JPH0742109B2 - 酸化インジウム粉の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明導電膜形成用の高
密度ＩＴＯ（酸化錫を含有する酸化インジウムのこと
で、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅの略称）スパッ
タリングターゲット製造用の原料粉である酸化インジウ
ム粉および高密度焼結体の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】酸化インジウムの製造方法としては下記
の諸法が提案されているが、未だ多くの解決すべき問題
点がある。

【０００３】Ｉ）インジウム塩水溶液にアンモニア水、
水酸化ナトリウム等の水酸化アルカリを添加して水酸化
物を得、これを乾燥後焼成して酸化インジウムを製造す
る方法である。この方法では生成する水酸化物はゲル状
で難▲ろ▼過性であり、また焼成して得られる酸化物も
硬い塊状であって、粉砕が極めて難しい。

【０００４】ＩＩ）次は、インジウムメタルあるいは塩
を直接酸化・分解して酸化インジウムを製造する方法で
あるが、この方法では塩の分解に際して多量の窒素酸化
物が発生するので環境上好ましくなく、またメタルの酸
化は塊の中心部まで十分に酸化することが難しい。更
に、この方法で得られる酸化物は硬い塊状であって、上
記したＩ）法同様に粉砕が極めて難しい。

【０００５】ＩＩＩ）次は、特開昭５４−４５６９７号
公報に記載されている方法であり、即ちインジウム塩溶
液に尿素を加えて加熱することによりアンモニアを発生
させて水酸化インジウムを生成させ、これを乾燥後焼成
して酸化インジウムを製造する方法である。

【０００６】ＩＶ）次は、特開昭６２−７６２７号公報
ならびに特開平１−２９０５２７号公報に記載の方法で
あり、即ち上記Ｉ）の方法で得られた水酸化物をアルコ
ールやアセトンで洗浄して解砕を容易にする方法、ある
いは有機溶媒を加え蒸留することにより溶媒置換を行な
う方法であるが、この方法では大量の有機溶剤を必要と
する。

【０００７】しかしながら、上記のような従来の技術に
あっては多くの問題点があり、特に次のような欠点があ
る。

【０００８】イ）上記Ｉ）及びＩＩ）の方法では、得ら
れた酸化物の粒径が粗く、かつ粒子が硬いため事実上微
粉砕できない。

【０００９】ロ）次に、ＩＩＩ）の方法では、長時間高
温を保持しないと粒子が生成されず、また該法で最終的
に得られる酸化物は特微的な針状に近い粒子の凝集体と
なる。この形態のままでは、例えば加圧成形法で成形す
る場合に成形性が悪く、成形体の最終特性に悪影響を及
ぼすことになる。

【００１０】ハ）上記ＩＶ）の方法では、高価な有機溶
剤を大量に使用するため、著しくコスト高となる。

【００１１】上記のように、従来技術には解決すべき多
くの問題点があり、致命的とも言えるイ）ロ）ハ）のよ
うな欠点がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術が有する多くの問題点や諸欠点を解消し、簡
単な解砕程度の処理で分散されて微粉化でき、かつ粒子
が配向性を持たずに一次粒子形状が球形に近い酸化イン
ジウム微粉末を低コストで製造する方法及びスパッタリ
ングターゲット用相対密度７０％以上の高密度焼結体の
製造方法を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、インジウム塩
水溶液から酸化インジウムを製造するに際して、酸化イ
ンジウム合成中間物として炭酸インジウムの沈殿物を生
成させることによって易解砕性の酸化インジウムが製造
できるとの知見に基づき、鋭意研究の結果開発された技
術である。

【００１４】即ち、第１の発明は、６０℃以下のインジ
ウム塩水溶液に炭酸アルカリ，重炭酸アルカリのうちか
ら選ばれる少なくとも１種を加えて反応させた後、固液
分離し、得られた沈殿を乾燥，仮焼することを特徴とす
る比表面積２０ｍ^２／ｇ以上の酸化インジウム粉の製造
方法であり、

【００１５】第２の発明は、６０℃以下のインジウム塩
水溶液に炭酸アルカリ，重炭酸アルカリのうちから選ば
れる少なくとも１種を加えて反応させた後、固液分離
し、得られた沈殿を乾燥，仮焼して得られた比表面積２
０ｍ^２／ｇ以上の酸化インジウム粉８５〜９５重量％と
酸化錫５〜１５重量％とを混合してなることを特徴とす
る酸化錫添加酸化インジウム粉の製造方法である。

【００１６】第３の発明は、６０℃以下のインジウム塩
水溶液に炭酸アルカリ，重炭酸アルカリのうちから選ば
れる少なくとも１種を加えて反応させた後、固液分離
し、得られた沈殿を乾燥，仮焼して得られた比表面２０
ｍ^２／以上の酸化インジウム粉８５〜９５重量％と酸化
錫５〜１５重量％とを混合後加圧成形し、焼成すること
を特徴とするスパッタリングターゲット用相対密度７０
％以上の高密度焼結体の製造方法である。

【００１７】次に、本発明を詳細に説明する。

【００１８】インジウム化合物の沈殿を生成させるに際
し、インジウム塩水溶液に炭酸アルカリあるいは重炭酸
アルカリのうちから選ばれた少なくとも１種、好ましく
はアンモニウム塩を沈殿剤として使用し、インジウム濃
度５０〜８０ｇ／ｌの水溶液に１．２〜３．０当量の沈
殿剤を該水溶液の液温を４０〜６０℃に保持しながら添
加して反応させ、インジウム化合物の沈殿を生成させ
た。得られた沈殿物は、炭酸インジウムを主体とした化
合物である。このインジウム化合物の生成反応におい
て、液温が重要な条件であって、６０℃を超える液温で
以上で反応させると水酸化インジウム主体の化合物が沈
殿生成する。

【００１９】ここにおいて、本発明者等は、炭酸インジ
ウム主体の沈殿物と水酸化インジウム主体の沈殿物をべ
ースとして、両沈殿物を各々乾燥，仮焼して酸化インジ
ウムを製造し両者の特性を比較したところ、炭酸インジ
ウムを中間生成物として製造した酸化インジウムの方が
著しく易解砕性であり、また仮焼して得られた酸化イン
ジウムの比表面積値も極めて高いことを見出し、本発明
をなすに至ったのである。

【００２０】上記の対比として、沈殿剤としてアンモニ
ア水を使用し、インジウム濃度７０ｇ／ｌのインジウム
塩水溶液を液温４０〜６０℃に保持して反応させインジ
ウム化合物を沈殿生成させたところ得られた沈殿物は水
酸化インジウムを主体とする化合物であった。この沈殿
物を乾燥、仮焼して上記同様に酸化インジウムを製造せ
しめたところ、硬い塊状体となり、粉砕し難く、比表面
積値も極めて低く、上記のような良好な酸化インジウム
は得られなかった。

【００２１】次に、中間生成物として炭酸インジウムを
生成させて（即ち、本発明法によって）焼成温度を変化
させ、種々の比表面積値を有する微粉末を製造した。こ
の酸化インジウム粉の比表面積値を２ｍ^２／ｇから５５
ｍ^２／ｇの範囲に設定し、これに酸化錫粉末を各々５重
量％となるように添加，混合した後、コールドプレスで
１インチ径のテストピースを成形圧１Ｔｏｎ／ｃｍ^２の
条件で成形した後、１５００℃で６０分間焼結し、各比
表面積値の試料に対応するテストピースの相対密度を測
定した。その結果を図１に示す。

【００２２】図１は、横軸に原料粉比表面積値（ｍ^２／
ｇ）を，縦軸に焼結体相対密度（％）をとり、原料粉比
表面積値と焼結体相対密度との関係（１５００℃×６０
分間焼成）を示したグラフであり、○印は成形圧１Ｔｏ
ｎ／ｃｍ^２，●印は成形圧１．５Ｔｏｎ／ｃｍ^２，△印
は成形圧３．０Ｔｏｎ／ｃｍ^２の場合を示したものであ
る。

【００２３】ＩＴＯターゲッ卜として使用される際に、
相対密度が６０％以上、好ましくは７０％以上であるこ
とが必要であり、相対密度が６０％未満の場合は、消耗
速度が速く、また機械的強度が弱くて、使用時に熱衝撃
によって破壊し易く実用的でない。

【００２４】本発明により供されるＩＴＯターゲット
は、図１からも解かるように、原料粉の比表面積値が１
０ｍ^２／ｇ以上で成形圧が１Ｔｏｎ／ｃｍ^２以上の場合
は、焼結体相対密度が６０％以上となってほぼ実用的と
なり、更に比表面積値が２０ｍ^２／ｇ以上の範囲ではそ
の相対密度がほぼ７０％以上となり、更に３０ｍ^２／ｇ
以上ではその相対密度が８０％を超え、条件によっては
相対密度９５％程度の高密度のターゲット材が得られる
のである。

【００２５】上記のように、インジウム塩水溶液から酸
化インジウムを製造するに際して、中間生成物として炭
酸インジウム主体の沈殿物を生成させた後、洗浄，乾
燥，仮焼することにより、易解砕性の酸化インジウムを
製造することができる。従って、微粉砕処理が全く不要
で高密度の焼結体が得られ、しかも粉砕による汚染がな
いので高純度が保たれるのである。

【００２６】

【実施例】実施例１ 金属インジウム１０００ｇを硝酸で溶解させてｐＨ１．
０に調整した後、水を加えて１４ｌのインジウム塩水溶
液を作り、別に沈殿剤として重炭酸アンモニウム３２９
０ｇを準備し、該インジウム塩水溶液に液温が６０℃を
超えないように添加反応させて炭酸インジウムの沈殿を
生成させた。この沈殿を▲ろ▼別して水洗し１００℃で
乾燥した後、表１に示す仮焼温度（５００〜１１００
℃）で仮焼し、解砕した後、酸化錫微粉末（比表面積値
４ｍ^２／ｇ）を各々５重量％になるように添加・混合し
た後、１〜３Ｔｏｎ／ｃｍ^２の成形圧で成形し、１５０
０℃で６０分間焼成してＩＴＯの焼結体を試作した。ま
た、比較例として、沈殿剤としてアンモニア水（２８％
濃度）を使用し、その他の諸条件は上記の本実施例と同
様として粉体及びその焼結体を試作した。

【００２７】上記のようにして試作した本発明に係る焼
結体及び比較焼結体について焼結体相対密度を測定し
た。その結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１の結果から解るように、仮焼温度９８
０℃以下で各成形圧（１〜３Ｔｏｎ／ｃｍ^２）で試作し
た焼結体Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６の焼結体相対密度は６０％
を超え、特にＮｏ．４〜Ｎｏ．６では相対密度７５％以
上となる。また、比較例Ｎｏ．７でも相対密度７０％程
度の焼結体は得られるが、本発明法に係るＮｏ．４，Ｎ
ｏ．５，Ｎｏ．６と比較するとはるかに劣り、相対密度
を向上させ難いことが解る。

【００３０】実施例２ 実施例１と同様にして硝酸インジウム溶液と重炭酸アン
モニウムを準備し、炭酸インジウム沈殿を生成させる場
合の反応温度（液温）を２０〜６５℃の範囲で変化させ
て炭酸インジウム沈殿を生成させ、これを水洗，乾燥し
た後、更に仮焼温度を５７０℃，６５０℃，７２０℃，
９００℃及び１０００℃と変化させて仮焼し解砕した
後、実施例１同様に酸化錫微粉末を添加，混合し、成形
圧３．０Ｔｏｎ／ｃｍ^２で成形して１５００℃で６０分
間焼成し、ＩＴＯの焼結体を試作した。これら試作焼結
体の相対密度を測定し、炭酸インジウム湿式生成反応時
の反応温度と焼結体相対密度との関係を求めた。その結
果を図２に示す。

【００３１】図２は横軸に反応温度（℃）を、縦軸に焼
結体相対密度（％）をとり、仮焼温度別にプロットした
反応温度と焼結体相対密度との関係を示したグラフであ
り、口印は仮焼温度５７０℃，△印は仮焼温度６５０
℃，●印は仮焼温度７２０℃，〇印は仮焼温度９００
℃，▲印は仮焼温度１０００℃の場合の曲線である。

【００３２】図２から解るように、仮焼温度９００℃以
下の場合、反応温度を６０℃以下好ましくは３５〜６０
℃の範囲で炭酸インジウム沈殿を生成させることによ
り、得られた焼結体の相対密度はほぼ７０％以上とな
る。また、反応温度４０〜５５℃の範囲では相対密度７
５％以上となり、仮焼温度５５０〜７００℃の範囲で反
応温度４０〜５５℃の範囲では相対密度８５％以上とな
ることが解る。

【００３３】

【発明の効果】本発明法によれば、酸化インジウムを湿
式反応を用いて合成するに際し、中間生成物として、水
酸化インジウムではなく、炭酸インジウムを生成させる
ことによって酸化インジウムの解砕性が著しく向上さ
れ、結果的に微粉砕工程がほとんど必要なく、常温加圧
成形−常圧焼結プロセスによってスパッタリングターゲ
ット用相対密度７０％以上の高密度焼結体が低コストで
製造することができるのである。

【００３４】また、本発明法によれば、到達相対密度が
高く、粉砕による汚染が防止できるので、高純度の高密
度焼結体を製造することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】原料粉比表面積と焼結体相対密度との関係を示
すグラフである。

【図２】反応温度と焼結体相対密度との関係を示すグラ
フである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ６０℃以下のインジウム塩水溶液に炭酸
   アルカリ，重炭酸アルカリのうちから選ばれる少なくと
   も１種を加えて反応させた後、固液分離し、得られた沈
   殿を乾燥，仮焼することを特徴とする比表面積２０ｍ^２
   ／ｇ以上の酸化インジウム粉の製造方法。
2. 【請求項２】 ６０℃以下のインジウム塩水溶液に炭酸
   アルカリ，重炭酸アルカリのうちから選ばれる少なくと
   も１種を加えて反応させた後、固液分離し、得られた沈
   殿を乾燥，仮焼して得られた比表面積２０ｍ^２／ｇ以上
   の酸化インジウム粉８５〜９５重量％と酸化錫５〜１５
   重量％とを混合してなることを特徴とする酸化錫添加酸
   化インジウム粉の製造方法。
3. 【請求項３】 ６０℃以下のインジウム塩水溶液に炭酸
   アルカリ，重炭酸アルカリのうちから選ばれる少なくと
   も１種を加えて反応させた後、固液分離し、得られた沈
   殿を乾燥，仮焼して得られた比表面積２０ｍ^２／ｇ以上
   の酸化インジウム粉８５〜９５重量％と酸化錫５〜１５
   重量％とを混合後加圧成形し、焼成することを特徴とす
   るスパッタリングターゲット用相対密度７０％以上の高
   密度焼結体の製造方法。