and evaluation results of this transparent conductive oxide film.
  • Example 23 Same as Example 23 except that the mixing ratio of the metal oxide component of the raw material was changed to 81.6% by weight of indium oxide, 12.2% by weight of tin oxide, and 6.2% by weight of zinc oxide.
  • a transparent conductive oxide film was formed at the same time as preparing a sunset. In this case, the amount of water in the vacuum chamber was 9 ⁇ 10 6 ⁇ a.
  • Indium oxide powder with an average particle size of 3 m, tin oxide powder with an average particle size of 3 m, and zinc oxide powder with an average particle size of 3 m were used, and the mixing ratio was 88.7 weight% of indium oxide. %, Tin oxide 10.1% by weight, and zinc oxide 1.2% by weight, except that a target (crystal grain size 15 m) was prepared in the same manner as in Example 23, and a transparent conductive oxide film was formed. Was formed.
  • the amount of water in the vacuum chamber was 9 ⁇ 10 6 ⁇ a.
  • the half value width of the binding energy peak of the oxygen 1 S orbit measured by the XPS method in the obtained transparent conductive oxide film was 2.9 eV.
  • the transparent conductive oxide film obtained here had a low etching rate of 4.4 angstroms Z seconds.
  • Table 10 shows the composition and evaluation results of this transparent conductive oxide film.
  • Indium oxide powder with an average particle size of 3 / m, tin oxide powder with an average particle size of 3; m, and zinc oxide powder with an average particle size of 3 im were used, and the mixing ratio was 84.
  • a target (crystal grain size of 11 m) was produced in the same manner as in Example 23 except that the content was changed to 8% by weight, tin oxide 10.0% by weight and zinc oxide 5.2% by weight.
  • Example 23 the vacuum evacuation at the start of sputtering was evacuated to 2 ⁇ 10 5 ⁇ a, and the pressure was adjusted to 0.3 Pa with argon gas containing 1% by volume of oxygen gas.
  • a transparent conductive oxide film was formed in the same manner as in Example 23, except that the water content in the '— was adjusted to 9 ⁇ 10 4 ⁇ a.
  • the half value width of one peak of binding energy of oxygen 1 S orbit was 3.3 eV.
  • connection resistance was greatly increased.
  • Table 10 shows the composition and evaluation results of this transparent conductive oxide film.
  • Indium oxide powder with an average particle size of 3 m, tin oxide powder with an average particle size of 3 ⁇ , and zinc oxide powder with an average particle size of 3 / zm were used, and the mixing ratio was indium oxide 83.
  • a target (crystal grain size of 14 m) was prepared in the same manner as in Example 23 except that the weight was changed to 4% by weight, 4.3% by weight of tin oxide, and 12.3% by weight of zinc oxide.
  • a conductive oxide film was formed. In this case, the amount of water in the vacuum chamber 1 was 1 ⁇ 10 7 ⁇ a.
  • FIG. 13 shows the binding energy peak of the oxygen 1 S orbit on the surface of the transparent conductive oxide film measured by the XPS method measured here.
  • connection resistance was greatly increased.
  • Table 10 shows the composition and evaluation results of this transparent conductive oxide film.
  • the mixing ratio was set to 90.0% by weight of indium oxide and 10.0% by weight of tin oxide.
  • a target crystal grain size: 18 urn
  • Example 23 the vacuum evacuation at the start of sputtering was evacuated to 2 ⁇ 10 5 ⁇ a, and the pressure was adjusted to 0.3 Pa with argon gas containing 1% by volume of oxygen gas.
  • a transparent conductive oxide film was formed in the same manner as in Example 23 except that the amount of water in the empty chamber was adjusted to 9 ⁇ 10 ⁇ 4 4a.
  • the half width of the binding energy peak of the oxygen 1 S orbital of the transparent conductive oxide film thus obtained was 3.4 eV.
  • connection resistance was greatly increased.
  • Table 10 shows the composition and evaluation results of this transparent conductive oxide film.
  • a glass substrate was used as the substrate, and a light-shielding layer made of chromium oxide was formed on the surface.
  • the light-shielding layer was formed by a sputtering method, and the thickness of the chromium oxide layer was 0.1: 1 / m.
  • the light-shielding layer was processed into a lattice shape with a line width of 30 m by photolithography at a pitch of 110 / Xm in one direction and at a pitch of 330 z ⁇ m in a direction perpendicular thereto.
  • the mixture was dispersed and mixed with a transparent polyimide precursor solution Semicofine SP-910 (manufactured by Toray Industries, Inc.).
  • the paste was applied over the glazed chromium oxide layer. This was semi-cured to form a striped green organic coloring layer with a width of 90 ⁇ m and a pitch of 330 corresponding to the pixels, and then cured.
  • the thickness of the green organic coloring layer was 1.5 m.
  • red pigment a quinacridone pigment (C01 or Index No 73905 Pigment Red 209) is used, and as a blue pigment, a cyanine blue pigment (C010rIndex No 74160 Pigment) is used.
  • Blue 15-4 a red organic coloring layer and a blue organic coloring layer were formed in the same manner as described above, using pastes obtained by dispersing and mixing these in the above polyimide precursor solution.
  • a 2 m-thick protective layer was formed by applying and curing the polyimide precursor solution on these organic coloring layers.
  • a transparent conductive film (transparent conductive oxide film) was formed on the organic coloring layer of the glass substrate having the organic coloring layer obtained in the above (1) by a sputtering method.
  • the sputtering target used here was produced as follows. That is, a mixture of 80% by weight of indium oxide powder, 15% by weight of tin oxide powder and 5% by weight of zinc oxide was mixed and pulverized by a wet pole mill. After that, it is granulated and press-formed, and in a firing furnace under oxygen gas pressure at 1,450 ° C for 36 hours. As a result, a target [A 6] with a crystal grain size of 4. O wm was obtained.
  • the obtained target [A6] was mounted on a DC magnetron sputtering apparatus, and a transparent conductive film was formed on the organic coloring layer of the glass substrate by sputtering.
  • the atmosphere was used by mixing an appropriate amount of oxygen gas with argon gas, and the sputtering pressure was 3 X 1 ( ⁇ ⁇ a, the ultimate pressure was 5 x 10 ⁇ 4 ⁇ a, the substrate temperature was- The temperature was 5 ° C, the input power was 100 W, and the film formation time was 20 minutes.
  • a transparent conductive film was formed on the organic coloring layer of another glass substrate at a substrate temperature of 180 ° C. at the time of sputtering. This transparent conductive film was also amorphous. Table 11 shows the raw material composition and physical properties of the transparent conductive film.
  • the etching property of the obtained transparent conductive film was evaluated.
  • a part of the transparent conductive film formed on the organic coloring layer was etched at 40 ° C. with a 5% by weight aqueous solution of oxalic acid, and the cross section at the boundary between the etched portion and the non-etched portion was observed by an electron microscope. Was observed.
  • the transparent conductive film does not remain in the etched portion, and the edge portion of the transparent conductive film remaining in the non-etched portion has a cross-sectional shape that is smoothly inclined toward the etched portion. confirmed.
  • the obtained transparent conductive film had good workability even in etching using a weak acid.
  • a heat treatment was performed on the transparent conductive film formed on the organic coloring layer of the glass substrate obtained in the above (2).
  • the heat treatment was performed under an argon gas atmosphere at a heating rate of 20 ° CZ up to 23 Ot: and the holding time at 230 ° C was 1 hour.
  • the transparent conductive film after the heat treatment is crystalline, specific resistance measured by the four-probe method was 230 X 10 ⁇ ⁇ ⁇ cm.
  • the light transmittance for a light beam having a wavelength of 500 nm was 82% according to a spectrophotometer, and the transparency was excellent.
  • Example 26 On the organic coloring layer of the glass substrate having an organic coloring layer obtained in the same manner as in (1) of Example 26, 84% by weight of indium oxide powder, 12% by weight of tin oxide powder and 12% by weight of zinc oxide were used as sputtering targets. A transparent conductive film was formed using the target [B 6] (crystal grain size: 4.0 nm) manufactured in the same manner as in Example 26 (2), except that the mixture was used as a raw material in a weight% mixture.
  • target [B 6] crystal grain size: 4.0 nm
  • Table 11 shows the raw material composition and physical properties.
  • Example 26 87 wt% of indium oxide powder was used as a sputtering target on the organic colored layer of the glass substrate having an organic colored layer obtained in the same manner as (1) of Example 26.
  • Table 11 shows the raw material composition and physical properties.
  • Example 26 On an organic coloring layer of a glass substrate having an organic coloring layer obtained in the same manner as (1) of Example 26, 88% by weight of indium oxide powder, 10% by weight of tin oxide powder and 10% by weight of zinc oxide were used as sputtering targets. A transparent conductive film was formed using a target [D6] (crystal grain size: 4.0 am) manufactured in the same manner as in Example 26 (2) except that the mixture was used as a raw material in a weight% mixture.
  • target [D6] crystal grain size: 4.0 am
  • Table 11 shows the raw material composition and physical properties.
  • a mixture of 90% by weight of indium oxide powder and 10% by weight of tin oxide powder was used as a raw material on an organic colored layer of a glass substrate having an organic colored layer obtained in the same manner as (1) of Example 26.
  • a transparent conductive film was formed using a target [E6] (having a crystal grain size of 12 urn) containing no zinc oxide powder.
  • the obtained transparent conductive film was crystalline.
  • Table 11 shows the raw material composition and physical properties.
  • Example 26 On the organic coloring layer of the glass substrate having the organic coloring layer obtained in the same manner as (1) of Example 26, 90% by weight of indium oxide powder as a sputtering target and an average particle size of more than 3 / xm A transparent conductive film was formed using the target [F6] (crystal grain size 18 m) manufactured in the same manner as in Example 26 (2) except that a mixture of 10% by weight of zinc oxide powder was used as a raw material.
  • Table 11 shows the raw material composition and physical properties.
  • the obtained transparent conductive film was crystalline.
  • Table 11 shows the raw material composition and physical properties.
  • the obtained transparent conductive film was crystalline.
  • Table 11 shows the raw material composition and physical properties.
  • a transparent conductive oxide is formed by a snorkeling.
  • the generation of nodules can be suppressed effectively, and sputtering can be performed stably for a long time.
  • a sputtering target of the present invention it is possible to effectively provide a target capable of suppressing generation of nodules when forming a transparent conductive oxide by sputtering. Now you can.
  • transparent conductive oxide of the present invention excellent conductivity and transparency can be obtained, and smooth surface characteristics can be obtained.

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Description

明 細 書 スパッタリングターゲット、 透明導電性酸化物、 およびスパッタリング夕ーゲッ卜の製造方法 技術分野
本発明は、 スパッタリングターゲット (以下、 単に、 ターゲットと称する場合 がある。 ) 、 スパッタリングターゲットからなる透明導電性酸化物、 およびスパ ッ夕リング夕ーゲッ卜の製造方法に関する。
特に、 スパッタリング法を用いて透明導電性酸化物を成膜する際に発生するノ ジュールを抑制し、 安定にスパッタリングを行うことのできる夕一ゲッ卜、 その ような夕ーゲットからなる透明導電性酸化物、 およびそのようなターゲッ卜の製 造方法に関する。 背景技術
近年、 表示装置の発展はめざましく、 液晶表示装置 (L C D) や、 エレクト口 ルミネッセンス表示装置 (E L) 、 あるいはフィールドェミッションディスプレ ィ (F E D) などが、 パーソナルコンピュータや、 ワード^プロセッサなどの事務 機器や、工場における制御システム用の表示装置として使用されている。そして、 これら表示装置は、 いずれも表示素子を透明導電性酸化物により挟み込んだサン ドイッチ構造を備えている。
このような透明導電性酸化物としては、 文献 1 : 「透明導電膜の技術」 ( (株) オーム社出版、 日本学術振興会、 透明酸化物 ·光電子材料第 1 6 6委員会編、 1 9 9 9 ) に開示されているように、 スパッタリング法、 イオンプレーティング法、 あるいは蒸着法によって成膜されるインジウム錫酸化物 (以下、 I T Oと略称す ることがある) が主流を占めている。
かかる I T Oは、 所定量の酸化インジウムと、 酸ィ匕錫とからなり、 透明性や導 電性に優れるほか、 強酸によるエッチング加工が可能であり、 さらに基板との密 着性にも優れているという特徴がある。
一方、 特開平 3— 5 0 1 4 8号、 特開平 5— 1 5 5 6 5 1号、 特開平 5— 7 0 9 4 3号、 特開平 6— 2 3 4 5 6 5号等に開示されているように、 所定量の酸化 インジウムと、 酸化錫と、 酸化亜鉛とからなるターゲットや、 かかるターゲット から成膜されてなる透明電極 (以下、 I Z Oと略称することがある。 ) が知られ ており、 弱酸によるエッチング加工が可能であり、 また、 焼結性や透明性が良好 なことから広く使用されている。
このように、 1丁0ゃ1∑0は、 透明導電性酸化物の材料として優れた性能を 、有するものの、 ターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する際に、 第 2 図 (写真) に示されるようなノジュール (突起物) がターゲット表面に発生しや すいという問題が見られた。
特に、 エッチング性の改良を目的としたアモルファス I T〇膜の成膜に際して は、 そのスパッタリングチャンバ一内に微量の水や水素ガスを導入するために、 ターゲット表面が還元されてノジュールがさらに発生しやすいという問題が見ら れた。
そして、 かかるノジュールがターゲット表面に発生すると、 スパッタリング中 のプラズマのパワーによってノジユールが飛散しやすくなり、 このため飛散物が 成膜中または成膜直後の透明導電性酸化物に異物として付着するという問題が見 られた。
また、 このターゲット表面に発生したノジュールは、 異常放電の原因の一つに もなつていた。
そこで、 ターゲットにおけるノジュールの発生を抑制する方策として、 特開平 8 - 2 8 3 9 3 4号に開示されているように、 高温焼結による高密度化により細 孔を減らす努力がなされている。 すなわち、 理論相対密度において 9 9 %の夕一 ゲッ卜が製造されているが、 この場合においてもノジュール発生を完全に無くす るまでには至っていない。
このような状況から、 スパッタリングによる成膜時のノジュール発生を抑制し て、安定にスパッタリングを行うことのできる夕一ゲッ卜の開発が望まれていた。 そこで、 本発明者らは、 上記課題の解決のため鋭意検討を重ねた結果、 基本的 に、 ターゲット表面に発生するノジュールは、 スパッ夕時の掘れ残りであり、 こ の掘れ残りが生ずる原因は、 夕ーゲットを構成する金属酸化物の結晶粒径の大き さ (例えば、 l O i m以上) に依存していることを見出したものである。 つまり、 スパッ夕によってターゲットの表面から削られる場合、 結晶面の方向 により、 その削られる速度が異なり、 ターゲット表面に凹凸が発生することにな る。 そして、 この凹凸の大きさは、 焼結体中に存在する金属酸化物の結晶粒径に 依存していることが確認されている。
したがって、大きな結晶粒径を有する焼結体からなる夕ーゲッ卜を用いた場合、 夕ーゲット表面に発生する凹凸がしだいに大きくなり、 その凹凸の凸部分よりノ ジュールが発生すると考えられる。
すなわち、 本発明は、 スパッタリング法により透明導電性酸化物を成膜する際 のノジュールの発生を抑制し、 安定にスパッタリングを行うことのできる夕一ゲ ット、 このようなターゲットからなる透明導電性酸化物、 およびこのような夕一 ゲッ卜の製造方法を提供することを目的とするものである。 発明の開示
[ 1 ] 本発明によれば、 少なくとも酸化インジウムおよび酸化亜鉛を含有して なるスパッタリングターゲットにおいて、 I n / ( I n + Z n) で表わされる原 子比を 0 . 7 5〜0 . 9 7の範囲内の値とするとともに、 I n 23 ( Z n O) m
(ただし、 mは 2〜2 0の整数である。)で表される六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径を 5 m以下の値としたスパッタリング 夕一ゲッ卜が提供され、 上述した問題を解決することができる。
すなわち、 結晶粒径の大きさを所定範囲に制限することにより、 ターゲット表 面に発生する凹凸の大きさを制御し、 結果として、 ノジュール発生を効果的に抑 制することができる。
[ 2 ] また、 本発明のスパッタリングターゲットを構成するにあたり、 酸化ィ ンジゥムを 6 7〜9 3重量%の範囲、 酸化錫を 5〜2 5重量%の範囲、 および酸 化亜鉛を 2〜 8重量%の範囲で含むとともに、 錫 Z亜鉛の原子比を 1以上の値と することが好ましい。
このように構成すると、 ターゲットが緻密となり、 ノジュール発生をより効果 的に抑制することができる。
また、 このように錫 亜鉛の原子比を 1以上の値とすることにより、 結晶化後 の電気抵抗を効果的に低下させ、 導電性に優れた透明導電性酸化物を得ることが できる。
[33 また、 本発明のスパッタリングターゲットを構成するにあたり、 六方晶 層状化合物のかわりに、 あるいは六方晶層状化合物とともに、 Zn2S n〇4で表 されるスピネル構造化合物を含有し、 該スピネル構造化合物の結晶粒径を 5 β ' m以下の値とすることが好ましい。
このように構成すると、 ターゲットが緻密となり、 ノジュール発生をより効果 的に抑制することができる。
また、 このように構成すると、 スパッタリング法を用いて、 透明性や導電性に 優れた透明導電性酸化物を得ることができる。
[4] また、 本発明のスパッタリングターゲットを構成するにあたり、 バルク 抵抗を 1 X 1 0·3Ω · cm未満の値とすることが好ましい。
このように構成すると、 スパッタリング中の異常放電 (スパーク) が減少し、 安定してスパッ夕膜を得ることができる。 逆に、 バルク抵抗が 1 X 1 0"3Ω · c m以上の値となると、 ターゲット表面に電荷 (チャージ) が蓄積し、 異常放電が 生じやすくなるためである。
[5] また、 本発明のスパッタリングターゲットを構成するにあたり、 密度を 6. 7 gZcm3以上の値とすることが好ましい。
このように構成すると、 優れた機械的特性が得られるとともに、 ターゲットが 緻密となり、 ノジュール発生をより効果的に抑制することができる。
[6] また、 本発明の別の態様は、 I n/ ( I n + Z n) で表わされる原子比 力 0. 7 5〜0. 9 7の範囲であるとともに、 I n23 (Z n〇) m (ただし、 mは 2〜2 0の整数である。 ) で表される六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該 六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 ; m以下の値であるスパッタリング夕ーゲッ 卜から成膜してなる透明導電性酸化物 (非晶質透明導電性酸化物) である。
このように構成すると、 透明性や導電性に優れた非晶質透明導電性酸化物を効 果的に得ることができる。
[7] また、 本発明の透明導電性酸化物を構成するにあたり、 スパッタリング ターゲットが、 酸化インジウムを 67〜93重量%の範囲、 酸化錫を 5〜 25重 量%の範囲、 および酸化亜鉛を 2〜 8重量%の範囲で含むとともに、 錫 亜鉛の 原子比が 1以上の値であることが好ましい。
このように構成すると、 透明性や導電性に優れた非晶質透明導電性酸化物を効 果的に得ることができる。
[8] また、 本発明の透明導電性酸化物を、 230で以上の温度で結晶化し てあることが好ましい。
このように構成すると、 さらに透明性や導電性に優れた透明導電性酸化物を効 果的に得ることができる。
また、 このような温度であれば、 基材上に形成した場合であっても、 基材を損 傷するおそれが少なくなる。
[9] また、 本発明の透明導電性酸化物を構成するにあたり、 X線光電子分光 法 (XPS) で測定される酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピークの半 値幅を 3 eV以下の値とすることが好ましい。
このように構成すると、 透明性や導電性に優れた透明導電性酸化物を効果的に 得ることができる。
[10] また、 本発明の透明導電性酸化物を構成するにあたり、 基材上、 また は該基材上に設けた着色層上に形成してあることが好ましい。
このように構成すると、 透明電極や、 カラーフィル夕付き透明電極等を効果的 に提供することができる。
[1 1] また、 本発明の透明導電性酸化物を構成するにあたり、 J I S BO 601に準拠して測定される P—V値を 1 m以下の値とすることが好ましい。 このように構成すると、 透明電極や、 カラーフィル夕付き透明電極等に使用し た場合に、 断線ゃショートの発生を有効に防止することができる。
[12] また、 本発明の別の態様は、 I n203 (ZnO) m (ただし、 mは 2 〜20の整数である。 ) で表される六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶 層状化合物の結晶粒径が 5; am以下の値であるスパッタリングターゲッ卜の製 造方法において、 下記 (1) 〜 (3) の工程を含むことを特徴とするスパッタリ ングターゲットの製造方法である (以下、 第 1の製造方法) 。
(1) 酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 2 /zm以下の酸化亜鉛粉末とを配合 する工程
(2) I nZ (I n + Zn) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲 である成形体を形成する工程
(3) 成形体を、 1, 400 以上の温度で焼結する工程 このように実施すると、 スパッ夕リング法により透明導電性酸化物を成膜する 際のノジュールの発生を抑制し、 安定にスパッタリングを行うことのできる夕一 ゲッ卜を効果的に提供することができる。
[13] また、 本発明のスパッタリングターゲットの第 1の製造方法を実施す るにあたり、 前記工程 (1) で、 67〜93重量%の酸化インジウム粉末と、 5 〜25重量%の酸化錫粉末と、 2〜8重量%の酸化亜鉛粉末とを配合するととも に、 前記工程 (2) で、 錫 亜鉛の原子比を 1以上の成形体を形成することが好 ましい。 .
このように実施すると、 スパッ夕リング法により透明導電性酸化物を成膜する 際のノジュールの発生を抑制し、 安定にスパッタリングを行うことのできる夕一 ゲットを効果的に提供することができる。
[14] また、 本発明の別の製造方法の態様は、 I n23 (ZnO) m (ただ し、 mは 2〜20の整数である。 ) で表される六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 m以下の値であるスパッタリング夕一ゲ ッ卜の製造方法において、 下記 (1) 〜 (5) の工程を含むことを特徴とするス パッ夕リングターゲットの製造方法である (以下、 第 2の製造方法) 。
(1) I n,03 (Z ηθ) m (ここで、 mは 2〜 20の整数である。 ) で表わさ れる六方晶層状化合物を生成する工程
(2) 生成した六方晶層状化合物を粒径が 5 m以下に調整する工程
(3) 粒径が調整された六方晶層状化合物と、 酸化インジウム粉末とを混合する 工程
(4) I n/ ( I n + Zn) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲 である成形体を形成する工程
( 5 ) 成形体を、 1, 400 ^以上の温度で焼結する工程 このように実施すると、 予め粒径が制御された六方晶層状化合物を使用するこ とができるため、 ターゲッ卜中での平均粒径の制御がさらに容易となる。
[15] また、 本発明の第 1および第 2の製造方法を実施するにあたり、 焼結 する工程を、酸素ガス雰囲気または酸素ガス加圧下に、実施することが好ましい。 このように実施すると、 ノジュールの発生をさらに抑制し、 安定にスパッタリ ングを行うことのできる夕ーゲットを効果的に提供することができる。
[16] また、 本発明の第 1および第 2の製造方法を実施するにあたり、 酸化 ィンジゥム粉末の平均粒径を 0. 1〜2 mの範囲内の値とすることが好まし い。
このように実施すると、 六方晶層状化合物の結晶粒径が所定範囲に制御された 夕ーゲットをより効果的に提供することができる。
[17] また、 本発明の第 1および第 2の製造方法を実施するにあたり、 酸化 インジウム粉末とともに、 酸化錫粉末をさらに配合するとともに、 当該酸化錫粉 末の平均粒径を 0. 01〜1 Aimの範囲内の値とすることが好ましい。
このように実施すると、 六方晶層状化合物およびスピネル構造化合物の結晶粒 径が所定範囲に制御された夕ーゲットをより効果的に提供することができる。 [ 1 8 ] また、 本発明の第 1および第 2の製造方法を実施するにあたり、 成形 体を形成する際に、 粒径が 5 m以下に調整されたスピネル化合物をさらに配 合することが好ましい。
このように実施すると、 予め粒径が制御されたスピネル化合物を使用すること ができるため、 夕ーゲット中での平均粒径の制御がさらに容易となる。
'図面の簡単な説明
第 1図は、 第 1の実施形態の夕ーゲット (スパッタリング後) における表面写 真である。
第 2図は、 従来のターゲット (スパッタリング後) の表面写真である。
第 3図は、 第 1の実施形態のターゲット (スパッタリング後) における結晶粒 怪と、 ノジュール数との関係を示す図である。
第 4図は、 第 2の実施形態のターゲット (スパッタリング後) における結晶粒 径と、 ノジュール数との関係を示す図である。
第 5図は、 六方晶層状化合物を含有する夕一ゲットにおける X線回折チャート である。
第 6図は、 スピネル構造化合物を含有する夕ーゲットにおける X線回折チヤ一 卜である。
第 7図は、 透明導電性酸化物の抵抗安定率を示す図である。
第 8図は、 透明導電性酸化物の光透過率曲線を示す図である。
第 9図は、 透明導電性酸化物の屈折率曲線を示す図である。
第 1 0図は、 透明導電性酸化物を作成する際の熱処理温度の影響を示す図であ る。
第 1 1図は、 カラーフィル夕の製造工程図である。
第 1 2図は、 透明導電性酸化物の酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピ ークを示す図である (その 1 ) 。
第 1 3図は、 透明導電性酸化物の酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピ ークを示す図である (その 2 ) 。 発明を実施するための最良の実施形態 以下、 図面を適宜参照して、 本発明 (第 1〜第 6の発明) に関する実施の形態 1〜 8について具体的に説明する。
なお、 参照する図面は、 この発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、 形 状および配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。 したがって、 この発明は図 示例にのみ限定されるものではない。 また、 図面では、 断面を表すハッチングを 省略する場合がある。
[第 1の実施形態]
第 1の実施形態は、 第 1の発明に関する実施形態であり、 少なくとも酸化イン ジゥムおよび酸化亜鉛を含有してなるスパッタリング夕ーゲッ卜において、 I n Z ( I n + Z n) で表わされる原子比を 0. 75〜0. 97の範囲内の値とする とともに、 I n23 (Z ηθ) m (ただし、 mは 2〜 20の整数である。 ) で表 される六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径を 5 /.UTI以下の値としたスパッタリングターゲットである。
(1) 組成比
第 1の実施形態では、 夕 ゲッ卜の構成成分である各金属酸化物の組成に関し ては、 I nZ (I n + Zn) で表わされる原子比を 0. 75〜0. 97の範囲内 の値とする必要がある。
この理由は、 かかる I nZ ( I n + Zn) で表わされる原子比が、 0. 75未 満となると、 スパッタリング法により得られる透明導電性酸化物の導電性が低下 する場合があるためである。 一方、 I nZ (I n + Zn)で表わされる原子比が、 0. 97を超えると、 I n含有量が多くなり、 スパッタリング時にノジュールが 発生しやすくなるためである。
したがって、 得られる透明導電性酸化物の導電性と、 ノジュールの発生防止と のバランスがより良好となることから、 I nZ ( I n + Z n) で表わされる原子 比を 0. 80〜0. 95の範囲内の値とすることがより好ましく、 0. 85〜0. 95の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(2) 結晶構造 1 また、 第 1の実施形態では、 ターゲットの構成成分のうち、 酸化インジウムと 酸化亜鉛とが、 一般式 I n23 (Zn〇) m (ただし、 mは 2〜20の整数であ る) で表される六方晶層状化合物として含まれていることを特徴としている。 ここで、酸化インジウムや酸化亜鉛を混合物として単に存在させるのではなく、 六方晶層状化合物の結晶形態 (結晶粒径 5 ^m以下) で含有させる理由は、 夕 一ゲットを緻密にしたり、 ターゲットの密度を向上させることができ、 また、 得 られる透明導電性酸化物の導電性が向上するためである。
また、 酸化ィンジゥムゃ酸化亜鉛を六方晶層状化合物の結晶形態で含有させる ことにより、 酸化インジウムの結晶成長を抑制することもでき、 結果として、 ス パッ夕リングを行う際に、 ノジュールの発生が抑制され、 安定性よくスパッタリ ングを行うことができるようになる。
なお、 I n203 (Z ηθ) mで表される六方晶層状化合物の存在は、 結晶構造 の X線回折分析によって確かめられる。 例えば、 第 5図 (a) 〜 (d) に示され る X線回折分析チャートおよびそのピークチャートが得られば、 I n23 (Zn O ) mで表される六方晶層状化合物の存在を認めることができる。
(3) 結晶構造 2
①結晶粒径
また、 第 1の実施形態では、 ターゲット中の六方晶層状化合物の結晶粒径を 5 Li m以下の値とする必要がある。
この理由は、 かかる結晶粒径が 5 /mを超えると、 スパッタリングを行う際 に、 ノジュールが著しく発生しやすくなるためである。
ただし、 かかる結晶粒径が過度に小さくなると、 制御が困難となったり、 使用 可能な原材料の種類が過度に制限される場合がある。
したがって、 ターゲット中の六方晶層状化合物の結晶粒径を 0. l〜4/^m の範囲内の値とすることがより好ましく、 0. 5〜3 tmの範囲内の値とする ことがさらに好ましい。
②結晶粒径の大きさと、 ノジュールの発生数との関係
ここで、 第 3図を参照して、 六方晶層状化合物の結晶粒径の大きさと、 ノジュ ールの発生数との関係をより詳細に説明する。
第 3図の横軸には、 六方晶層状化合物の結晶粒径の大きさ (//m) を採って 示してあり、 縦軸には、 単位面積および単位スパッタリング時間あたりに発生し たノジュール数 (個 /8H r s/900mm2) を採って示してある。
この第 3図から容易に理解できるように、 六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 / m以下であれば、 発生したノジュール数が 0個 /8H r s/900 mm2であ るのに対して、 六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 /xmをこえると、 ノジュール の発生数が急激に増加し、 8〜32個 8Hr sZ900 mm2のノジュールが 発生している。
逆に言えば、 この第 3図から、 ノジュールの発生を効果的に防止するためには、 六方晶層状化合物の結晶粒径を 5 m以下とすることが有効であり、 結晶粒径 を 4 /i m以下とすることによりさらに確実にノジュールの発生数を防止できる ことが理解できる。
③結晶粒径の測定方法
また、 六方晶層状化合物の結晶粒径は、 電子線マイクロアナライザー (以下、 E PMAと称する場合がある。 ) を用いて測定することができる。
より具体的には、 ターゲット表面を平滑に研磨した後に、 顕微鏡を用い、 夕一 ゲット表面を 5, 000倍に拡大した状態で、 任意位置において 30 /zmX 3 0 mの枠内を設定し、 その枠内で観察される六方晶層状化合物における結晶 粒子についての最大径を、 EPMAを用いて測定する。 そして、 少なくとも 3箇 所の枠内で結晶粒子の最大径を測定するとともに平均値を算出し、 六方晶層状化 合物の結晶粒径とすることができる。
なお、 この六方晶層状化合物の結晶粒径は、 EPMAによる亜鉛のマッピング (濃度分布) により、 容易に識別することができ、 それによつて、 結晶粒径を実 測できるものである。
④結晶粒径の制御
また、 六方晶層状化合物の結晶粒径は、 ターゲットを構成する原料粉末の種類 の選択、 原料粉末の平均粒径、 ターゲットの製造条件等を適宜変更することによ り、 所定範囲に制御することができる。
例えば、 原料粉末の種類および平均粒径に関しては、 ターゲットを作製する際 に使用する酸化亜鉛粉末の平均粒径を 2 / m以下の値とすれば良い。
この理由は、 酸化亜鉛粉末の平均粒径が 2 mを超えると、 酸化インジウム に対して、 酸化亜鉛が拡散移動しやすくなり、 結果として、 形成される六方晶層 状化合物の結晶粒径の制御が困難となるためである。 逆に言えば、 酸化亜鉛粉末 の平均粒径が 2 以下であれば、 酸化インジウムが、 酸化亜鉛に対して拡散 移動しやすくなり、 六方晶層状化合物の結晶粒径の大きさを 5 m以下の値に 制御することができる。
ただし、 酸化亜鉛粉末の平均粒径が過度に小さくなると、 取り扱いが困難とな つたり、 混合粉砕処理を厳格に行う必要が生じ、 コストが高くなる場合がある。 したがって、 酸化亜鉛粉末の平均粒径を 0. 1〜1. 8 mの範囲内の値と することが好ましく、 0. 3〜1. 5 mの範囲内の値とすることがより好ま しく、 0. 5〜1. 2 ; mの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
一方、 酸化インジウム粉末の平均粒径についても、 酸化亜鉛粉末の平均粒径と 実質的に同等の大きさとすることが好ましい。
したがって、 夕ーゲッ卜を作製する際に使用する酸化インジウム粉末の平均粒 径を 2 m以下の値とすることが好ましく、 0. 1〜1. 8 mの範囲内の値 とすることがより好ましく、 0. 3〜1. 5 mの範囲内の値とすることがさ らにより好ましく、 0. 5〜1. 2 zmの範囲内の値とすることが最も好まし い。
(4) バルク抵抗
また、 夕ーゲッ卜のバルク抵抗を、 1 X 10·3Ω · cm未満の値とすることが 好ましい。
この理由は、 かかるバルク抵抗が I X 10·3Ω · cm以上の値となると、 スパ ッ夕リング中の異常放電が発生する様になり、 結果として夕ーゲット表面にノジ ユールが発生する場合があるためである。
ただし、 かかるバルク抵抗が 0. 5X 10"3Ω · cm未満の値となると、 得ら れる膜質が結晶質になる場合がある。 したがって、 ターゲットのバルク抵抗を、 0. 5 Χ 1 0·3〜0. 9 Χ 1 0·3Ω . cmの範囲内の値とすることがより好ましく、 0. 6 Χ 1 0·3〜0. 8 Χ 1 0-3 Ω - cmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(5) 密度
また、 ターゲットの密度を 6. 7 g/cm3以上の値とすることが好ましい。 この理由は、 かかる密度が 6. 7 g/cm3未満の値となると、 ノジュールの 発生が多くなつたりする場合があるためである。
ただし、 かかる密度が 7. 1 gZcm3を超えると、 ターゲット自体が金属質 になり、 スパッ夕の安定性が得られず、 結果として、 導電性や透明性に優れた膜 が得られなくなる場合がある。
したがって、 ターゲットの密度を、 6. 8〜7. 0 cm3の範囲内の値と することがより好ましい。
[第 2の実施形態]
第 2の実施形態は、 第 2の発明に関する実施形態であり、 第 1の実施形態のス パッ夕リングターゲットにおいて、 さらに、 酸化インジウムを 67~ 93重量% の範囲、 酸化錫を 5〜 25重量%の範囲、 および酸化亜鉛を 2〜 8重量%の範囲 で含むとともに、 錫/亜鉛の原子比を 1以上の値としたスパッタリング夕ーゲッ 卜である。
( 1 ) 組成比
①酸化インジウム
第 2の実施形態では、ターゲットの構成成分である各金属酸化物の組成に関し、 酸化インジウムの含有割合を 67〜93重量%の範囲内の値とすることを特徴と する。
この理由は、 かかる酸化インジウムの含有割合が 67重量%未満となると、 熱 処理による結晶化が困難となり、 得られる透明導電性酸化物の導電性が低下する 場合があるためである。 一方、 酸化インジウムの含有割合が 93重量%を超える と、 逆に容易に結晶化して、 スパッタリング直後の膜質が結晶性になる場合があ るためである。
したがって、 透明導電性酸化物の導電性と結晶性のバランスがより優れたもの となることから、 酸化インジウムの含有割合を 8 0〜9 3重量%の範囲内の値と することがより好ましく、 7 4〜9 3重量%の範囲内の値とすることがさらに好 ましい。 ②酸化錫
また、 夕ーゲットにおける酸化錫の含有割合を 5〜2 5重量%の範囲内の値と する。
この理由は、 酸化錫の含有割合が 5重量%未満となると、 熱処理して結晶化が 進んでも導電性が向上しない一方、 得られる透明導電性酸化物の導電性が逆に低 下する場合があるためである。
一方、 酸化錫の含有割合が 2 5重量%を超えると、 熱処理によっても透明導電 膜が結晶化せず導電性が低下したり、 スパッ夕リング中にノジユールが発生しや すくなる場合があるためである。
したがって、 透明導電性酸化物の結晶性と、 導電性及びノジユールの発生防止 とのバランスがより優れたものとなることから、 酸化錫の含有割合を 5〜 2 0重 量%の範囲内の値とすることがより好ましく、 7〜1 5重量%の範囲内の値とす ることがさらに好ましい。
③酸化亜鉛
また、 夕ーゲッ卜における酸化亜鉛の含有割合を 2〜 8重量%の範囲内の値と する。
この理由は、 酸化亜鉛の含有割合が 2重量%未満となると、 スパッタリング中 に得られる透明導電性酸化物が容易に結晶化したり、 夕ーゲッ卜の結晶粒径が大 きくなつて、 スパッタリング中にノジュールが発生しやすくなる場合があるため である。
一方、 酸化錫の含有割合が 8重量%を超えると、 熱処理によっても透明導電性 酸化物が結晶化しない場合があり、 結果として、 透明導電性酸化物の導電性が向 上しない場合があるためである。 また、酸化錫の含有割合が 8重量%を超えると、 夕ーゲッ卜のバルク抵抗が 1 X 1 0 "3Ω · c mを超える場合があり、 安定したス パッ夕が得られなくなる場合があるためである。
したがって、 得られる透明導電性酸化物の導電性や、 ターゲットのバルク抵抗 と、 ノジュールの発生防止とのバランスがより優れたものとなることから、 酸化 亜鉛の含有割合を 2〜 6重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、 3〜 5 重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
④錫 亜鉛
また、 錫の全金属原子に対する原子比が亜鉛の全金属原子に対する原子比と同 等またはそれ以上の値とすることが好ましく、 具体的に、 錫 Z亜鉛の原子比率を 1以上の値とすることが好ましい。
この理由は、錫/亜鉛の原子比率が 1未満の値となると、加熱処理によっても、 錫の拡散移動が少なくなり、 いわゆるドーピング効果が小さくなつて、 得られる 透明導電性酸化物の導電性が低下する場合があるためである。
ただし、 かかる錫/亜鉛の原子比率が過度に大きくなると、 未反応の錫がィォ ン性不純物として残り、 いわゆるイオン性不純物散乱によって、 導電性が低下す る場合がある。
したがって、 錫/亜鉛の原子比率を 2〜 1 0の範囲内の値とすることがより好 ましく、 3〜 5の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
⑤錫原子および亜鉛原子の重量百分率比
また、 錫原子の全金属原子に対する重量百分率 (S nZ ( I n + S n + Z n) x 1 0 0 ) の値が、 亜鉛原子の全金属原子に対する重量百分率 (Z n Z ( I n + S n + Z n ) X 1 0 0 ) の値よりも、 少なくとも 3 %大きいことが好ましい。 この理由は、 かかる重量百分率(%)の差を 3 %よりも大きくすることにより、 加熱処理による錫のドーピング効果を効率的に引き出すことができるためである。 したがって、 得られる透明導電性酸化物の導電性を有効に向上させることができ る。
ただし、 かかる重量百分率 (%) の差が過度に大きくなると、 上述したイオン 性不純物散乱により導電性が低下する場合がある。 したがって、 かかる錫原子および亜鉛原子の重量百分率比を、 4〜30%の範 囲内の値とすることがより好ましく、 5〜20%の範囲内の値とすることがさら に好ましい。
(2) 結晶構造 1
第 2の実施形態のターゲットにおいても、 第 1の実施形態と同様に、 酸化イン ジゥムと酸化亜鉛とが、 一般式 l n203 (ZnO) m (ただし、 mは 2〜20の 整数である。)で表される六方晶層状化合物として含まれていることが好ましレ^
(3) 結晶構造 2
①スピネル構造化合物
また、 第 2の実施形態の結晶構造に関し、 ターゲット中、 六方晶層状化合物の かわりに、 あるいは六方晶層状化合物とともに、 Z n2S n〇4で表されるスピネ ル構造化合物を含有し、 かつ、 該スピネル構造化合物の結晶粒径を 5 m以下 の値とすることを特徴とする。
この理由は、 酸化錫と酸化亜鉛を、 Z n2S 11〇4で表されるスピネル構造化合 物の結晶の形態で存在させることによって、 ターゲットの密度を高め、 かつ導電 性の向上を図ることができるためである。 したがって、 このようなターゲットを 用いることにより、 スパッタリングを行う際の安定性をさらに高めることができ る。
また、 これら六方晶層状化合物ゃスピネル構造化合物を含むことにより、 結果 として、 酸化ィンジゥムの結晶の成長が抑制されるため、 スパッタリング夕ーゲ ット全体がより微細で、 緻密な結晶組織となる。 よって、 得られる透明導電性酸 化物の導電性を向上させることも可能となる。
② X線回折分析
また、 かかる Z n2S 1104で表されるスピネル構造化合物の存在は、 結晶構造 の X線回折分析によつて確かめられる。
例えば、 第 6図 (a) 〜 (d) に示される X線回折分析チャートおよびそのピ 一クチャ一卜が得られれば、 Z n,S n〇で表されるスピネル構造化合物の存在 を認めることができる。
③結晶粒径
スピネル構造化合物の結晶粒径を 5 m以下の値とすることが好ましい。 こ の理由は、 かかる結晶粒径が 5 / mを超えると、 スパッタリングの際に、 ノジ ユールが著しく発生しやすくなるためである。
ただし、 かかる結晶粒径が過度に小さくなると、 制御が困難となったり、 使用 可能な原材料の種類が過度に制限される場合がある。
したがって、 ターゲット中のスピネル構造化合物の結晶粒径を 0 . 1〜4 / mの範囲内の値とすることがより好ましく、 0 . 5〜 3 mの範囲内の値とす ることがさらに好ましい。
なお、 スピネル構造化合物の結晶粒径についても、 第 1の実施形態で説明した ように、 六方晶層状化合物と同様に、 E P MAによる亜鉛のマッピング (濃度分 布) により、 容易に識別することができ、 それによつて、 結晶粒径を実測するこ とができる。
④結晶粒径の大きさとノジュールの発生数との関係
ここで、 第 4図を参照して、 スピネル構造化合物および六方晶層状化合物の結 晶粒径の大きさと、 ノジュールの発生数との関係をより詳細に説明する。
第 4図の横軸には、 スピネル構造化合物および六方晶層状化合物が並存する状 態での結晶粒径の大きさ (^ m) を採って示してあり、 縦軸には、 単位面積お よび単位スパッ夕リング時間あたりに発生したノジュール数 (個ノ 8 H r sノ 9 0 0 mm2) を採って示してある。
この第 4図から容易に理解できるように、 スピネル構造化合物および六方晶層 状化合物の結晶粒径が 5 m以下であれば、 ノジュールの発生数が 0個 8 H r s / 9 0 0 mm2であるのに対して、 スピネル構造化合物および六方晶層状化 合物の結晶粒径が 5 i mをこえると、 発生するノジュール数が急激に増加し、 5〜3 2個 Z 8 H r s / 9 0 0 mm2のノジュールが発生している。
逆に言えば、 この第 4図から、 ノジュールの発生数を効果的に防止するために は、 スピネル構造化合物および六方晶層状化合物の結晶粒径を 5 m以下とす ることが有効であり、 かかる結晶粒径を 4 m以下とすることによりさらに確 実にノジュールの発生を防止できることが理解できる。
( 結晶粒径の制御
また、 スピネル構造化合物の結晶粒径は、 ターゲットを構成する原料粉末の種 類の選択、 原料粉末の平均粒径、 ターゲットの製造条件等を適宜変更することに より、 所定範囲に制御することができる。
例えば、 原料粉末の種類および平均粒径に関しては、 ターゲットを作製する際 に使用する酸化亜鉛粉末の平均粒径を 2 m以下の値とするとともに、 酸化錫 粉末の平均粒径を 0. 01〜 1 の範囲内の値とし、 かつ、 酸化錫粉末の平 均粒径を酸化亜鉛粉末の平均粒径よりもさらに小さくすることが好ましい。
この理由は、 酸化亜鉛粉末および 化錫粉末の平均粒径をこのような範囲にそ れぞれ制限することにより、 拡散移動を制御することができ、 ターゲット中の六 方晶層状化合物や、 スピネル化合物の結晶粒径の制御 (5 / m以下) が容易と なるためである。
したがって、 酸化錫粉末の平均粒径を 0. 02〜0. の範囲内の値と することがより好ましく、 0. 03〜0. 3 mの範囲内の値とすることがさ らに好ましく、 0. 05〜0. 2 mの範囲内の値とすることが最も好ましい。 また、 あらかじめ六方晶層状化合物や、 スピネル化合物を生成せしめ、 上記所望 の粒径にした後、 酸化インジウム粉末と混合せしめ、 所望のターゲットをえるこ とができる。
(4) バルク抵抗や密度
第 1の実施形態で説明したように、 第 2の実施形態においても、 ターゲットの バルク抵抗を、 1 X 10·3Ω · cm未満の値とすることが好ましく、 さらに夕一 ゲッ卜の密度を 6. 7 g/ cm3以上の値とすることが好ましい。
[第 3の実施形態]
第 3の実施形態は、 第 3の発明に関する実施形態であり、 I nZ (I n + Zn) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲であるとともに、 I n23 (Z ηθ) m (ただし、 mは 2〜20の整数である。 ) で表される六方晶層状化合物 を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 / m以下の値であるスパ ッ夕リング夕ーゲッ卜を用いて得られる透明導電性酸化物である。
( 1 ) 夕ーゲット
第 3の実施形態において、 使用するターゲットとしては、 第 1の実施形態と同 様の内容である。 したがって、 I (I n + Zn) で表わされる原子比が 0. 75〜0. 97の範囲のターゲットであり、 より好ましくは、 0. 80〜0. 9 5の範囲のターゲットであり、 さらに好ましくは、 0. 85〜0. 95の範囲の 夕ーゲッ卜である。
(2) 膜厚
また、 透明導電性酸化物の膜厚は、 用途や透明導電性酸化物が設けられる基材 の材質等に応じて適宜選択可能であるが、 通常、 3〜3, O O Onmの範囲内で あることが好ましい。
この理由は、 かかる膜厚が 3 nm未満では、 透明導電性酸化物の導電性が不十 分となり易く、 一方、 3, 000 nmを超えると光透過性が低下したり、 透明導 電性酸化物材料を製造する過程や製造後に、 この透明導電性酸化物材料を変形さ せたときに、 透明導電性酸化物にクラック等が生じ易くなる場合があるためであ る。
したがって、 透明導電性酸化物の膜厚を、 5〜1, O O Onmの範囲内の値と することが好ましく、 10〜800 nmの範囲内の値とすることがさらに好まし い。
なお、 第 7図および第 8図に、 透明導電性酸化物の抵抗変化率や、 光線透過率 曲線に対する膜厚の影響を示す。
第 7図によれば、透明導電性酸化物(基板 PET)の膜厚を 68 nm (曲線 A)、 100 nm (曲線 B) 、 および 200 nm (曲線 C) に変えた場合であっても、 90°C、 1, 000時間加熱試験において、 抵抗変化率にほとんど差が無いこ とが理解される。
また、第 8図によれば、 I ZOの膜厚を 100 nm (曲線 B) 、 220 nm (曲 線 C ) 、 および 3 1 0 nm (曲線 D) に変えた場合には、 膜厚が厚くなると、 各 波長での光線透過率が若干低下する傾向が見られた。
( 3 ) 基材
また、 ターゲットを用いて透明導電性酸化物を成膜する際には、 基板上に形成 することが好ましい。
このような基材としては、 ガラス基材ゃ透明樹脂製のフィルムまたはシート基 材が好適である。
より具体的に、 ガラス基材としては、 ソ一ダ石灰ガラス、 鉛ガラス、 硼硅酸ガ ラス、 高硅酸ガラス、 無アルカリガラスなどから製造されたガラス板が挙げられ る。
これらのガラス板の中でも、 無アルカリガラス板が、 透明導電性酸化物中への アル力リイオンの拡散が起こらないことからより好ましい。
また、 透明樹脂としては、 十分に高い光線透過率を有し、 力、つ電気絶縁性に優 れた樹脂が好ましく、 具体的には、 ポリエチレンテレフタレート樹脂などのポリ エステル樹脂、 ポリカーボネート樹脂、 ポリアリレート樹脂、 ポリエーテルスル ホン樹脂、 アクリル樹脂、 ポリイミド樹脂、 ポリアミド樹脂、 マレイミド樹脂な どが挙げられる。
これらの透明樹脂中でも、 ポリカーボネート樹脂、 ポリアリレート樹脂、 ポリ エチレンテレフ夕レート樹脂またはポリエーテルスルホン樹脂が、 耐熱性をも兼 ね備えていることからより好適に用いられる。
( 4 ) 熱処理
また、 第 3の実施形態の透明導電性酸化物においては、 成膜後に、 さらに熱処 理 (結晶化処理を含む。 ) することによって、 導電性を高めることができる。 このような熱処理条件としては、 1 8 0〜3 0 0 °Cの温度範囲、 好ましくは 2 0 0〜2 5 0 °Cの温度範囲において、 処理時間を 0 . 5〜 3時間の範囲内の 値とすることが好ましい。
このような熱処理条件であれば、 成膜直後の透明導電性酸化物の比抵抗を、 例 えば、 2 0〜 8 0 %の割合で低下 きることが判明している。 (5) 比抵抗
透明導電性酸化物の比抵抗を、 800 Ω · c m以下の値とすることが好ま しい。
かかる比抵抗が、 800 · cmを超えると、 使用可能な用途が過度に狭 くなる場合があるためである。
したがって、 透明導電性酸化物の比抵抗を、 600 ; Ω · cm以下の値とす ることがより好ましく、 300 · cm以下の値とすることがさらに好まし い。
(6) 光線透過率
透明導電性酸化物は、 一例として、 100 nmの厚さにおいて、 第 8図の曲線 B ( I ZO/7059ガラス) に示すされるように、 光線透過率 (波長 500 n mまたは 550 nm) が 75 %以上の値であることが好ましく、 80 %以上の値 であることがより好ましい。
このような光線透過率であれば、 高い透明性と導電性とが要求される液晶表示 素子ゃェレクト口ルミネッセンス表示素子などの各種表示装置の透明電極に好適 に用いることができる。
なお、 第 8図の曲線 Aは、 ガラス基板 (7059ガラス) そのものの透過率曲 線であり、 曲線 Cは、 ガラス基板上に、 厚さ 220 nmの第 3の実施形態の I Z 〇膜を形成した例であり、 曲線 Dは、 ガラス基板上に、 厚さ 310nmの第 3の 実施形態の I ZO膜を形成した例であり、 曲線 Eは、 ガラス基板上に、 厚さ 22 0 nmの I TO膜を形成した例である。
(7) 屈折率
透明導電性酸化物の屈折率 (波長 500 nm) を、 一例として、 90 nmの厚 さにおいて、 第 9図の曲線 B ( I ZO/7059ガラス) に示されるように、 2. 5以下の値とすることが好ましい。
このような低屈折率であれば、 高い透明性や、 反射防止性が要求される液晶表 示素子ゃェレクト口ルミネッセンス表示素子などの各種表示装置の透明電極に好 適に用いることができる。
なお、 第 9図の ffi線 Aは、 ガラス基板 (7059ガラス) 上に、 厚さ 30nm の第 3の実施形態の I Z O膜を形成した例である。
(8) 表面粗さ (P— V値)
透明導電性酸化物の表面粗さとしての指標として、 P— V値 (J I S B06 01準拠) を、 1 m以下の値とすることが好ましい。
このような P— V値であれば、 液晶表示素子やエレクト口ルミネッセンス表示 素子などの各種表示装置の透明電極に用いた場合であつても、 断線ゃショ一トの 発生を有効に防止することができる。
なお、 他の表面粗さとしての指檫で表した場合、 Ra (J I S B0601準 拠) であれば、 100 nm以下の値とすることが好ましく、 Rz (J I S BO 601準拠) であれば、 500 nm以下の値とすることが好ましい。
(9) 成膜方法
また、 透明導電性酸化物を基材上に成膜するにあたっては、 マグネトロンスパ ッ夕リング装置、 エレクトロンビーム装置、 イオンプレーティング装置、 レーザ 一アブレーション装置等を用いることができるが、 マグネトロンスパッタリング 装置を用いることがより好ましい。
また、 例えば、 このようなマグネトロンスパッタリング装置を用いて成膜する 際の条件としては、 夕ーゲッ卜の面積や透明導電性酸化物の膜厚によりプラズマ の出力は若千変動するものの、 通常、 プラズマ出力を、 ターゲットの面積 l cm 2あたり、 0. 3〜4Wの範囲内の値とするとともに、 成膜時間を 5〜 120分 間とすることが好ましい。
このような成膜条件とすることにより、 所望の膜厚を有する透明導電性酸化物 を容易に得ることができる。
(10) 用途
第 3の実施形態の好適な用途としては、 例えば、 液晶表示素子の透明電極、 ェ レクト口ルミネッセンス素子の透明電極、 太陽電池の透明電極等、 あるいは、 こ れらの透明電極をエッチング法により形成する際の母材、 さらには、 帯電防止膜 ゃ窓ガラス用の氷結防止ヒ一夕等が挙げられる。
[第 4の実施形態]
第 4の実施形態は、 第 4の発明に関する実施形態であり、 第 3の実施形態のス パッタリング夕ーゲッ卜において、 酸化インジウムを 6 7〜9 3重量%の範囲、 酸化錫を 5〜2 5重量%の範囲、 および酸化亜鉛を 2〜8重量%の範囲で含むと ともに、 錫 Z亜鉛の原子比が 1以上の値であるスパッタリングターゲットを用い て得られる透明導電性酸化物である。
( 1 ) 夕ーゲット
第 4の実施形態において使用する夕ーゲットとしては、 第 2の実施形態と同様 の夕ーゲッ卜を用いることができる。
すなわち、酸化インジウムが 6 7〜9 3重量%の範囲、酸化錫が 5〜 2 5重量% の範囲、 酸化亜鉛が 2〜 8重量%の範囲からなる夕ーゲットである。
ただし、 ターゲット組成としては、 酸化インジウム 7 4〜9 3重量%、 酸化錫 5〜2 0重量%、 酸化亜鉛 2〜 6重量%の組成を有するものがより好ましく、 さ らに好ましくは、 酸化インジウム 8 0〜8 9重量%、 酸化錫 8〜1 5重量%、 酸 化亜鉛 3〜 5重量%の組成を有するものである。
また、 第 4の実施形態で使用するターゲットにおいて、 第 2の実施形態と同様 に、 この透明導電性酸化物の構成成分である酸化錫における錫原子についての全 金属元素に対する原子比の値を、 酸化亜鉛における亜鉛原子の全金属元素に対す る原子比の値以上とする、 すなわち、 錫 Z亜鉛の比率を 1以上の値とすることが 好ましい。
さらに、 第 4の実施形態で使用するターゲットにおいて、 第 2の実施形態と同 様に、 酸化インジウムと酸化亜鉛とが、 I n 203 ( Z η θ) m (m= 2〜 2 0 ) で表される六方晶層状化合物を形成し、 酸化ィンジゥムの結晶の中において六方 晶層状化合物が局所的に偏在する形態を有する酸化物ターゲットを用いるのがよ り好ましい。
なお、 この六方晶層状化合物を表す式における mの値は、 2〜2 0であるが、 好ましくは 2〜 8であり、 さらに好ましくは 2〜 6である。
そして、 第 4の実施形態で使用するターゲットは、 その純度が 9 8 %以上であ ることが好ましい。
かかる純度が 9 8 %未満では、 不純物の存在により、 得られる膜の化学的安定 性が低下したり、 導電性が低下したり、 光透過性が低下する場合があるためであ る。
したがって、 より好ましい純度は 9 9 %以上であり、 さらに好ましい純度は 9 9 . 9 %以上である。
また、 焼結体したターゲットを用いる場合、 このターゲットの相対密度 (理論 密度) を、 9 6 %以上とすることが好ましい。 この相対密度が 9 6 %未満では、 成膜速度の低下や膜質の低下を招き易いためである。
したがって、 焼結体ターゲットの相対密度は、 より好ましくは 9 7 %以上、 さ らに好ましくは 9 8 %以上である。
なお、 夕ーゲッ卜の相対密度(理論密度) は、 各原材料の密度と、 各添加量(重 量%) とから算出される合計値である。
( 2 ) 結晶化処理
また、 第 4の実施形態の透明導電性酸化物は、 上述したターゲットを用いてス パッ夕リング法により非晶質の透明導電性酸化物を成膜した後、 2 3 0 以上 の温度で結晶化させてなることが好ましい。
このように、 スパッタリング法により成膜された際に、 非晶質の透明導電性酸 化物を形成しておくのは、 透明導電性酸化物を構成する金属酸化物の組成が同一 であっても、 非晶質の透明導電性酸化物の方が、 結晶性の透明導電性酸化物より もエツチング特性に優れているからである。
次いで、 非晶質の透明導電性酸化物を結晶化させて、 透明導電性酸化物とする 力 このような透明導電性酸化物であれば、導電性が大幅に向上したものとなる。 また、 このような透明導電性酸化物であれば、 第 7図に示されるように、 .高温下 や、 高湿下での電気抵抗の安定性にも優れている。
また、 非晶質の透明導電性酸化物を結晶化させる際の熱処理温度は、 より好ま しくは 2 5 0 °C以上の値であり、 さらに好ましくは 2 8 0 以上の値である。 なお、 かかる熱処理温度は、 より高い方が、 結晶化速度が速いことから有利で あるが、 透明基材が熱変形を生じない温度とすることが好ましい。 したがって、 例えば、 基材として樹脂を用いた場合には、 2 5 0 以下の温度とすることが 好ましく、 ガラス基板を用いた場合には、 5 0 0 °C以下の温度とすることが好 ましい。 また、 熱処理により得られる結晶型としては、 熱処理温度を考慮して、 酸化インジウム単体のビックスパイ卜型結晶とすることが好ましい。この理由は、 他の六方晶層状化合物や、 スピネル化合物を含むと、 いわゆるイオン性不純物散 乱により導電性が低下する場合があるためである。
ここで、 第 1 0図を参照して、 結晶化温度の影響をより詳細に説明する。
第 1 0図の横軸には、 結晶化温度として、 熱処理温度 (°C) を採って示して あり、 縦軸には、 比抵抗 (; · c m) を採って示してある。
この第 1 0図から容易に理解できるように、 熱処理温度が 2 3 0 未満とな ると、 比抵抗の値が 3 , 2 0 0 Ω · c mと極めて高くなり、 逆に、 熱処理温 度が 3 5 0 °Cを超えると、 比抵抗の値が 1 , 0 0 0 ί Ω · c m以上と高くなる。 逆に言えば、 この第 1 0図から、 比抵抗の値を効果的に低下させるため、 例え ば、 5 0 0 Ω · c m以下の値とするためには、 熱処理温度を 2 3 0〜3 2 0 °C の範囲内の値とすることが好ましく、 熱処理温度を 2 4 0〜3 0 0 の範囲内 の値とすることがより好ましく、 熱処理温度を 2 5 0〜2 9 0での範囲内の値 とすることがさらに好ましい。
( 3 ) エッチング処理
また、第 4の実施形態の透明導電性酸化物において、エッチング処理を施して、 所定形状としてあることが好ましい。
すなわち、 スパッタリング法により成膜された非晶質透明導電性酸化物は、 一 例として、 濃度 5重量%のシユウ酸水溶液を用いて容易にエッチングすることが できる。
また、 エッチング処理温度を高めることにより、 エッチング特性を向上させる ことができる。 例えば、 4 0〜 5 0 °Cでエッチングした場合、 エッチング速度 を、 0 . 1 /i mZ分以上の値とすることができる。
したがって、 この非晶質透明導電性酸化物は、 従来の I T O膜におけるように エツチング液として塩酸や王水などの強酸を用いたり、 配線電極への保護膜の取 付など煩雑な操作を必要としないので、 エッチング操作を容易に行うことができ るという特徴がある。
なお、 エッチング液としては、 濃度が 3 ~ 1 0重量%のシュゥ酸水溶液が特に 好適に用いられる。 このシユウ酸水溶液の濃度については、 3重量%よりも希薄 であると、 十分なエッチング速度が得られない場合があり、 一方、 かかる濃度が 1 0重量%を超えると、 溶液中に結晶が発生する場合があるためである。
また、 エッチング液の温度を 3 0〜9 0での範囲内の値とすることが好まし レ^ この理由は、 エッチング液の温度が 3 0 °C未満の値となると、 エッチング 速度が過度に低下する場合があるためであり、 一方、 エッチング液の温度が 9 0 °Cを超えると、 エツチング液の管理が困難となる場合があるためである。
したがって、 エッチング液の温度を 3 5〜 7 0 °Cの範囲内の値とすることが より好ましく、 エッチング液の温度を 4 0〜 5 0 °Cの範囲内の値とすることが さらに好ましい。
( 4 ) 膜厚
また、 透明導電性酸化物の形態については特に制限はないが、 例えば、 フィル ム状であることが好ましい。
その場合、 膜厚は、 用途や透明導電性酸化物が設けられる基材の材質等に応じ て適宜選択可能であるが、 第 3の実施形態と同様に、 3〜3 , O O O n mの範囲 内であることが好ましい。
( 5 ) 多層複合体
また、 透明導電性酸化物において、 当該透明導電性酸化物を設けた面とは反対 の側の基板面に、 ガスバリヤ一層、 ハードコート層、 反射防止層等を設け、 多層 複合体とすることも好ましい。
このようなガスバリヤー層の形成材料としては、 エチレン—ビニルアルコール 共重合体ゃポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、 ポリフッ化ビニリデンなどが用いられる。
また、 ハードコート層の形成材料としては、 チタン系やシリカ系のハードコー ト剤、 ポリメチルメタクリレート等の高分子材料、 ポリフォスファゼン等の無機 高分子材料等が用いられる。 そして、 反射防止層の形成材料としては、 低屈折率 ポリマ一、 M g F2や C a F2等のフッ化物、 S i 02, Z n〇, B i 02, A 1 203 等の酸化物等からなるものが用いられる。
また、 本発明の透明導電性酸化物においては、 その表面上に有機重合体薄膜ま たは無機薄膜を有していてもよい。
( 6 ) 成膜方法
①成膜装置
次いで、 本発明の透明導電性酸化物を製造する方法については、 スパッ夕リン グ法、 イオンプレーティング法、 蒸着法、 レーザーアブレーシヨン法など、 種々 の方法により製造することが可能である。
ただし、 透明導電性酸化物の性能、 生産性等の点からスパッタリング法を用い ることがより好ましい。
そして、 スパッタリング法としては、 R Fマグネトロンスパッタリングあるい は D Cマグネトロンスパッタリング等の通常のスパッタリング法 (以下、 ダイレ ク卜スパッタリングという) でも、 反応性スパッタリングでもよい。 すなわち、 使用するスパッタリング夕ーゲッ卜の組成やスパッタリング条件は、 透明導電性 酸化物の組成に応じて適宜選択すればよい。
②成膜条件 1
また、 ダイレクトスパッタリング法により、 透明基材上に、 透明導電性酸化物 を設ける場合のスパッタリング条件は、 ダイレクトスパッタリングの方法ゃスパ ッ夕リング夕ーゲットの組成、 用いる装置の特性等により変化するために一概に 規定することは困難であるが、 D Cマグネトロンスパッタリング法による場合に は、 例えば以下のように設定することが好ましい。
(真空度)
ダイレクトスパッタリング法における到達真空度に関して、 スパッタリングを 行う前に、 真空槽内を予め 1 X 1 0 ·3Ρ a以下の値に減圧することが好ましい。 そして、 スパッタリング時の真空度を 1. 3Χ 10·2〜6. 7P aの範囲内の 値とすることが好ましい。
この理由は、 スパッタリング時の真空度が、 1. 3 X 10·2Ρ aより高いとプ ラズマの安定性が低下する場合があり、 一方、 かかる真空度が 6. 7 Paより低 いとターゲットへの印加電圧を高めることが困難となる場合があるためである。 したがって、 スパッタリング時の真空度を、 より好ましくは 2. 7 Χ 10·2〜 1. 3 P aの範囲とすることであり、 さらに好ましくは 4. 0Χ 10·2〜6. 7 X 1 Ο 'Ρ aの範囲とすることである。
(印加電圧)
また、 スパッタリング時の夕一ゲットに対する印加電圧を 200〜500 Vの 範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、 かかる印加電圧が 200V未満となると、 良質の薄膜を得ること が困難になったり、 成膜速度が制限される場合があるためであり、 一方、 かかる 印加電圧が 500 Vを超えると異常放電を招くおそれがあるためである。
したがって、 スパッタリング時のターゲットに対する印加電圧を、 より好まし くは 230〜 450 Vの範囲とすることであり、 さらに好ましくは 250〜42 0 Vの範囲とすることである。
(スパッ夕リングガス)
また、 スパッタリング時のスパッタリングガス (雰囲気ガス) としては、 アル ゴンガス等の不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスが好ましい。 したがって、 不活 性ガスとしてアルゴンガスを用いる場合、 このアルゴンガスと酸素ガスとの混合 比 (体積比) を 0. 6 : 0. 4〜0. 999 : 0. 001とすることが好ましレ すなわち、 酸素分圧を 1 X 10-4〜6. 7 X 10 P aの範囲内の値とするこ とが好ましく、 3 X 10·4〜1 X 1 O 1? aの範囲内の値とすることがより好ま しく、 4 X 10-4〜7 X 10·2Ρ aの範囲内の値とすることがさらに好ましい。 これらの混合比や酸素分圧の範囲を外れると、 低抵抗かつ光透過率の高い透明 導電性酸化物が得られない場合があるためである。 ③成膜条件 2
また、 反応性スパッタリング法により、 透明基材上に透明導電性酸化物を設け る方法においては、 スパッタリングターゲットとして、 インジウムと錫および亜 鉛の合金からなる夕ーゲットを用いる。
この合金ターゲットは、 例えば、 溶融インジウム中に錫および亜鉛の粉末また はチップの所定量を分散させた後、 これを冷却することにより得られる。
なお、 この合金夕ーゲットの純度は、 ダイレクトスパッタリング用夕一ゲット と同様に 9 8 %以上であることが好ましく、 より好ましい純度は 9 9 %以上であ り、 さらに好ましい純度は 9 9 . 9 %以上である。
また、 反応性スパッタリングの条件は、 スパッタリングターゲットの組成や用 いる装置の特性等により条件が異なるが、 スパッタリング時の真空度、 夕ーゲッ 卜印加電圧および基板温度については、 D Cダイレクトスパッタリングの条件と 同様とすることが好ましい。
また、 雰囲気ガスとしては、 アルゴンガス等の不活性ガスと酸素ガスとの混合 ガスが好ましいが、 酸素ガスの割合はダイレクトスパッタリングのときよりも高 めに設定することが好ましい。
なお、 不活性ガスとしてアルゴンガスを用いる場合、 このアルゴンガスと酸素 ガスとの混合比 (体積比) を、 0 . 5 : 0 . 5〜0 . 9 9 : 0 . 0 1とするのが 好ましい。.
( 7 ) 用途
第 4の実施形態の透明導電性酸化物は、 上述のような特性を備えていることか ら、 例えば、 液晶表示素子用の透明電極、 エレクト口ルミネッセンス素子用の透 明電極、 太陽電池用の透明電極等、 種々の用途の透明電極をエッチング法により 形成する際の母材や、 帯電防止膜や窓ガラス用の氷結防止ヒー夕等として好適で ある。
[第 5の実施形態]
第 5の実施形態は、 第 5の発明に関する実施形態であり、 第 3〜第 4の実施形 態の透明導電性酸化物において、 X線光電子分光法 (X P S ) で測定される酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピークの半値幅を 3 e V以下の値とした透 明導電性酸化物である。
( 1 ) 酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピークの半値幅
第 5の実施形態の透明導電性酸化物は、 第 1〜第 2の実施形態の夕ーゲットを 用い、 スパッタリング法により成膜することによって得ることができる。
そして、 透明導電性酸化物の表面における X線光電子分光法 (X P S ) で測定 した酸素 1 S軌道の結合エネルギーピーク (バインディングエネルギーピーク) の半値幅を 3 e V以下の値とすることが好ましい。
この理由は、 かかる半値幅が、 3 e Vを超えると、 初期接続抵抗が大きくなつ たり、 あるいは、 長期使用中における接続抵抗が、 著しく増大する場合があるた めである。
ただし、 かかる半値幅が、 l e V以下となると、 使用可能な材料の選択幅が過 度に制限されたり、 半値幅の値を制御することが困難となる場合がある。
したがって、 かかる半値幅を 1〜2 . 9 e Vの範囲内の値とすることがより好 ましく、 2 . 0〜2 . 8 e Vの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、 このように酸素 1 S軌道の結合エネルギーピーク (バインディングエネ ルギーピーク) の半値幅を所定範囲に制限するのは、 以下の知見に基づくもので ある。
すなわち、 スパッタリング法により成膜された透明導電性酸化物の表面状態を X線光電子分光法で測定すると、 金属酸化物に由来するピークと、 金属一酸素一 金属以外の元素、 例えば、 第 1 3図に示すように、 水素または炭素結合に由来す るピークとの二つピークが現れる。 そして、 この金属—酸素一金属以外の元素の 結合に由来するピーク、 すなわち酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピー クが相対的に大きい透明導電性酸化物においては、 この透明導電性酸化物と液晶 駆動回路などの外部電気回路とを接続した場合に、 その接続抵抗が大きくなつた り、 また、 長期使用中に、 接続抵抗が増大する場合があるためである。
そこで、 第 5の実施形態においては、 透明導電性酸化物の表面における X線光 電子分光法 (X P S ) で測定した酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピー クの半値幅を所定値とし、 初期接続抵抗を低減させるとともに、 長期使用中にお ける接続抵抗の漸増傾向を抑制するものである。
(2) 測定方法
透明導電性酸化物の表面における酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピ ークの半値幅は、 酸素 1 S軌道ピークおよびそのベースラインから算出すること ができる。
すなわち、 酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピークは、 X線光電子分 光装置 (XPS) を用いて、 第 12図に示すような、 一つの酸素 1 S軌道ピ一ク として得ることができる。
次いで、 得られた酸素 1 S軌道ピークにおいて、 シレリ一 (Sh i r l e y) の式を用いてベースラインを設定することができる。 そして、 このベースライン からピークまでの長さが求まるため、 その長さの半分の位置を設定することがで さる。
次いで、 設定された長さの半分の位置において、 酸素 1 S軌道ピークのバイン ディングエネルギー幅を実測できるので、 このエネルギー幅を半値幅とすること ができる。
(3) 半値幅の制御
①真空槽内の水分量
透明導電性酸化物の X線光電子分光法で測定した酸素 1 S軌道のバインディン グエネルギーピークの半値幅を、 スパッタリング時の真空槽内の水分量により、 容易に制御することができる。
すなわち、 半値幅が 3 eV以下である透明導電性酸化物を得るためには、 ズパ ッ夕リング法より成膜する際に、 真空槽内の水分量を、 1 X 10·5〜 1 X 10· P aの範囲内の値とすることが好ましい。
また、 より好ましくは真空槽内の水分量を 1 X 10·6〜 1 X 10·1()Ρ aの範囲 に維持してスパッタリングを行うことである。
②印加電圧
また、 透明導電性酸化物の半値幅を、 スパッタリング法により成膜を行う場合 のスパッタリング夕ーゲッ卜への印加電圧によっても制御することができる。 例えば、 第 4の実施形態と同様に、 印加電圧を 2 0 0〜 5 0 0 Vの範囲内の値 とすることが好ましい。
③スパッ夕リングガス
また、 透明導電性酸化物の半値幅を所定範囲に容易に制御するために、 スパッ ,夕リングガス (雰囲気ガス) として、 アルゴンガスなどの不活性ガスと、 酸素ガ スとの混合ガスを使用することが好ましい。
なお、 混合ガス中の不活性ガスとして、 アルゴンガスを用いる場合には、 この アルゴンガスと酸素ガスとの混合比 (体積比) を、 0 . 6 : 0 . 4〜0 . 9 9 9 : 0 . 0 0 1にすることが好ましい。
このような混合ガスを用いると、 得られる透明導電性酸化物の導電性が良好と なり、 しかも光線透過率の高い透明導電性酸化物を得ることができる。
( 4 ) 基材
透明導電性酸化物を形成する際に用いる基材としては、 ガラス基材ゃ透明樹脂 製のフィルムまたはシート基材が好適である。
透明ガラス基材としては、 ソーダ石灰ガラス、 鉛ガラス、 硼硅酸ガラス、 高硅 酸ガラス、 無アルカリガラスなどで製造された透明ガラス板が挙げられる。 これ らの中でも、 無アルカリガラス板が、 透明導電性酸化物中へのアルカリイオンの 拡散が起こらないことから好ましい。
また、 透明樹脂としては、 十分に高い光線透過率を有し、 力 ^つ電気絶縁性に優 れた樹脂が好ましく、 具体的には、 ポリエチレンテレフタレート樹脂などのポリ エステル樹脂、 ポリカーボネート樹脂、 ポリアリレート樹脂、 ポリエーテルスル ホン樹脂、 アクリル樹脂、 ポリイミド樹脂、 ポリアミド樹脂、 マレイミド榭脂な どが挙げられる。
ここで用いる透明基材は、 透明ガラス基材、 透明樹脂製基材のいずれの場合に も、その光透過率が 7 0 %以上、好ましくは 8 0 %以上、さらに好ましくは 9 0 % 以上のものである。
また、 この透明基材の厚さは、 透明導電材料の用途やその材質に応じて適宜選 択されるが、 通常、 1 5 m〜 3 mmの範囲内の値、 好ましくは 5 0 m〜l mmの範囲内の値とするのがよい。
( 5 ) 中間層
第 5の実施形態において、 透明導電性酸化物が設けられる側の基材表面に、 透 明導電性酸化物との密着性を向上させるために、 厚さ 5〜1 0 01の中間 層を設けることも好ましい。
この中間層は、 金属酸化物 (珪素の酸化物を含む) や、 金属窒化物 (珪素の窒 化物を含む) 、 金属炭化物 (珪素の炭化物を含む) 、 架橋性樹脂などからなる単 層構造または複数層構造からなる層が好適に用いられる。
これら金属酸化物としては、 A 1 203, S i Ox ( 0 < x≤2 ) , Z n〇, T i 〇2などが挙げられる。 また、 金属窒化物としては、 A 1 N, S i 3N4, T i Nな どが挙げられる。 金属炭化物としては S i C , B4Cなどが挙げられる。 さらに、 架橋性樹脂としては、 エポキシ樹脂、 フエノキシエーテル樹脂、 アクリル樹脂な どが挙げられる。
また、 このような中間層として、 透明樹脂製の基材を用いる場合には、 架橋性 樹脂層と無機物層とが順次積層された 2層構造とした形態のものが好ましい。 また、 透明基材として透明ガラス基材を用いる場合には、 無機物層と架橋性樹 脂層とが順次積層された二層構造の形態が好ましい。 このように二層構造とする と、 単層構造の場合よりも密着性がさらに向上するためである。
また、 いずれの場合にも、 中間層の透明導電性酸化物が接する側に無機物層が 配置されるように構成すると、 より熱的安定性に優れた透明導電材料を得ること ができる。
また、 透明樹脂製基材の表面に中間層として架橋性樹脂層を設ける場合、 基材 表面と架橋性樹脂層との間に、 接着層やガスバリヤ一層を介在させてもよい。 こ のような接着層の形成に用いる接着剤としては、 エポキシ系、 アクリルウレタン 系、 フエノキシエーテル系の接着剤などが挙げられる。 また、 ガスバリヤ一層は、 この透明導電材料を、 液晶表示素子などの透明電極として用いた場合に、 液晶へ の水蒸気や酸素などの拡散を防止することができる。 ( 6 ) 透明導電性酸化物
①エッチング
第 5の実施形態の透明導電性酸化物は、 非晶質であり、 エッチング特性に優れ ている。 したがって、 この非晶質透明導電性酸化物は、 従来の I T O膜における ようにエツチング液として塩酸や王水などの強酸を用いたり、 配線電極への保護 膜の取付など煩雑な操作を必要としないので、 エッチング処理を容易に行うこと ができる。
この非晶質透明導電性酸化物のエッチング液としては、 表示機器などの配線電 極を腐食させることのない濃度 3〜 1 0重量%のシユウ酸水溶液を用いることが 好ましい。
この理由は、 シユウ酸水溶液の濃度が 3重量%よりも希薄となると、 十分なェ ツチング速度が得られない場合があるためであり、 一方、 シユウ酸水溶液の濃度 が 1 0重量%を超えると、 溶液中に結晶が生成しやすくなる場合があるためであ る。
②熱処理
エッチングにより、 非晶質透明導電性酸化物をパターニングした後に、 熱処理 して結晶化させ、 導電性の向上を図ると同時に、 高温高湿下での電気抵抗の安定 性を図ることが好ましい。
この場合、 結晶化させる熱処理温度を、 2 3 0 °C以上の値とすることが好ま しく、 2 5 0 °C以上の値とすることがより好ましく、 2 8 0 °C以上の値とする ことがさらに好ましい。
なお、 熱処理温度については高い方が、 結晶化速度が速いことから一般に有利 であるが、 基材の熱変形以下の温度とすることが好ましい。 例えば、 基材として 透明樹脂を用いた場合には、 熱処理温度を 2 5 0 以下の温度とすることが好 ましく、 ガラス基板を用いた場合には、 熱処理温度を 5 0 0 °C以下の温度とす ることが好ましい。
透明導電性酸化物の膜厚は、 用途や透明導電性酸化物が設けられる基材の材質 などに応じて、 適宜選択可能であるが、 第 3の実施形態や第 4の実施形態と同様 に、 3〜3, 0 0 0 n mの範囲内の値とすることが好ましい。
④用途
なお、 このような透明導電性酸化物は、 優れた透明性や導電性、 あるいはエツ チング特性をいかして、 液晶表示素子用の透明電極、 エレクト口ルミネッセンス 素子用の透明電極、 太陽電池用の透明電極などの用途に好適に用いることができ る。
[第 6の実施形態]
第 6の実施形態は、 第 6の発明に関する実施形態であり、 基材上に設けた着色 層上に形成してなる透明導電性酸化物である。 以下、 カラ一フィル夕を例に採つ て説明する。
( 1 ) 構成
第 6の実施形態のカラ一フィルタは、 第 1 1図 (d ) に示すように、 基板 1 0 上に、 有機着色層 1 2と透明導電膜 (電極) 2 4をこの順に積層して構成した力 ラーフィル夕である。 また、 有機着色層 1 2は、 R G B画素 (赤画素、 緑画素、 青画素) 1 4, 1 6, 1 8と、 その間隙に設けられたブラックマトリクス (遮光 層) 2 0とから構成してある。
そして、 酸化インジウムを 6 7〜9 3重量%、 好ましくは 7 4〜 9 3重量%含 み、 酸化錫を 5〜2 5重量%、 好ましくは 5〜2 0重量%含み、 さらに酸化亜鉛 を 2〜8重量%、 好ましくは 2〜 6重量%含み、 かつ錫の全金属原子に対する原 子比が亜鉛の全金属原子に対する原子比以上である組成を有し、 積層時に非晶質 である透明導電膜 2 2を、 2 0 0 °C以上の温度で熱処理し、 より好ましくは 2 3 0 °C〜 3 0 0 °Cの範囲で熱処理し、 電極として、 結晶化させた透明導電膜 2 4を有するカラ一フィルタである。
( 2 ) 透明導電膜
透明導電膜を構成する透明導電性酸化物の組成を上記の組成範囲とするのは、 この組成範囲の透明導電性酸化物からなる焼結体夕ーゲットであれば、 低温スパ ッ夕リングが可能なためである。
すなわち、 基板温度を 2 0 0 °C以下とした場合であっても、 スパッタリング 法を用いて焼結体夕一ゲッ卜から透明導電膜を形成することにより、 有機着色層 上に非晶質であってエッチング特性に優れた透明導電膜を形成することができる ためである。
したがって、 スパッタリング中における、 下地としての有機着色層を損傷する おそれが少なくなる。
なお、 かかる透明導電膜の厚さは、 第 1の実施形態で説明したとおり、 3〜3, 0 0 0 n mの範囲内の値とすることが好ましい。
( 3 ) 基材
カラーフィルタにおいて用いる基板としては、 ガラスや透明性に優れた合成樹 脂、 例えばポリカーボネートやポリエチレンテレフ夕レート (P E T) 、 ポリア リレート、 ポリエーテルスルホンなどのフィルムやシートが挙げられる。
( 4 ) 着色層
基板上に設ける有機着色層は、 基板上に直接形成してもよいし、 あるいは、 有 機着色層の画素を平面分離するとともに、 その間隙に遮光層 (ブラックマトリク ス) を設けてもよい。
次いで、 この基板上または遮光層と隣接して設ける有機着色層は、 着色剤とバ ィンダ一樹脂からなる組成物が用いられる。
このような着色剤としては、 例えばペリレン系顔料、 レーキ系顔料、 ァゾ系顔 料、 キナクリドン系顔料、 アントラキノン系顔料、 アントラセン系顔料、 イソィ ンドリン系顔料、 イソインドリノン系顔料、 フタロシアニン系顔料、 トリフエ二 ルメタン系塩基性染料、 インダンスロン系顔料、 インドフエノール系顔料、 シァ ニン系顔料、 ジォキサジン系顔料などを使用することができる。
また、 バインダー樹脂としては耐熱性を有するものが好ましく、 例えば、 ェポ キシ樹脂や、 ウレタン樹脂、 尿素樹脂、 アクリル樹脂、 ポリビニルアルコール樹 脂、 ポリイミド樹脂およびこれらの混合物が好適に用いられる。 これらの中でも、 殊にポリイミド樹脂が高い耐熱性を有するので好ましい。
さらに、 上述した遮光層としては、 有機着色層間の相互作用を防止するもので あれば特に制限されるものではないが、 例えば、 クロム膜や部分酸化されたクロ ム膜、 黒色に着色した有機着色層などからなる層が好適に用いられる。
( 5 ) 形成方法
①着色層の形成
第 1 1図 (b ) に示すように、 有機着色層 1 2を形成するにあたっては、 上述 した着色剤から選択される赤色、 青色、 緑色のそれぞれの顔料とバインダー樹脂 をその溶媒に混合分散させてペーストを製造した後、 フォトリソグラフィ法によ つて R G Bの画素を形成することが好ましい。
例えば、 ペーストを基板上またはストライプ状に加工した遮光層上に塗布して セミキュアした後、 フォトリソグラフィ法によって画素に対応したストライプ状 の緑色の有機着色層 (G画素) を形成し、 これを硬化させればよい。
また、 赤色や青色の有機着色層 (R画素および B画素) についても同様の手法 によって形成すればよい。
さらに、 必要に応じて、 この有機着色層の上に、 ポリイミド樹脂などからなる 保護層を形成してもよい。
②非晶質透明導電膜の形成
次いで、 第 1 1図 (c ) に示すように、 有機着色層の上またはこの有機着色層 上に設けた保護層の上に、 非晶質透明導電膜を形成する。
この非晶質透明導電膜は、 それぞれ酸化インジウムを 6 7〜9 3重量%、 好ま しくは 7 4〜9 3重量%、酸化錫を 5〜2 5重量%、好ましくは 5〜2 0重量%、 さらに酸化亜鉛を 2〜 8重量%、 好ましくは 2〜 6重量%の組成を有するととも に、 力、つ錫の全金属原子に対する原子比が亜鉛の全金属原子に対する原子比以上 であって、 しかも含まれる六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 m以下の夕ーゲ ットを用いて形成することが好ましい。
また、 有機着色層上または保護廇上に透明導電膜を形成する際には、 マグネト ロンスパッ夕りング装置が好適に用いられる。 したがって、 非晶質透明導電膜を形成する際の条件は、 ターゲットの面積や厚 みにより若干は変動するが、 通常、 プラズマ出力を、 ターゲットの面積 l cm2 あたり 3〜4Wの範囲とし、 形成時間を 5〜120分間とすることにより、 所望の厚みを有する非晶質透明導電膜が得られる。
なお、 非晶質透明導電膜の厚みは、 適用される表示装置の種類によって異なる 力^ 通常、 3〜3, O O O nmの範囲、 好ましくは 20〜 600 nmの範囲、 よ り好ましくは 30〜200 nmの範囲である。
③非晶質透明導電膜のエツチング
得られた非晶質透明導電膜は、 結晶質の透明導電膜に較べて格段にエッチング 特性に優れている。 したがって、パターニングする際のエッチング処理において、 配線材料を腐食させるおそれのない弱酸、 例えば濃度 3〜10重量%のシユウ酸 水溶液をエッチング液に用いることができる。
また、 非晶質透明導電膜は、 濃度 5重量%のシユウ酸水溶液をエッチング液と して用い、 例えば、 40〜50°Cの条件においては、 そのエッチング速度が 0. 1 a mZ分以上の優れたエツチング特性を有している。
④透明導電膜の結晶化
次いで、 成膜した非晶質透明導電膜を、 エッチング処理してパターニングした 後に、 第 1 1図 (d) に示すように、 熱処理して結晶化させ、 耐熱性や耐湿性に 優れた結晶性透明導電膜とすることが好ましい。
この場合の熱処理条件としては、 200°C以上、 好ましくは 230 以上、 さらに好ましくは 250°C以上とし、 処理時間は 0. 5〜 3時間とするのがよ い。
[第 7の実施形態]
第 7の実施形態は、 第 1および第 2の発明の製造方法に関する実施形態であり I n203 (Z ηθ) m (ただし、 mは 2〜 20の整数である。 ) で表される六方 晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 m以下の 値であるスパッタリングターゲットの第 1の製造方法である。そして、 下記(1) 〜 (3) の工程を含むスパッタリングターゲットの製造方法である。
( 1) 酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 2 以下の酸化亜鉛粉末とを配合 する工程
(2) I n/ (I n + Zn) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲 である成形体を形成する工程
(3) 成形体を、 1, 400°C以上の温度で焼結する工程
(1) 配合工程
①混合粉砕機
ターゲットの製造原料に用いる各金属酸化物は、 通常の混合粉碎機、 例えば湿 式ボールミルやビーズミル、 あるいは超音波装置を用いて、 均一に混合,粉砕す ることが好ましい。
②原料粉末の平均粒径
また、 原料粉末の混合粉碎は、 ターゲットにおける六方晶層状化合物の結晶粒 怪の制御 (5 xm以下) が容易になるため、 微細に粉砕するほどよいが、 具体 的に、 酸化インジウム粉末や酸化亜鉛粉末等の平均粒径が 2 以下、 より好 ましくは 0. 1〜1. 8 mの範囲、 さらに好ましくは 0. 3〜1. 5 mの 範囲、 さらにより好ましくは 0. 5〜1. 2 mの範囲となるように混合粉砕 処理することが好ましい。
一方、 スピネル構造化合物を生成させるために、 酸化錫粉末を配合する場合に は、 当該酸化錫粉末の平均粒径を 0. 01〜1 の範囲内の値とすることが 好ましく、 0. 1〜0. 7 mの範囲内の値とすることがより好ましく、 0. 3〜0. 5 mの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、 酸化錫粉末の平均粒径をこのような範囲に制限することにより、 ターゲット中の六方晶層状化合物や、 スピネル化合物の結晶粒径の制御 (5 m以下) がさらに容易となるためである。
③原料粉末の種類
ここで、 原料として用いるインジウム化合物および亜鉛化合物は、 酸化物また は焼成後に酸化物になる化合物、 すなわち、 インジウム酸化物前駆体や亜鉛酸化 物前駆体であれば好ましい。
このようなインジウム酸化物前駆体や亜鉛酸化物前駆体としては、 インジウム および亜鉛についての硫化物、 硫酸塩、 硝酸塩、 ハロゲン化物 (塩化物、 臭化物 等) 、 炭酸塩、 有機酸塩 (酢酸塩、 しゅう酸塩、 プロピオン酸塩、 ナフテン酸塩 等) 、 アルコキシド化合物 (メトキシド化合物、 エトキシド化合物等) 、 有機金 属錯体 (ァセチルァセトナート化合物等) 等が挙げられる。
これらの中でも、 硝酸塩や有機酸塩、 アルコキシド、 有機金属錯体が、 低温に おいても完全に熱分解し、 不純物が残存しないので好ましい。
( 2 ) 仮焼工程
次いで、 インジウム化合物と亜鉛化合物および錫化合物の混合物を得た後、 任 意工程であるが、 この混合物を仮焼することが好ましい。
この仮焼工程においては、 5 0 0〜1 , 2 0 0 °Cで、 1〜1 0 0時間の条件 で熱処理することが好ましい。
この理由は、 5 0 0 °C未満または 1時間未満の熱処理条件では、 インジウム 化合物や亜鉛化合物、 錫化合物の熱分解が不十分となる場合があるためである。 一方、 熱処理条件が、 1, 2 0 O t:を超えた場合または 1 0 0時間を超えた場 合には、 粒子の粗大化が起こる場合があるためである。
したがって、 特に好ましいのは、 8 0 0〜1, 2 0 0 °Cの温度範囲で、 2〜 5 0時間の条件で、 熱処理 (仮焼) することである。
なお、 ここで得られた仮焼物は、成形して焼結する前に粉砕するのが好ましい。 この仮焼物の粉砕は、 ボールミル、 ロールミル、 パールミル、 ジェットミル等を 用いて、 粒子径が 0 . 0 1〜1 . 0 mになるようにするのがよい。
( 3 ) 成形工程
次いで、 成形工程において、 得られた仮焼物を用いてターゲットとして好適な 形状に成形することが好ましい。 ·
このような成形処理としては、 金型成形、 铸込み成形、 射出成形等が行なわれ るが、 焼結密度の高い焼結体を得るためには、 C I P (冷間静水圧) 等で成形し た後、 後述する焼結処理するを行うのが好ましい。
なお、 成形処理に際しては、 ポリビニルアルコールやメチルセルロース、 ポリ ワックス、 ォレイン酸等の成形助剤を用いてもよい。
( 4 ) 焼成工程
次いで、得られた微粉末を造粒した後、 プレス成形により所望の形状に成形し、 焼成して、 H I P (熱間静水圧) 焼成等すればよい。
この場合の焼成条件は、 酸素ガス雰囲気または酸素ガス加圧下に、 通常、 1 , 4 0 0〜 1, 6 0 0 ° (:、 好ましくは 1, 4 3 0〜1, 5 5 0 :、 さらにこのま しくは 1 , 5 0 0〜: L , 5 4 0 °Cにおいて、 3 0分〜 7 2時間、 好ましくは 1 0〜 4 8時間焼成することが好ましい。
一方、 酸化インジウム粉末と酸化亜鉛粉末との混合物を、 酸素ガスを含有しな い雰囲気で焼成したり、 1, 4 0 0 °C未満の温度において焼成すると、 酸化亜 鉛と酸化ィンジゥムとの反応性が低下し、 六方晶層状化合物の結晶の形成が十分 でなくなる場合がある。 そのため、 得られるターゲットの密度を十分に向上させ ることができず、 したがって、 スパッタリング時のノジュールの発生を十分に抑 制できなくなる場合がある。
また、 この場合の昇温速度は、 1 0〜5 0 °C/分とすることが好ましい。
このように、 酸化ィンジゥム粉末と酸化亜鉛粉末との所定割合での混合物を、 酸素ガス雰囲気または酸素ガス加圧下に 1 , 4 0 0 °C以上の温度で焼成すると、 酸化ィンジゥムと酸化亜鉛からなる六方晶層状化合物の結晶が、 酸化ィンジゥム の結晶粒子の間隙に偏在して生成するため、 これが酸化ィンジゥムの結晶成長を 抑制して、 微細な結晶組織を有する焼結体が形成されるようになる。
なお、 上述した配合工程で、 平均粒径が 2 以下の少なくとも酸化亜鉛を 用いているため、 結晶粒径が 5 m以下である焼結体が得られることになる。
( 5 ) 還元工程
得られた焼結体について、 バルク抵抗を全体として均一化するために、 任意ェ 程であるが還元工程におレ ^て還元処理を行うことが好ましい。
このような還元方法としては、 還元性ガスによる方法や真空焼成または不活性 ガスによる還元等を適用することができる。
また、 還元性ガスによる場合、 水素、 メタン、 一酸化炭素や、 これらのガスと 酸素との混合ガス等を用いることができる。
また、 不活性ガス中での焼成による還元の場合、 窒素、 アルゴンや、 これらの ガスと酸素との混合ガス等を用いることができる。
なお、 還元温度は 1 0 0〜8 0 0 °C、 好ましくは 2 0 0〜 8 0 0 °Cである。 また、 還元時間は、 0 . 0 1〜 1 0時間、 好ましくは 0 . 0 5〜5時間である。
( 6 ) 加工工程
このようにして焼結して得られた焼結体は、 加工工程において、 さらにスパッ 夕リング装置への装着に適した形状に切削加工し、 また装着用治具を取り付けて スパッタリングターゲットとすることが好ましい。
ここで、 最終的に得られたスパッタリングターゲットにおいては、 その構成成 分である各金属酸化物の組成を上記範囲とするとともに、 2 m以下の粒子を 用いて酸素ガス雰囲気または酸素ガス加圧下に 1 , 4 0 0 °C以上の温度で焼成 し、 酸化ィンジゥムと酸化亜鉛を六方晶層状化合物の結晶の形態で存在させてあ るので、 このターゲットのバルク抵抗が低減するとともに、 その結晶粒径が 5 a m以下の緻密な結晶組織を有している。
したがって、 このターゲットを用いてスパッタリング法により成膜する際、 ノ ジュールの発生が抑制されることになる。 そして、 このノジュールのプラズマに よる飛散も著しく低減することから、 安定性の高いスパッタリングを行うことが でき、 その結果、 異物の付着のない高品質の透明導電性酸化物を得ることができ る。
[第 8の実施形態]
第 8の実施形態は、第 1および第 2の発明の別な製造方法に関し、 I n 23 ( Z n O) n, (ただし、 mは 2〜2 0の整数である。 ) で表される六方晶層状化合物 を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 z m以下の値であるスパ ッ夕リングターゲットの第 2の製造方法である。 そして、 下記 (1 ) 〜 (5 ) の 工程を含むことを特徴とするスパッタリング夕ーゲッ卜の製造方法である。 (1) I n23 (ZnO) m (ここで、 mは 2〜 20の整数である。 ) で表わさ れる六方晶層状化合物を生成する工程
(2) 生成した六方晶層状化合物を粒怪が 5 z/m以下に調整する工程
(3) 粒径が調整された六方晶層状化合物と、 酸化インジウム粉末とを混合する 工程
(4) I nZ ( I n + Z n) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲 である成形体を形成する工程
(5) 成形体を、 1, 400で以上の温度で焼結する工程
このようにスパッタリング夕一ゲットを製造すると、 夕ーゲット内での六方晶 層状化合物等の平均粒径の調節を極めて厳格に行うことができる。 したがって、 夕ーゲットを用いてスパッタリングする際のノジュールの発生を効果的に防止す ることができる。
(1) 六方晶層状化合物の生成工程
I n203 (ZnO) m (ここで、 mは 2〜 20の整数である。 ) で表わされる 六方晶層状化合物を生成するにあたり、 第 7の実施形態と同様に、 原料となる酸 化インジウム (I n23) および酸化亜鉛 (ZnO) の各粉末は、 湿式ボールミ ルゃビーズミル、 あるいは超音波装置を用いて、 均一に混合しておくことが好ま しい。
次いで、 六方晶層状化合物を得るに際して、 1200〜 1300°Cの温度で、 30分〜 3時間の範囲で、 加熱処理することが好ましい。
なお、 後述する粒径調整工程において、 六方晶層状化合物の平均粒径を制御す るため、 六方晶層状化合物を生成する工程においては、 必ずしも平均粒径が 2 /.im以下の酸化インジウム粉末や酸化亜鉛粉末を必要は無い。
(2) 六方晶層状化合物の粒径調整工程
生成した六方晶層状化合物の平均粒径を 5 m以下の値とする工程である。 このように六方晶層状化合物の粒径を調整することにより、 得られるるターゲッ トを使用する際に、 ノジユールが発生するのを効果的に防止することができる。 ただし、 六方晶層状化合物の平均粒径を過度に小さくすると、 制御するのが困 難となったり、 あるいは歩留まりが低下して、経済的に不利益となる場合がある。 したがって、 六方晶層状化合物の平均粒径を 0. 1〜4 mの範囲内の値とす ることがより好ましく、 0. 5〜 3 μηιの範囲内の値とすることがさらに好ま しい。
また、 六方晶層状化合物の粒径を調整する方法については、 特に制限されるも のではないが、 例えば、 湿式ボールミル、 ビーズミル、 あるいは超音波装置を用 いて、 均一に粉砕した後、 ふるい分けすることにより実施することができる。
(3) 酸化インジウム粉末の混合工程
粒径調整された六方晶層状化合物と、 酸化ィンジゥム粉末とを混合する工程で ある。
すなわち、 成形体において I nZ (I η + Ζη) で表わされる原子比が 0. 7 5〜0. 97の範囲となるように、 酸化インジウム粉末を混合することが好まし い。
なお、 スピネル化合物を、 酸化インジウム粉末とともに添加することも好まし レ^ すなわち、 酸化亜鉛 (Ζη〇) と、 酸化錫 (Sn〇2) とを 800〜120 0°Cの温度で、 30分〜 3時間の範囲で加熱処理した後、 5 m以下に粒径調 整しておき、 この段階で添加することも好ましい。
(4) 成形体の形成工程
第 7の実施形態と同様の成形条件とすることが好ましい。 すなわち、 緻密な夕 一ゲットを得るためには、 C I P (冷間静水圧) 等で予め成形体を形成すること が好ましい。
(5) 焼結工程
第 7の実施形態と同様の焼成条件とすることが好ましい。 すなわち、 (4) で 得られた成形体を酸素ガス雰囲気または酸素ガス加圧下に、 1, 400〜1, 6 00°C> 30分〜 72時間の条件で焼成すること力好ましい。 実施例 以下、 実施例および比較例により、 本発明をさらに詳しく説明する。 [実施例 1 ]
( 1 ) スパッタリング夕ーゲッ卜の製造および評価
①夕ーゲットの製造
原料として、 平均粒径が 1 の酸化インジウムと、 平均粒径が 1 mの酸 化亜鉛とを、 インジウムの原子比 〔I n/ (I n + Zn) 〕 が、 0. 83となる ように混合して、 これを湿式ボールミルに供給し、 72時間混合粉碎して、 原料 微粉末を得た。
得られた原料微粉末を造粒した後、 直径 10 cm、 厚さ 5mmの寸法にプレス 成形して、 これを焼成炉に装入し、 酸素ガス加圧下に、 1, 450°Cにおいて、 36時間の条件で焼成して、 透明導電材料からなる焼結体 (夕一ゲット) を得た。
②夕ーゲットの評価
得られたターゲットにっき、 密度、 バルク抵抗値、 X線回折分析、 結晶粒径お よび各種物性を測定した。
その結果、 密度は 6. S gZcm3であり、 四探針法により測定したバルク抵 抗値は、 0. 91 X 10·3Ω · cmであった。
また、 この焼結体から採取した試料について、 X線回折法により透明導電材料 中の結晶状態を観察した結果、 得られたターゲット中に、 I n23 (ZnO) 3で 表される酸化インジウムと酸化亜鉛とからなる六方晶層状化合物が存在している ことが確認された。
さらに、 得られた焼結体を樹脂に包埋し、 その表面を粒径 0. 05 ]11のァ ルミナ粒子で研磨した後、 EPMAT¾5J XA— 8621MX (日本電子社製) により 5, 000倍に拡大した焼結体表面の 30 ^mX 30 m四方の枠内で 観察される六方晶層状化合物の結晶粒子の最大径を測定した。 3個所の枠内で同 様に測定したそれぞれの最大粒子径の平均値を算出し、 この焼結体の結晶粒径が 3. 0 / mであることを確認した。
また、 ①で得られた焼結体を切削加工して、 直径約 10 cm、 厚さ約 5mm のスパッタリングターゲット 〔A1〕 を作製し、 物性の測定を行った。 . (2) 透明導電性酸化物の成膜
上記 (1) で得られたスパッタリングターゲット 〔A1〕 を、 DCマグネトロ ンスパッタリング装置に装着し、 室温において、 ガラス基板上に透明導電性酸化 物を成膜した。
ここでのスパッ夕条件としては、 アルゴンガスに適量の酸素ガスを混入して用 い、 スパッ夕圧力 3 X 1 O-ip a、 到達圧力 5 X 1 0·4Ρ a、 基板温度 25°C, 投入電力 100W、 成膜時間 20分間とした。
この結果、 ガラス基板上に、 膜厚が約 120 nmの透明導電性酸化物が形成さ れた透明導電ガラスが得られた。
(3) ノジュール発生数
(1) で得られたスパッタリングターゲット 〔A1〕 を、 DCマグネトロンス パッ夕リング装置に装着し、 アルゴンガスに 3 %の水素ガスを添加した混合ガス を用いた他は、 上記 (2) と同一条件下に、 8時間連続してスパッタリングを行 つた。
次いで、 スパッタリング後の夕ーゲット表面を、 実体顕微鏡により 30倍に拡 大して観察した。 そして、 ターゲット上の 3箇所で、 視野 900mm2中におけ る 20 /zm以上のノジュールの発生数をそれぞれ測定し、 平均値を算出した。 この結果、 上記 (1) で得られたスパッタリングターゲット 〔A1〕 の表面に は、 第 1図 (写真) に示すように、 ノジュールは全く観察されなかった。
(4) 透明導電性酸化物の物性の評価
上記(2)で得られた透明導電ガラス上の透明導電性酸化物の導電性について、 四探針法により比抵抗を測定したところ、 2. 5 X 10·4Ω - cmであった。 また、 この透明導電性酸化物は、 X線回折分析により非晶質であることを確認 した。 一方、 膜表面の平滑性についても、 P— V値 (J I SB 0601準拠) 力 5 nmであることから、 良好であることを確認した。
さらに、 この透明導電性酸化物の透明性については、 分光光度計により波長 5 00 nmの光線についての光線透過率が 82 %であり、 透明性においても優れた ものであった。 [実施例 2〜 3 ]
(1) スパッタリングターゲットの製造
実施例 2では、原料として、実施例 1と同様の酸化インジウムと酸化亜鉛とを、 インジウムの原子比 〔I nZ (I n + Zn) 〕 力 0. 93となるように混合し たものを使用し、 実施例 3では、 原料として、 実施例 1と同様の酸化インジウム と酸化亜鉛とを、 インジウムの原子比 〔I nZ (I n + Zn) 〕 が、 0. 95と なるように混合したものをそれぞれ使用したほかは、 実施例 1の (1) と同様に してターゲット 〔B 1〕 および 〔C 1〕 を得た。
ここで得られた夕一ゲット 〔B 1〕 および〔C 1〕 の組成と物性の測定結果を、 それぞれ第 1表に示す。
(2) ターゲットおよび透明導電性酸化物の評価
実施例 1と同様にして、 得られたターゲット 〔B 1〕 および 〔C 1〕 力 、 そ れぞれ透明導電性酸化物を成膜して、 夕ーゲットおよび透明導電性酸化物を評価 した。 得られた結果を第 2表に示す。
[比較例 1〜2]
(1) スパッタリングターゲットの製造
ターゲット中の I nZ ( I n + Zn) で表わされる原子比の影響を検討した。 すなわち、 比較例 1では、 原料として、 実施例 1と同様の酸化インジウムと酸 化亜鉛とを、 I nZ (I n + Zn) で表わされる原子比が 0. 98となるように 混合したものを使用し、 比較例 2では、 原料として、 実施例 1と同様の酸化イン ジゥムと酸化亜鉛とを、 I nZ (I n + Zn) で表わされる原子比が 0. 6とな るように混合したものをそれぞれ使用した他は、 実施例 1と同様にして夕一ゲッ 卜 〔D 1〕 および 〔E 1〕 を得た。
得られたターゲット 〔D 1〕 および 〔E 1〕 の組成と物性の測定結果を、 第 1 表に示す。 (2) ターゲットおよび透明導電性酸化物の評価
実施例 1と同様にして、 得られたターゲット 〔D 1〕 および 〔E1〕 から、 そ れぞれ透明導電性酸化物を成膜して、 夕ーゲットおよび透明導電性酸化物を評価 した。 得られた結果を第 2表に示す。
[比較例 3]
(1) スパッタリングターゲットの製造
夕一ゲット中の I nZ ( I n + Z n) で表わされる原子比の影響および焼結温 度の影響を検討した。
すなわち、 原料として、 酸化インジウムと酸化錫との混合物であって、 I
(I n + Sn) の原子比が、 0. 90となるように混合したものを使用し、 かつ これら原料から得られる成形体の焼結温度を 1, 400 とした他は、 実施例 1の (1) と同様にしてターゲット 〔F 1〕 を得た。
得られたターゲット 〔F 1〕 の組成と物性の測定結果を、 第 1表に示す。
(2) ターゲットおよび透明導電性酸化物の評価
実施例 1と同様にして、 得られたターゲット 〔F 1〕 から、 それぞれ透明導電 性酸化物を成膜して、 夕一ゲットおよび透明導電性酸化物を評価した。 得られた 結果を第 2表に示す。
第 1表
Figure imgf000051_0001
第 2表
Figure imgf000051_0002
[実施例 4]
(1) スパッタリングターゲットの製造
原料として、 平均粒径が 1 zmの酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 1 im の酸化亜鉛粉末と、 および平均粒径が 0. 5 zzmの酸化錫粉末とを、 酸化イン ジゥム 75重量%、 酸化亜鉛 5. 5重量%および酸化錫 19. 5重量%の比率に なるように、 湿式ボールミルにそれぞれ供給し、 次いで、 72時間混合粉砕して、 原料微粉末を得た。
ここで得られた原料微粉末を造粒した後、 直径 10 cm、 厚さ 5mmの寸法に プレス成形して、 これを焼成炉に装入し、 酸素ガス加圧下に、 1, 450°Cに おいて、 36時間焼成して、 透明導電材料からなる焼結体を得た。
この焼結体は、 その密度が 6. 8 g/cm3であり、 四探針法により測定した バルク抵抗値は、 0. 84X 10·3Ω · cmであった。
また、 この焼結体から採取した試料について、 X線回折法により透明導電材料 中の結晶状態を観察した結果、 第 6図に示すように、 酸化錫と酸化亜鉛とが、 Z n2Sn04で表されるスピネル構造化合物で存在していることが確認された。 次いで、 得られた焼結体を樹脂に包埋し、 その表面を粒径 0. 5 mのアル ミナ粒子で研磨した。 その後、 EPMAを用いて、 5, 000倍に拡大した焼結 体表面 (30 xm四方の枠内) における六方晶層状化合物とスピネル構造化合 物の最大結晶粒子の最大径を測定した。
同様に最大結晶粒子の最大径を 3箇所の枠内で測定し、 平均値を算出した。 そ の結果、 六方晶層状化合物およびスピネル構造化合物の結晶粒径は、 4. 1 ii mであること力 S確認された。
次いで、 このようにして得られた焼結体を切削加工して、 直径約 10 c m、 厚 さ約 5mmのターゲット 〔A2〕 を作製した。
ここで得られたターゲット 〔A2〕 の組成と物性の測定結果を、 第 3表に示す。
(2) 透明導電性酸化物膜の成膜
上記 (1) で得られたスパッタリングターゲット 〔A2〕 を、 DCマグネトロ ンスパッタリング装置に装着し、 室温において、 ガラス基板上に透明導電性酸化 物膜を成膜した。
スパッ夕条件としては、 アルゴンガスに適量の酸素ガスを混入して用い、 スパ ッ夕圧力 3 X 10 P a、 到達圧力 5 X 10·4Ρ a、 基板温度 25で、 投入電力 丄 00W、 成膜時間 20分間とした。
この結果、 ガラス基板上に、 膜厚約 120 nmの透明導電性酸化物膜が形成さ れた透明導電ガラスが得られた。 (3) ノジュール発生数
次いで、 上記 (1) で得られたスパッタリングターゲット 〔A2〕 を、 DCマ グネトロンスパッタリング装置に装着した後、 アルゴンガスに 3 %の水素ガスを 添加した混合ガスを用いた他は、 上記 (2) と同一条件下に、 8時間連続してス パッタリングを行った。
次いで、 スパッタリング後のターゲット表面を、 実体顕微鏡により 30倍に拡 大して観察した。 そして、 ターゲット上の 3箇所で、 視野 900mm2中におけ る 20 ΠΊ以上のノジュールの発生数をそれぞれ測定し、 平均値を算出した。 この結果、 上記 (1) で得られたスパッタリングターゲット 〔A2〕 の表面に はノジュールの発生は全く観察されなかつた。 かかるノジュール発生数の結果を 第 4表に示す。
(4) 透明導電性酸化物膜の評価
上記 (2) で得られた透明導電性酸化物膜の導電性 (比抵抗) を、 四探針法に より測定したところ、 2. 8 X 10·4Ω · cmであった。
また、透明導電性酸化物膜は、 X線回折分析より非晶質であることを確認した。 一方、 膜表面の平滑性に関しては、 表面粗さ計で測定される P—V値が 5 nmで あり、 極めて良好であることを確認した。
さらに、 この透明導電性酸化物膜の透明性については、 分光光度計により光線 透過率 (波長 500 nm) を測定した。 その結果、 かかる光線透過率は 82 %で あり、 得られた透明導電性酸化物膜は、 透明性においても優れたものであること を確認した。
( 5 ) 透明導電性酸化物膜の熱処理
上記 (2) で得られた透明導電ガラスの熱処理を行った。 ここでの熱処理は、 アルゴンガス雰囲気下、 20°CZ分の昇温速度において、 215 °Cまで加熱し、 この温度での保持時間を 1時間の条件とした。
この結果、 得られた透明導電性酸化物膜は、 非晶質であるものの、 その比抵抗 は 2. 1 X 10·4Ω · cmであった。 したがって、 この熱処理によって、 透明導電性酸化物膜の比抵抗を、 約 2 5 % 低減させることができることを確認した。 この透明導電性酸化物膜の熱処理によ る比抵抗の変化を、 第 4表に示す。
( 6 ) 透明導電性酸化物膜のエッチング加工性
次いで、 得られた透明導電性酸化物膜のエッチング加工性について評価した。 すなわち、 透明導電ガラス上の透明導電性酸化物膜の一部を、 4 0でのシュ ゥ酸水溶液 (5重量%濃度) を用いて、 線幅 1 0〜1 0 0 mのライン状にェ ツチングを行い、 エッチング部と非エッチング部との境界部分の断面を電子顕微 鏡により観察した。
その結果、 エッチング部に透明導電性酸化物膜が残存することはなく、 非エツ チング部に残存する透明導電性酸化物膜のエツジ部が、 エッチング部に向けて滑 らかに傾斜した断面形状をなしていることが観察された。 よって、 得られた透明 導電性酸化物膜は、 優れたエッチング加工性を有することが判明した。 なお、 この透明導電性酸化物膜のェッチング加工性についての評価を以下の基 準に拠った。
◎ : 1 0 mの線幅にエッチングすることができ、 残渣がまったく観察され ない。
〇: 5 0 / mの線幅にエッチングすることができ、 残渣は観察されない。
△ : 1 0 0 x mの線幅にエッチングすることができるが、 残渣がー部観察さ れる。
X : 1 0 0 mの線幅にエッチングすることが困難であり、 顕著な残渣が観 察される。
[実施例 5〜8 ]
( 1 ) スパッタリングターゲットの製造
原料の配合比率の影響を検討した。
すなわち、 実施例 5では、 酸化インジウム 7 3重量%、 酸化錫 2 0重量%およ び酸化亜鉛 7重量%の配合比率とし、実施例 6では、酸化インジウム 8 7重量%、 酸化錫 10重量%および酸化亜鉛 3重量%の配合比率とし、 実施例 7では、 酸化 インジウム 88重量%、 酸化錫 10重量%および酸化亜鉛 2重量%の配合比率と し、 実施例 8では、 酸化インジウム 91重量%、 酸化錫 7重量%および酸化亜鉛 2重量%の配合比率とした他は、それぞれ実施例 4と同様にして、夕ーゲット〔B 2〕 、 〔C 2〕 、 〔D2〕 、 および 〔E 2〕 を得た。
得られたターゲット 〔B 2〕 、 〔C 2〕 、 〔D2〕 、 および 〔E2〕 の組成と 物性の測定結果を、 第 3表に示す。
(2) ターゲットおよび透明導電性酸化物膜の評価
実施例 4と同様にして、 得られたターゲット 〔B 2〕 、 〔C 2〕 、 CD 2] 、 および 〔E 2〕 から、 それぞれ透明導電性酸化物を成膜して、 ターゲットおよび 透明導電性酸化物を評価した。 得られた結果を第 4表に示す。
[比較例 4]
(1) スパッタリングターゲットの製造
原料として平均粒径が 3 mの酸化亜鉛粉末を使用するとともに、 原料の配 合比率を酸化インジウム 90重量%と、 酸化亜鉛 10重量%とした他は、 実施例 4と同様にして、 スパッタリングターゲット 〔F 2〕 を得た。 ここで得られたス パッ夕リングターゲット 〔F 2〕 の組成と物性の測定結果を、 第 3表に示す。
(2) ターゲットおよび透明導電性酸化物膜の評価
実施例 4と同様にして、 得られたターゲット 〔F 2〕 から、 それぞれ透明導電 性酸化物を成膜して、 ターゲットおよび透明導電性酸化物を評価した。 得られた 結果を第 4表に示す。
[比較例 5〜 7]
(1) スパッタリングターゲットの製造
原料の配合比率の影響を検討した。
すなわち、 原料の配合比率を、 比較例 5では、 酸化インジウム 90重量%、 酸 化錫 1 0重量%の配合比率とし、 比較例 6では、 酸化インジウム 87重量%、 酸 化錫 1 0重量%および酸化亜鉛 3重量%の配合比率とし、 比較例 7では、 酸化ィ ンジゥム 9 0重量%、 酸化錫 5重量%および酸化亜鉛 5重量%の配合比率とし。 次いで、 比較例 5および比較例 7では、 それぞれ実施例 4と同様にして、 夕一 ゲッ卜 〔G 2〕 および 〔1 2〕 を得た。
また、 比較例 6では、 成形体の焼結温度を 1 , 1 0 0°Cとした他は、 実施例 4と同様にして、 ターゲット 〔H 2〕 を得た。
それぞれ得られたターゲット 〔G 2〕 、 〔H 2〕 、 および 〔 I 2〕 の組成と物 性の測定結果を、 第 3表に示す。
(2) ターゲットおよび透明導雩性酸化物膜の評価
実施例 4と同様にして、 得られたターゲット 〔G 2〕 、 〔H 2〕 、 および 〔I 2〕 から、 それぞれ透明導電性酸化物を成膜して、 ターゲットおよび透明導電性 酸化物を評価した。 得られた結果を第 4表に示す。
なお、 比較例 6のターゲット 〔H 2〕 について、 X線回折法により結晶性を観 察したところ、 I n203 (Z n〇) m 〔ただし、 mは 2〜2 0の整数である。 〕 で表される六方晶層状化合物は観察されなかった。 第 3表
実施例 比較例
4 5 6 7 8 4 5 6 7
In203 (重量%) 75 73 87 88 91 90 90 87 90
Sn02 (重量%) 19.5 20 10 10 7 0 10 10 5
ZnO (重量%) 5.5 7 3 2 2 10 0 3 5 焼結体密度 (g/cm3) 6.8 6.8 6.9 6.9 7.0 6.9 7.0 6.3 6.4 バルク抵抗 (ιηΩαη) .84 .94 .87 .83 .87 2.1 .87 4.3 1.5 結晶粒径 (ti ) 4.1 3.4 3.8 4.5 4.8 4.2 18 7.4 4.8 ターゲッ卜記号 A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2 H2 12 第 4表
Figure imgf000057_0001
[実施例 9]
( 1 ) 導電性透明フィルムの製造
透明樹脂製基材として、 厚さ 100 の 2軸延伸ポリエステルフィルム (ポ リエチレンテレフタレ一卜フィルム) を用い、 このフィルム上に、 ターゲットと して、 六方晶層状化合物 (結晶粒径 4. Ο μπι以下) である Ι η23 (ΖηΟ) 3 と、 I η203と、 311〇2とからなる焼結体 〔1 11/ (1 ]1+ 211) =0. 93, S n/ (I n + Zn + Sn) =0. 08, 相対密度 = 98 %) を用い、 スパッ夕 リング法により透明導電性酸化物膜を形成して、導電性透明フィルムを製造した。 すなわち、 ポリエステルフィルムを RFスパッタリング装置に装着し、 真空槽 内を 1 X 10·3Ρ a以下まで減圧した後、 アルゴンガス (純度 99. 99 %) と 酸素ガスとの混合ガス 〔酸素ガスの濃度 =0. 28%〕 を 1 X 10·1 P aまで導 入し (酸素分圧: 2. 8 X 10·4Ρ a) 、 RF出力 1. 2WZcm2、 基材温度 2 0"Cの条件で、 膜厚 250 nmの透明導電性酸化物膜を形成した。
(2) 導電性透明フィルムの評価
①膜厚
得られた透明導電性酸化物膜の膜厚を、 スローン (S l o an) 社製の DEK TAK 3030を使用して、 触針法により測定した。 :)x線回折測定
また、 透明導電性酸化物膜につき、 ロー夕フレックス RU— 200 B (リガク 社製) を使用して、 X線回折測定を行った。 その結果、 透明導電性酸化物膜は、 非晶質であることが確認された。
③誘導結合プラズマ発光分光分析
透明導電性酸化物膜における I nZ (I n + Zn) および S n/ ( I n + Z n + Sn) についての原子比測定を、 誘導結合プラズマ発光分光分析装置 SPS_ 1500 VR (セイコー電子工業社製) を用いて行った。
その結果、 原子比 I nZ (I n + Zn) は 0. 93であり、 Sn/ (I n + Z .11 + S n ) は、 0. 08であることを確認した。
④ UV分光測定
透明導電性酸化物膜の光線透過率 (光波長 500または 550 nm) を、 UV 分光測定装置 U— 3210 (日立製作所製) により、 測定した。
⑤表面抵抗および比抵抗
透明導電性酸化物膜の表面抵抗 (初期表面抵抗) を、 抵抗測定装置口レス夕 F P (三菱化学社製) を使用して測定するとともに、 四端子法により比抵抗 (初期 比抵抗 RQ) を測定した。
その結果、 初期表面抵抗は 10. 4Ωノロであり、 また初期比抵抗 (RQ) は 2. 6 X 10·4Ω · cmであった。 ⑥キャリアの移動度
キヤリアの移動度を、ホール係数測定装置である R E S I T E S T 8 2 0 0 ( v a n d e r P a u w法に基づく測定装置、 東洋テク二力社製) を使用して測 定した。 その結果、 透明導電性酸化物膜におけるキャリアの移動度は、 2 7 c m W · s e cであることが判明した。
⑦耐熱性試験
得られた導電性透明フィルムを 2つに分け、 一方の断片について、 耐熱性試験 7ど ί了つに。
すなわち、 導電性透明フィルムを、 大気中、 9 0 °C、 1 , 0 0 0時間の条件 に放置した後に、 透明導電性酸化物膜の比抵抗 (Rlfl。。) を測定した。
そして、 耐熱性試験後の比抵抗 (R1M。) と、 初期比抵抗 (R。) との比 〔R1()。。 Z R。〕 で定義される抵抗変化率を算出したところ、 1 . 1 0と低い値であるこ とを確認した。 .
⑧エッチング性評価
得られた導電性透明フィルムにおける他方の断片について、 温度 4 0 t:、 濃 度 5重量%のシユウ酸水溶液をエッチング液として、 エツチング性を評価した。 その結果、 透明導電性酸化物膜のエッチング速度 (初期エッチング速度) は、 0 . 2 // 分であることを確認した。
[実施例 1 0 ]
透明基材として、 コ一二ング社製の # 7 0 5 9を使用して、 無アルカリガラス 基板を用いた他は、 実施例 9と同様にして導電性透明ガラスを得た。 ここでの成 膜条件および透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5表に示す。
また、 このようにして得られた導電性透明ガラスにおける透明導電性酸化物膜 の評価結果を第 6表に示す。
さらに、 ここで得られた導電性透明ガラスについては、 試験片を 3つに分け、 このうちの 2片について、 実施例 9と同様にして、 透明導電性酸化物膜の初期表 面抵抗、 初期比抵抗 (RQ) 、 キャリア移動度、 抵抗変化率、 および初期エッチ ング速度を測定した。
そして、 残りの 1片について、 これを 200°Cで 1時間加熱した後に、 透明 導電性酸化物膜の表面抵抗およびェッチング速度を、実施例 9と同様に測定した。 また、 加熱後における透明導電性酸化物膜の比抵抗を算出した。 これら加熱後の 透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。
[実施例 1 1 ]
基板温度を 2 1 5 :とした他は、 実施例 1 0と同様にして導電性透明ガラス を得た。 ここでの成膜条件および透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5 表に示す。
また、 得られた導電性透明ガラスにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [実施例 12 ]
透明基材として、 実施例 9と同一のポリエステルフィルムを用いるとともに、 スパッタリングターゲットとして、 六方晶層状化合物 (結晶粒径 3. 8 m以 下) である I n23 (ZnO) 3と、 I n23と S n 02とからなる焼結体 U nZ ( I n + Z n) =0. 96, Sn/ (I n + Zn + Sn) =0. 18, 相対密度 = 97 %] を用いて導電性透明フィルムを製造した。
そして、 スパッタリングガスとして、 アルゴンガス (純度 99. 99%) と酸 素ガスとの混合ガス (酸素ガスの濃度 =0. 50%) を l X l C^P a (酸素分 圧: 5 X 1 04P a) まで導入して使用した他は、 実施例 9と同様にして、 透明 導電性酸化物膜をポリエステルフィルム上に形成した。 ここでの成膜条件と、 得 られた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5表に示す。
また、 得られた導電性透明ガラスにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [実施例 1 3]
透明基材として、 実施例 1 0と同一の無アルカリガラス基板を用いた他は、 実 施例 1 2と同様にして、 導電性透明ガラスを得た。 ここでの成膜条件と得られた 透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5表に示す。
また、 得られた導電性透明ガラスにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [実施例 1 4]
透明基材として、 実施例 1 0と同一の無アルカリガラス基板を用い、 スパッ夕 リングターゲットとして、 六方晶層状化合物 (結晶粒径 3. 6 urn) である I n23 (Z n〇) 3と、 I n203と S n02とからなる焼結体ターゲット 〔I nZ ( I n + Z n) =0. 9 1, S n/ ( I n + Z n + S n) =0. 1 0, 相対密度 = 9 7 %] を用いた他は、 実施例 9と同様にして導電性透明ガラスを製造した。 ここ での成膜条件と得られた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5表に示す。 また、 得られた導電性透明ガラスにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [実施例 1 5]
透明基材として、実施例 9と同一のポリエステルフィルムを用い、その表面に、 厚さ 1 /zmのエポキシ樹脂層をスピンコート法により設け、 UV照射によりこ のェポキシ樹脂を光硬化させて架橋性樹脂層を形成した。
次いで、 この架橋性樹脂層の上に、 実施例 14と同様にして、 透明導電性酸化 物膜を設けることにより、 導電性透明フィルムを得た。 ここでの成膜条件と得ら れた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5表に示す。
また、 得られた導電性透明フィルムにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を 第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [実施例 1 6 ]
透明基材として、 実施例 9と同一のポリエステルフィルムを用いるとともに、 スパッ夕リング夕一ゲットとして、 六方晶層状化合物 (結晶粒径 3. 8 m) である I n23 (Z ηθ) 3と、 I n203と S n 02とからなる焼結体 〔 I nZ (I n + Z n) = 0. 95, S n/ (I n + Z n + Sn) =0. 10, 相対密度 = 9 8%) を用いて、 導電性透明フィルムを作製した。 ここでの成膜条件と、 得られ た透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5表に示す。
また、 得られた導電性透明フィルムにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を 第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [実施例 1 7 ]
透明基材として、 実施例 9と同一のポリエステルフィルムを用い、 その上に、 エレクトロンビーム蒸着法により、 厚さ 1 00 nmの S i〇2層を形成した。 次 いで、 この S i〇2層の表面に、 実施例 1 2と同様にして透明導電性酸化物膜を 設けて、 導電性透明フィルムを作製した。
ここでの成膜条件と、 得られた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5 表に示す。
また、 得られた導電性透明フィルムにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を 第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [実施例 1 8]
透明基材として、 実施例 10と同一の無アルカリガラス基板を用い、 このガラ ス基板の温度を 2 1 5°Cとし、 かつ、 スパッタリング時の混合ガス中の酸素ガ ス量を 3% (酸素分圧: 3 X 10'3P a) とした他は、 実施例 9と同様にして導 電性透明ガラスを得た。
ここでの成膜条件と、 得られた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5 表に示す。
また、 得られた導電性透明ガラスにおける透明導電性酸化物膜の評価結果を第 6表に示す。
さらに、 加熱後の透明導電性酸化物膜の評価結果を第 7表に示す。 [比較例 8]
透明基材として、 実施例 10と同一の無アルカリガラス基板を用い、 スパッ夕 リングターゲットとして、 I n203 (ZnO) 3で表される六方晶層状化合物 (結 晶粒径 12 m) と、 I n203とからなる焼結体 〔I n/ (I n + Zn) =0. 95, 相対密度 =80%〕 を用いた他は、 実施例 9と同様にして、 導電性透明ガ ラスを作製した。
ここでの成膜条件と m得られた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比を第 5 表に示す。
また、 得られた導電性透明ガラスについて、 実施例 9と同様にして評価した。 その評価結果を第 6表に示す。
なお、 ここで成膜した透明導電性酸化物膜を加熱処理した後の透明導電性酸化 物膜は、 X線回折法による分析の結果、 酸化インジウムの結晶が存在することが 確認された。
[比較例 9]
透明基材として、 実施例 10と同一の無アルカリガラス基板を用い、 スパッタ リングターゲットとして、 I TOターゲット 〔I n203/ 5at.%Sn02〕 を用 いた他は、 実施例 11と同様にして、 導電性透明ガラスを得た。
得られた導電性透明ガラスの透明導電性酸化物膜は、 X線回折測定の結果、 酸 化ィンジゥムの結晶が存在することが確認された。
また、 ここでの成膜条件と、 得られた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比 を第 5表に示す。
さらに、 導電性透明ガラスの評価結果を第 6表に示す。
[比較例 10]
透明基材として、実施例 10と同一の無アルカリガラス基板を用いるとともに、 スパッタリングターゲットとして、 六方晶層状化合物 (結晶粒径 8 /m以下) である I n23 (Z ηθ) 3と、 I n23と S n〇2とからなる焼結体 〔 I n/ (I n + Z n ) = 0. 98, Sn/ (I n + Zn + Sn) =0. 05, 相対密度 = 9 4%) を用いた他は、 実施例 1 1と同様にして、 導電性透明ガラスを得た。 得られた導電性透明ガラスの透明導電性酸化物膜には、 X線回折測定の結果、 酸化ィンジゥムの結晶が存在することが確認された。
また、 ここでの成膜条件と、 得られた透明導電性酸化物膜の構成金属の原子比 を第 5表に示す。
さらに、 導電性透明ガラスの評価結果を第 6表に示す。 第 5表
基板の 基板温度 酸素分圧 In/ Sn/ 膜厚 材質 (。C) (Pa) (In+Zn) η+Ζη+Sn) (nm)
9 PET 20 2.8 X10'1 0.93 0.08 250
10 ガラス 20 2.8X10-4 0.93 0.08 200
11 ガラス 215 2.8 Χ10·4 0.93 0.08 100
12 PET 20 5.0 Χ10·4 0.96 0.18 300
13 ガラス 20 5.0 Χ10·4 0.96 0.18 250 施
例 14 ガラス 20 5.0 X10'4 0.91 0.10 210
15 PET 20 5.0 Χ10·4 0.91 0.10 200
16 PET 20 1.0 X104 0.95 0.10 100
17 PET 20 5.0X10-4 0.95 ' 0.10 100
18 ガラス 215 3.0X104 0.95 0.10 100
8 ガラス 215 2.8 X10'4 0.95 100 比
車父 9 ガラス 20 2.8 X10 1.00 0.05 100 例
10 ガラス 215 2.8 X104 0.98 0.05 100 第 6表
初期表面 初期比 エッチンク 光透過率 移動度
抵抗 抵抗 抵抗変化率 速度 (%) (cm2V .sec)
(□/□) (Χ 10 Ωαη) ( n m/分)
9 88 10.4 2.6 27 1.10 0.20
10 89 12.5 2.5 20 1.12 0.20
11 91 19.0 1.9 31 1.27 0.19
12 87 9.3 2.8 25 1.29 0.18
13 89 10.8 2.7 27 1.18 0.18 施
例 14 89 12.8 2.7 28 1.18 0.19
15 88 14.0 2.8 28 1.14 0.19
16 89 24.0 2.4 20 1.15 0.19
17 88 22.0 2.2 31 1.11 0.19
18 91 18.0 1.8 34 1.05 0.17
8 79 43.2 4.3 18 1.14 不可 比
較 9 89 17.5 1.8 32 不可 例
10 89 640 64.0 不可
第 7表
Figure imgf000066_0001
[実施例 19 ]
(1) 透明導電材料の製造
平均粒径が 1 の酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 1 の酸化亜鉛粉 末と、 および平均粒径が 0. 5 mの酸化錫粉末とが、 酸化インジウム 8 0重 量%、 酸化亜鉛 5重量%および酸化錫 1 5重量%の比率になるように湿式ボール ミルに供給し、 次いで、 72時間混合粉砕して、 原料微粉末を得た。
次いで、造粒し、 ターゲッ卜の形状にプレス成形して、 さらに温度 1, 45 0°C において焼成することにより、 焼結体を得た。
得られた焼結体 (結晶粒径 4. 0 /xm以下) の相対密度は 9 8 %であり、 ま た、 そのバルク抵抗は、 0. 8 3mQ ' cmであった。
次いで、 この焼結体にスパッタリング装置への装着用治具を取り付て、 夕一ゲ ットとして使用した。 このターゲットは、 直径 1 0. 1 6 cmの大きさとしたも のを用いた。 そして、 このターゲットを用いて、 無アルカリガラス基板 # 7059 (コ一二 ング社製) 上に、 スパッタリングにより、 透明導電性酸化物膜を形成した。 すな わち、 無アルカリガラス基板 # 7059を、 RFマグネトロンスパッタリング装 置に装着した後、 真空槽内を 5 X 1 (T4P a以下まで減圧した、 次いで、 ァルゴ ンガスと酸素ガスとの混合ガスを 3 X 10 P aまで導入し、 RF出力を 100 ワットとし、 基板温度を室温に保持しながらスパッタリングして、 透明導電性酸 化物膜を形成し、 透明導電ガラスを得た。
(2) ターゲットおよび透明導電性酸化物膜の評価
上記 (1) で得られた焼結体 (ターゲット) の組成、 相対密度、 バルク抵抗、 結晶性について評価した。 それら結果を第 8表に示す。
また、 上記 (1) で得られた焼結体 (ターゲット) を用いて、 透明基材の温度 を室温に保持してスパッ夕した場合と、 200°Cに保持してスパッ夕した場合 にそれぞれ得られた透明導電性酸化物膜の比抵抗と結晶性の評価をした。 これら 評価結果を第 9表に示す。
得られた透明導電性酸化物膜の結晶性については、 X線回折測定装置である口 一夕フレックス RU— 200B (リガク社製) を用いて行い、 X線回折チャート から判断して、 非晶質であることを確認した。
また、 透明導電性酸化物膜の組成分析については、 誘導結合プラズマ発光分光 分析を SPS— 1500 VR (セイコー電子工業社製) を使用して行った。
また、 この導電性透明ガラスの光線透過率 (光波長 5 O Onmまたは 550 η m) は、 UV分光測定装置 U— 3210 (日立製作所製) を使用して、 測定した。 また、 透明導電性酸化物膜の表面抵抗 (以下、 初期表面抵抗という) を、 抵抗 測定装置口レス夕 FP (三菱化学社製) を使用して測定し、 その比抵抗を四端子 法により測定した。
さらに、 透明導電性酸化物膜の膜厚については、 触針法により、 DEKTAK 3030 (スローン (S l o an) 社製) を使用して測定した。
(3) 透明導電性酸化物膜の熱処理
上記 (1) で得られた透明導電ガラスにつき、 透明基材の温度を室温で成膜し 透明導電性酸化物膜では 280°C、 透明基材の温度を 200でで成膜した透 明導電性酸化物膜では 250°Cにおいて、 それぞれ 1時間の熱処理を行った。 して、 この熱処理後の透明導電性酸化物膜について、 その比抵抗および結晶性 Z)評価をした。 これら評価結果を第 9表に示す。
[実施例 20〜22]
( 1 ) 焼結体および透明導電性酸化物膜の製造
原料の配合割合を第 8表に示すとおりに変更した他は、 実施例 20〜2.2にお いて、 実施例 19と同様にして焼結体を製造した。
次いで、 それぞれ得られた焼結体を用いて、 実施例 19と同様にして透明導電 性酸化物膜を製造した。
なお、 スパッタリング時の透明基材の温度は、 第 9表に示す温度とした。
(2) 焼結体および透明導電性酸化物膜の評価
上記 (1) で得られた焼結体および透明導電性酸化物膜につき、 実施例 19の
(2) と同様にしてこれらの評価をした。 結果を第 8表および第 9表に示す。
(3) 透明導電性酸化物膜の熱処理
上記 (1) で得られた透明導電材料につき、 第 9表に示す熱処理温度とした他 は、 実施例 19の (3) と同様に熱処理した。 結果を第 9表に示す。
[比較例 1 1〜15]
(1) 焼結体および透明導電性酸化物膜の製造
原料の配合割合を第 8表に示すとおりに変更した他は、 比較例 11〜15にお いて、 実施例 19と同様にしてそれぞれ焼結体を製造した。
なお、 平均粒径が 3 の酸化インジウム粉末、 平均粒径が 3 mの酸化亜 鉛粉末および平均粒径が 3 mの酸化錫粉末を使用した。
次いで、 得られた焼結体を用いて、 実施例 19と同様にして透明導電性酸化物 膜を製造した。
なお、 スパッタリング時の透明基材の温度は、 第 9表に示す温度とした。 (2) 焼結体および透明導電性酸化物膜の評価
上記 (1) で得られた焼結体および透明導電性酸化物膜につき、 実施例 19の
(2) と同様にしてこれらの評価をした。 結果を第 8表および第 9表に示す。
(3) 透明導電性酸化物膜の熱処理
上記 (1) で得られた透明導電材料につき、 第 2表に示す熱処理温度とした他 は、 実施例 19の (3) と同様に熱処理した。 結果を第 9表に示す。 第 8表
実施例 比較例
19 20 21 22 11 12 13 14 15
In203 (重量%) 80 84 87 88 90 90 94 90 78
Sn02 (重量%) 15 12 10 10 10 5 5 15
ZnO (重量%) 5 4 3 2 10 1 5 7 相対密度 (%) 98 97 98 99 98 98 97 96 97 バルク抵抗
.83 .84 .70 .65 .87 2.4 .87 2.1 2.4 (m Ω cm)
ターゲッ卜記号 A4 B4 C4 D4 E4 F4 G4 H4 14
第 9表
Figure imgf000070_0001
*微結晶を含むことを意味する
[実施例 23]
(1) 透明導電性酸化物膜の形成
平均粒径が 1 mの酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 1 mの酸化亜鉛粉 末と、 および平均粒径が 0. 5 imの酸化錫粉末とが、 酸化インジウム 84. 8重量%、 酸化亜鉛 5. 2重量%および酸化錫 10. 0重量%の比率になるよう に、 これら金属酸化物の粉末を、 湿式ボールミルによって混合粉砕した。 その後、 造粒し、 ターゲットの形状にプレス成形して、 さらに温度 1, 450°Cにおい て焼成することにより、 焼結体 (結晶粒径 3. 7 n m以下) を得た。 次いで、 得られた焼結体にスパッタリング装置への装着用治具を取付て、 スパ ッ夕リングターゲットとして使用した。 このターゲットの寸法は、 直径 10. 1 6 cmの大きさであった。
次いで、 このターゲットを用いてスパッタリングを行った。 透明基材として、 無アルカリガラス基板 〔コ一ニング社製: # 7059〕 を用いた。 また、 スパッ 夕リング装置としては、 平行平板型のマグネトロンスパッタリング装置を用い、 この装置内の真空排気を 5 X 10·5Ρ aまで行った。 このときの真空チャンバ一 内の水分量をマススぺクトルメータ一により測定したところ、 8 X 10·6Ρ aで めった。
次いで、 この装置内に酸素ガス含有割合が 1容量%のアルゴンガスを導入し、 スパッ夕圧力を 0. 3 P aに調整して、 スパッタリングを行い、 ガラス基板上に 透明導電性酸化物膜を成膜した。 得られた透明導電性酸化物膜の厚みは、 1. 2 nmであつ/こ。
そして、 X線光電子分光法による酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピ 一夕の測定には、 アルバックフアイ社製の ES CA5400を用い、 X線源とし ては、 Mg— Κο;を使用した。 また、 検出器は静電半球型を用い、 パスエネル ギ一は 35. 75 eVとした。 そして、 ピークの基準は、 インジウムの 3 d5'2を 444. 4 e Vに設定して測定した。 さらに、 ここで得られたピークの半値幅は、 シレリ一の式を用いてベースラインを設定してその値を算出した。
その結果、 透明導電性酸化物膜表面の XP S法による酸素 1 S軌道のバインデ イングエネルギーピークの半値幅は、 2. 6 eVであった。
なお、 ここで測定した透明導電性酸化物膜表面の XFS法による酸素 1 S軌道 のバインディングエネルギーピークを第 12図に示す。
(2) 透明導電性酸化物膜の評価
上記 (1) で得られた透明導電性酸化物膜について、 結晶性、 光線透過率、 比 抵抗およびェッチング特性の評価をした。
透明導電性酸化物膜の結晶性については、ロー夕フレックス RU_ 200 B (リ ガク社製) を使用して、 X線回折測定することにより確認した。
また、透明導電性酸化物膜の光線透過率(光波長 500 nmまたは 550 nm) は、 U— 3210 (日立製作所製) を使用して、 UV分光測定によりガラス基板 を含めて測定した。
さらに、 透明導電性酸化物膜の表面抵抗は、 口レス夕 FP (三菱化学社製) を 使用して、 四端子法により測定し、 その比抵抗を算出した。
そして、 エッチング特性については、 エッチング液として濃度 3. 4重量%の シユウ酸水溶液を用い、 40°Cにおいて測定した。
(3) 接続抵抗の測定
次いで、 上記 (1) で得られた透明導電性酸化物膜を、 ピッチ 1 10 //m、 ギャップ 20 mのストライプ状にエッチングした後、 このストライプ状の透 明導電性酸化物膜の上に、 異方導電膜を重ねて 180°Cにおいて熱圧着し、 こ れら透明導電性酸化物膜と異方導電膜との間の接続抵抗を測定した。 この抵抗の 平均値は、 8 Ωであった。
さらに、 この接続抵抗の長期安定性を確認するために、 透明導電性酸化物膜上 に異方導電膜を重ねて熱圧着した試験片を、 95°Cに保持されたオーブン内に 120時間放置した後の試験片にっき、 再度、 接続抵抗を測定した。 この試験片 においては、 このような長時間の加熱処理後においても接続抵抗に変化は見られ なかった。
ここで得られた透明導電性酸化物膜の組成および評価結果を、第 10表に示す。 [実施例 24]
原料の金属酸化物成分の配合割合を、 酸化インジウム 87. 3重量%と、 酸化 錫 9. 5重量%および酸化亜鉛 3. 2重量%に変更した他は、 実施例 23と同様 にターゲットを作製するとともに、 透明導電性酸化物膜を成膜した。 この場合、 真空チャンバ一内の水分量は、 7X 10-6Paであった。
そして、 得られた透明導電性酸化物膜の酸素 1 S軌道におけるバインディング エネルギーピークの半値幅を XP S法により測定したところ、 2. 5 eVであつ た。
この透明導電性酸化物膜の組成および評価結果を、 第 10表に示す。 [実施例 25 ]
原料の金属酸化物成分の配合割合を、 酸化インジウム 8 1. 6重量%、 酸化錫 1 2. 2重量%、 および酸化亜鉛 6. 2重量%に変更した他は、 実施例 23と同 様に夕ーゲットを作製するとともに、透明導電性酸化物膜を成膜した。 この場合、 真空チャンバ一内の水分量は、 9 X 10·6Ρ aであった。
そして、 この透明導電性酸化物膜の XPS法により測定した酸素 1 S軌道のバ インディングエネルギーピークの半値幅は 2. 7 eVであった。 この透明導電性 酸化物膜の組成および評価結果を、 第 10表に示す。
[比較例 1 6]
平均粒径が 3 mの酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 3 mの酸化錫粉末 と, および平均粒径が 3 mの酸化亜鉛粉末とを用いるとともに、 配合割合を、 酸化インジウム 88. 7重量%、 酸化錫 10. 1重量%、 および酸化亜鉛 1. 2 重量%に変更した他は、 実施例 23と同様にターゲット (結晶粒径 1 5 m) を作製するとともに、 透明導電性酸化物膜を成膜した。
この場合、 真空チャンバ一内の水分量は、 9 X 10·6Ρ aであった。
得られた透明導電性酸化物膜の XP S法により測定した酸素 1 S軌道のバイン ディングエネルギーピークの半値幅は 2. 9 e Vであった。
また、 ここで得られた透明導電性酸化物膜は、 エッチング速度が 4. 4オング ストローム Z秒と小さいものであった。
この透明導電性酸化物膜の組成および評価結果を、 第 10表に示す。
[比較例 17]
平均粒径が 3 / mの酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 3; mの酸化錫粉末 と、 および平均粒径が 3 imの酸化亜鉛粉末とを用いるとともに、 配合割合を、 酸化インジウム 84. 8重量%、 酸化錫 10. 0重量%および酸化亜鉛 5. 2重 量%にした他は、 実施例 23と同様にターゲット (結晶粒径 1 1 m) を作製 した。
.次いで、 スパッタリング開始時の真空排気を 2 X 10·5Ρ aまで排気し、 酸素 ガスを 1容量%含有するアルゴンガスにより、 0. 3 P aに圧力調整した後、 真 ;'—内の水分量を 9 X 1 0·4Ρ aに調整した他は、 実施例 2 3と同様に 透明導電性酸化物膜を成膜した。
得られた透明導電性酸化物膜における酸素 1 S軌道のバインディングエネルギ 一ピークの半値幅は 3. 3 e Vであった。
また、 得られた透明導電性酸化物膜を、 9 5°C、 1 2 0時間の条件で熱処理 したところ、 接続抵抗が大幅に増大した。
この透明導電性酸化物膜の組成および評価結果を、 第 1 0表に示す。
[比較例 1 8]
平均粒径が 3 mの酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 3 μπιの酸化錫粉末 と、 および平均粒径が 3 /zmの酸化亜鉛粉末とを用いるとともに、 配合割合を、 酸化インジウム 8 3. 4重量%、 酸化錫 4. 3重量%、 および酸化亜鉛 1 2. 3 重量%に変更した他は、 実施例 2 3と同様にターゲット (結晶粒径 1 4 m) を作製するとともに、 透明導電性酸化物膜を成膜した。 この場合、 真空チャンバ 一内の水分量は、 1 X 1 0·7Ρ aであった。
得られた透明導電性酸化物膜における酸素 1 S軌道のバインデイングエネルギ 一ピークにおける半値幅は 3. 8 eVであった。 ここで測定した透明導電性酸化 物膜表面の XP S法による酸素 1 S軌道のバインディングエネルギーピークを第 1 3図に示す。
また、 得られた透明導電性酸化物膜を 9 5° (:、 1 2 0時間の条件で熱処理し たところ、 接続抵抗が大幅に増大した。
この透明導電性酸化物膜の組成および評価結果を、 第 1 0表に示す。
[比較例 1 9]
平均粒径が 3 xmの酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 3 mの酸化錫粉末 とを用いるとともに、 配合割合を、 酸化インジウム 90. 0重量%および酸化錫 1 0. 0重量%としたほかは、 実施例 2 3と同様にターゲット (結晶粒径 1 8 urn) を作製した。
次いで、 スパッタリング開始時の真空排気を 2 X 1 0·5Ρ aまで排気し、 酸素 ガスを 1容量%含有するアルゴンガスにより、 0. 3 P aに圧力調整した後、 真 空チャンバ一内の水分量を、 9 X 1 0 ·4 Ρ aに調整した他は、 実施例 2 3と同様 に透明導電性酸化物膜を成膜した。
このようにして得られた透明導電性酸化物膜の酸素 1 S軌道のバインディング エネルギーピークの半値幅は 3 . 4 e Vであった。
また、 得られた透明導電性酸化物膜を 9 5 °C、 1 2 0時間の条件で熱処理し たところ、 接続抵抗が大幅に増大した。
この透明導電性酸化物膜の組成および評価結果を、 第 1 0表に示す。 第 1 0表
Figure imgf000075_0001
*結晶評価における非晶とは非晶質を意味する <
[実施例 2 6 ] (1) 基板への有機着色層の形成
基板として、 ガラス基板を用い、 その表面に酸化クロムからなる遮光層を形成 した。 遮光層の形成はスパッタリング法により行い、 酸化クロム層の厚みは 0. :1. / mとした。
次いで、 フォトリソグラフィ法により、 上記遮光層をその一方向に 1 10 /X mのピッチで、 またこれに直交する方向に 330 z^mのピッチで、 線幅 30 mの格子状に加工した。
次いで、 緑色顔料としてフタロシアニングリーン系顔料 (Co l o r I n d e x N o 74160 P i gmen t Gr e en 36) を用いて、 透明な ポリイミド前駆体溶液セミコファイン SP— 910 (東レ社製) に分散混合した ペーストを、 格手状の酸化クロム層の上に塗布した。 これをセミキユアし、 画素 に対応した幅 90 ^m、 ピッチ 330 のストライプ状の緑色有機着色層を 形成した後、 これを硬化させた。 この緑色有機着色層の厚さは、 1. 5 mと した。
また、 赤色顔料としてはキナクリドン系顔料 (C 01 o r I nd e x No 73905 P i gme n t Re d 209 ) を用い、 青色顔料としてフタ口 シァニンブルー系顔料 (C 010 r I nd e x No 74160 P i gm e n t B l u e 15— 4) を用いて、 これらをそれぞれ上記ポリイミド前駆 体溶液に分散混合して得たペーストにより、 上記と同様にして赤色有機着色層と 青色有機着色層を形成した。
そして、 これら有機着色層の上に、 上記ポリイミド前駆体溶液を塗布して硬化 させることにより、 厚さ 2 mの保護層を形成した。
(2) 透明導電膜の形成
上記 (1) で得られた有機着色層を有するガラス基板の有機着色層上に、 スパ ッ夕リング法により透明導電膜 (透明導電性酸化物膜) を形成した。
ここで用いたスパッタリングターゲットは、 次のように作製した。 すなわち、 酸化インジウム粉末 80重量%と酸化錫粉末 15重量%および酸化亜鉛 5重量% の混合物を、 湿式ポールミルにより混合粉砕した。 その後、 造粒してプレス成形 し、 さらに焼成炉において、 酸素ガス加圧下に、 1, 450°C、 36時間の条 件で焼結し、 結晶粒径が 4. O w mのターゲット 〔A 6〕 を得た。
得られたターゲット 〔A 6〕 を、 D Cマグネトロンスパッタリング装置に装着 し、 上記ガラス基体の有機着色層上に、 スパッタリングにより透明導電膜を形成 させた。
この場合のスパッ夕条件としては、 雰囲気はアルゴンガスに適量の酸素ガスを 混入して用い、 スパッタ圧力 3 X 1 (^ Ρ a、 到達圧力 5 x 1 0 ·4Ρ a、 基板温 -度 2 5 °C、 投入電力 1 0 0 W、 成膜時間 2 0分間とした。
この結果、 有機着色層上に、 膜厚が約 1 2 O nmの透明導電膜が形成された。 この透明導電膜について X線回折法により結晶性の観察をした結果、 非晶質で あることを確認した。
また、 別のガラス基板の有機着色層上に、 スパッ夕時の基板温度を 1 8 0 °C の条件にして、 透明導電膜を形成した。 この透明導電膜も非晶質であった。 透明導電膜の原料組成および物性を第 1 1表に示す。
( 3 ) 透明導電膜のエッチング性の評価
得られた透明導電膜のエッチング性について評価した。
すなわち、 有機着色層上に形成した透明導電膜の一部を、 5重量%濃度のシュ ゥ酸水溶液により 4 0 °Cにおいてエッチングし、 エッチング部と非エッチング 部との境界部分の断面を電子顕微鏡により観察した。
その結果、 エッチング部に透明導電膜が残存するようなことはなく、 非エッチ ング部に残存する透明導電膜のエッジ部が、 エッチング部に向けて滑らかに傾斜 した断面形状をなしていることが確認された。
よって、 得られた透明導電膜は、 弱酸を用いたエッチングにおいても加工性が 良好であることが判明した。
なお、 透明導電膜のエッチング加工性を評価するにあたり、 実施例 4に記載し た評価基準を採用した。 評価結果を第 2表に示す。
( 4 ) 透明導電膜の熱処理による結晶化
次いで、 上記 (2 ) で得られたガラス基板の有機着色層上に形成した透明導電 膜の熱処理を実施した。 この場合の熱処理条件としては、 アルゴンガス雰囲気下、 20°CZ分の昇温 速度において、 23 Ot:まで加熱し、 230°Cでの保持時間を 1時間とした。 この熱処理後の透明導電膜は、 結晶質であり、 その四探針法により測定した比 抵抗は 230 X 10 βΩ ■ cmであった。
さらに、 この透明導電性酸化物膜の透明性については、 分光光度計により波長 500 nmの光線についての光線透過率が 82%であり、 透明性においても優れ たものであった。
なお、 この熱処理による有機着色層の熱劣化等の悪影響は見られなかった。
[実施例 27 ]
(1) 透明導電膜の形成
実施例 26の (1) と同様にして得られた有機着色層を有するガラス基板の有 機着色層上に、スパッタリングターゲットとして、酸化インジウム粉末 84重量% と酸化錫粉末 12重量%および酸化亜鉛 4重量%の混合物を原料とした他は、 実 施例 26の (2) と同様にして製造したターゲット 〔B 6〕 (結晶粒径 4. 0 nm) を用いて、 透明導電膜を形成した。
その原料組成および物性を第 1 1表に示す。
(2) 透明導電膜のエッチング性の評価
上記 (1) で得られた透明導電膜のエッチング性を、 実施例 26の (3) と同 様にして評価した。 結果を第 12表に示す。
(3) 透明導電膜の熱処理による結晶化および透明導電膜の評価
次いで、 上記 (1) で得られた透明導電膜の熱処理を、 実施例 26の (4) と 同様にして実施し、 透明導電膜を得た。 結果を第 12表 示す。
[実施例 28]
(1) 透明導電膜の形成
実施例 26の (1) と同様にして得られた有機着色層を有するガラス基板の有 機着色層上に、スパッタリングターゲットとして、酸化インジウム粉末 87重量% と酸化錫粉末 10重量%および酸化亜鉛 2重量%の混合物を原料とした他は実施 例 26の (2) と同様にして製造したターゲット 〔C 6〕 (結晶粒径 4. 1 m) を用いて、 透明導電膜を形成した。
その原料組成および物性を第 1 1表に示す。
(2) 透明導電膜のエッチング性の評価
上記 (1) で得られた透明導電膜のエッチング性を、 実施例 26の (3) と同 様にして評価した。 結果を第 12表に示す。
(3) 透明導電膜の熱処理による結晶化
次いで、 上記 (1) で得られた透明導電膜の熱処理を、 実施例 26の (4) と 同様にして実施した。 結果を第 12表に示す。
[実施例 29]
(1) 透明導電膜の形成
実施例 26の (1) と同様にして得られた有機着色層を有するガラス基板の有 機着色層上に、スパッタリングターゲットとして、酸化インジウム粉末 88重量% と酸化錫粉末 10重量%および酸化亜鉛 2重量%の混合物を原料とした他は実施 例 26の (2) と同様にして製造したターゲット 〔D6〕 (結晶粒径 4. 0 a m) を用いて、 透明導電膜を形成した。
その原料組成および物性を第 11表に示す。
( 2 ) 透明導電膜のエツチング性の評価
上記 (1) で得られた透明導電膜のエッチング性を、 実施例 26の (3) と同 様にして評価した。 結果を第 12表に示す。
(3) 透明導電膜の熱処理による結晶化
次いで、 上記 (1) で得られた透明導電膜の熱処理を、 実施例 26の (4) と 同様にして実施した。 結果を第 12表に示す。 [比較例 20]
(1) 透明導電膜の形成
実施例 26の (1) と同様にして得られた有機着色層を有するガラス基板の有 機着色層上に、 酸化インジウム粉末 90重量%と、 酸化錫粉末 10重量%の混合 物を原料としており、 酸化亜鉛粉末を含まないターゲット 〔E6〕 (結晶粒径 1 2 urn) を用いて、 透明導電膜を形成した。
ここで得られた透明導電膜は X線回折法により結晶性の観察をした結果、 結晶 質であった。
その原料組成および物性を第 11表に示す。
(2) 透明導電膜のエッチング性の評価
上記 (1) で得られた透明導電膜のエッチング性を、 実施例 26の (3) と同 様にして評価した。 結果を第 12表に示す。
(3) 透明導電膜の熱処理
次いで、 上記 (1) で得られた透明導電膜の熱処理を、 実施例 26の (4) と 同様にして実施した。 結果を第 12表に示す。
[比較例 21]
( 1 ) 透明導電膜の形成
実施例 26の (1) と同様にして得られた有機着色層を有するガラス基板の有 機着色層上に、スパッタリングターゲットとして、酸化インジウム粉末 90重量% と、 平均粒径が 3 /xmを超える酸化亜鉛粉末 10重量%の混合物を原料とした 他は、 実施例 26の (2) と同様にして製造したターゲット 〔F6〕 (結晶粒径 18 m) を用いて、 透明導電膜を形成した。
ここで得られた透明導電膜は X線回折法により結晶性の観察をした結果、 非晶 質であった。 その原料組成および物性を第 1 1表に示す。
(2) 透明導電膜のエッチング性の評価
上記 (1) で得られた透明導電膜のエッチング性を、 実施例 26の (3) と同 様にして評価した。 結果を第 12表に示す。 (3) 透明導電膜の熱処理
次いで、 上記 (1) で得られた透明導電膜の熱処理を、 実施例 26の (4) と 同様にして実施した。 結果を第 12表に示す。
[比較例 22]
(1) 透明導電膜の形成
実施例 26の (1) と同様にして得られた有機着色層を有するガラス基板の有 機着色層上に、 スパッタリングターゲットとして、 平均粒径が 3 mを超える 酸化インジウム粉末 94重量%と、 平均粒径が 3 /imを超える酸化錫粉末 5重 量%と、 平均粒径が 3 <amを超える酸化亜鉛粉末 1重量%との混合物を原料と した他は、 実施例 26の (2) と同様にして製造したターゲット 〔G6〕 (結晶 粒径 1 5 xm) を用いて、 透明導電膜を形成した。
ここで得られた透明導電膜は X線回折法により結晶性の観察をした結果、 非晶 質であった。
また、 このターゲット 〔G6〕 を用いて、 スパッ夕時の基板温度を 200°C として透明導電膜を形成した。
得られた透明導電膜は結晶質であった。 その原料組成および物性を第 1 1表に 示す。
(2) 透明導電膜のエッチング性の評価
上記 (1) で得られた透明導電膜のエッチング性を、 実施例 26の (3) と同 様にして評価した。 結果を第 12表に示す。
(3) 透明導電膜の熱処理
次いで、 上記 (1) における基板温度を室温として形成した透明導電膜の熱処 理を、 実施例 26の (4) と同様にして実施した。 結果を第 12表に示す。
[比較例 23] (1) 透明導電膜の形成
実施例 26の (1) と同様にして得られた有機着色層を有するガラス基板の有 機着色層上に、 平均粒径が 3 xmを超える酸化インジウム粉末 90重量%と、 平均粒径が 3 mを超える酸化錫粉末 5重量%と、 平均粒径が 3 mを超える 酸化亜鉛粉末 5重量%との混合物を原料としたスパッタリング夕ーゲット 〔H 63 (結晶粒径 17 m) を用いて、 透明導電膜を形成した。
得られた透明導電膜は、 X線回折法により結晶性の観察をした結果、 非晶質で あった。
また、 このターゲット 〔H6〕 を用いて、 スパッ夕時の基板温度を 200°C として透明導電膜を形成した。
得られた透明導電膜は結晶質であった。 その原料組成および物性を第 1 1表に 示す。
(2) 透明導電膜のエッチング性の評価.
上記 (1) で得られた透明導電膜のエッチング性を、 実施例 26の (3) と同 様にして評価した。 結果を第 12表に示す。
(3) .透明導電膜の熱処理
次いで、 上記 (1) における基板温度を室温として形成した透明導電膜の熱処 理を、 実施例 26の (4) と同様にして実施した。 結果を第 12表に示す。
第 1 1表
実施例 比較例
26 27 28 29 20 21 22 23 ln203 (重量%) 80 84 87 88 90 90 94 90
Sn02 (重量%) 15 12 10 10 10 5 5
ZnO (重量%) 5 4 3 2 10 1 5 相対密度 (%) 98 97 98 99 98 98 97 96 バルク抵抗
0.83 0.84 0.70 0.65 0.87 2.43 0.87 2.1 (mQcm
夕ーゲット記号 A6 B6 C6 D6 E6 F6 G6 H6
第 1 2表
Figure imgf000084_0001
*結晶評価における非晶とは非晶質を意味する。 *結晶評価における結晶とは結晶質を意味する。
産業上の利用分野
以上、 詳細に説明したように、 本発明のスパッタリングターゲットによれば、 結晶粒径の大きさを所定以上の値に制御することにより、 透明導電性酸化物をス ノ ッ夕リングにより成膜する際のノジュールの発生を効果的に抑制することがで き、 安定して、 長時間スパッタリングを行うことができるようになった。
また、 本発明のスパッタリングターゲットの製造方法によれば、 スパッ夕リン ,グにより透明導電性酸化物を成膜する際のノジュールの発生を抑制することがで きるターゲットを効果的に提供することができるようになった。
また、 本発明の透明導電性酸化物によれば、 優れた導電性や透明性が得られる とともに、 平滑な表面特性が得られるようになった。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 少なくとも酸化ィンジゥムおよび酸化亜鉛を含有してなるスパッタリング ターゲットにおいて、
I nZ ( I n + Zn) で表わされる原子比を 0. 75〜0. 97の範囲内の値 とするとともに、
I n23 (Zn〇) m (ただし、 mは 2〜20の整数である。 ) で表される六 方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径を 5 m以下 の値とすること
を特徴とするスパッタリングターゲット。
2. 酸化インジウムを 67〜93重量%の範囲、 酸化錫を 5〜25重量%の範 囲、 および酸化亜鉛を 2〜8重量%の範囲で含むとともに、 錫 亜鉛の原子比を 1以上の値とすることを特徴とする請求項 1に記載のスパッタリングターゲット。
3. 前記六方晶層状化合物のかわりに、 あるいは前記六方晶層状化合物ととも に Z n2S n〇4で表されるスピネル構造化合物を含有し、 かつ、 該スピネル構造 化合物の結晶粒怪を 5 m以下の値とすることを特徴とする請求項 1または 2 に記載のスパッタリングターゲット。
4. バルク抵抗を、 1 X 10·3Ω · cm未満の値とすることを特徴とする請求 項 1〜 3のいずれか一項に記載にスパッタリングターゲット。
5. 密度を 6. 7 g/ cm3以上の値とすることを特徵とする請求項 1〜4の いずれか一項に記載にスパッタリング夕一ゲット。
6. I nZ ( I n + Z n) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲 であるとともに、 I n23 (Zn〇) m (ただし、 mは 2〜20の整数である。 ) で表される六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 / m以下の値であるスパッタリング夕ーゲットからなる透明導電性酸化物。
7. 前記スパッタリングターゲットが、 酸化インジウムを 67〜93重量%の 範囲、 酸化錫を 5〜25重量%の範囲、 および酸化亜鉛を 2〜8重量%の範囲で 含むとともに、 錫 Z亜鉛の原子比が 1以上の値であることを特徴とする請求項 6 に記載の透明導電性酸化物。
8. 230°C以上の温度で結晶化させてなる請求項 6または 7に記載の透明 導電性酸化物。
9. X線光電子分光法で測定される酸素 1 S軌道のバインディングエネルギー ピークの半値幅を 3 eV以下の値とすることを特徴とする請求項 6〜 8のいずれ か一項に記載の透明導電性酸化物。
10. 基材上、 または該基材上に設けた着色層上に形成してなることを特徴と する請求項 6〜 9のいずれか一項に記載の透明導電性酸化物。
1 1. J I S B 0601に準拠して測定される P— V値を 1 m以下の値 とすることを特徴とする請求項 6〜 10のいずれか一項に記載の透明導電性酸化 物。
1 2. I n203 (Zn〇) m (ただし、 mは 2〜 20の整数である。 ) で表さ れる六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 m以下の値であるスパッタリングターゲットの製造方法において、 下記 (1) 〜
(3) の工程を含むことを特徴とするスパッタリング夕一ゲッ卜の製造方法。
(1) 酸化インジウム粉末と、 平均粒径が 2 /^m以下の酸化亜鉛粉末とを配合 する工程
(2) I n/ (I n + Zn) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲 である成形体を形成する工程
(3) 成形体を、 1, 400°C以上の温度で焼結する工程
13. 前記工程 (1) で、 67〜93重量%の酸化インジウム粉末と、 5〜2 5重量%の酸化錫粉末と、 2〜 8重量%の酸化亜鉛粉末とを配合するとともに、 前記工程 (2) で、 錫 亜鉛の原子比を 1以上の成形体を形成することを特徴と する請求項 12に記載のスパッタリング夕一ゲッ卜の製造方法。
14. I n203 (Zn〇) ,u (ただし、 mは 2〜 20の整数である。 ) で表さ れる六方晶層状化合物を含有し、 かつ、 該六方晶層状化合物の結晶粒径が 5 ni以下の値であるスパッタリングターゲットの製造方法において、 下記 (1) 〜 (5) の工程を含むことを特徴とするスパッタリング夕ーゲッ卜の製造方法。
(1) I n23 (Zn〇) ,„ (ここで、 mは 2〜20の整数である。 ) で表わさ れる六方晶層状化合物を生成する工程
(2) 生成した六方晶層状化合物を粒径が 5 m以下に調整する工程
(3) 粒径が調整された六方晶層状化合物と、 酸化インジウム粉末とを混合する 工程
(4) I nZ ( I n + Z n) で表わされる原子比が、 0. 75〜0. 97の範囲 である成形体を形成する工程
(5) 成形体を、 1, 400°C以上の温度で焼結する工程
1 5. 前記焼結する工程を、 酸素ガス雰囲気または酸素ガス加圧下に、 実施す ることを特徴とする請求項 12〜14のいずれか一項に記載のスパッタリング夕 ーゲットの製造方法。
1 6. 前記酸化インジウム粉末の平均粒怪を 0. 1〜2 mの範囲内の値と することを特徴とする請求項 12〜15のいずれか一項に記載のスパッタリング ターゲットの製造方法。
1 7. 前記酸化インジウム粉末とともに、 酸化錫粉末をさらに配合するととも に、 当該酸化錫粉末の平均粒径を 0. 01〜 1 //mの範囲内の値とすることを 特徴とする請求項 12〜 16のいずれか一項に記載のスパッタリングタ一ゲット の製造方法。
1 8 . 前記成形体を形成する際に、 粒径が 5 m以下に調整されたスピネル 化合物をさらに配合することを特徴とする請求項 1 2〜1 7のいずれか一項に記 載のスパッタリング夕ーゲッ卜の製造方法。
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