JPH11302016A - 低温での成膜に適したitoスパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

低温での成膜に適したitoスパッタリングターゲット及びその製造方法

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JPH11302016A
JPH11302016A JP11083898A JP11083898A JPH11302016A JP H11302016 A JPH11302016 A JP H11302016A JP 11083898 A JP11083898 A JP 11083898A JP 11083898 A JP11083898 A JP 11083898A JP H11302016 A JPH11302016 A JP H11302016A
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JP
Japan
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ito
low
sputtering target
ray diffraction
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JP11083898A
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Sohei Nonaka
荘平 野中
Koichi Takayama
孝一 高山
Terushi Mishima
昭史 三島
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い基板温度でも優れた結晶性を持った低抵
抗なITO薄膜が形成可能なITOスパッタリングター
ゲットを提供すること。 【解決手段】 鋳込み成型法によるITOターゲットの
製造方法において、バインダーとして多糖類系バインダ
ーを用いることにより、(222)ピークの半値幅をW
s、ターゲット断面のX線回折により求められる(22
2)ピークの半値幅をWcとしたとき、0≦{(│Ws
−Wc│/Wc}×100≦25で、かつ、0≦{│W
s−Wc│/Ws}×100≦40である、均一で、低
い基板温度でも優れた結晶性を持った低抵抗なITO薄
膜が形成可能なITOスパッタリングターゲットが得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は透明導電膜形成用I
TOスパッタリングターゲットに関し、200℃以下の
低い基板温度での成膜、特に120℃〜150℃におい
ても結晶性の良い低抵抗な透明導電膜を形成するための
ITOターゲットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶デバイスなどに応用される透明導電
膜には低い比抵抗と高い透過率を併せ持つインジウム・
錫酸化物(ITO)膜が用いられている。ITO膜を得
る方法としては酸化インジウムと酸化錫の混合粉をCI
P等により成形し、これを焼結したものをターゲットと
するスパッタリング法が主流となっている。スパッタリ
ング法を用いて300℃程度に加熱した基板上に成膜し
たITO薄膜は1.2×10-4Ω・cm程度の比抵抗を
もつことが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし近年では液晶の
カラー化等に伴い、耐熱温度が低い有機物を構成材料と
した基板上に低抵抗のITO膜を形成させる事が必要と
されている。現在では基板温度200℃において2.0
×10-4Ω・cmを下回る比抵抗をもつITO薄膜が得
られているが、さらに低い温度で低い比抵抗を持つIT
O薄膜を成膜することが望まれている。しかしながら、
低温成膜によっても低抵抗なITO膜が得られる透明導
電膜形成用ITOターゲットを作製することは困難であ
った。
【0004】ここで、ITOスパッタリングターゲット
の製造方法としては、例えば特開平9−188564で
開示されている如く、鋳込み成形法が知られている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等はITOター
ゲットのスパッタリングにより低い基板温度で低抵抗な
ITO薄膜を形成する方法について検討の結果、ターゲ
ットの結晶性と膜の比抵抗に相関が存在し、ターゲット
の焼結組織がどの方向にも均一であるITOターゲット
を用いてスパッタリング成膜を行った場合、低い基板温
度、特に120℃〜150℃において結晶性に優れ、
2.0×10-4Ω・cm以下の比抵抗を持つITO薄膜
を作成できることを見い出し、更に、公知の製法である
鋳込み成形法を行うにあたり、バインダーとして多糖類
系のものを用いると、前記のごときターゲットの焼結組
織がどの方向にも均一であるITOターゲットが得られ
ることを見いだし、本発明を完成させるに至った。ター
ゲットの焼結組織がどの方向にも均一であるITOター
ゲットを用いると成膜特性がいい理由は、焼結体の結晶
性が高く、かつ結晶性が均一であるため、スパッタ粒子
の飛散の仕方も均一であり、低い基板温度でも結晶性の
高いITO薄膜が形成されるためであると考えられる。
また、多糖類系のバインダーを用いると、そのようなタ
ーゲットの焼結組織がどの方向にも均一であるITOタ
ーゲットが得られる理由としては、多糖類系のバインダ
ーは他のバインダーに比べて分解しやすく、脱脂工程後
に炭素の残留が少なく、均一な粒成長が起こりやすいか
らであると考えられる。
【0006】通常200℃以下の低い基板温度でスパッ
タリングにより成膜したITO薄膜のX線回折により計
算される結晶子サイズは大きくとも300〜500Å程
度で、成膜時の基板温度を下げていくと、結晶性が低下
してこの結晶子サイズが徐々に小さくなり、非晶質の組
織へと変化していく。しかし本発明ターゲットを用いて
成膜したITO薄膜では120℃〜150℃でも高い結
晶性を保ち、鋭いX線回折ピークがみられ、X線回折の
半値幅、ピーク位置から計算される結晶子サイズは50
0Å以上とかなり大きな値を持つ。このため結晶粒界で
のキャリア電子の散乱が起こりにくく、低い比抵抗が実
現されている。
【0007】具体的なターゲット組織の均一性の判断
は、ターゲットのスパッタ面のX線回折により求められ
る(222)ピークを用いて行うことが出来る。即ち、
ターゲットのスパッタ面のX線回折により求められる
(222)ピークの半値幅をWs、ターゲット断面のX
線回折により求められる(222)ピークの半値幅をW
cとしたとき、0≦{│Ws−Wc│/Wc}×100
≦25であり、かつ、0≦{│Ws−Wc│/Ws}×
100≦40であるITOスパッタリングターゲットを
用いて成膜ですれば、結晶粒界でのキャリア電子の散乱
が起こりにくく、低い比抵抗が実現される。即ち、本発
明は以下の通りである。
【0008】(1)ターゲットのスパッタ面のX線回折
により求められる(222)ピークの半値幅をWs、タ
ーゲット断面のX線回折により求められる(222)ピ
ークの半値幅をWcとしたとき、0≦{│Ws−Wc│
/Wc}×100≦25であり、かつ、0≦{│Ws−
Wc│/Ws}×100≦40であるITOスパッタリ
ングターゲット。 (2)酸化インジウム粉末80〜98重量部と、酸化ス
ズ2〜20重量部からなるITO混合粉末と、分散剤と
多糖類系バインダーとを含むスラリーを鋳込み成形した
後、酸素を含む雰囲気下で焼結することを特徴とする
(1)に記載のITOスパッタリングターゲットの製造
方法。 (3)酸化物換算で、酸化インジウム粉末80〜98重
量部と、酸化スズ2〜20重量部からなるITO複合酸
化物粉末と、分散剤と多糖類系バインダーとを含むスラ
リーを鋳込み成形した後、酸素を含む雰囲気下で焼結す
ることを特徴とする(1)に記載のITOスパッタリン
グターゲットの製造方法。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明で用いる酸化インジウム粉
末は、例えば、金属インジウムを酸溶解し、アルカリ中
和して得られる水酸化インジウムを焼成すること等によ
り、得ることが出来、酸化錫粉末は、例えば、金属錫を
酸溶解し、アルカリ中和して得られる水酸化錫を焼成す
ること等により、得ることが出来る。
【0010】また、ITO複合酸化物粉末は、例えば、
酸化インジウム粉末と酸化錫粉末を、混合した後、大気
中で仮焼して得ることができる。
【0011】本発明で用いる多糖類系バインダーとして
は、例えば、セルロース、キシラン、デキストラン、プ
ルラン等があるが、成形体乾燥後の高強度発現や分解時
の発熱が低いという理由により、プルラン(商品名:プ
ルランPF−20、林原化学(株)製)が好ましい。
【0012】また、本発明で用いる分散剤としては、例
えば、アクリル酸、アクリル酸塩、アクリル酸エステ
ル、メタアクリル酸、メタアクリル酸塩、メタアクリル
酸エステル等を単独で、又は混合してを用いることがで
きる。更に、それらの共重合体を使用しても良い。
【0013】本発明では、酸化インジウム粉末80〜9
8重量部と、酸化スズ2〜20重量部からなるITO混
合粉末又はITO複合酸化物粉末を用いるが、望ましく
は、酸化インジウム粉末85〜95重量部、酸化スズ5
〜15重量部であり、更に望ましくは、酸化インジウム
粉末88〜93重量部、酸化スズ7〜12重量部であ
る。
【0014】酸化インジウム粉末は、二次粒子の平均粒
径が0.3〜3.0μm、比表面積1.0〜5.0m2
/gのものが好ましく、更には、二次粒子の平均粒径が
0.5〜2.5μm、比表面積2.0〜4.0m2/g
のものがより好ましい。
【0015】一方、酸化錫粉末は、二次粒子の平均粒径
が0.3〜3.0μm、比表面積1.0〜5.0m2
gのものが好ましく、更には、二次粒子の平均粒径が
0.4〜2.5μm、比表面積2.0〜4.0m2/g
のものがより好ましい。
【0016】また、ITO複合酸化物粉末は、二次粒子
の平均粒径が0.3〜3.5μm、比表面積1.0〜
5.0m2/gのものが好ましく、更には、二次粒子の
平均粒径が0.5〜2.5μm、比表面積2.0〜4.
0m2/gのものがより好ましい。このようなITO複
合酸化物粉末は、酸化インジウム若しくは水酸化インジ
ウムに酸化錫若しくは水酸化錫を前述の如き配合比とな
るように混合して焼成すること等により、得ることが出
来る。
【0017】スラリーに用いる分散媒は、例えば、水あ
るいはエタノール、ブタノール、プロパノール等のアル
コール類等が使用できるが、安価という点で、水を使用
すると良い。
【0018】スラリーの形成方法としては、回転ボール
ミル法、アトライタ法等のボールミル法、スラッシャー
等の回転羽根混合法等により、行うことができる。
【0019】本発明の焼結条件の1つである、酸素を含
む雰囲気とは、大気炉等を用いて、0〜40l/min
の酸素通流雰囲気で行うことが好ましく、更には、酸素
通流量は、10〜20l/minであることがより好ま
しい。
【0020】本発明の焼結における焼結温度、焼結時間
はそれぞれ、1400〜1650℃、2〜5時間が好ま
しく、更には、1500〜1600℃、3.5〜4.5
時間がより好ましい。
【0021】本発明のITOスパッタリングターゲット
は、ターゲットのスパッタ面のX線回折により求められ
る(222)ピークの半値幅をWs、ターゲット断面の
X線回折により求められる(222)ピークの半値幅を
Wcとしたとき、0≦{│Ws−Wc│/Wc}×10
0≦25で、かつ、0≦{│Ws−Wc│/Ws}×1
00≦40であるITOスパッタリングターゲットであ
り、0≦{│Ws−Wc│/Wc}×100≦22で、
かつ、0≦{(│Ws−Wc│/Ws}×100≦30
であると好ましく、0≦{│Ws−Wc│/Wc}×1
00≦19で、かつ、0≦{│Ws−Wc│/Ws}×
100≦25であると更に好ましい。
【0022】本発明のターゲットは、請求項2又は3に
記載の方法により製造できるが、他の方法で製造された
ターゲットでも、ターゲットのスパッタ面のX線回折に
より求められる(222)ピークの半値幅をWs、ター
ゲット断面のX線回折により求められる(222)ピー
クの半値幅をWcとしたとき、0≦{│Ws−Wc│/
Wc}×100≦25であり、かつ、0≦{│Ws−W
c│/Ws}×100≦40であれば、効果を奏する。
【0023】以下に本発明の実施例を説明する。勿論、
本発明は、実施例に拘泥されるものではない。
【0024】《実施例1》表1に示す分量、平均粒径、
比表面積の酸化インジウム粉末及び酸化錫粉末と、表1
に示す条件の分散媒、分散剤、バインダーとを、表1に
示すスラリー作製方法で作製したスラリーを用いて、鋳
込み成形を行い、表1に示す焼結条件で焼結してITO
焼結体を作製し、次いでバッキングプレートと接合せし
め、ITOスパッタリングターゲットを得た。ターゲッ
トのX線回折測定はマックサイエンス社製X線回折装置
M18XHF32を用い、管電圧40kV、管電流300
mAでCu−Kα1線を発生して、目的とするピーク周
辺をFT法(ステップスキャン)により行った。この際
のステップ幅は0.01°、計数時間は1秒である。し
かる後、表2に示す成膜条件で、DCマグネトロンスパ
ッタリング法により、成膜を行った。得られた膜の比抵
抗を4点端子法で測定した。その結果を同じく表2に示
す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】《実施例2》平均粒径0.02μmの水酸
化インジウム粉末と平均粒径0.03μmの水酸化錫粉
末を回転ボールミル法で混合した後、表3に示す条件で
作製し、ITO複合酸化物粉末を得た。表3に示す条件
のITO複合酸化物粉末、分散媒、分散剤、バインダー
を用いて表3に示すスラリー作製方法で作製したスラリ
ーを用いて、鋳込み成形を行い、表3に示す焼結条件で
焼結してITO焼結体を作製し、次いでバッキングプレ
ートと接合せしめ、ITOスパッタリングターゲットを
得た。ターゲットのX線回折測定は実施例1と同様に行
った。しかる後、表4に示す成膜条件で、DCマグネト
ロンスパッタリング法により、成膜を行った。得られた
膜の比抵抗を4点端子法で測定した。その結果を同じく
表4に示す。
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明のITOスパッタリングターゲットは結晶性が均一で
あるためスパッタ粒子の飛散の仕方も均一であり、低い
基板温度でも優れた結晶性を持った低抵抗なITO薄膜
が形成可能である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年10月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】
【表4】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ターゲットのスパッタ面のX線回折によ
    り求められる(222)ピークの半値幅をWs、ターゲ
    ット断面のX線回折により求められる(222)ピーク
    の半値幅をWcとしたとき、0≦{(│Ws−Wc│/
    Wc}×100≦25であり、かつ、0≦{│Ws−W
    c│/Ws}×100≦40であるITOスパッタリン
    グターゲット。
  2. 【請求項2】 酸化インジウム粉末80〜98重量部
    と、酸化スズ2〜20重量部からなるITO混合粉末
    と、分散剤と糖類系バインダーとを含むスラリーを鋳込
    み成形した後、酸素を含む雰囲気下で焼結することを特
    徴とする請求項1に記載のITOスパッタリングターゲ
    ットの製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化物換算で、酸化インジウム粉末80
    〜98重量部と、酸化スズ2〜20重量部からなるIT
    O複合酸化物粉末と、分散剤と糖類系バインダーとを含
    むスラリーを鋳込み成形した後、酸素を含む雰囲気下で
    焼結することを特徴とする請求項1に記載のITOスパ
    ッタリングターゲットの製造方法。
JP11083898A 1998-04-21 1998-04-21 低温での成膜に適したitoスパッタリングターゲット及びその製造方法 Withdrawn JPH11302016A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004339607A (ja) * 2003-04-24 2004-12-02 Tosoh Corp 透明導電膜およびスパッタリングターゲット
KR101010563B1 (ko) 2003-04-24 2011-01-24 토소가부시키가이샤 투명 도전막 및 스퍼터링 타겟
JP2017019668A (ja) * 2015-07-07 2017-01-26 株式会社コベルコ科研 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット、並びにそれらの製造方法

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