蒸着材
【課題】蒸着材の加熱時に熱歪みの逃げ場がなく発生する蒸着材中の熱応力により蒸着材にクラックが生じ、このクラックを起点に蒸着材の一部が破損して破損微粒子が飛び散り、スプラッシュが発生する。該スプラッシュの発生しない蒸着材を提供する。
【解決手段】多孔質焼結体からなる円板状のＺｎＯ蒸着材１０で、この蒸着材１０には、中央に断面円形の貫通孔が形成される。この貫通孔１１の直径は蒸着材１０の外径の１０〜５０％である。
【解決手段】多孔質焼結体からなる円板状のＺｎＯ蒸着材１０で、この蒸着材１０には、中央に断面円形の貫通孔が形成される。この貫通孔１１の直径は蒸着材１０の外径の１０〜５０％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルに用いられる膜や、透明導電膜の成膜等に好適な蒸着材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶（Liquid Crystal Display : ＬＣＤ）をはじめとして、各種の平面ディスプレイの研究開発と実用化はめざましく、その生産も急増している。カラープラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）についても、その開発と実用化の動きが最近活発になっている。ＰＤＰは、電極構造の点で金属電極がガラス誘電体層で覆われるＡＣ型と、放電空間に金属電極が露出しているＤＣ型とに分類されるが、ＡＣ型が主流である。
このＡＣ型ＰＤＰでは、イオン衝撃のスパッタリングによりガラス誘電体層の表面が変質して放電開始電圧が上昇しないように、ガラス誘電体層表面に高い昇華熱を持つ保護膜をコーティングする必要がある。この保護膜は直接放電空間と接しているため、耐スパッタリング性の他に複数の重要な役割を担っている。即ち、保護膜に求められる特性は、放電時の耐スパッタリング性、高い二次電子放出能、絶縁性及び光透過率などである。これらの条件を満たす材料として、一般的にＭｇＯが挙げられ、このＭｇＯを蒸着材として電子ビーム蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されたＭｇＯ膜が使用されている。
【０００３】
そして、このＭｇＯ膜を成膜するための蒸着材として、ＭｇＯ純度が９９．５％以上かつ相対密度が９７％以上の多結晶ＭｇＯの焼結体ペレットからなる多結晶ＭｇＯ蒸着材（例えば、特許文献１参照）が知られている。この特許文献１に記載された多結晶ＭｇＯ蒸着材では、高純度かつ高密度の多結晶ＭｇＯ蒸着材を用いてＡＣ型ＰＤＰ等のＭｇＯ膜を成膜すると、スプラッシュが極めて少なく高速で安定した成膜ができるとともに、膜厚分布を向上できるので、略均一な膜質を有するＭｇＯ膜を得られるとしている。
【０００４】
一方、太陽電池などの光電変換装置などを製造する場合には、透明導電膜が不可欠である。従来の透明導電膜としては、ＩＴＯ膜（錫をドープしたインジウム酸化物膜）が知られている。ＩＴＯ膜は、透明性に優れ、低抵抗であるという利点を有する。ここで、太陽電池や液晶表示装置等にあっては、その低コスト化が求められている。しかし、インジウムが高価なことから、ＩＴＯ膜を透明導電膜として用いると、その太陽電池等も必然的に高価なものになってしまう難点があった。
この点を解消するために、一層安価に作製することのできるＡｌ、Ｂ、Ｓｉなどの導電活性元素をドープした酸化亜鉛系膜を太陽電池等の透明導電膜として使用することが提案され、この酸化亜鉛系膜を電子ビーム蒸着法や、イオンプレーティング法などでの真空蒸着により形成するための酸化亜鉛系ターゲットが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この酸化亜鉛系ターゲットによると、上記導電活性元素を亜鉛に対して所定量含有させることにより極めて低抵抗な酸化亜鉛系焼結体が得られ、この焼結体は、原料粉末が微細で高分散性を有するほど焼結密度が向上し導電性が向上するとされている。
【特許文献１】特開平１０−２９１８５４号公報（請求項１、段落番号［０００９］）
【特許文献２】特開平６−２１３０号公報（特許請求の範囲の請求項２，請求項３及び請求項４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献に示されたそれぞれの蒸着材は、円板状の形状を有していることから、ＭｇＯ膜又はＺｎＯ膜を成膜するためにその蒸着材を加熱すると蒸着材の内部に熱歪みが発生し、この熱歪みの逃げ場がなく蒸着材に大きな熱応力が発生する。このため上記熱応力により蒸着材にクラックが生じ、このクラックを起点に蒸着材の一部が破損して破損微粒子が飛び散り、スプラッシュが発生する不具合があった。
本発明の目的は、膜の成膜時にスプラッシュの発生を防止することができる蒸着材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、多孔質焼結体からなる円板状のＺｎＯ蒸着材１０の改良である。
その特徴ある構成は、中央に断面円形の貫通孔が形成されたところにある。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、貫通孔１１の直径が蒸着材の外径の１０〜５０％であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、成膜が、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ蒸着法又はレーザ蒸着法のいずれかの方法で行われることを特徴とする。
この請求項１〜請求項３に記載された蒸着材１０では、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ蒸着法又はレーザ蒸着法のいずれかの方法で膜を成膜するときに蒸着材１０を加熱すると、蒸着材１０内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔１１で吸収されて蒸着材１０自体に熱応力が殆ど発生しない。このため蒸着材１０が破損することがないので、スプラッシュの発生を防止できるとともに、膜の成膜速度の経時変化を無くすことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の蒸着材では、中央に断面円形の貫通孔を形成するので、膜を成膜するときに蒸着材を加熱すると、蒸着材内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔で吸収されて蒸着材自体に熱応力が殆ど発生しない。このため蒸着材が破損することがないので、スプラッシュの発生を防止できるとともに、膜の成膜速度の経時変化を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明における実施の形態を詳しく説明する。
図１に示すように、本発明の蒸着材１０は、多孔質焼結体からなり、円板状に形成される。この実施の形態では、多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットからなる蒸着材１０を示す。そして、この多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットの気孔率は３〜５０％、又は、５〜３０％、更に好ましくは１０〜３０％、又は２０〜３０％である。この円板状である蒸着材１０の外径Ｄは５〜４０ｍｍ、好ましくは１０〜３０ｍｍであって、高さＨが１〜２０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍに形成される。この外径Ｄを５〜４０ｍｍに限定し、高さＨを１〜２０ｍｍに限定したのは、外径Ｄが５ｍｍ未満又は高さＨが１ｍｍ未満では小さすぎてスプラッシュの発生原因となり、外径Ｄが４０ｍｍを越えるか又は高さＨが２０ｍｍを越えると実際の製造工程において取り扱いが困難となるからである。
【０００９】
また、この焼結体ペレットの平均結晶粒径は１〜５００μｍであり、焼結体からなる多結晶ペレットの結晶粒内には平均気孔径０．１〜５００μｍ程度の丸みを帯びた気孔を有する多孔質焼結体とされる。更に、本実施形態のＺｎＯ蒸着材１０は、ＺｎＯ純度が９９．０％以上、更に好ましくは９９．５％以上、９９．９％以上の多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットからなる。ここで、気孔率が３％未満である場合には、蒸発速度が所望の速度に維持できないため好ましくなく、また、気孔率が５０％を越えた場合には、蒸着材１０の強度が低くなり、スプラッシュの発生が多くなってしまうため好ましくない。
また、本実施形態のＺｎＯ蒸着材１０においては、気孔率を５〜４０％とすることができる。ここで、気孔率が５％未満の多孔質焼結体の場合、蒸発速度向上の効果が小さいため好ましくない。また気孔率が４０％を越えた多孔質焼結体の場合、十分な機械強度を得ることが難しいため好ましくない。
【００１０】
更に、気孔率が３０％を越えた場合には、蒸着材１０強度が不十分なため好ましくなく、気孔率が５％未満である場合には、電子ビーム蒸着法や、イオンプレーティング法などでの成膜時に、蒸着材１０の蒸発速度が上がらず、その結果、成膜時速度が低下し、結果的に製造コストが増大してしまうため好ましくない。また、気孔率を１０〜３０％とすることによって、蒸発速度の大幅な向上を得ることができる。更に、気孔率が３０％を越えると、２．０〜３．０倍の蒸発速度を有する蒸着材１０を得ることが可能となる。
【００１１】
本発明では、気孔の平均気孔径が０．１〜５００μｍであり、かつ上記の気孔率とされることによって、蒸発速度を高くすることが可能となる。更に、気孔の平均気孔径が０．１〜２５０μｍの範囲にあること、又は、気孔の平均気孔径が０．１〜１００μｍの範囲にあることにより、より一層蒸発速度を高めることが可能となる。ここで、気孔径が０．１μｍ未満である場合には、気孔を有するメリットがないため好ましくなく、気孔径が５００μｍを越えた場合には、焼結体の強度が低下するため、ＥＢ（電子ビーム）照射による破損、即ちスプラッシュの原因となるため好ましくない。
なお、気孔の形状は、丸みを帯びたものが好ましく、気孔の表面に更に細かい気孔が形成されている方が蒸発速度向上のためには好ましい。また、気孔の評価方法として、表面積測定において、５〜４０ｍ2／ｇ であることが、細孔分布の測定においては、１〜１００μｍの範囲に少なくとも一つの細孔分布のピークを持つことが好ましい。
【００１２】
また、気孔以外の部分（骨部分）はほぼ焼結している状態とされ、例えば、多孔質焼結体の骨部分の密度は９８％以上であることが好ましく、更に、ＺｎＯの焼結体からなる多結晶ペレットの平均結晶粒径が１〜５００μｍであって、焼結体ペレット内に０．１〜５００μｍ程度の丸みを帯びた気孔を有することができる。このＺｎＯ蒸着材１０では、多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットが微細な結晶構造を有し、かつその結晶粒界に欠陥が生じるのを低減できるため、成膜されたＺｎＯ膜は、ＺｎＯの膜密度、膜厚分布、屈折率、耐スパッタ性、放電特性（放電電圧、放電応答性等）、絶縁性等の膜特性が優れたものとなる。ここで、平均結晶粒径が１μｍ未満であると成膜速度を低下させる不具合があり、その平均結晶粒径が５００μｍを越えると添加元素の蒸着率が不均一になる不具合がある。そしてこの平均結晶粒径は５〜４０μｍの範囲にあることが好ましく、１０〜３０μｍの範囲にあることが更に好ましい。
【００１３】
そして、ＺｎＯの多孔質焼結体からなる円板状のＺｎＯ蒸着材１０には、その中央に断面円形の貫通孔１１が形成される。このような貫通孔１１が形成されたＺｎＯ蒸着材１０では、ＺｎＯ膜を成膜するときに蒸着材１０を加熱すると、蒸着材１０内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔１１で吸収されて蒸着材１０自体に熱応力が殆ど発生しない。このため蒸着材１０が破損することがないので、スプラッシュの発生を防止できるとともに、ＺｎＯ膜の成膜速度の経時変化を無くすことができる。
ここで、図１に示す貫通孔１１は、その直径ｄが蒸着材１０の外径Ｄの１０〜５０％である。その貫通孔１１の直径ｄが蒸着材１０の外径Ｄの１０％未満であると、蒸着材１０内部に生じる熱歪みを十分に吸収することができず、その貫通孔１１の直径ｄが蒸着材１０の外径Ｄの５０％を超えると、単位面積当たりの蒸着材１０の量が小さく成りすぎてその機械的強度が低下する不具合がある。
【００１４】
次に、このように構成されたＺｎＯ蒸着材１０の製造方法を説明する。
まず、純度が９９．０％以上のＺｎＯ粉末とバインダと有機溶媒と添加剤とを混合して、濃度が４５〜７５重量％のスラリーを調製する。スラリーの濃度を４５〜７５重量％に限定したのは、７５重量％を越えると上記スラリーが非水系であるため、安定した造粒が難しい問題点があり、４５重量％未満では均一な組織を有する緻密なＺｎＯ焼結体が得られないからである。即ち、スラリー濃度を上記範囲に限定すると、スラリーの粘度が２００〜１０００ｃｐｓとなり、スプレードライヤによる粉末の造粒を安定して行うことができ、更には成形体の密度が高くなって緻密な焼結体の製造が可能になる。
【００１５】
添加剤として、溶媒に溶解するものとしてはブチラール、アルコール系溶媒に可溶な系として、セルロース系、ポリビニル系、ポリエステル系、ポリエチレン系等が考えられ、また、アルコール系溶媒に溶解しないものとしては平均粒径が数μｍ〜５００μｍ程度のスターチ系、ポリスチレン系を用いることができる。ここで、スラリーに２０重量％程度のブチラールを混入するか、又は、スラリーに２０重量％程度のスターチを混入することが好ましい。
【００１６】
このような添加剤を添加した場合には、成形時に存在している添加剤が焼結時に揮発・分解することで気孔が形成されるため、この添加剤により形成される気孔の気孔径及び形状を容易に制御することが可能である。
ここで、添加剤をブチラール系とした場合には、０．１μｍ〜１０μｍオーダーの気孔径を有する気孔を形成することができる。また、添加剤をスターチとした場合には、スターチの粒径と同程度の気孔径及び形状を有する気孔を形成することができるため、スターチは、形成される気孔の気孔径及び形状をより一層容易に制御することが可能である。
【００１７】
また、ＺｎＯ粉末の平均粒径は０．１〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。ＺｎＯ粉末の平均粒径を０．１〜１０μｍと限定したのは、０．１μｍ未満では、粉末が細かすぎて凝集するため、粉末のハンドリングが悪くなり、４５重量％以上の高濃度スラリーを調製することが困難となるためであり、１０μｍを越えると、微細構造の制御が難しく、緻密な焼結体ペレットが得られないからである。またＺｎＯ粉末の平均粒径を上記範囲に限定すると、焼結助剤を用いなくても所望の焼結体ペレットが得られる利点もある。バインダとしてはポリエチレングリコールやポリビニールブチラール等を、有機溶媒としてはエタノールやプロパノール等を用いることが好ましい。バインダは０．２〜２．５重量％添加することが好ましい。ここで、バインダと添加剤とが共通のブチラール系である場合、バインダを別に添加する必要がなくなる。
【００１８】
また、ＺｎＯ粉末とバインダと有機溶媒との湿式混合、特にＺｎＯ粉末と分散媒である有機溶媒との湿式混合は、湿式ボールミル又は撹拌ミルにより行われる。湿式ボールミルでは、ＺｒＯ2 製ボールを用いる場合には、外径Ｄ５〜１０ｍｍの多数のＺｒＯ2 製ボールを用いて８〜２４時間、好ましくは２０〜２４時間湿式混合される。ＺｒＯ2 製ボールの外径Ｄを５〜１０ｍｍと限定したのは、５ｍｍ未満では混合が不十分となることからであり、１０ｍｍを越えると不純物が増大する不具合があるからである。また混合時間が最長２４時間と長いのは、長時間連続混合しても不純物の発生が少ないからである。一方、湿式ボールミルにおいて、鉄芯入りの樹脂製ボールを用いる場合には、外径Ｄ１０〜１５ｍｍのボールを用いることが好ましい。
【００１９】
撹拌ミルでは、外径Ｄ１〜３ｍｍのＺｒＯ2 製ボールを用いて０．５〜１時間湿式混合される。ＺｒＯ2 製ボールの外径Ｄを１〜３ｍｍと限定したのは、１ｍｍ未満では混合が不十分となることからであり、３ｍｍを越えると不純物が増える不具合があるからである。また、混合時間が最長１時間と短いのは、１時間を越えると原料の混合のみならず粉砕の仕事をするため、不純物の発生の原因となり、また１時間もあれば十分に混合できるからである。更に、粉末と添加剤の混合／造粒は、一般的な転動造粒法で行ってもよい。この場合、工程後のボール等との分離作業が必要なく、工程が簡略化される利点がある。
【００２０】
次に上記スラリーを噴霧乾燥して平均粒径が５０〜１０００μｍの造粒粉末を得る。ここで、平均粒径を５０〜３００μｍと限定したのは、５０μｍ未満では後工程で行われる成形工程において成形性が悪い不具合があり、３００μｍを越えると成形体密度が低く強度も低い不具合があるからである。上記噴霧乾燥はスプレードライヤを用いて行われることが好ましい。
【００２１】
その後、得られた造粒粉末を所定の型に入れて所定の圧力で成形する。所定の型は一軸プレス装置又は冷間静水圧成形装置（ＣＩＰ（Cold Isostatic Press）成形装置）が用いられる。そしてこれら装置における成形型に貫通孔１１を形成するための細工が施され、この成形時に貫通孔１１に相当するものが同時に形成された成形体を得る。ここで、一軸プレス装置では、造粒粉末を１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2 （０．９８〜１９．６ＭＰａ）、好ましくは１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 （０．９８〜９．８ＭＰａ）の圧力で一軸加圧成形し、ＣＩＰ成形装置では、造粒粉末を１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2（０．９８〜１９．６ＭＰａ） 、好ましくは１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 （０．９８〜９．８ＭＰａ）の圧力でＣＩＰ成形することが好ましい。圧力を上記範囲に限定したのは、成形体の密度を高めるとともに焼結後の変形を防止し、後加工を不要にするためである。
【００２２】
次に得られた成形体を焼結する。焼結する前に成形体を３５０〜６２０℃の温度で脱脂処理することが好ましい。この脱脂処理は成形体の焼結後の色むらを防止するために行われ、時間をかけて十分に行うことが好ましい。焼結は１０００〜１４００℃の温度で１〜５時間行うことが好ましい。そして、成形体の内部に存在している添加剤は、この焼結時に揮発・分解し、その内部に気孔を形成させる。このため、この添加剤により形成される気孔の気孔径及び形状を容易に制御することが可能である。このように成形体を焼結することにより中央に貫通孔１１が形成された円板状のＺｎＯ蒸着材１０が得られる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態では、造粒粉末の成形時に貫通孔１１に相当するものを形成し、その成形体を焼結することにより貫通孔１１が形成された円板状のＺｎＯ蒸着材１０を得たけれども、この貫通孔１１は成形後焼結以前に機械加工又はレーザ加工により成形体に形成しても良く、焼結した後の円板状の焼結体に機械加工又はレーザ加工を施して貫通孔１１を形成しても良い。
【実施例】
【００２４】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、ＺｎＯ粉末と、バインダと、有機溶媒とを湿式ボールミルを用い、湿式混合してスラリーを調製した。調製したスラリーを噴霧乾燥し、得られた混合造粒粉末を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央に断面円形の貫通孔が形成された円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は１ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の１０％である蒸着材を得た。
【００２５】
次に、ガラス基板（無アルカリガラス）上に、上記ＺｎＯ蒸着材を用いて電子ビーム蒸着法により、膜厚２００ｎｍのＺｎＯ膜を成膜した。具体的には、直径５０ｍｍ、深さ２５ｍｍの電子ビーム蒸着装置のハースに仕込まれた上記ＺｎＯ蒸着材に、到達真空度２．６６×１０-4Ｐａ、酸素分圧１．３３×１０-2の雰囲気において、加速電圧１０ｋＶ、ビームスキャンエリア約４０ｍｍφの電子ビームを照射、加熱することにより行った。
【００２６】
＜実施例２＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１と異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は２ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の２０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００２７】
＜実施例３＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１及び２のいずれとも異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は５ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の５０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００２８】
＜比較例１＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔が存在しない円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであった。即ち、貫通孔は存在しないので、その貫通孔の直径が蒸着材の外径の０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００２９】
＜比較例２＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１〜３のいずれとも異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は６０ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の６０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００３０】
＜比較例３＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１〜３のいずれとも異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は８０ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の８０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００３１】
＜比較試験及び評価＞
実施例１〜３及び比較例１〜３で成膜したＺｎＯ膜について、電子ビーム蒸着装置のハースより飛び出したスプラッシュの数を測定した。このスプラッシュ数の測定は、電子ビームを照射したときに飛散する蒸着材の数をデジタルビデオで撮影して数えた。なお、スプラッシュの測定は１回当たり１０分間行い、５回ずつ実施し、数値は平均値とした。その結果、実施例１では２．６、実施例２では０．８、実施例３では２．２、比較例１では６．６、比較例２では５．８であった。しかし、比較例３ではスプラッシュ以前に成膜ができていないことが判明した。これらの結果をペレットの形状とともに以下の表１に示す。
【００３２】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜３と比較例１〜３を比較すると、実施例１〜３のＺｎＯ蒸着材を用いた場合のスプラッシュは２．６以下と比較的低い値を示した。これは、中央に貫通孔を形成したので、成膜するときに蒸着材を加熱すると、蒸着材内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔で吸収されて蒸着材自体に熱応力が殆ど発生しなかったことによるものと考えられる。
【００３３】
しかし、貫通孔を有しない比較例１及びその貫通孔の直径が蒸着材の外径の５０％を越える比較例２のＺｎＯ蒸着材を用いた場合のスプラッシュは５．８を越える高いものとなった。また、貫通孔の直径が蒸着材の外径の８０％をしめる比較例３のＺｎＯ蒸着材を用いた場合には成膜ができなかった。これは、貫通孔を形成しないと蒸着材内部に生じる熱歪みを十分に吸収することができなかったことによるものと考えられ、その貫通孔の直径が蒸着材の外径の５０％を超えると、単位面積当たりの蒸着材の量が小さく成りすぎてその機械的強度が低下したことのよるものと考えられる。特に比較例３の成膜速度の低下は、ペレットのハースへの充填率が低下したためと考えられる。また実施例３では開口度が大きいため、蒸着材であるペレットの強度が低下し成膜時にペレットが分割・粉砕されたためとも考えられる。
【００３４】
以上のことから、本発明のＺｎＯ蒸着材が効果的であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明実施形態の貫通孔を有するＺｎＯ蒸着材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ ＺｎＯ蒸着材
１１ 貫通孔
Ｄ 蒸着材の外径
Ｈ 蒸着材の高さ
ｄ 貫通孔の直径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＣ型のプラズマディスプレイパネルに用いられる膜や、透明導電膜の成膜等に好適な蒸着材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶（Liquid Crystal Display : ＬＣＤ）をはじめとして、各種の平面ディスプレイの研究開発と実用化はめざましく、その生産も急増している。カラープラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）についても、その開発と実用化の動きが最近活発になっている。ＰＤＰは、電極構造の点で金属電極がガラス誘電体層で覆われるＡＣ型と、放電空間に金属電極が露出しているＤＣ型とに分類されるが、ＡＣ型が主流である。
このＡＣ型ＰＤＰでは、イオン衝撃のスパッタリングによりガラス誘電体層の表面が変質して放電開始電圧が上昇しないように、ガラス誘電体層表面に高い昇華熱を持つ保護膜をコーティングする必要がある。この保護膜は直接放電空間と接しているため、耐スパッタリング性の他に複数の重要な役割を担っている。即ち、保護膜に求められる特性は、放電時の耐スパッタリング性、高い二次電子放出能、絶縁性及び光透過率などである。これらの条件を満たす材料として、一般的にＭｇＯが挙げられ、このＭｇＯを蒸着材として電子ビーム蒸着法又はイオンプレーティング法により成膜されたＭｇＯ膜が使用されている。
【０００３】
そして、このＭｇＯ膜を成膜するための蒸着材として、ＭｇＯ純度が９９．５％以上かつ相対密度が９７％以上の多結晶ＭｇＯの焼結体ペレットからなる多結晶ＭｇＯ蒸着材（例えば、特許文献１参照）が知られている。この特許文献１に記載された多結晶ＭｇＯ蒸着材では、高純度かつ高密度の多結晶ＭｇＯ蒸着材を用いてＡＣ型ＰＤＰ等のＭｇＯ膜を成膜すると、スプラッシュが極めて少なく高速で安定した成膜ができるとともに、膜厚分布を向上できるので、略均一な膜質を有するＭｇＯ膜を得られるとしている。
【０００４】
一方、太陽電池などの光電変換装置などを製造する場合には、透明導電膜が不可欠である。従来の透明導電膜としては、ＩＴＯ膜（錫をドープしたインジウム酸化物膜）が知られている。ＩＴＯ膜は、透明性に優れ、低抵抗であるという利点を有する。ここで、太陽電池や液晶表示装置等にあっては、その低コスト化が求められている。しかし、インジウムが高価なことから、ＩＴＯ膜を透明導電膜として用いると、その太陽電池等も必然的に高価なものになってしまう難点があった。
この点を解消するために、一層安価に作製することのできるＡｌ、Ｂ、Ｓｉなどの導電活性元素をドープした酸化亜鉛系膜を太陽電池等の透明導電膜として使用することが提案され、この酸化亜鉛系膜を電子ビーム蒸着法や、イオンプレーティング法などでの真空蒸着により形成するための酸化亜鉛系ターゲットが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この酸化亜鉛系ターゲットによると、上記導電活性元素を亜鉛に対して所定量含有させることにより極めて低抵抗な酸化亜鉛系焼結体が得られ、この焼結体は、原料粉末が微細で高分散性を有するほど焼結密度が向上し導電性が向上するとされている。
【特許文献１】特開平１０−２９１８５４号公報（請求項１、段落番号［０００９］）
【特許文献２】特開平６−２１３０号公報（特許請求の範囲の請求項２，請求項３及び請求項４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献に示されたそれぞれの蒸着材は、円板状の形状を有していることから、ＭｇＯ膜又はＺｎＯ膜を成膜するためにその蒸着材を加熱すると蒸着材の内部に熱歪みが発生し、この熱歪みの逃げ場がなく蒸着材に大きな熱応力が発生する。このため上記熱応力により蒸着材にクラックが生じ、このクラックを起点に蒸着材の一部が破損して破損微粒子が飛び散り、スプラッシュが発生する不具合があった。
本発明の目的は、膜の成膜時にスプラッシュの発生を防止することができる蒸着材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、多孔質焼結体からなる円板状のＺｎＯ蒸着材１０の改良である。
その特徴ある構成は、中央に断面円形の貫通孔が形成されたところにある。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、貫通孔１１の直径が蒸着材の外径の１０〜５０％であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、成膜が、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ蒸着法又はレーザ蒸着法のいずれかの方法で行われることを特徴とする。
この請求項１〜請求項３に記載された蒸着材１０では、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ蒸着法又はレーザ蒸着法のいずれかの方法で膜を成膜するときに蒸着材１０を加熱すると、蒸着材１０内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔１１で吸収されて蒸着材１０自体に熱応力が殆ど発生しない。このため蒸着材１０が破損することがないので、スプラッシュの発生を防止できるとともに、膜の成膜速度の経時変化を無くすことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の蒸着材では、中央に断面円形の貫通孔を形成するので、膜を成膜するときに蒸着材を加熱すると、蒸着材内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔で吸収されて蒸着材自体に熱応力が殆ど発生しない。このため蒸着材が破損することがないので、スプラッシュの発生を防止できるとともに、膜の成膜速度の経時変化を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明における実施の形態を詳しく説明する。
図１に示すように、本発明の蒸着材１０は、多孔質焼結体からなり、円板状に形成される。この実施の形態では、多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットからなる蒸着材１０を示す。そして、この多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットの気孔率は３〜５０％、又は、５〜３０％、更に好ましくは１０〜３０％、又は２０〜３０％である。この円板状である蒸着材１０の外径Ｄは５〜４０ｍｍ、好ましくは１０〜３０ｍｍであって、高さＨが１〜２０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍに形成される。この外径Ｄを５〜４０ｍｍに限定し、高さＨを１〜２０ｍｍに限定したのは、外径Ｄが５ｍｍ未満又は高さＨが１ｍｍ未満では小さすぎてスプラッシュの発生原因となり、外径Ｄが４０ｍｍを越えるか又は高さＨが２０ｍｍを越えると実際の製造工程において取り扱いが困難となるからである。
【０００９】
また、この焼結体ペレットの平均結晶粒径は１〜５００μｍであり、焼結体からなる多結晶ペレットの結晶粒内には平均気孔径０．１〜５００μｍ程度の丸みを帯びた気孔を有する多孔質焼結体とされる。更に、本実施形態のＺｎＯ蒸着材１０は、ＺｎＯ純度が９９．０％以上、更に好ましくは９９．５％以上、９９．９％以上の多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットからなる。ここで、気孔率が３％未満である場合には、蒸発速度が所望の速度に維持できないため好ましくなく、また、気孔率が５０％を越えた場合には、蒸着材１０の強度が低くなり、スプラッシュの発生が多くなってしまうため好ましくない。
また、本実施形態のＺｎＯ蒸着材１０においては、気孔率を５〜４０％とすることができる。ここで、気孔率が５％未満の多孔質焼結体の場合、蒸発速度向上の効果が小さいため好ましくない。また気孔率が４０％を越えた多孔質焼結体の場合、十分な機械強度を得ることが難しいため好ましくない。
【００１０】
更に、気孔率が３０％を越えた場合には、蒸着材１０強度が不十分なため好ましくなく、気孔率が５％未満である場合には、電子ビーム蒸着法や、イオンプレーティング法などでの成膜時に、蒸着材１０の蒸発速度が上がらず、その結果、成膜時速度が低下し、結果的に製造コストが増大してしまうため好ましくない。また、気孔率を１０〜３０％とすることによって、蒸発速度の大幅な向上を得ることができる。更に、気孔率が３０％を越えると、２．０〜３．０倍の蒸発速度を有する蒸着材１０を得ることが可能となる。
【００１１】
本発明では、気孔の平均気孔径が０．１〜５００μｍであり、かつ上記の気孔率とされることによって、蒸発速度を高くすることが可能となる。更に、気孔の平均気孔径が０．１〜２５０μｍの範囲にあること、又は、気孔の平均気孔径が０．１〜１００μｍの範囲にあることにより、より一層蒸発速度を高めることが可能となる。ここで、気孔径が０．１μｍ未満である場合には、気孔を有するメリットがないため好ましくなく、気孔径が５００μｍを越えた場合には、焼結体の強度が低下するため、ＥＢ（電子ビーム）照射による破損、即ちスプラッシュの原因となるため好ましくない。
なお、気孔の形状は、丸みを帯びたものが好ましく、気孔の表面に更に細かい気孔が形成されている方が蒸発速度向上のためには好ましい。また、気孔の評価方法として、表面積測定において、５〜４０ｍ2／ｇ であることが、細孔分布の測定においては、１〜１００μｍの範囲に少なくとも一つの細孔分布のピークを持つことが好ましい。
【００１２】
また、気孔以外の部分（骨部分）はほぼ焼結している状態とされ、例えば、多孔質焼結体の骨部分の密度は９８％以上であることが好ましく、更に、ＺｎＯの焼結体からなる多結晶ペレットの平均結晶粒径が１〜５００μｍであって、焼結体ペレット内に０．１〜５００μｍ程度の丸みを帯びた気孔を有することができる。このＺｎＯ蒸着材１０では、多結晶ＺｎＯの焼結体ペレットが微細な結晶構造を有し、かつその結晶粒界に欠陥が生じるのを低減できるため、成膜されたＺｎＯ膜は、ＺｎＯの膜密度、膜厚分布、屈折率、耐スパッタ性、放電特性（放電電圧、放電応答性等）、絶縁性等の膜特性が優れたものとなる。ここで、平均結晶粒径が１μｍ未満であると成膜速度を低下させる不具合があり、その平均結晶粒径が５００μｍを越えると添加元素の蒸着率が不均一になる不具合がある。そしてこの平均結晶粒径は５〜４０μｍの範囲にあることが好ましく、１０〜３０μｍの範囲にあることが更に好ましい。
【００１３】
そして、ＺｎＯの多孔質焼結体からなる円板状のＺｎＯ蒸着材１０には、その中央に断面円形の貫通孔１１が形成される。このような貫通孔１１が形成されたＺｎＯ蒸着材１０では、ＺｎＯ膜を成膜するときに蒸着材１０を加熱すると、蒸着材１０内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔１１で吸収されて蒸着材１０自体に熱応力が殆ど発生しない。このため蒸着材１０が破損することがないので、スプラッシュの発生を防止できるとともに、ＺｎＯ膜の成膜速度の経時変化を無くすことができる。
ここで、図１に示す貫通孔１１は、その直径ｄが蒸着材１０の外径Ｄの１０〜５０％である。その貫通孔１１の直径ｄが蒸着材１０の外径Ｄの１０％未満であると、蒸着材１０内部に生じる熱歪みを十分に吸収することができず、その貫通孔１１の直径ｄが蒸着材１０の外径Ｄの５０％を超えると、単位面積当たりの蒸着材１０の量が小さく成りすぎてその機械的強度が低下する不具合がある。
【００１４】
次に、このように構成されたＺｎＯ蒸着材１０の製造方法を説明する。
まず、純度が９９．０％以上のＺｎＯ粉末とバインダと有機溶媒と添加剤とを混合して、濃度が４５〜７５重量％のスラリーを調製する。スラリーの濃度を４５〜７５重量％に限定したのは、７５重量％を越えると上記スラリーが非水系であるため、安定した造粒が難しい問題点があり、４５重量％未満では均一な組織を有する緻密なＺｎＯ焼結体が得られないからである。即ち、スラリー濃度を上記範囲に限定すると、スラリーの粘度が２００〜１０００ｃｐｓとなり、スプレードライヤによる粉末の造粒を安定して行うことができ、更には成形体の密度が高くなって緻密な焼結体の製造が可能になる。
【００１５】
添加剤として、溶媒に溶解するものとしてはブチラール、アルコール系溶媒に可溶な系として、セルロース系、ポリビニル系、ポリエステル系、ポリエチレン系等が考えられ、また、アルコール系溶媒に溶解しないものとしては平均粒径が数μｍ〜５００μｍ程度のスターチ系、ポリスチレン系を用いることができる。ここで、スラリーに２０重量％程度のブチラールを混入するか、又は、スラリーに２０重量％程度のスターチを混入することが好ましい。
【００１６】
このような添加剤を添加した場合には、成形時に存在している添加剤が焼結時に揮発・分解することで気孔が形成されるため、この添加剤により形成される気孔の気孔径及び形状を容易に制御することが可能である。
ここで、添加剤をブチラール系とした場合には、０．１μｍ〜１０μｍオーダーの気孔径を有する気孔を形成することができる。また、添加剤をスターチとした場合には、スターチの粒径と同程度の気孔径及び形状を有する気孔を形成することができるため、スターチは、形成される気孔の気孔径及び形状をより一層容易に制御することが可能である。
【００１７】
また、ＺｎＯ粉末の平均粒径は０．１〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。ＺｎＯ粉末の平均粒径を０．１〜１０μｍと限定したのは、０．１μｍ未満では、粉末が細かすぎて凝集するため、粉末のハンドリングが悪くなり、４５重量％以上の高濃度スラリーを調製することが困難となるためであり、１０μｍを越えると、微細構造の制御が難しく、緻密な焼結体ペレットが得られないからである。またＺｎＯ粉末の平均粒径を上記範囲に限定すると、焼結助剤を用いなくても所望の焼結体ペレットが得られる利点もある。バインダとしてはポリエチレングリコールやポリビニールブチラール等を、有機溶媒としてはエタノールやプロパノール等を用いることが好ましい。バインダは０．２〜２．５重量％添加することが好ましい。ここで、バインダと添加剤とが共通のブチラール系である場合、バインダを別に添加する必要がなくなる。
【００１８】
また、ＺｎＯ粉末とバインダと有機溶媒との湿式混合、特にＺｎＯ粉末と分散媒である有機溶媒との湿式混合は、湿式ボールミル又は撹拌ミルにより行われる。湿式ボールミルでは、ＺｒＯ2 製ボールを用いる場合には、外径Ｄ５〜１０ｍｍの多数のＺｒＯ2 製ボールを用いて８〜２４時間、好ましくは２０〜２４時間湿式混合される。ＺｒＯ2 製ボールの外径Ｄを５〜１０ｍｍと限定したのは、５ｍｍ未満では混合が不十分となることからであり、１０ｍｍを越えると不純物が増大する不具合があるからである。また混合時間が最長２４時間と長いのは、長時間連続混合しても不純物の発生が少ないからである。一方、湿式ボールミルにおいて、鉄芯入りの樹脂製ボールを用いる場合には、外径Ｄ１０〜１５ｍｍのボールを用いることが好ましい。
【００１９】
撹拌ミルでは、外径Ｄ１〜３ｍｍのＺｒＯ2 製ボールを用いて０．５〜１時間湿式混合される。ＺｒＯ2 製ボールの外径Ｄを１〜３ｍｍと限定したのは、１ｍｍ未満では混合が不十分となることからであり、３ｍｍを越えると不純物が増える不具合があるからである。また、混合時間が最長１時間と短いのは、１時間を越えると原料の混合のみならず粉砕の仕事をするため、不純物の発生の原因となり、また１時間もあれば十分に混合できるからである。更に、粉末と添加剤の混合／造粒は、一般的な転動造粒法で行ってもよい。この場合、工程後のボール等との分離作業が必要なく、工程が簡略化される利点がある。
【００２０】
次に上記スラリーを噴霧乾燥して平均粒径が５０〜１０００μｍの造粒粉末を得る。ここで、平均粒径を５０〜３００μｍと限定したのは、５０μｍ未満では後工程で行われる成形工程において成形性が悪い不具合があり、３００μｍを越えると成形体密度が低く強度も低い不具合があるからである。上記噴霧乾燥はスプレードライヤを用いて行われることが好ましい。
【００２１】
その後、得られた造粒粉末を所定の型に入れて所定の圧力で成形する。所定の型は一軸プレス装置又は冷間静水圧成形装置（ＣＩＰ（Cold Isostatic Press）成形装置）が用いられる。そしてこれら装置における成形型に貫通孔１１を形成するための細工が施され、この成形時に貫通孔１１に相当するものが同時に形成された成形体を得る。ここで、一軸プレス装置では、造粒粉末を１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2 （０．９８〜１９．６ＭＰａ）、好ましくは１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 （０．９８〜９．８ＭＰａ）の圧力で一軸加圧成形し、ＣＩＰ成形装置では、造粒粉末を１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2（０．９８〜１９．６ＭＰａ） 、好ましくは１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 （０．９８〜９．８ＭＰａ）の圧力でＣＩＰ成形することが好ましい。圧力を上記範囲に限定したのは、成形体の密度を高めるとともに焼結後の変形を防止し、後加工を不要にするためである。
【００２２】
次に得られた成形体を焼結する。焼結する前に成形体を３５０〜６２０℃の温度で脱脂処理することが好ましい。この脱脂処理は成形体の焼結後の色むらを防止するために行われ、時間をかけて十分に行うことが好ましい。焼結は１０００〜１４００℃の温度で１〜５時間行うことが好ましい。そして、成形体の内部に存在している添加剤は、この焼結時に揮発・分解し、その内部に気孔を形成させる。このため、この添加剤により形成される気孔の気孔径及び形状を容易に制御することが可能である。このように成形体を焼結することにより中央に貫通孔１１が形成された円板状のＺｎＯ蒸着材１０が得られる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態では、造粒粉末の成形時に貫通孔１１に相当するものを形成し、その成形体を焼結することにより貫通孔１１が形成された円板状のＺｎＯ蒸着材１０を得たけれども、この貫通孔１１は成形後焼結以前に機械加工又はレーザ加工により成形体に形成しても良く、焼結した後の円板状の焼結体に機械加工又はレーザ加工を施して貫通孔１１を形成しても良い。
【実施例】
【００２４】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、ＺｎＯ粉末と、バインダと、有機溶媒とを湿式ボールミルを用い、湿式混合してスラリーを調製した。調製したスラリーを噴霧乾燥し、得られた混合造粒粉末を金型に充填して１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央に断面円形の貫通孔が形成された円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は１ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の１０％である蒸着材を得た。
【００２５】
次に、ガラス基板（無アルカリガラス）上に、上記ＺｎＯ蒸着材を用いて電子ビーム蒸着法により、膜厚２００ｎｍのＺｎＯ膜を成膜した。具体的には、直径５０ｍｍ、深さ２５ｍｍの電子ビーム蒸着装置のハースに仕込まれた上記ＺｎＯ蒸着材に、到達真空度２．６６×１０-4Ｐａ、酸素分圧１．３３×１０-2の雰囲気において、加速電圧１０ｋＶ、ビームスキャンエリア約４０ｍｍφの電子ビームを照射、加熱することにより行った。
【００２６】
＜実施例２＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１と異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は２ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の２０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００２７】
＜実施例３＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１及び２のいずれとも異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は５ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の５０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００２８】
＜比較例１＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔が存在しない円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであった。即ち、貫通孔は存在しないので、その貫通孔の直径が蒸着材の外径の０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００２９】
＜比較例２＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１〜３のいずれとも異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は６０ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の６０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００３０】
＜比較例３＞
実施例１と同一の条件及び手続きにより実施例１と同一のスラリーを得た。この調製したスラリーを実施例１と同様に噴霧乾燥して得られた混合造粒粉末を実施例１とは異なる金型に充填して実施例１と同様の条件、即ち１０ＭＰａの圧力で加圧成形した後、１３００℃の温度で焼結し、中央の貫通孔の直径が実施例１〜３のいずれとも異なる円板状のＺｎＯ蒸着材を作製した。得られたＺｎＯ蒸着材は、気孔率が３％の多孔質焼結体からなり、そのペレットからなるＺｎＯ蒸着材の直径及び厚さはそれぞれ１０ｍｍ及び３ｍｍであり、かつ中央の断面円形の貫通孔の直径は８０ｍｍであった。即ち、貫通孔の直径が蒸着材の外径の８０％である蒸着材を得た。そして、このＺｎＯ蒸着材を用いて、実施例１と同様の条件及び手続きにより、ガラス基板上にＺｎＯ膜を成膜した。
【００３１】
＜比較試験及び評価＞
実施例１〜３及び比較例１〜３で成膜したＺｎＯ膜について、電子ビーム蒸着装置のハースより飛び出したスプラッシュの数を測定した。このスプラッシュ数の測定は、電子ビームを照射したときに飛散する蒸着材の数をデジタルビデオで撮影して数えた。なお、スプラッシュの測定は１回当たり１０分間行い、５回ずつ実施し、数値は平均値とした。その結果、実施例１では２．６、実施例２では０．８、実施例３では２．２、比較例１では６．６、比較例２では５．８であった。しかし、比較例３ではスプラッシュ以前に成膜ができていないことが判明した。これらの結果をペレットの形状とともに以下の表１に示す。
【００３２】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜３と比較例１〜３を比較すると、実施例１〜３のＺｎＯ蒸着材を用いた場合のスプラッシュは２．６以下と比較的低い値を示した。これは、中央に貫通孔を形成したので、成膜するときに蒸着材を加熱すると、蒸着材内部に熱歪みが発生するけれども、この熱歪みが貫通孔で吸収されて蒸着材自体に熱応力が殆ど発生しなかったことによるものと考えられる。
【００３３】
しかし、貫通孔を有しない比較例１及びその貫通孔の直径が蒸着材の外径の５０％を越える比較例２のＺｎＯ蒸着材を用いた場合のスプラッシュは５．８を越える高いものとなった。また、貫通孔の直径が蒸着材の外径の８０％をしめる比較例３のＺｎＯ蒸着材を用いた場合には成膜ができなかった。これは、貫通孔を形成しないと蒸着材内部に生じる熱歪みを十分に吸収することができなかったことによるものと考えられ、その貫通孔の直径が蒸着材の外径の５０％を超えると、単位面積当たりの蒸着材の量が小さく成りすぎてその機械的強度が低下したことのよるものと考えられる。特に比較例３の成膜速度の低下は、ペレットのハースへの充填率が低下したためと考えられる。また実施例３では開口度が大きいため、蒸着材であるペレットの強度が低下し成膜時にペレットが分割・粉砕されたためとも考えられる。
【００３４】
以上のことから、本発明のＺｎＯ蒸着材が効果的であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明実施形態の貫通孔を有するＺｎＯ蒸着材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ ＺｎＯ蒸着材
１１ 貫通孔
Ｄ 蒸着材の外径
Ｈ 蒸着材の高さ
ｄ 貫通孔の直径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質焼結体からなる円板状の蒸着材において、
中央に断面円形の貫通孔が形成されたことを特徴とする蒸着材。
【請求項２】
貫通孔の直径が蒸着材の外径の１０〜５０％である請求項１記載の蒸着材。
【請求項３】
成膜が、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ蒸着法又はレーザ蒸着法のいずれかの方法で行われる請求項１又は２記載の蒸着材。
【請求項１】
多孔質焼結体からなる円板状の蒸着材において、
中央に断面円形の貫通孔が形成されたことを特徴とする蒸着材。
【請求項２】
貫通孔の直径が蒸着材の外径の１０〜５０％である請求項１記載の蒸着材。
【請求項３】
成膜が、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ蒸着法又はレーザ蒸着法のいずれかの方法で行われる請求項１又は２記載の蒸着材。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２５５４８１（Ｐ２００８−２５５４８１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５７１０３（Ｐ２００８−５７１０３）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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