WO2017158928A1 - 酸化物焼結体 - Google Patents

酸化物焼結体 Download PDF

Info

Publication number
WO2017158928A1
WO2017158928A1 PCT/JP2016/084248 JP2016084248W WO2017158928A1 WO 2017158928 A1 WO2017158928 A1 WO 2017158928A1 JP 2016084248 W JP2016084248 W JP 2016084248W WO 2017158928 A1 WO2017158928 A1 WO 2017158928A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sintered body
magnesium
oxide
oxide sintered
tin
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/084248
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇 掛野
浩二 角田
Original Assignee
Ｊｘ金属株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｘ金属株式会社 filed Critical Ｊｘ金属株式会社
Priority to KR1020177037448A priority Critical patent/KR101945145B1/ko
Priority to US15/758,813 priority patent/US20190389772A1/en
Priority to CN201680038373.5A priority patent/CN107709270A/zh
Priority to JP2017507897A priority patent/JP6133531B1/ja
Publication of WO2017158928A1 publication Critical patent/WO2017158928A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • C04B35/457—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates based on tin oxides or stannates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695—Granulation or pelletising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3293—Tin oxides, stannates or oxide forming salts thereof, e.g. indium tin oxide [ITO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports

Definitions

  • the present invention relates to an oxide sintered body for a sputtering target suitable for forming a transparent conductive film in a flat panel display or the like.
  • An ITO (Indium Tin Oxide) film has features such as low resistivity, high transmittance, and ease of microfabrication, and these features are superior to other transparent conductive films. It is used in a wide range of fields including electrodes. At present, most of the ITO film forming methods in industrial production processes are so-called sputter film forming methods in which sputtering is performed using an ITO sintered body as a target because it can be produced in a large area with good uniformity and productivity.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose that Mg-containing ITO thin films have a flat film surface, improved etching characteristics, and improved film durability (moisture resistance and high temperature resistance).
  • Patent Documents 4 to 6 describe that a stable amorphous film is formed without adding water at the time of film formation, and etching residues are reduced.
  • Patent Document 7 discloses a sintered body in which ITO contains 5 to 5000 ppm of one or more elements selected from five kinds of elements such as Mg and has an improved density.
  • Patent Documents 8 to 9 disclose high-strength ITO sputtering targets containing 0.001 to 0.1 wt% of an oxide of at least one element of Mg, Ca, Zr, and Hf. Yes. This is because strength is improved by adding a small amount of oxide such as Mg, but on the other hand, since the addition amount is too small, the above-mentioned effects such as amorphous stabilization of the film can be obtained. Absent.
  • the bending strength is measured in accordance with JIS R1601, and according to the JIS standard, the surface roughness Ra of the test piece is 0.2 ⁇ m or less.
  • the strength of ceramics is greatly affected by the surface roughness, for example, even if Ra is 0.2 ⁇ m or less, when Ra is slightly below 0.2 ⁇ m, and when the surface roughness is smaller by an order of magnitude Therefore, it is necessary to consider the point that the strength is greatly different.
  • a great cost is generated, which is not preferable for industrial production.
  • a sintered body (target) having high mechanical strength within the practical surface roughness range as well as the effects of improving the durability of the film and stabilizing the amorphous state of the film. Yes.
  • Japanese Patent No. 3632524 Patent No. 4075361 Japanese Patent No. 3215392 Patent No. 4885274 Patent No. 4,489,842 Japanese Patent No. 5237827 Japanese Patent No. 3827334 Japanese Patent No. 4855964 Patent No. 5277284
  • the present invention is an oxide sintered body for a sputtering target for forming an Mg-containing ITO film having excellent amorphous stability and durability, and the generation of cracks in the target and generation of particles during sputtering are greatly reduced. It is an object of the present invention to provide an oxide sintered body having a high bending strength that can be suppressed.
  • the present inventor has conducted extensive research, and as a result, by appropriately adjusting the composition and sintering conditions of the sintered body, the bending strength of the sintered body (sputtering target) is improved. As a result, it was found that the generation of nodules can be suppressed, the generation of arcing and particles during sputtering can be suppressed, and the yield of the film forming process can be improved. Based on the above findings, the present inventors provide the following invention.
  • the oxide sintered body according to claim 1 or 2 wherein the number of pores having an equivalent circle diameter of 0.1 ⁇ m or more is 30 or less in an area of 80 ⁇ 120 ⁇ m 2 .
  • the present invention can achieve high bending strength by appropriately adjusting the composition of the sintered body and the sintering conditions in the oxide sintered body substantially composed of indium, tin, magnesium and oxygen. Thus, there is an excellent effect that the generation of particles during sputtering is small and stable sputtering is possible.
  • the oxide sintered body of the present invention is substantially composed of indium, tin, magnesium and oxygen, wherein tin is a Sn / (In + Sn + Mg) atomic ratio of 5 to 15%, and magnesium is Mg / (In + Sn + Mg). It is contained in an atomic ratio of 0.1 to 2.0%, with the balance being indium and oxygen.
  • Sn represents the number of tin atoms
  • In represents the number of atoms of indium
  • Mg represents the number of atoms of magnesium, respectively.
  • the total number of atoms of indium, tin, and magnesium, which are all metal atoms, of tin and magnesium The appropriate concentration range of the atomic ratio is shown respectively.
  • the sputtering target can be produced by processing the oxide sintered body into a predetermined diameter and thickness, and the transparent conductive film can be obtained by sputtering the sputtering target.
  • the composition of the sputtering target and the oxide sintered body is the same, and there is almost no difference in composition between the sputtering target and the film obtained by sputtering.
  • “Substantially” means that the constituent element of the oxide sintered body is formed from only four types of indium, tin, magnesium, and oxygen, but is included in normally available raw materials, and the raw material production Even if inevitable impurities that cannot be removed by the usual purification method are included in the inevitable concentration range, the present invention shows that the concept includes them. That is, inevitable impurities are included in the present invention.
  • tin When tin is added to indium oxide, it functions as an n-type donor and has the effect of reducing resistivity.
  • magnesium When magnesium is added to ITO, it has the effect of preventing the crystallization of the film and making it amorphous.
  • Mg Mg / (In + Sn + Mg) ⁇ 0.1%
  • Mg / (In + Sn + Mg)> 2.0% the annealing temperature necessary to crystallize the amorphous film obtained by sputtering becomes higher than 260 ° C. The cost, labor, and time for implementing such a process are inadequate for production.
  • the magnesium concentration is optimally 0.1 to 2.0% in terms of the atomic ratio of Mg / (In + Sn + Mg) as defined in the present invention. The magnesium concentration is thus determined.
  • the oxide sintered body having the above composition has a bending strength of 140 MPa or more when the surface roughness Ra is 0.3 to 0.5 ⁇ m.
  • the bending strength is measured by a three-point bending test in accordance with JIS R1601: 2008. Specifically, the sample total length: 40 mm ⁇ 0.1 mm, width: 4 mm ⁇ 0.1 mm, thickness: 3 mm ⁇ 0.1 mm, distance between fulcrums: 30 mm ⁇ 0.1 mm, crosshead speed: 0.5 mm / min And the average value for 10 samples.
  • the sintered body When the bending strength is less than 140 MPa, when excessive power is applied at the time of sputtering, the sintered body is caused by stress generated by the difference in thermal expansion between the sputtering target (sintered body) and the backing plate bonding the target. May crack. Also, arcing and particles may increase during sputtering.
  • the oxide sintered body of the present invention preferably has a density of 7.1 g / cm 3 or more. Increasing the density of the sintered body (target) has an excellent effect of improving the uniformity of the sputtered film and significantly reducing the generation of particles during sputtering.
  • the sintered body density is obtained by the Archimedes method by dividing the measurement results at each of the five samples taken from the vicinity of the center and the four corners of the rectangular flat plate target by the number of measurement points.
  • the number of pores having an equivalent circle diameter of 0.1 ⁇ m or more is preferably 30 or less in an area of 80 ⁇ 120 ⁇ m 2 . Due to insufficient sintering, a sufficient reaction is not performed between the raw materials, and many pores are generated in the sintered body. The presence of such pores decreases the bending strength of the sintered body, increases the variation in the bending strength, and also causes the generation of nodules. Therefore, it is preferable to reduce it as much as possible. Regarding the number of pores, a sample having a size of about 1.5 cm square is cut out from the sintered body (center portion), and the cut surface is polished to a mirror surface, and then the structure is observed with an electron microscope. Then, the number of pores with an equivalent circle diameter of 0.1 ⁇ m or more existing in an area of 80 ⁇ 120 ⁇ m 2 observed at a magnification of 1000 is counted.
  • each raw material powder is mixed and pulverized at a predetermined ratio to form a slurry, and the slurry is dried with a spray dryer to form a granulated powder. Molding and sintering.
  • “magnesium oxide” is used as a raw material, the viscosity of the slurry does not increase, and there is a problem that mixing, pulverization and granulation are difficult. Insufficient mixing of raw material powders may cause warpage and cracks in the sintering process, and the density of the sintered body will not be sufficiently increased.
  • nodules are generated and abnormal discharge is caused.
  • a high resistivity region and a low resistivity region in which magnesium oxide is segregated exist on the target, and abnormal discharge is more likely to occur.
  • magnesium hydroxide and magnesium carbonate hydroxide are decomposed by heating to release water and carbon dioxide, they are extremely inappropriate as raw materials for producing a high-density sintered body. Further, when using magnesium indium acid or magnesium stannate, it is necessary to synthesize those raw materials in advance, which significantly reduces productivity.
  • the tin oxide raw material and the magnesium oxide raw material are mixed and pulverized into a slurry, and separately mixed with the indium oxide raw material obtained as a pulverized slurry. Even when magnesium oxide is used as a raw material, a high-density sintered body can be obtained.
  • the method for producing the oxide sintered body of the present invention will be specifically described below.
  • the oxide sintered body of the present invention is not limited to the following production method, and the production conditions and the like can be appropriately changed within a range that does not greatly change the characteristics of the oxide sintered body.
  • a predetermined amount of tin oxide and magnesium oxide is weighed, an appropriate amount of pure water is added, sufficient mixing is performed using a mixer, and the mixture is finely pulverized into a slurry by a bead mill.
  • a predetermined amount of indium oxide is weighed, pure water is added and mixed and pulverized to obtain a slurry.
  • the viscosity of the slurry can be adjusted by adjusting the pH using an acid or an alkali as necessary.
  • the atmospheric gas may be the air because it is not necessary to take into consideration the oxidation of the raw material.
  • a slurry in which tin oxide and magnesium oxide are mixed and a slurry of indium oxide are mixed with a mixer and pulverized by a bead mill to obtain a slurry in which raw material powders are uniformly mixed.
  • the fine pulverization is desirably performed until the average particle diameter (D50) is 1 ⁇ m or less, preferably 0.6 ⁇ m or less.
  • granulation is performed. This is to improve the fluidity of the raw material powder and to make the filling state during press molding sufficiently satisfactory.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • granulator inlet temperature is 200 to 250 ° C.
  • outlet temperature is 100 to 150 ° C.
  • disk rotation speed is 8000 to 10,000 rpm.
  • press molding is performed.
  • a granulated powder is filled into a mold of a predetermined size and uniaxially pressed under conditions of a surface pressure of 40 to 100 MPa and held for 1 to 3 minutes to obtain a compact.
  • a surface pressure 40 to 100 MPa
  • the surface pressure does not need to exceed 100 MPa, and wasteful cost and energy are required, which is not preferable for production.
  • CIP molding is performed.
  • the molded body obtained above is vacuum-packed twice with vinyl and subjected to CIP (cold isotropic pressure method) under the conditions of pressure 150 to 400 MPa and holding for 1 to 3 minutes. If the pressure is less than 150 MPa, sufficient CIP effect cannot be obtained. On the other hand, even if a pressure of 400 MPa or more is applied, the density of the molded body is not easily improved beyond a certain value. Surface pressure is not particularly required for production.
  • the sintering temperature is 1500 to 1600 ° C.
  • the holding time is 4 to 20 hours
  • the heating rate is 1 to 5 ° C./min
  • the temperature is lowered by furnace cooling.
  • the sintering temperature is lower than 1500 ° C.
  • the density of the sintered body is not sufficiently increased, and when it exceeds 1600 ° C., the life of the furnace heater is reduced.
  • the holding time is shorter than 4 hours, the reaction between the raw material powders does not proceed sufficiently and the density of the sintered body does not increase sufficiently. Even if the sintering time exceeds 20 hours, the reaction has sufficiently occurred, and unnecessary energy and time are wasted, which is not preferable for production.
  • the rate of temperature rise is slower than 1 ° C / min, it will take unnecessary time to reach the predetermined temperature, and if the rate of temperature rise is faster than 5 ° C / min, the temperature distribution in the furnace will be uniform. It will not rise and cause unevenness.
  • D50 average particle diameter
  • a slurry in which tin oxide and magnesium oxide were mixed and a slurry of indium oxide were mixed with a mixer and pulverized with a bead mill to obtain a slurry in which raw material powders were uniformly mixed.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the granulated powder was filled in a mold of a predetermined size and pressed at a surface pressure of 150 to 400 MPa for 1 to 3 minutes to obtain a molded body.
  • the molded body is double vacuum packed with vinyl and CIP molded at 150 to 400 MPa, and then the molded body is heated to 1560 ° C. at a heating rate of 3 ° C./min, sintered at 1560 ° C. for 15 hours, and then in the furnace And left to cool.
  • the density was 7.11 g / cm 3 .
  • a sintered body having a size of about 1.5 cm square was cut out from the obtained sintered body, the cut surface was polished to a mirror surface, and the structure of the sintered body was observed with an electron microscope.
  • the number of pores with an equivalent circle diameter of 0.1 ⁇ m or more existing in the range of an area of 80 ⁇ 120 ⁇ m 2 observed at a magnification of 1000 was 19 pieces.
  • a square bar-shaped test piece is cut out from the sintered body, the surface is polished with a # 80 grindstone in the longitudinal direction of the test piece, and then polished with a # 400 grindstone in the longitudinal direction, and finally a width of 4 mm, Ten test pieces having a thickness of 3 mm and a length of 5 mm were produced.
  • the surface roughness Ra was 0.46 ⁇ m.
  • piece bending test was done according to the measuring method of JISR1601: 2008 except surface roughness Ra of a test piece.
  • the average bending strength of 10 test pieces was 148 MPa.
  • Example 2 A sintered body was produced under the same conditions as in Example 1 except that the sintering temperature was 1540 ° C.
  • the Archimedes density of the sintered body was 7.11 g / cm 3 . Further, the structure of the sintered body was observed, and the number of pores having an equivalent circle diameter of 0.1 ⁇ m or more present in an area of 80 ⁇ 120 ⁇ m 2 observed at a magnification of 1000 was 28. Further, the surface roughness Ra of the bending strength test piece was 0.47 ⁇ m, and the average bending strength was 141 MPa.
  • Example 1 A sintered body was produced under the same conditions as in Example 1 except that the sintering temperature was 1480 ° C.
  • the Archimedes density of the sintered body was 7.09 g / cm 3 . Further, the structure of the sintered body was observed, and the number of pores with an equivalent circle diameter of 0.1 ⁇ m or more existing in an area of 80 ⁇ 120 ⁇ m 2 observed at a magnification of 1000 was 42. Further, the surface roughness Ra of the bending strength test piece was 0.45 ⁇ m, and the average bending strength was 128 MPa.
  • Example 2 As a reference example, an example in which magnesium oxide is not added is shown.
  • the raw material, indium oxide powder and tin oxide powder, were set to In: Sn 91.0: 9.0 in the atomic ratio, and granulated powder was produced using a normal method, under the same conditions as in Example 1.
  • a sintered body was produced.
  • the Archimedes density of the sintered body was 7.13 g / cm 3 . Further, the structure of the sintered body was observed, and the number of pores with an equivalent circle diameter of 0.1 ⁇ m or more existing in an area of 80 ⁇ 120 ⁇ m 2 observed at 1000 times magnification was 5.
  • the surface roughness Ra of the bending strength test piece was 0.46 ⁇ m, and the average bending strength was 153 MPa.
  • the present invention improves the reduction of the density and strength of the sintered body when magnesium oxide effective for making the film amorphous is added.
  • the ITO sintered body does not contain magnesium oxide. It is not intended to improve the density and strength as compared with the above.
  • the oxide sintered body of the present invention can form a Mg-containing ITO film excellent in amorphous stability and durability, and can provide a sputtering target with high bending strength. Sometimes target cracking and particle generation can be reduced.
  • the thin film formed using the oxide sintered compact for sputtering targets of the present invention is particularly useful as a transparent conductive film in flat panel displays and flexible panel displays.

Landscapes

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

Abstract

実質的にインジウム、スズ、マグネシウム及び酸素からなり、スズがＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で５～１５％の割合、マグネシウムがＭｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で０．１～２．０％の割合で含有されており、残部がインジウム及び酸素からなる焼結体であって、前記焼結体の表面粗さＲａが０．３～０．５μｍであるときの抗折強度が１４０ＭＰａ以上であることを特徴とする酸化物焼結体。成膜時にターゲット割れやパーティクル発生を低減することができると共に、非晶質安定性や耐久性に優れた薄膜を形成することができるスパッタリングターゲット用酸化物焼結体を提供することを課題とする。

Description

酸化物焼結体
　本発明は、フラットパネルディスプレイ等における透明導電膜の形成に適したスパッタリングターゲット用酸化物焼結体に関するものである。
 ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）膜は、低抵抗率、高透過率、微細加工容易性等の特徴を有し、これらの特徴が、他の透明導電膜より優れていることから、フラットパネルディスプレイ用表示電極をはじめとして、広範囲の分野にわたって使用されている。現在、産業上の生産工程におけるＩＴＯ膜の成膜方法の殆どは、大面積に均一性、生産性良く作製できることから、ＩＴＯ焼結体をターゲットとしてスパッタする、いわゆるスパッタ成膜法である。
　ところで、膜の耐久性向上、膜の非晶質安定化、ターゲットの高密度化を目的として、ＩＴＯにマグネシウムを添加することが知られている。たとえば、特許文献１～３には、Ｍｇ含有ＩＴＯ薄膜は、膜表面が平坦でエッチング特性が向上し、膜の耐久性（耐湿性、耐高温性）が向上することが開示されている。特許文献４～６には、成膜時に水を添加しなくとも安定なアモルファス（非晶質）膜となり、エッチング残渣が減少することが記載されている。特許文献７には、ＩＴＯにＭｇ他５種類の元素から選ばれた１種以上の元素を５～５０００ｐｐｍ含有し、密度が向上した焼結体が開示されている。
　しかしながら、ＩＴＯにＭｇを添加した場合、焼結体にポアが生成しやすくなり、また、焼結体の強度が低下するという問題があった。このようなポアの生成や強度低下は、スパッタリングの際のパーティクル発生やターゲット割れの一因となっていた。一方、特許文献８～９には、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｈｆのうちの少なくとも１種の元素の酸化物を０．００１～０．１重量％含有する、高強度ＩＴＯスパッタリングターゲットが開示されている。これは、Ｍｇ等の酸化物を微量に添加することで強度が向上するものであるが、一方で、添加量が微量すぎるために、先述した膜の非晶質安定化などの効果が得られない。
　なお、特許文献８～９では、曲げ強度がＪＩＳ　Ｒ１６０１に従って測定されており、ＪＩＳの規格によれば、試験片の表面粗さＲａは０．２μｍ以下とされている。しかし、セラミックスの強度は表面粗さに大きく影響を受けるため、例えば、Ｒａが０．２μｍ以下といっても、Ｒａが０．２μｍをやや下回る場合と、さらに一桁程度表面粗さが小さい場合とでは、強度が大きく異なる点を考慮する必要がある。また、実際のスパッタリングターゲットに用いられる焼結体の表面粗さをＲａで０．２μｍ以下とするためには、多大なコストが発生し、工業生産上好ましくない。以上のことから、膜の耐久性向上、膜の非晶質安定化などの効果が得られるとともに、実用的な表面粗さの範囲で機械的強度の高い焼結体（ターゲット）が求められている。
特許第３６３２５２４号 特許第４０７５３６１号 特許第３２１５３９２号 特許第４８８５２７４号 特許第４４８９８４２号 特許第５２３７８２７号 特許第３８２７３３４号 特許第４８５５９６４号 特許第５２７７２８４号
　本発明は、非晶質安定性や耐久性に優れたＭｇ含有ＩＴＯ膜を形成するためのスパッタリングターゲット用酸化物焼結体であって、スパッタリングの際にターゲットの割れや、パーティクルの発生を格段に抑制することができる、抗折強度が高い酸化物焼結体を提供することを課題とする。
 上記の課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を行った結果、焼結体の組成と焼結条件とを適切に調整することにより、焼結体（スパッタリングターゲット）の抗折強度を高めることができ、その結果、ノジュールの発生を抑制することができ、スパッタリング中のアーキングやパーティクルの発生を抑制することができ、成膜工程の歩留まりを向上できるとの知見を得た。本発明者らは上記の知見に基づき、下記の発明を提供する。
 １）実質的にインジウム、スズ、マグネシウム及び酸素からなり、スズがＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で５～１５％の割合、マグネシウムがＭｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で０．１～２．０％の割合で含有されており、残部がインジウム及び酸素からなる焼結体であって、前記焼結体の表面粗さＲａが０．３～０．５μｍであるときの抗折強度が１４０ＭＰａ以上であることを特徴とする酸化物焼結体。
 ２）密度が７．１ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１記載の酸化物焼結体。
 ３）面積８０×１２０μｍ２において、円相当径０．１μｍ以上のポアの数が３０個以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の酸化物焼結体。
 本発明は、実質的にインジウム、スズ、マグネシウム及び酸素からなる酸化物焼結体において、焼結体の組成と焼結条件を適切に調整することにより、高い抗折強度を達成することができ、これによって、スパッタリングの際にパーティクルの発生が少なく、安定したスパッタリングが可能となるという優れた効果を有する。
実施例及び比較例の抗折強度のワイブルプロットを示す図である。
 本発明の酸化物焼結体は、実質的にインジウム、スズ、マグネシウム及び酸素からなり、スズがＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で５～１５％の割合、マグネシウムがＭｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で０．１～２．０％の割合で含有されており、残部がインジウム及び酸素からなる。ここで、Ｓｎはスズの原子数、Ｉｎはインジウムの原子数、Ｍｇはマグネシウムの原子数をそれぞれ表しており、全金属原子であるインジウム、スズ及びマグネシウムの合計の原子数に対する、スズ及びマグネシウムの原子数比の適切濃度範囲をそれぞれ示している。
 スパッタリングターゲットは、前記酸化物焼結体を所定の直径、厚みに加工して作製することができ、透明導電膜は、前記スパッタリングターゲットをスパッタ成膜して得られる。スパッタリングターゲットと、前記酸化物焼結体の組成は同じであり、また、該スパッタリングターゲットとスパッタ成膜して得られる膜には組成の差は殆どない。また「実質的に」とは、酸化物焼結体の構成元素が、インジウム、スズ、マグネシウム、酸素の４種類のみから形成されているが、通常入手可能な原料中に含まれ、その原料製造時の通常の精製方法では除去しきれいない不可避的不純物を不可避的濃度範囲で含んでいたとしても、本発明はそれらをも含む概念であることを示すものである。すなわち、不可避的不純物は本発明に含まれるものである。
 スズは酸化インジウムに添加されると、ｎ型ドナーとして働き、抵抗率を低下させる効果がある。市販のＩＴＯターゲットは、通常、スズ濃度Ｓｎが、Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｉｎ）＝１０％程度である。スズ濃度が低すぎると、電子供給量が少なくなり、また、逆に多すぎると電子散乱不純物となって、どちらの場合も、スパッタによって得られる膜の抵抗率が高くなってしまう。したがって、ＩＴＯとして適切なスズの濃度範囲は、スズ濃度Ｓｎが、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の式で５～１５％の範囲であることから、本発明でのスズ濃度は規定されている。
　マグネシウムはＩＴＯに添加されると、膜の結晶化を妨げて、非晶質化させる効果がある。マグネシウムの濃度Ｍｇが、Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）＜０．１％であると、膜を非晶質化させる効果が殆ど無く、スパッタした膜が一部結晶化してしまう。一方、Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）＞２．０％であると、スパッタして得られた非晶質の膜を結晶化させるために必要なアニール温度が２６０℃を超える高温となってしまい。そのようなプロセス実施のためのコスト、手間、時間を要してしまって、生産上不適当である。さらに、マグネシウムの濃度が高すぎると、高温でアニールして膜を結晶化したとしても、得られる膜の抵抗率が高くなり、透明導電膜の導電性の観点から大きな欠点となってしまう。したがって、マグネシウム濃度は、本発明で規定するように、Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子比で０．１～２．０％の割合であることが最適である。マグネシウム濃度は、このようにして決定されてものである。
 本発明において特に重要なことは、前記組成からなる酸化物焼結体において、その表面粗さＲａが０．３～０．５μｍであるときの抗折強度が１４０ＭＰａ以上であることである。抗折強度はＪＩＳ　Ｒ１６０１：２００８に準拠して３点曲げ試験で測定する。具体的には、試料全長：４０ｍｍ±０．１ｍｍ、幅：４ｍｍ±０．１ｍｍ、厚さ：３ｍｍ±０．１ｍｍ、支点間距離：３０ｍｍ±０．１ｍｍ、クロスヘッドスピード：０．５ｍｍ／ｍｉｎとし、１０個の試料についての平均値とする。抗折強度が１４０ＭＰａ未満であると、スパッタリング時に過度な電力が投入された場合、スパッタリングターゲット（焼結体）と該ターゲットをボンディングしているバッキングプレートの熱膨張差によって生じる応力により、焼結体に割れが発生する可能性がある。また、スパッタリング中にアーキングやパーティクルが増加することがある。
 また、本発明の酸化物焼結体は、密度が７．１ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。焼結体（ターゲット）の高密度化は、スパッタ膜の均一性を高める共に、スパッタリングの際パーティクルの発生を著しく低減することができるという優れた効果を有する。本発明において、焼結体密度はアルキメデス法により、それぞれ矩形平板ターゲットの中央付近及び四隅の場所から５箇所採取したサンプルの各箇所での測定結果を、測定箇所数で割って平均値として求める。
 また、本発明の酸化物焼結体は、面積８０×１２０μｍ２において、円相当径０．１μｍ以上のポアの数が３０個以下であることが好ましい。不十分な焼結のために、各原料間で十分な反応が行われずに、焼結体中にポアが多数発生する。このようなやポアの存在は、焼結体の抗折強度を低下させ、抗折強度のばらつきを増加させる原因となり、また、ノジュールの発生を引き起こすため、極力低減させることがこの好ましい。ポアの個数については、焼結体（中心部）から、１．５ｃｍ角程度の大きさの試料を切り出し、その切断面を研磨して鏡面とした後、その組織を電子顕微鏡で観察する。そして、倍率１０００倍で観察した、面積８０×１２０μｍ２の範囲に存在する円相当径が０．１μｍ以上のポアの個数を数える。
　通常、酸化物焼結体を製造する場合、各原料粉末を所定の割合で混合及び微粉砕して、スラリーとし、スラリーをスプレードライヤーで乾燥して造粒粉とした後、この造粒粉を成形・焼結する。しかしながら、原料に「酸化マグネシウム」を用いる場合、スラリーの粘度が上昇していまい、混合、粉砕、造粒が困難という問題があった。
 原料粉末の混合が不十分であると、焼結工程において、反りやクラックの発生を招く恐れがあり、焼結体の密度も十分に上がらない。そして、そのような焼結体から製造されるターゲットをスパッタした場合、ノジュールの発生を招き、異常放電を引き起こす。さらに、ターゲットに酸化マグネシウムが偏析している高抵抗率領域と低抵抗率領域が存在することとなり、異常放電がさらに発生しやすくなる。
 スラリーの粘度を低下させる方法としては、スラリーのｐＨを調整する方法があるが、それにも限界があり、十分に粘度を下げるためにはスラリーの固形分を低下させる必要がある。しかしながら、固形分の低いスラリーを用いると、造粒工程での効率が著しく低下して、生産性を低下させる。
 また、原料に酸化マグネシウムを用いない方法も実施されている。例えば、特許文献１の実施例には、マグネシウム原料として水酸化マグネシウムを用いており、特許文献２では、インジウム酸マグネシウム又はスズ酸マグネシウムを、特許文献６では、炭酸水酸化マグネシウムを用いている。
 しかし、水酸化マグネシウムや炭酸水酸化マグネシウムは、加熱により分解して、水や二酸化炭素を放出するため、高密度な焼結体を製造する原料としては極めて不適切である。また、インジウム酸マグネシウム、スズ酸マグネシウムを用いる場合も、事前にそれらの原料を合成する必要があり、生産性を著しく低下させる。
 以上の方法に対して、後述する通り、本発明では、酸化スズ原料と酸化マグネシウム原料を混合・微粉砕してスラリーとし、別途、微粉砕してスラリーとした酸化インジウム原料と混合することにより、原料に酸化マグネシウムを用いても、高密度な焼結体を得ることを可能とした。
　本発明の酸化物焼結体の製造方法について、以下に具体的に説明する。なお、本発明の酸化物焼結体は以下の製造方法に限定されるものではなく、酸化物焼結体の特性を大きく変えない範囲でその製造条件などを適宜、変更することができる。
 まず、酸化スズ及び酸化マグネシウムの所定量を秤量し、適量の純水を加えてミキサーを用いて充分な混合を行い、ビーズミルにより微粉砕しスラリーとする。また、同様に酸化インジウムを所定量秤量し、純水を加え混合・微粉砕を実施しスラリーを得る。
 このとき、必要に応じ酸またはアルカリを用いてｐＨ調整をしてスラリーの粘度を調整することができる。なお、原料粉は酸化物であるために雰囲気ガスは、特に原料の酸化を防止する等の考慮が必要ないために大気でもかまわない。
 次に、酸化スズ及び酸化マグネシウムを混合したスラリーと、酸化インジウムのスラリーとをミキサーで混合し、ビーズミルにより微粉砕を行い、原料粉が均一に混合されたスラリーを得る。微粉砕は、平均粒径（Ｄ５０）１μｍ以下、好ましくは０．６μｍ以下になるまで行うことが望ましい。
 次に造粒を行う。これは、原料粉の流動性を良くして、プレス成型時の充填状況を充分良好なものにするためである。バインダーの役割を果たすＰＶＡ（ポリビニルアルコール）をスラリー１ｋｇあたり１００～２００ｃｃの割合で混合して、造粒機入口温度２００～２５０℃、出口温度１００～１５０℃、ディスク回転数８０００～１００００ｒｐｍの条件で造粒する。
 次に、プレス成型を行う。所定サイズの型に造粒粉を充填し、面圧力４０～１００ＭＰａ、１～３分間保持の条件で一軸プレスして成形体を得る。面圧力が４０ＭＰａ未満であると、十分な密度の成形体を得ることができず、一方、面圧力が１００ＭＰａ超にする必要も無く、無駄なコストやエネルギーを要するので生産上好ましくない。
 次に、ＣＩＰ成形を行う。上記で得られた成型体をビニールで２重に真空パックし、圧力１５０～４００ＭＰａ、１～３分保持の条件でＣＩＰ（冷間等方圧加圧法）を施す。圧力１５０ＭＰａ未満であると、十分なＣＩＰの効果を得ることができず、一方、４００ＭＰａ以上の圧力を加えても、成形体の密度はある一定の値以上は向上しにくくなるため、４００ＭＰａ以上の面圧は生産上特に必要とされない。
 次に、焼結を行う。焼結温度は１５００～１６００℃で、保持時間は４～２０時間、昇温速度は１～５℃／分、降温は炉冷で行う。焼結温度が１５００℃より低いと、焼結体の密度が充分大きくならず、１６００℃を超えると炉ヒーター寿命が低下してしまう。保持時間が４時間より短いと、原料粉間の反応が充分進まず、焼結体の密度が充分大きくならない。焼結時間が２０時間を超えても反応は充分起きているので、不必要なエネルギーと時間を要する無駄が生じて生産上好ましくない。また、昇温速度が１℃／分より遅いと、所定温度になるまでに不必要な時間を要してしまい、昇温速度が５℃／分より速いと、炉内の温度分布が均一に上昇せず、むらが生じてしまう。
　以下、実施例及び比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。
（実施例１）
　原料である酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末及び酸化マグネシウム粉末を、原子数比でＩｎ：Ｓｎ：Ｍｇ＝９０．５：９．０：０．５％となるように秤量し、まず、酸化スズ粉末と酸化マグネシウム粉末を混合した。次に、純水を加えて固形分３０～５０％のスラリーとし、アンモニアを適量加えてｐＨ調整した後、ミキサーで混合し、ビーズミルによって微粉砕を実施した。混合・微粉砕後のスラリー中の原料粉の平均粒径（Ｄ５０）は０．６μｍ以下とした。また別途、同様の方法により、所定量秤量した酸化インジウムに純水を加えてスラリーとし、混合・微粉砕を実施した。次に、酸化スズ及び酸化マグネシウムを混合したスラリーと、酸化インジウムのスラリーとをミキサーで混合し、ビーズミルにより微粉砕を行い、原料粉が均一に混合されたスラリーとした。次に、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）をスラリー１ｋｇあたり１２５ｃｃの割合で混合して、造粒機入口温度２２０℃、出口温度１２０℃、ディスク回転数９０００ｒｐｍの条件で造粒した。
 次に、所定のサイズの型に造粒粉を充填し、面圧力１５０～４００ＭＰａ、１～３分間、プレスして成形体を得た。成形体をビニールで２重に真空パックし、１５０～４００ＭＰａでＣＩＰ成型した後、成形体を昇温速度３℃／分で１５６０℃まで昇温させ、１５６０℃で１５時間焼結後、炉内で放冷した。上記条件で得られた焼結体の密度をアルキメデス法で測定した結果、密度は７．１１ｇ／ｃｍ３であった。また、得られた焼結体から約１．５ｃｍ角程度の大きさの焼結体切り出し、切断面を研磨して鏡面とし、焼結体の組織を電子顕微鏡で観察した。倍率１０００倍で観察した面積８０×１２０μｍ２の範囲に存在する円相当径が０．１μｍ以上のポアの数は１９個であった。
　次に、上記焼結体から角棒状の試験片を切り出し、試験片の長手方向に＃８０の砥石で表面を研磨後、同じく長手方向に＃４００の砥石で研磨し、最終的に幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ５ｍｍの試験片を１０本作製した。上記試験片の表面粗さを株式会社ミツトヨ製表面粗さ測定器ＳＪ－３０１で測定した結果、表面粗さＲａは０．４６μｍであった。また、上記試験片について、試験片の表面粗さＲａ以外はＪＩＳ　Ｒ１６０１：２００８の測定方法に則り３点曲げ試験による抗折強度試験行った。その結果、試験片１０本の抗折強度の平均値は、１４８ＭＰａであった。
（実施例２）
 焼結温度を１５４０℃とした以外は、実施例１と同じ条件で焼結体を作製した。焼結体のアルキメデス密度は、７．１１ｇ／ｃｍ３であった。また焼結体の組織観察を行い、倍率１０００倍で観察した面積８０×１２０μｍ２の範囲に存在する円相当径０．１μｍ以上のポアの数は２８個であった。また、抗折強度試験片の表面粗さＲａは０．４７μｍであり、平均抗折強度は１４１ＭＰａであった。
（比較例１）
 焼結温度を１４８０℃とした以外は、実施例１と同じ条件で焼結体を作製した。焼結体のアルキメデス密度は、７．０９ｇ／ｃｍ３であった。また、焼結体の組織観察を行い、倍率１０００倍で観察した面積８０×１２０μｍ２の範囲に存在する円相当径０．１μｍ以上ポアの数は４２個であった。また、抗折強度試験片の表面粗さＲａは０．４５μｍであり、平均抗折強度は１２８ＭＰａであった。
（比較例２）
 参考例として、酸化マグネシウムを添加しない例を示す。原料である酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末を、原子数比でＩｎ：Ｓｎ＝９１．０：９．０とし、通常の方法を用いて造粒粉を作製し、実施例１と同様の条件で焼結体を作製した。焼結体のアルキメデス密度は７．１３ｇ／ｃｍ３であった。また焼結体の組織観察を行い、倍率１０００倍で観察した面積８０×１２０μｍ２の範囲に存在する円相当径０．１μｍ以上ポアの数は５個であった。また、抗折強度試験片の表面粗さＲａは０．４６μｍであり、平均抗折強度は１５３ＭＰａであった。
 ちなみに、本発明は、膜の非晶質化に有効な酸化マグネシウムを添加すると、焼結体の密度が下がり、強度が低下することを改善するものであり、酸化マグネシウムを含まないＩＴＯ焼結体に比べて、密度や強度が向上するという趣旨のものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明の酸化物焼結体は、非晶質安定性や耐久性に優れたＭｇ含有ＩＴＯ膜を形成することができると共に、抗折強度の高いスパッタリングターゲットを提供することができるので、成膜時にターゲットの割れやパーティクルの発生を低減することができる。本発明のスパッタリングターゲット用酸化物焼結体を用いて形成した薄膜は、特にフラットパネルディスプレイやフレキシブルパネルディスプレイにおける透明導電膜として有用である。
 

Claims (3)

  1. 　実質的にインジウム、スズ、マグネシウム及び酸素からなり、スズがＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で５～１５％の割合、マグネシウムがＭｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子数比で０．１～２．０％の割合で含有されており、残部がインジウム及び酸素からなる焼結体であって、前記焼結体の表面粗さＲａが０．３～０．５μｍであるときの抗折強度が１４０ＭＰａ以上であることを特徴とする酸化物焼結体。
  2.  密度が７．１ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１記載の酸化物焼結体。
  3. 　面積８０×１２０μｍ２において、円相当径０．１μｍ以上のポアの数が３０個以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の酸化物焼結体。
PCT/JP2016/084248 2016-03-14 2016-11-18 酸化物焼結体 WO2017158928A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020177037448A KR101945145B1 (ko) 2016-03-14 2016-11-18 산화물 소결체
US15/758,813 US20190389772A1 (en) 2016-03-14 2016-11-18 Oxide sintered body
CN201680038373.5A CN107709270A (zh) 2016-03-14 2016-11-18 氧化物烧结体
JP2017507897A JP6133531B1 (ja) 2016-03-14 2016-11-18 酸化物焼結体

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-049341 2016-03-14
JP2016049341 2016-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017158928A1 true WO2017158928A1 (ja) 2017-09-21

Family

ID=59851214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/084248 WO2017158928A1 (ja) 2016-03-14 2016-11-18 酸化物焼結体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190389772A1 (ja)
KR (1) KR101945145B1 (ja)
CN (1) CN107709270A (ja)
TW (1) TWI634090B (ja)
WO (1) WO2017158928A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019187329A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 Ｊｘ金属株式会社 タングステンシリサイドターゲット部材及びその製造方法、並びにタングステンシリサイド膜の製造方法
KR20210129041A (ko) 2019-02-18 2021-10-27 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 산화물 소결체, 스퍼터링 타깃 및 스퍼터링 타깃의 제조 방법
WO2023162849A1 (ja) * 2022-02-25 2023-08-31 株式会社アルバック スパッタリングターゲット、スパッタリングターゲットの製造方法、酸化物半導体薄膜、薄膜半導体装置及びその製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019171692A1 (ja) * 2018-03-05 2019-09-12 Ｊｘ金属株式会社 酸化第一錫粉末

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034733A1 (ja) * 2005-09-20 2007-03-29 Idemitsu Kosan Co., Ltd. スパッタリングターゲット、透明導電膜及び透明電極
JP4855964B2 (ja) * 2007-02-09 2012-01-18 株式会社アルバック Ｉｔｏ燒結体、ｉｔｏスパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5277284B2 (ja) * 2011-05-16 2013-08-28 株式会社アルバック Ｉｔｏ焼結体、ｉｔｏスパッタリングターゲット及びその製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4945298B2 (ja) 1971-11-16 1974-12-03
JPS4885274A (ja) 1972-02-14 1973-11-12
DE2557554C3 (de) 1975-12-20 1979-05-23 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zum Drucken mit Entwicklungsfarbstoffen
JPS5237827A (en) 1975-09-17 1977-03-24 Toray Ind Inc Method for uniform drawing of synthetic fibers
JPS5925897A (ja) * 1982-08-04 1984-02-09 ライオン株式会社 シヤンプ−組成物
JPS59150903A (ja) * 1983-02-09 1984-08-29 Toshiba Corp 回転機械の翼配列構造
JPS632524A (ja) 1986-06-19 1988-01-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 楽器弦用鋼線の製造方法
JP3827334B2 (ja) 1993-08-11 2006-09-27 東ソー株式会社 Ｉｔｏ焼結体及びスパッタリングターゲット
JP3591602B2 (ja) * 1995-02-09 2004-11-24 日立金属株式会社 インジウム・スズ酸化物膜用ターゲット
JP3215392B2 (ja) 1998-10-13 2001-10-02 ジオマテック株式会社 金属酸化物焼結体およびその用途
KR100628542B1 (ko) * 1998-10-13 2006-09-27 도소 가부시키가이샤 금속산화물 소결체 및 그 용도
JP2002302762A (ja) * 2001-04-04 2002-10-18 Tosoh Corp Ｉｔｏスパッタリングターゲット
JP4075361B2 (ja) 2001-11-27 2008-04-16 東ソー株式会社 Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法
EP1652960B1 (en) * 2003-08-05 2017-08-30 JX Nippon Mining & Metals Corporation Sputtering target and method for production thereof
US8252206B2 (en) * 2007-06-26 2012-08-28 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Amorphous film of composite oxide, crystalline film of composite oxide, method of producing said films and sintered compact of composite oxide
CN101687708B (zh) * 2007-07-13 2013-01-02 Jx日矿日石金属株式会社 复合氧化物烧结体、非晶复合氧化膜及其制造方法和晶体复合氧化膜及其制造方法
JP5349587B2 (ja) * 2009-10-06 2013-11-20 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 酸化インジウム焼結体、酸化インジウム透明導電膜及び該透明導電膜の製造方法
JP5472353B2 (ja) * 2012-03-27 2014-04-16 三菱マテリアル株式会社 銀系円筒ターゲット及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034733A1 (ja) * 2005-09-20 2007-03-29 Idemitsu Kosan Co., Ltd. スパッタリングターゲット、透明導電膜及び透明電極
JP4855964B2 (ja) * 2007-02-09 2012-01-18 株式会社アルバック Ｉｔｏ燒結体、ｉｔｏスパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5277284B2 (ja) * 2011-05-16 2013-08-28 株式会社アルバック Ｉｔｏ焼結体、ｉｔｏスパッタリングターゲット及びその製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019187329A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 Ｊｘ金属株式会社 タングステンシリサイドターゲット部材及びその製造方法、並びにタングステンシリサイド膜の製造方法
JPWO2019187329A1 (ja) * 2018-03-30 2021-02-12 Ｊｘ金属株式会社 タングステンシリサイドターゲット部材及びその製造方法、並びにタングステンシリサイド膜の製造方法
JP2022082780A (ja) * 2018-03-30 2022-06-02 Ｊｘ金属株式会社 タングステンシリサイドターゲット部材及びその製造方法、並びにタングステンシリサイド膜の製造方法
JP7269407B2 (ja) 2018-03-30 2023-05-08 Ｊｘ金属株式会社 タングステンシリサイドターゲット部材及びその製造方法、並びにタングステンシリサイド膜の製造方法
KR20210129041A (ko) 2019-02-18 2021-10-27 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 산화물 소결체, 스퍼터링 타깃 및 스퍼터링 타깃의 제조 방법
WO2023162849A1 (ja) * 2022-02-25 2023-08-31 株式会社アルバック スパッタリングターゲット、スパッタリングターゲットの製造方法、酸化物半導体薄膜、薄膜半導体装置及びその製造方法
JP7425931B2 (ja) 2022-02-25 2024-01-31 株式会社アルバック 酸化物半導体薄膜積層体及びその製造方法、薄膜半導体装置及びその製造方法、及びスパッタリングターゲット及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107709270A (zh) 2018-02-16
KR101945145B1 (ko) 2019-02-01
US20190389772A1 (en) 2019-12-26
TWI634090B (zh) 2018-09-01
TW201733959A (zh) 2017-10-01
KR20180014037A (ko) 2018-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4489842B2 (ja) 複合酸化物焼結体、アモルファス複合酸化膜の製造方法、アモルファス複合酸化膜、結晶質複合酸化膜の製造方法及び結晶質複合酸化膜
JP4885274B2 (ja) アモルファス複合酸化膜、結晶質複合酸化膜、アモルファス複合酸化膜の製造方法および結晶質複合酸化膜の製造方法
WO2017158928A1 (ja) 酸化物焼結体
CN103717779A (zh) Zn-Sn-O系氧化物烧结体及其制造方法
KR101243403B1 (ko) 투명 도전막 제조용의 산화물 소결체
JP5987105B2 (ja) Ｉｔｏスパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5472655B2 (ja) 蒸着用タブレットとその製造方法
JP6293359B2 (ja) 酸化物焼結体及び該酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット
JP5884001B1 (ja) 酸化物焼結体及び該酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲット
JP5369444B2 (ja) Ｇｚｏ焼結体の製造方法
JP4508079B2 (ja) スパッタリングターゲットの製造方法
JP6133531B1 (ja) 酸化物焼結体
JP6722736B2 (ja) 焼結体および、スパッタリングターゲット
WO2013042747A1 (ja) 酸化物焼結体およびその製造方法並びに酸化物透明導電膜
JP2008255481A (ja) 蒸着材

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017507897

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177037448

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16894545

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16894545

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1