JPH04154654A

JPH04154654A - Ｉｔｏ焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPH04154654A
Application number: JP2281345A
Authority: JP
Inventors: Toshito Kishi; 俊人岸; Shoji Takanashi; 昌二高梨; Tatsuo Nate; 名手　達夫
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1992-05-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、透明導電膜作成に使用するスパッタリング用
ターゲット、即ちＩＴＯ焼結体の製造方法に関する。

（従来技術）ＩＴＯ焼結体をスパッタリングして得られる透明導電膜
は、その比抵抗値の低さから有望な膜として注封されて
いる。

従来、相対密度が８０％以上と高密度のＩＴＯ焼結体は
、次の様にして製造されている。

即ち、実質的にインジウム、スズ及び酸素から成り、所
望の組成に配合された粉末を加圧成形した後に、酸素あ
るいは大気中で焼結するか、または加圧下で温度を上げ
、１０００℃以下の温度で焼結することによって製造さ
れている。

（発明が解決しようとする課Ｂ）然しながら、上記の様にして製造されたＩＴＯターゲッ
トを用いてスパッタリングを行う場合、その成膜中に生
じる異常放電現象によってプラズマ状態が不安定となり
、安定した成膜が行われず、スパッタされた膜の構造が
悪化し、膜の特性値が劣化するという不都合を生じるこ
とが知られている。

また、異常放電現象が頻繁に発生する状況下において長
時間ＩＴＯター、ゲットを使用していると、ターゲット
表面に変質層が生じ（所謂黒化）、これにより成膜速度
が低下し、生産性が低下するという問題も生じている。

従って本発明は、上述した従来のＩＴＯターゲットの製
造方法を改良し、異常放電現象の発生を有効に抑制する
ことが可能なＩＴＯ焼結体の製造方法を提供することを
目的とする。

（課題を達成するための手段）本発明によれば、実質的にインジウム、スズ及び酸素か
ら成り、相対密度が８０％以上であるＩＴＯ焼結体を製
造する方法において、インジウム酸化物及びスズ酸化物から成る平均粒径が０
．１μ裁以下の粉末を加圧成形し、次いで１３５０℃以
上の温度で焼結を行ない、得られた焼結体を無酸素雰囲
気中で５００〜１３００℃の温度で熱処理することを特
徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法が提供される。

また本発明によれば、実を的にインジウム、スズ及び酸
素から成り、相対密度が８０％以上であるＩＴＯ焼結体
を製造する方法において、インジウム酸化物及びスズ酸
化物から成る平均粒径が０．１μｍ以下の粉末を、５０
０〜１３００℃の温度及び１００　ｋｇ／ｃｊ以上の圧
力下において、無酸素雰囲気中で該粉末を焼結すること
を特徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法が提供される。

本発明の製造方法によって得られたＩＴＯ焼結体は、相
対密度が８０％以上であって、電子線マイクロアナライ
ザー（ＥＰＭＡ）の線分析におけるスズ組成が平均組成
の０．８〜１．２倍の範囲にあるとともに、表面抵抗値
が１＋ｗΩ／ｃｉｉ以下の範囲にある。

即ちスパッタリング中の異常放電現象は、ターゲットに
アルゴンイオンが衝突した際に、ターゲットから二次電
子が放出され、ターゲット内に正の電荷が蓄積すること
に起因するものである。本発明は、ＩＴＯ焼結体を上記
のように高密度とし、スズを均一に分散させ、且つ焼結
体の電気伝導度を良好なものとすることによって、電荷
の蓄積を防止し、その結果として異常放電現象を有効に
抑制することに成功したものである。

原料粉末本発明において、原料粉末としては、インジウム酸化物
及びスズ酸化物からなるものが使用される。具体的には
、酸化インジウム−酸化スズ複合粉末、酸化インジウム
粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、酸化インジウム−酸
化スズ複合粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、酸化イン
ジウム−酸化スズ複合粉末と酸化インジウム粉末との混
合粉末等が使用される。これら粉末は、目的とするＩＴ
Ｏ焼結体の組成に応じたインジウム含量及びスズ含量を
有しており、例えば、−船釣には、インジウム含量が７
０〜７８重量％、スズ含量が４〜１２重量％となるよう
に各粉末を混合調整されたものが使用される。

本発明においては、この原料粉末として、その平均粒径
が０．１μｍ以下、特に０．０８μｍ以下のもあを使用
することが重要である。即ち、平均粒径が０．１μ麟よ
りも高い原料粉末を使用すると、酸化インジウムあるい
は酸化スズの粗大粒子が存在するために、原料粉末中の
組成の均一分散性が悪化し、また原料粉末の成形性、焼
結性が悪化し、この結果として、８０％以上の高密度の
焼結体が得られなくなる。

上述した原料粉末の調製は、ボールミル等を用いての混
合・粉砕によって行なわれ、混合時間は、通常１２時間
以上、好ましくは２４時間以上である。

また本発明において使用する原料粉末には、上記の混合
粉砕時、あるいは後述する成形前の段階において、適宜
パラフィンワックス、ポリビニルアルコール等のバイン
ダーを添加することができ、これにより成形体の強度を
向上させることができる。このようなバインダーの添加
量は、一般に１〜２重量％の範囲であることが好ましい
。

本発明のＩＴＯ焼結体の製造方法は、上述した原料粉末
を使用するものであり、これには２通りの方法がある。

第土豊製造方跋第１の製造方法は、前記原料粉末を用いて、加圧成形、
焼結及び熱処理を行なう方法である。

加圧成形；この加圧成形は、適当な金型を用いて、一般に１　ｔｏ
ｎ／ｃ４以上、好ましくは２〜３　ｔｏｎ／ａｉの圧力
で行なわれる。この圧力が１　ｔｏｎ／１ｆｆｌよりも
低いと、焼結体の密度を８０％以上とすることが困難と
なる。

焼結；加圧成形に引き続いて行なわれる焼結は、酸素雰囲気下
あるいは大気中で行なわれる。焼結温度は、１３５０℃
以上、好ましくは１４００℃以上であることが必要であ
る。焼結温度が１３５０℃未満であると、高密度の焼結
体を得ることができない。

またこの焼結温度は、１５５０℃以下とすることか好ま
しい。１５５０℃よりも高い場合には、スズの凝集を生
じるおそれがある。

焼結時間は、一般に５〜１０時間程度である。

熱処理；焼結後に行なわれる熱処理は、無酸素雰囲気下で行なわ
れる。焼結体中には、酸素が化学量論組成分食まれてお
り、この無酸素雰囲気下での熱処理により、酸素空孔を
導入し、焼結体の表面抵抗を低下させるのである。尚、
無酸素雰囲気とは、例えば（１，Ｑ　Ｉ　Ｔｏｒｒ以下
の真空中あるいはアルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガ
ス雰囲気を意味する。

またこの熱処理は、５００〜１３００℃１好ましくは７
００〜１２５０℃の温度で行なわれる。

熱処理温度が５００℃未満であると、酸素空孔の導入を
有効に行なうことができず、焼結体の表面抵抗を低下さ
せることができない。また１３００℃よりも高温である
と、酸素とともにスズ原子も飛散してしまい、焼結体の
組成制御が困難となる。

上述した熱処理は、一般に３〜１０時間行なうことが好
適である。

１１！」む凱引汰・第２の製造方法は、無酸素雰囲気中において、加圧下で
焼結を行なう方法である。この方法によれば、−段の処
理で、表面抵抗の低い焼結体が得られる。即ち、この焼
結を無酸素雰囲気中で行なうのは、第１の方法と同様、
焼結体中に酸素空孔を導入するためである。

この方法において、焼結温度は５００〜１３００℃１好
ましくは５００〜１０００℃であり、加圧圧力は、１０
０ｋｇ／ａｌ１以上、好ましくは３００　ｋｇ／ｃ４以
上である。焼結温度が５００℃未満あるいは加圧圧力が
１００　ｋｇ／ｃｔｌ１未満の何れの場合においても焼
結体の密度を８０％以上の高密度とすることが困難とな
る。また焼結温度を１３００℃よりも高温とすると、ス
ズ原子の飛散が妨げられなくなる。

ここで行なわれる加圧下の焼結は、一般に１〜２時間程
度で行なわれる。

土工旦茨痘生かくして得られるＩＴＯ焼結体は、実質的にインジウム
、スズ及び酸素から成るものであり、Ｉｎ２Ｏ３−５ｎ
Ｏ□系のものである。この組成自体は公知のＩＴＯ焼結
体と同様であり、一般に、スズの平均組成が４〜１２重
量％であり、インジウムの平均組成が７０〜７８重量％
の範囲にある。

本発明の製造法によって得られたＩＴＯ焼結体において
は、相対密度が８０％以上、好ましくは８５％以上の範
囲にある。従って、局所的に電荷が蓄積し易い低密度の
部分が殆ど存在せず、異常放電−の発生が有効に回避さ
れる。

またこのＩＴＯ焼結体は、電子線マイクロアナライザー
の線分析におけるスズ組成のバラツキ範囲が、平均組成
の０．８〜１．２倍の範囲内にある。

例えば、上記線分析におけるスズ組成のバラツキ範囲が
上記範囲外となる′ような場合には、スズ量が集中的に
かなり多量に存在する部分があることを意味する。この
ように多量のスズ量が集中する部分においては導電性が
低く、この結果として電荷が蓄積し易くなり、異常放電
を発生し易くなるのである０本発明の製造方法により得
られたＩＴＯ焼結体は、スズが焼結体全体にわたって均
一に分散しており、スズが局所的に集中する部分がない
ために、局所的な電荷の蓄積が有効に回避され、異常放
電を有効に抑制することが可能となる。

さらに上記ＩＴＯ焼結体は、焼結体の表面抵抗値は、１
ｍΩ／ｃｄ以下となる。従って、この焼結体自体が電荷
の蓄積を生じ難いものであるため、異常放電を有効に抑
制することが可能となる。

本発明の優れた効果を次の例で説明する。

（実施例）実施五土平均粒径０．０７μｍの酸化インジウム（ＩｎｚＯ３）
粉末と、平均粒径０．５μ蒙の酸化スズ（ＳｎＯｚ）粉
末とを、５ｎ０２が１０重量％となるように配合し、ボ
ールミル中で４８時間、混合・粉砕を行なった。その後
、１．５重蓋％のパラフィンワックスを添加し、更に１
２時間、混合粉砕を行なって、平均粒径が０．０５μｍ
の原料粉末を得た。

この原料粉末を乾燥した後に造粒を行ない、３ｔｏｎ／
ｃｊの圧力で７５ｍｍ径Ｘ５ｍｍ厚の円板状にプレス成
形し、次いで酸素雰囲気中で１５５０℃にて５時間保持
し、焼結させた。その後、アルゴン中、１２５０℃にて
３時間、熱処理を行ない、表面抵抗値の低下処理を行な
った。

得られた焼結体の密度及び四探針法により測定した表面
抵抗値を第１表に示す。

また上記焼結体の断面を＠磨した後、ビーム径１ｔＩｌ
ｌのＥＰＭＡ線分析で５０μｍの長さにわたってスズの
バラツキを調べた結果、スズ組成は、７．０重量％から
８．９重量％の間でばらついた。尚、化学分析による平
均スズ組成は７．９重量％であった。

また上記焼結体をスパッタリング用ターゲツト材として
使用し、ＤＣマグネトロンスパッタ法により１６時間の
連続スパッタを行い、１分間当たりに発生した異常放電
の回数を第１表に示した。また１６時間経過後の表面状
態の観察結果、並びに１６時間スパッタ後の成膜速度の
、１時間スパッタ後の成膜速度に対する変化の割合を、
併せて第１表に示した。

尖施拠Ｉ平均粒径０．０７μｍの酸化インジウム（ＩｎｚＯｚ）
粉末と、平均粒径０．５μｍの酸化スズ（ＳｎＯ□）粉
末とを使用し、その重量組成比が（ＩｎｚＯｚ）ｑｃ＋
（ＳｎＯｚ）　ｔ。

となるように両者を配合した。

次いで、これに純水を加えた後、１０閣径のジルコニア
ボールを用いて２４時間ボールミル混合を行ない、平均
粒径０．０７μ硼の原料粉末を得た。

この原料粉末を乾燥した後、グラファイト型に充填し、
真空中で８００″Ｃ４こて０．２ｔｏｎ／ｃ＋Ｉ！の圧
力でホットプレスを行い、７５ａｍ径×５Ｍ１厚の円板
状の焼結体（ターゲット）を得た。

得られた焼結体について、実施例１と同様に、密度及び
表面抵抗の測定、ＥＰＭＡ線分析によるスズ組成の測定
、並びにスパッタリング試験を行ない、その結果を第１
表に示した。

止較尉上実施例１で用いたのと同様の各粉末を、実施例１と同じ
組成に配合し、■−ブレンダーを用いて６０分間圧合し
た後、これをグラファイト型に充填し、真空中で８００
℃にて０．２ｔｏｎ／ｃｄの圧力でホットプレスを行い
、７５ｍｍ径Ｘ５ｍ厚の円板状の焼結体（ターゲット）
を得た。

この焼結体の各種性状の測定及びスパッタリング試験を
実施例１と同様に行い、その結果を第１表に示した。

１較ｆｌ実施例１で調製された平均粒径０．０５μｍの原料粉末
を、乾燥及び造粒した後、２　ｔｏｎ／ｃｆｆｌの圧力
で８０（財）径Ｘ７ｍｍ厚の円板状に成形し、これを毎
分１！の酸素気流中、１３００℃にて５時間、焼結を行
なった。

（発明の効果）本発明によれば、スパッタリング中の異常放電回数が極
めて少なく、また長時間使用後においても、表面黒化の
生じないＩＴＯターゲットを提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）実質的にインジウム、スズ及び酸素から成り、相
対密度が８０％以上であるＩＴＯ焼結体を製造する方法
において、インジウム酸化物及びスズ酸化物から成る平均粒径が０
．１μｍ以下の粉末を加圧成形し、次いで１３５０℃以
上の温度で焼結を行ない、得られた焼結体を無酸素雰囲
気中で５００〜１３００℃の温度で熱処理することを特
徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法。
（２）実質的にインジウム、スズ及び酸素から成り、相
対密度が８０％以上であるＩＴＯ焼結体を製造する方法
において、インジウム酸化物及びスズ酸化物から成る平均粒径が０
．１μｍ以下の粉末を、５００〜１３００℃の温度及び
１００ｋｇ／ｃｍ＾２以上の圧力下において、無酸素雰
囲気中で該粉末を焼結することを特徴とするＩＴＯ焼結
体の製造方法。