ＩＴＯスパッタリングターゲットとその製造方法
【課題】高結晶性のＩＴＯ薄膜を成膜できる、低い酸化スズ含有量のＩＴＯ焼結体からなり、かつ、長時間にわたり安定した成膜を可能とする、高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを得る。
【解決手段】原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇ、平均粒径が０．１〜０．５μｍである酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇ、平均粒径が０．１〜１．５μｍである酸化スズ粉末とを用い、酸化スズの含有量を２．５〜５．２質量％に調整し、混合および粉砕し、１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形し、常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上１６００℃以下、保持時間を２０時間以上３０時間以下として焼成して、得られるＩＴＯスパッタリングターゲットの平均密度を７．１ｇ／ｃｍ3以上、平均結晶粒径を３μｍ以上１０μｍ未満とする。
【解決手段】原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇ、平均粒径が０．１〜０．５μｍである酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇ、平均粒径が０．１〜１．５μｍである酸化スズ粉末とを用い、酸化スズの含有量を２．５〜５．２質量％に調整し、混合および粉砕し、１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形し、常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上１６００℃以下、保持時間を２０時間以上３０時間以下として焼成して、得られるＩＴＯスパッタリングターゲットの平均密度を７．１ｇ／ｃｍ3以上、平均結晶粒径を３μｍ以上１０μｍ未満とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＴＯスパッタリングターゲット、特に、スパッタリング法により、タッチパネルなどの表示素子に用いられる透明導電膜を形成するための、ＩＴＯスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示素子の発達に伴い、透明導電膜が広く用いられている。特に、低抵抗、高透過率などの利点を有することから、酸化インジウム−酸化スズからなるＩＴＯ薄膜を用いることが主流となっている。ＩＴＯ薄膜を、大面積で均一に得る手段としては、ＩＴＯスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法が優れているため、かかる手段が、現在主流となっている。なお、通常、ＩＴＯ薄膜には、酸化スズが１０％程度含まれている。
【０００３】
近年、表示素子と位置入力素子とを兼ね備えたタッチパネルが、さまざまな電子機器の入力装置として広く導入されてきている。タッチパネルなどの素子の製造においては、フィルム基板を含む柔軟性を備えた各種基板に対して、ＩＴＯ薄膜を成膜することが行われており、この用途においては、透明導電膜であるＩＴＯ薄膜に対して、ペン強度などの強度試験において、高い耐久性が求められるようになってきている。
【０００４】
このような要求を満たすためには、ＩＴＯ薄膜をより結晶化させて、膜の硬度を高くし、かつ、耐摩耗性を向上させる必要がある。ＩＴＯ薄膜を、このように高硬度で、高い耐摩耗性を備えたものとするためには、その結晶性を向上させる必要があり、このため、高結晶性のＩＴＯ薄膜を作製できるスパッタリングターゲットに対するニーズが高まっている。
【０００５】
ＩＴＯ薄膜のスパッタリング法による成膜に関して、ＩＴＯスパッタリングターゲットにおける酸化スズ濃度を１０％未満とすると、高結晶性のＩＴＯ薄膜を成膜できることが知られている。
【０００６】
しかしながら、ＩＴＯスパッタリングターゲットにおける酸化スズ濃度を１０％未満とすると、ターゲット材料となるＩＴＯ焼結体を作製する場合に、原料粉末の粒度分布が不均一であったり、焼結温度が不均一であったり、あるいは焼結温度が１５００℃以上と高すぎたりした場合には、焼結体において異常な粒成長が見られるようになる。このような異常な粒成長の存在は、ターゲットにおいて、クラックの進展を促し、その強度の低下の原因となる。
【０００７】
こうしたクラックの存在により、ＩＴＯスパッタリングターゲットの加工時に、割れが発生しやすくなり、その歩留りを悪化させてしまう。さらに、成膜時にも、ターゲットにおけるクラック発生に起因して、異常放電が発生するようになり、このような異常放電は、膜欠陥の原因となり、得られるＩＴＯ薄膜における膜質の悪化を引き起こすことになる。
【０００８】
また、上述のような条件でＩＴＯ焼結体を作製した場合に、ＩＴＯ焼結体の密度が不均一となる場合もあり、このようなＩＴＯ焼結体を用いたＩＴＯスパッタリングターゲットを用いた場合、成膜時にノジュールの発生が多くなり、これに起因して成膜速度の低下や異常放電の発生が起こってしまう。このような現象により、膜厚分布の悪化、異常放電の発生、パーティクルの生成による膜質の悪化が引き起こされることとなる。
【０００９】
ノジュールの発生原因としては、ターゲット中の空孔などが挙げられ、ノジュールの発生を抑制するためには、ターゲットの高密度化が効率的であることが知られている。
【００１０】
たとえば、特許文献１には、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇ、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇ、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを、酸化スズの含有量が１質量％以上、１０質量％未満となるよう調整して混合した、酸化インジウム−酸化スズ複合粉末を、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で成形した後、常圧酸素雰囲気中、１４００℃以上、１５００℃未満で焼結させることにより、７．０ｇ／ｃｍ3以上という高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造できることが開示されている。
【００１１】
このＩＴＯスパッタリングターゲットでは、従前のものとの比較では、成膜時のノジュールの発生を抑止できており、高い結晶性を有するＩＴＯ薄膜の成膜を可能としている。しかしながら、近年の透明導電膜の高い需要から、ＩＴＯ薄膜については、さらに高い投入電力により、より効率的に成膜することが要求されており、ＩＴＯスパッタリングターゲットにもさらなる高密度化が要求されている。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを得ることが難しい。
【００１２】
１０質量％程度の通常の酸化スズ含有量のＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、種々の高密度化の提案がなされているが、酸化スズの含有量が１０質量％未満と低いＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、現在の高効率化の要望に十分に応えうる高密度化が達成されていないのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４３９６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、高硬度で、高い耐摩耗性を備えた高結晶性のＩＴＯ薄膜を成膜でき、かつ、高い投入電力を投じた長時間のスパッタリング法による成膜に際しても、ノジュールの生成を十分に抑止できる、十分に高い密度を備えたＩＴＯスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上述した課題を解決するために、ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造条件、特に、ＩＴＯスパッタリングターゲットを構成するＩＴＯ焼結体の組成、および、焼成条件について鋭意検討を行ったところ、その適切な規制により、低い酸化スズ含有量であるにも拘わらず、７．１ｇ／ｃｍ3以上という超高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造しうるとの知見を得て、本発明を完成したものである。
【００１６】
すなわち、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、酸化インジウムと酸化スズと不可避不純物とからなり、酸化スズの含有量が２．５質量％以上、５．２質量％以下であり、平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上であり、かつ、平均結晶粒径が３μｍ以上、１０μｍ未満であることを特徴とする。かかる特性を備える本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、以下の製造条件を備えたＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法により作製することができる。
【００１７】
すなわち、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法は、
（１）原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇであり、かつ、平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇであり、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを用いて、
（２）酸化スズの含有量を２．５質量％以上、５．２質量％以下に調整し、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とを混合および粉砕し、
（３）得られた混合粉末を１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形し、
（４）得られた成形体を常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上、５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上、１６００℃以下、保持時間を２０時間以上、３０時間以下として焼成する、
工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記スラリー中における前記原料粉末の粒度分布を、平均値が０．１μｍ以上、０．４５μｍ以下、平均値と中央値の差が該中央値の１％以内に収まるように調整することが好ましい。
【００１９】
また、前記原料粉末にバインダを添加したスラリーを用いて、前記混合および粉砕を行い、その後、混合後のスラリーを噴霧および乾燥して造粒粉末として、該造粒粉末を加圧成形することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、低い酸化スズ含有量でありながら、平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットが得られるため、スパッタリング法による成膜中に、ターゲットにクラックやノジュールが生成すること、これらに起因する異常放電の発生などが抑制され、使用末期まで安定的に高結晶性のＩＴＯ薄膜の成膜を行うことが可能となる。
【００２１】
すなわち、クラックやノジュールの生成や異常放電の発生が抑制されることにより、成膜後の膜中においてダークスポットなどの欠陥、その他の膜質の悪化が抑制される。また、装置を止めてターゲット表面をクリーニングするなどの措置が不要となり、生産性の向上が図られ、高結晶性のＩＴＯ薄膜の高収率化が期待できる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、酸化インジウムと酸化スズと不可避不純物とからなるＩＴＯスパッタリングターゲットに関する。特に、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットでは、酸化スズの含有量が２．５質量％以上、５．２質量％以下である。酸化スズの含有量が２．５質量％未満であると、７．１ｇ／ｃｍ3以上の密度を得ることが困難となる。一方、酸化スズの含有率が５．２質量％を超えると、室温で成膜したＩＴＯ薄膜が結晶化しにくくなり、高結晶性のＩＴＯ薄膜を得ることができなくなる。
【００２３】
なお、原料粉末における酸化スズの含有量は、概ね得られるＩＴＯスパッタリングターゲットにおける組成を規定することとなる。また、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの組成には不可避不純物を含みうるが、その許容量は１００ｐｐｍ以下とする必要がある。
【００２４】
また、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、その平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上である。平均密度が７．０ｇ／ｃｍ3以上であれば、たとえば、直流マグネトロンスパッタリング装置の場合において、積算投入電力量が４０Ｗｈ／ｃｍ2程度であれば、ターゲット表面におけるノジュールの発生は抑制されるが、積算投入電力量をさらに７０Ｗｈ／ｃｍ2程度まで上げた場合には、ノジュールの発生が抑止できず、これに起因してアーキングの頻度が増加し、膜質の悪化を引き起こすおそれがある。平均密度を７．１ｇ／ｃｍ3以上とすることで、積算投入電力量を１５０Ｗｈ／ｃｍ2程度まで上げた場合であっても、ノジュールの発生が抑制でき、より高品質の膜を成膜することが可能となる。
【００２５】
さらに、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、その平均結晶粒径が、３μｍ以上、１０μｍ未満である。平均結晶粒径が３μｍより小さい場合、焼結が十分に進行せず、密度が低くなってしまう。一方、平均結晶粒径が、１０μｍ以上となると、クラックが粒界で伸展しやすくなるため、強度が低下し、歩留まりが悪化する。なお、この平均結晶粒径は、ＳＥＭ走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）による画像に、同一試料に対して２本の直線を引き、それぞれ直線の長さに縮尺を掛けた値を該直線が通過した結晶粒の数で割って求めた平均結晶粒径について、これら２本の平均値を算出したものである。
【００２６】
このような特性を有するＩＴＯスパッタリングターゲットは、以下の製造条件および製造工程により、作製することが可能となる。
【００２７】
（１）原料粉末
原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇであり、かつ、平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇであり、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを用いる。
【００２８】
酸化インジウム粉末の比表面積値が３ｍ2／ｇ未満であると、一次粒子径が大きくなり、粒子間に生じる空孔も大きくなるため、焼結時にも空孔を除くことが困難となる。このような空孔の存在により、ターゲットの密度を十分に高めることができない。一方、１５ｍ2／ｇを超えると、一次粒子が小さすぎるために、凝集を生じやすく、成形体中に粗大空孔が生じやすく、同様に焼結時に空孔を除き難くなる。
【００２９】
また、酸化インジウム粉末の平均粒径が、０．１μｍ未満であると、酸化スズ粉末との混合および粉砕時に、過粉砕を生じやすく、焼結時に異常粒成長が見られ、密度の低下を引き起こすとともに、焼結体の強度低下を引き起こす。これは、異常粒成長が起こると、粒内に空孔が取り込まれ、粒界に沿った拡散が阻害されて、空孔を取り除くことが困難となるためである。一方、酸化インジウム粉末の平均粒径が０．５μｍを超えると、粒子間に凝集を生じやすくなり、粗大空孔が多く存在することになり、いずれの場合でも、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。
【００３０】
酸化スズ粉末についても、比表面積値が、１０ｍ2／ｇ未満、もしくは１５ｍ2／ｇを超える場合には、酸化インジウム粉末の場合と同様の理由により、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。また、酸化スズ粉末の平均粒径が、０．１μｍ未満であると、酸化インジウム粉末との混合および粉砕時に、同様に過粉砕を生じやすくなる。一方、酸化スズ粉末の平均粒径が、１．５μｍ超える場合には、粒子間に凝集が生じやすくなり、粗大空孔が多く存在して、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。さらに、安定して高密度を得るためには、平均粒径が１μｍ以下であることが望ましい。
【００３１】
（２）混合および粉砕工程
ＩＴＯスパッタリングターゲットにおける目的の組成に応じて、酸化スズの含有量を２．５質量％以上、５．２質量％以下に調整した上で、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とを混合および粉砕する。
【００３２】
原料粉末を、混合および粉砕する方法としては、粒子間に存在する空孔を取り除ける粉砕方法が望ましく、微粒子化が可能であるボールミルまたはビーズミルが望ましい。またこれらの手段には、乾式と湿式があり、いずれも採用することができるが、均質性、また、顆粒状に造粒する観点から、湿式の手段を採ることが好ましい。
【００３３】
湿式の場合、特に、後工程において造粒を行う場合には、混合および粉砕時に、アクリル系共重合体ナトリウム塩などの分散剤、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などのバインダを添加した上で、スラリーを形成し、このスラリーを粉砕および混合工程に供することが好ましい。
【００３４】
なお、この場合、分散剤やバインダなどの有機成分の量は、酸化インジウムと酸化スズ粉末の合計質量の１．０質量％以上、４．０質量％以下が好ましく、１．５質量％以上、３．５質量％以下であることがより好ましい。１．０質量％未満であると、分散効果が得られず均質に混合することができず、また、成形体の強度低下を起こす。一方、４．０質量％を超えると、焼結時に割れを生じうるとともに、焼結時のターゲット内の空孔密度が高くなり、ターゲットの密度低下を引き起こす。
【００３５】
また、スラリー中における原料粉末の粒度分布を、平均値が０．１μｍ以上、０．４５μｍ以下、平均値と中央値の差が中央値の１％以内に収まるように調整することが好ましい。この平均値が０．４５μｍを超えると、粒子が大きく、粗大空孔を生じやすくなる。一方、０．１μｍ未満では、凝集を生じやすく、成形体に粗大空孔を生じやすくなる。また、平均値と中央値の差が１％を超えると、粗大粒子の粉砕が進んでおらず、空孔を生じやすくなる。
【００３６】
（２ａ）噴霧および乾燥工程
混合粉末については、加圧成形する前に、平均粒径１０μｍ以上の顆粒状に造粒することが好ましい。また、この場合、上述の通り、混合および粉砕時に原料粉末にバインダを加えてスラリーを得て、このスラリーをスプレードライヤなどの乾燥設備を用いて噴霧および乾燥し、球状の造粒粉を得ることが好ましい。このような造粒粉を得ることにより、粉末の流動性が良好となり、成形型への充填が容易となる。噴霧および乾燥時の乾燥温度は、１４０℃〜１７０℃の範囲とすることが好ましい。
【００３７】
（３）成形工程
得られた混合粉末または造粒粉末を、１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形して、成形体を得る。装置能力、生産性の観点から、成形圧力は１９６ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲とすることが好ましい。１９６ＭＰａ未満であると、粒子間に存在する空孔を除去することが困難であり、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。また、成形体の強度も低くなるために安定した製造が困難である。したがって、高圧力が得られる冷間静水等方圧プレス（ＣＩＰ：Cold Isostatic Press）を用いることが望ましい。なお、成形時における最高圧力の保持時間は、３分〜１０分とすることが好ましい。
【００３８】
（４）焼成工程
得られた成形体を、常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上、５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上、１６００℃以下、保持時間を２０時間以上、３０時間以下として焼成して、焼結させる。
【００３９】
昇温速度が１．０℃／分未満では、空孔の分散および消滅が進行する前に、結晶粒成長が先行し、保持中に空孔が粒界に沿って分散および消滅しづらくなる。このため、昇温速度は２．０℃／分以上として、なるべく速く昇温させるのが望ましい。ただし、昇温速度が５．０℃／分を超えてしまうと、炉内の均熱を保つのが難しくなり、焼結体の大きさにもよるが、焼結体に反りが発生しやすくなる。
【００４０】
また、保持温度が１５００℃未満では、７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度を得ることができない。一方、保持温度が１６００℃を超えてしまうと、平均結晶粒径が１０μｍを超え、粒界に沿ってクラックが伸展しやすくなり、ターゲットの強度低下をきたす。さらに、酸化スズの揮発も抑えられなくなる。この観点から、保持温度は、１４００℃以上、１６００℃以下とすることがさらに好ましい。
【００４１】
さらに、保持時間が２０時間より短いと、炉内温度が均一になってからの保持温度が短く、密度低下や反りを引き起こす。３０時間より長い場合には生産性が低下する。
【００４２】
また、焼成後、得られたＩＴＯ焼結体を室温まで冷却させるが、この場合に、冷却速度を好ましくは０．３℃／分〜２℃／分、さらに好ましくは０．３℃／分〜０．５℃／分とする。
【００４３】
なお、酸素雰囲気中で焼結させることにより、酸化スズの揮発を抑え、密度の低下を防止することができる。
【００４４】
得られたＩＴＯ焼結体を、円盤状もしくは円筒状などの必要な形状に加工して、ＩＴＯスパッタリングターゲットとし、成膜時には、所定形状のバッキングプレートに接合されたものが供される。このスパッタリングターゲットは、７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度を達成していることから、直流マグネトロンスパッタリング装置などのスパッタリング装置を用いて、高い投入電力で効率的に成膜を行うことが可能である。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
比表面積値１１．１ｍ2／g、平均粒径０．３８μｍの酸化インジウム粉末を９７質量％と、比表面積値１１．０ｍ2／g、平均粒径１．１μｍの酸化スズ粉末を３．０質量％となるように、それぞれ秤量して、原料粉末を得た。
【００４６】
この原料粉末に、バインダとしてＰＶＡを原料粉末に対して０．７質量％、分散剤（アクリル系共重合体ナトリウム塩）を原料粉末に対して１．２質量％となるように、それぞれ添加し、さらに純水を所定量加えて、濃度６０質量％のスラリーを作製し、ビーズミルにて、混合および粉砕を行った。このとき使用したビーズはジルコニア製で、直径が０．５ｍｍであり、ミル回転数１４００ｒｐｍで３時間の処理を行った。
【００４７】
作製したスラリー中の原料粉末の粒度を粒度分布計（株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤ−２２００）により測定したところ、その平均値は０．４μｍであり、平均値と中央値の差は中央値の０．２％であった。
【００４８】
その後、スラリーを、スプレードライヤ（大川原化工機株式会社製）により、熱風温度１５０℃で噴霧および乾燥し、粒径１０μｍ〜１００μｍ、タップ密度１．５３ｇ／ｃｍ3の球状の造粒粉を作製した。
【００４９】
得られた造粒粉から、ＣＩＰ装置を用いて、常温にて、２９４ＭＰａの圧力で、保持時間を６分とする成形を行った。
【００５０】
得られた成形体を、電気炉に設置して、常圧の酸素雰囲気中で、焼成を行った。
【００５１】
焼成時において、１０００℃までの昇温速度を０．３℃／分、１０００℃から１５５０℃までの昇温速度を２．０℃／分として昇温し、その温度で３０時間保持し、その後、冷却速度０．７℃／分で１０００℃まで冷却して、３００×１００×１２ｍｍのＩＴＯ焼結体を得た。
【００５２】
これらの成形および焼成の工程において、ＩＴＯ焼結体に割れやクラックは発生していなかった。
【００５３】
得られた焼結体の密度をアルキメデス法により測定したところ、７．１１ｇ／ｃｍ3であった。また、その平均結晶粒径をＳＥＭ（株式会社日立ハイテクノロジーズ製）画像を用いて測定および算出したところ、６．５μｍであった。
【００５４】
（実施例２）
酸化スズ粉末の含有量を２．７質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１１ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．５μｍであった。
【００５５】
（実施例３）
酸化スズ粉末の含有量を３．３質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．１μｍであった。
【００５６】
（実施例４）
酸化スズ粉末の含有量を５．０質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は８．９μｍであった。
【００５７】
（実施例５）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を４．０℃／分としたこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は４．７μｍであった。
【００５８】
（比較例１）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を０．５℃／分としたこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０７ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．３μｍであった。
【００５９】
（比較例２）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を０．５℃／分としたこと以外は、実施例３と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０８ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．６μｍであった。
【００６０】
（比較例３）
焼成工程における、保持温度を１４５０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０７ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は２．７μｍであった。
【００６１】
（比較例４）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を１０．０℃／分としたこと以外は、実施例１と同様に成形体を得て、焼成を行ったところ、炉内の均熱が保てず、均等に収縮せずに、成形体に割れが発生した。
【００６２】
（比較例５）
酸化スズ粉末の含有量を２．０質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０５ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は３．０μｍであった。
【００６３】
（比較例６）
酸化スズ粉末の含有量を５．５質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は１０．５μｍであった。
【００６４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、特に、タッチパネルなどの表示素子に好適に用いられる高結晶性のＩＴＯ薄膜を、安定的かつ高い収率で成膜することを可能とするものであり、これらの表示素子を含む電子部品の製造分野への貢献は非常に大きいものがある。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＴＯスパッタリングターゲット、特に、スパッタリング法により、タッチパネルなどの表示素子に用いられる透明導電膜を形成するための、ＩＴＯスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示素子の発達に伴い、透明導電膜が広く用いられている。特に、低抵抗、高透過率などの利点を有することから、酸化インジウム−酸化スズからなるＩＴＯ薄膜を用いることが主流となっている。ＩＴＯ薄膜を、大面積で均一に得る手段としては、ＩＴＯスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法が優れているため、かかる手段が、現在主流となっている。なお、通常、ＩＴＯ薄膜には、酸化スズが１０％程度含まれている。
【０００３】
近年、表示素子と位置入力素子とを兼ね備えたタッチパネルが、さまざまな電子機器の入力装置として広く導入されてきている。タッチパネルなどの素子の製造においては、フィルム基板を含む柔軟性を備えた各種基板に対して、ＩＴＯ薄膜を成膜することが行われており、この用途においては、透明導電膜であるＩＴＯ薄膜に対して、ペン強度などの強度試験において、高い耐久性が求められるようになってきている。
【０００４】
このような要求を満たすためには、ＩＴＯ薄膜をより結晶化させて、膜の硬度を高くし、かつ、耐摩耗性を向上させる必要がある。ＩＴＯ薄膜を、このように高硬度で、高い耐摩耗性を備えたものとするためには、その結晶性を向上させる必要があり、このため、高結晶性のＩＴＯ薄膜を作製できるスパッタリングターゲットに対するニーズが高まっている。
【０００５】
ＩＴＯ薄膜のスパッタリング法による成膜に関して、ＩＴＯスパッタリングターゲットにおける酸化スズ濃度を１０％未満とすると、高結晶性のＩＴＯ薄膜を成膜できることが知られている。
【０００６】
しかしながら、ＩＴＯスパッタリングターゲットにおける酸化スズ濃度を１０％未満とすると、ターゲット材料となるＩＴＯ焼結体を作製する場合に、原料粉末の粒度分布が不均一であったり、焼結温度が不均一であったり、あるいは焼結温度が１５００℃以上と高すぎたりした場合には、焼結体において異常な粒成長が見られるようになる。このような異常な粒成長の存在は、ターゲットにおいて、クラックの進展を促し、その強度の低下の原因となる。
【０００７】
こうしたクラックの存在により、ＩＴＯスパッタリングターゲットの加工時に、割れが発生しやすくなり、その歩留りを悪化させてしまう。さらに、成膜時にも、ターゲットにおけるクラック発生に起因して、異常放電が発生するようになり、このような異常放電は、膜欠陥の原因となり、得られるＩＴＯ薄膜における膜質の悪化を引き起こすことになる。
【０００８】
また、上述のような条件でＩＴＯ焼結体を作製した場合に、ＩＴＯ焼結体の密度が不均一となる場合もあり、このようなＩＴＯ焼結体を用いたＩＴＯスパッタリングターゲットを用いた場合、成膜時にノジュールの発生が多くなり、これに起因して成膜速度の低下や異常放電の発生が起こってしまう。このような現象により、膜厚分布の悪化、異常放電の発生、パーティクルの生成による膜質の悪化が引き起こされることとなる。
【０００９】
ノジュールの発生原因としては、ターゲット中の空孔などが挙げられ、ノジュールの発生を抑制するためには、ターゲットの高密度化が効率的であることが知られている。
【００１０】
たとえば、特許文献１には、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇ、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇ、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを、酸化スズの含有量が１質量％以上、１０質量％未満となるよう調整して混合した、酸化インジウム−酸化スズ複合粉末を、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で成形した後、常圧酸素雰囲気中、１４００℃以上、１５００℃未満で焼結させることにより、７．０ｇ／ｃｍ3以上という高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造できることが開示されている。
【００１１】
このＩＴＯスパッタリングターゲットでは、従前のものとの比較では、成膜時のノジュールの発生を抑止できており、高い結晶性を有するＩＴＯ薄膜の成膜を可能としている。しかしながら、近年の透明導電膜の高い需要から、ＩＴＯ薄膜については、さらに高い投入電力により、より効率的に成膜することが要求されており、ＩＴＯスパッタリングターゲットにもさらなる高密度化が要求されている。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを得ることが難しい。
【００１２】
１０質量％程度の通常の酸化スズ含有量のＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、種々の高密度化の提案がなされているが、酸化スズの含有量が１０質量％未満と低いＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、現在の高効率化の要望に十分に応えうる高密度化が達成されていないのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４３９６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、高硬度で、高い耐摩耗性を備えた高結晶性のＩＴＯ薄膜を成膜でき、かつ、高い投入電力を投じた長時間のスパッタリング法による成膜に際しても、ノジュールの生成を十分に抑止できる、十分に高い密度を備えたＩＴＯスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上述した課題を解決するために、ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造条件、特に、ＩＴＯスパッタリングターゲットを構成するＩＴＯ焼結体の組成、および、焼成条件について鋭意検討を行ったところ、その適切な規制により、低い酸化スズ含有量であるにも拘わらず、７．１ｇ／ｃｍ3以上という超高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造しうるとの知見を得て、本発明を完成したものである。
【００１６】
すなわち、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、酸化インジウムと酸化スズと不可避不純物とからなり、酸化スズの含有量が２．５質量％以上、５．２質量％以下であり、平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上であり、かつ、平均結晶粒径が３μｍ以上、１０μｍ未満であることを特徴とする。かかる特性を備える本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、以下の製造条件を備えたＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法により作製することができる。
【００１７】
すなわち、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法は、
（１）原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇであり、かつ、平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇであり、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを用いて、
（２）酸化スズの含有量を２．５質量％以上、５．２質量％以下に調整し、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とを混合および粉砕し、
（３）得られた混合粉末を１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形し、
（４）得られた成形体を常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上、５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上、１６００℃以下、保持時間を２０時間以上、３０時間以下として焼成する、
工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記スラリー中における前記原料粉末の粒度分布を、平均値が０．１μｍ以上、０．４５μｍ以下、平均値と中央値の差が該中央値の１％以内に収まるように調整することが好ましい。
【００１９】
また、前記原料粉末にバインダを添加したスラリーを用いて、前記混合および粉砕を行い、その後、混合後のスラリーを噴霧および乾燥して造粒粉末として、該造粒粉末を加圧成形することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、低い酸化スズ含有量でありながら、平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットが得られるため、スパッタリング法による成膜中に、ターゲットにクラックやノジュールが生成すること、これらに起因する異常放電の発生などが抑制され、使用末期まで安定的に高結晶性のＩＴＯ薄膜の成膜を行うことが可能となる。
【００２１】
すなわち、クラックやノジュールの生成や異常放電の発生が抑制されることにより、成膜後の膜中においてダークスポットなどの欠陥、その他の膜質の悪化が抑制される。また、装置を止めてターゲット表面をクリーニングするなどの措置が不要となり、生産性の向上が図られ、高結晶性のＩＴＯ薄膜の高収率化が期待できる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、酸化インジウムと酸化スズと不可避不純物とからなるＩＴＯスパッタリングターゲットに関する。特に、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットでは、酸化スズの含有量が２．５質量％以上、５．２質量％以下である。酸化スズの含有量が２．５質量％未満であると、７．１ｇ／ｃｍ3以上の密度を得ることが困難となる。一方、酸化スズの含有率が５．２質量％を超えると、室温で成膜したＩＴＯ薄膜が結晶化しにくくなり、高結晶性のＩＴＯ薄膜を得ることができなくなる。
【００２３】
なお、原料粉末における酸化スズの含有量は、概ね得られるＩＴＯスパッタリングターゲットにおける組成を規定することとなる。また、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの組成には不可避不純物を含みうるが、その許容量は１００ｐｐｍ以下とする必要がある。
【００２４】
また、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、その平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上である。平均密度が７．０ｇ／ｃｍ3以上であれば、たとえば、直流マグネトロンスパッタリング装置の場合において、積算投入電力量が４０Ｗｈ／ｃｍ2程度であれば、ターゲット表面におけるノジュールの発生は抑制されるが、積算投入電力量をさらに７０Ｗｈ／ｃｍ2程度まで上げた場合には、ノジュールの発生が抑止できず、これに起因してアーキングの頻度が増加し、膜質の悪化を引き起こすおそれがある。平均密度を７．１ｇ／ｃｍ3以上とすることで、積算投入電力量を１５０Ｗｈ／ｃｍ2程度まで上げた場合であっても、ノジュールの発生が抑制でき、より高品質の膜を成膜することが可能となる。
【００２５】
さらに、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、その平均結晶粒径が、３μｍ以上、１０μｍ未満である。平均結晶粒径が３μｍより小さい場合、焼結が十分に進行せず、密度が低くなってしまう。一方、平均結晶粒径が、１０μｍ以上となると、クラックが粒界で伸展しやすくなるため、強度が低下し、歩留まりが悪化する。なお、この平均結晶粒径は、ＳＥＭ走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）による画像に、同一試料に対して２本の直線を引き、それぞれ直線の長さに縮尺を掛けた値を該直線が通過した結晶粒の数で割って求めた平均結晶粒径について、これら２本の平均値を算出したものである。
【００２６】
このような特性を有するＩＴＯスパッタリングターゲットは、以下の製造条件および製造工程により、作製することが可能となる。
【００２７】
（１）原料粉末
原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇであり、かつ、平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇであり、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを用いる。
【００２８】
酸化インジウム粉末の比表面積値が３ｍ2／ｇ未満であると、一次粒子径が大きくなり、粒子間に生じる空孔も大きくなるため、焼結時にも空孔を除くことが困難となる。このような空孔の存在により、ターゲットの密度を十分に高めることができない。一方、１５ｍ2／ｇを超えると、一次粒子が小さすぎるために、凝集を生じやすく、成形体中に粗大空孔が生じやすく、同様に焼結時に空孔を除き難くなる。
【００２９】
また、酸化インジウム粉末の平均粒径が、０．１μｍ未満であると、酸化スズ粉末との混合および粉砕時に、過粉砕を生じやすく、焼結時に異常粒成長が見られ、密度の低下を引き起こすとともに、焼結体の強度低下を引き起こす。これは、異常粒成長が起こると、粒内に空孔が取り込まれ、粒界に沿った拡散が阻害されて、空孔を取り除くことが困難となるためである。一方、酸化インジウム粉末の平均粒径が０．５μｍを超えると、粒子間に凝集を生じやすくなり、粗大空孔が多く存在することになり、いずれの場合でも、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。
【００３０】
酸化スズ粉末についても、比表面積値が、１０ｍ2／ｇ未満、もしくは１５ｍ2／ｇを超える場合には、酸化インジウム粉末の場合と同様の理由により、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。また、酸化スズ粉末の平均粒径が、０．１μｍ未満であると、酸化インジウム粉末との混合および粉砕時に、同様に過粉砕を生じやすくなる。一方、酸化スズ粉末の平均粒径が、１．５μｍ超える場合には、粒子間に凝集が生じやすくなり、粗大空孔が多く存在して、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。さらに、安定して高密度を得るためには、平均粒径が１μｍ以下であることが望ましい。
【００３１】
（２）混合および粉砕工程
ＩＴＯスパッタリングターゲットにおける目的の組成に応じて、酸化スズの含有量を２．５質量％以上、５．２質量％以下に調整した上で、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とを混合および粉砕する。
【００３２】
原料粉末を、混合および粉砕する方法としては、粒子間に存在する空孔を取り除ける粉砕方法が望ましく、微粒子化が可能であるボールミルまたはビーズミルが望ましい。またこれらの手段には、乾式と湿式があり、いずれも採用することができるが、均質性、また、顆粒状に造粒する観点から、湿式の手段を採ることが好ましい。
【００３３】
湿式の場合、特に、後工程において造粒を行う場合には、混合および粉砕時に、アクリル系共重合体ナトリウム塩などの分散剤、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などのバインダを添加した上で、スラリーを形成し、このスラリーを粉砕および混合工程に供することが好ましい。
【００３４】
なお、この場合、分散剤やバインダなどの有機成分の量は、酸化インジウムと酸化スズ粉末の合計質量の１．０質量％以上、４．０質量％以下が好ましく、１．５質量％以上、３．５質量％以下であることがより好ましい。１．０質量％未満であると、分散効果が得られず均質に混合することができず、また、成形体の強度低下を起こす。一方、４．０質量％を超えると、焼結時に割れを生じうるとともに、焼結時のターゲット内の空孔密度が高くなり、ターゲットの密度低下を引き起こす。
【００３５】
また、スラリー中における原料粉末の粒度分布を、平均値が０．１μｍ以上、０．４５μｍ以下、平均値と中央値の差が中央値の１％以内に収まるように調整することが好ましい。この平均値が０．４５μｍを超えると、粒子が大きく、粗大空孔を生じやすくなる。一方、０．１μｍ未満では、凝集を生じやすく、成形体に粗大空孔を生じやすくなる。また、平均値と中央値の差が１％を超えると、粗大粒子の粉砕が進んでおらず、空孔を生じやすくなる。
【００３６】
（２ａ）噴霧および乾燥工程
混合粉末については、加圧成形する前に、平均粒径１０μｍ以上の顆粒状に造粒することが好ましい。また、この場合、上述の通り、混合および粉砕時に原料粉末にバインダを加えてスラリーを得て、このスラリーをスプレードライヤなどの乾燥設備を用いて噴霧および乾燥し、球状の造粒粉を得ることが好ましい。このような造粒粉を得ることにより、粉末の流動性が良好となり、成形型への充填が容易となる。噴霧および乾燥時の乾燥温度は、１４０℃〜１７０℃の範囲とすることが好ましい。
【００３７】
（３）成形工程
得られた混合粉末または造粒粉末を、１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形して、成形体を得る。装置能力、生産性の観点から、成形圧力は１９６ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲とすることが好ましい。１９６ＭＰａ未満であると、粒子間に存在する空孔を除去することが困難であり、ＩＴＯ焼結体の密度低下を引き起こす。また、成形体の強度も低くなるために安定した製造が困難である。したがって、高圧力が得られる冷間静水等方圧プレス（ＣＩＰ：Cold Isostatic Press）を用いることが望ましい。なお、成形時における最高圧力の保持時間は、３分〜１０分とすることが好ましい。
【００３８】
（４）焼成工程
得られた成形体を、常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上、５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上、１６００℃以下、保持時間を２０時間以上、３０時間以下として焼成して、焼結させる。
【００３９】
昇温速度が１．０℃／分未満では、空孔の分散および消滅が進行する前に、結晶粒成長が先行し、保持中に空孔が粒界に沿って分散および消滅しづらくなる。このため、昇温速度は２．０℃／分以上として、なるべく速く昇温させるのが望ましい。ただし、昇温速度が５．０℃／分を超えてしまうと、炉内の均熱を保つのが難しくなり、焼結体の大きさにもよるが、焼結体に反りが発生しやすくなる。
【００４０】
また、保持温度が１５００℃未満では、７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度を得ることができない。一方、保持温度が１６００℃を超えてしまうと、平均結晶粒径が１０μｍを超え、粒界に沿ってクラックが伸展しやすくなり、ターゲットの強度低下をきたす。さらに、酸化スズの揮発も抑えられなくなる。この観点から、保持温度は、１４００℃以上、１６００℃以下とすることがさらに好ましい。
【００４１】
さらに、保持時間が２０時間より短いと、炉内温度が均一になってからの保持温度が短く、密度低下や反りを引き起こす。３０時間より長い場合には生産性が低下する。
【００４２】
また、焼成後、得られたＩＴＯ焼結体を室温まで冷却させるが、この場合に、冷却速度を好ましくは０．３℃／分〜２℃／分、さらに好ましくは０．３℃／分〜０．５℃／分とする。
【００４３】
なお、酸素雰囲気中で焼結させることにより、酸化スズの揮発を抑え、密度の低下を防止することができる。
【００４４】
得られたＩＴＯ焼結体を、円盤状もしくは円筒状などの必要な形状に加工して、ＩＴＯスパッタリングターゲットとし、成膜時には、所定形状のバッキングプレートに接合されたものが供される。このスパッタリングターゲットは、７．１ｇ／ｃｍ3以上という高密度を達成していることから、直流マグネトロンスパッタリング装置などのスパッタリング装置を用いて、高い投入電力で効率的に成膜を行うことが可能である。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
比表面積値１１．１ｍ2／g、平均粒径０．３８μｍの酸化インジウム粉末を９７質量％と、比表面積値１１．０ｍ2／g、平均粒径１．１μｍの酸化スズ粉末を３．０質量％となるように、それぞれ秤量して、原料粉末を得た。
【００４６】
この原料粉末に、バインダとしてＰＶＡを原料粉末に対して０．７質量％、分散剤（アクリル系共重合体ナトリウム塩）を原料粉末に対して１．２質量％となるように、それぞれ添加し、さらに純水を所定量加えて、濃度６０質量％のスラリーを作製し、ビーズミルにて、混合および粉砕を行った。このとき使用したビーズはジルコニア製で、直径が０．５ｍｍであり、ミル回転数１４００ｒｐｍで３時間の処理を行った。
【００４７】
作製したスラリー中の原料粉末の粒度を粒度分布計（株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤ−２２００）により測定したところ、その平均値は０．４μｍであり、平均値と中央値の差は中央値の０．２％であった。
【００４８】
その後、スラリーを、スプレードライヤ（大川原化工機株式会社製）により、熱風温度１５０℃で噴霧および乾燥し、粒径１０μｍ〜１００μｍ、タップ密度１．５３ｇ／ｃｍ3の球状の造粒粉を作製した。
【００４９】
得られた造粒粉から、ＣＩＰ装置を用いて、常温にて、２９４ＭＰａの圧力で、保持時間を６分とする成形を行った。
【００５０】
得られた成形体を、電気炉に設置して、常圧の酸素雰囲気中で、焼成を行った。
【００５１】
焼成時において、１０００℃までの昇温速度を０．３℃／分、１０００℃から１５５０℃までの昇温速度を２．０℃／分として昇温し、その温度で３０時間保持し、その後、冷却速度０．７℃／分で１０００℃まで冷却して、３００×１００×１２ｍｍのＩＴＯ焼結体を得た。
【００５２】
これらの成形および焼成の工程において、ＩＴＯ焼結体に割れやクラックは発生していなかった。
【００５３】
得られた焼結体の密度をアルキメデス法により測定したところ、７．１１ｇ／ｃｍ3であった。また、その平均結晶粒径をＳＥＭ（株式会社日立ハイテクノロジーズ製）画像を用いて測定および算出したところ、６．５μｍであった。
【００５４】
（実施例２）
酸化スズ粉末の含有量を２．７質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１１ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．５μｍであった。
【００５５】
（実施例３）
酸化スズ粉末の含有量を３．３質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．１μｍであった。
【００５６】
（実施例４）
酸化スズ粉末の含有量を５．０質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は８．９μｍであった。
【００５７】
（実施例５）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を４．０℃／分としたこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は４．７μｍであった。
【００５８】
（比較例１）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を０．５℃／分としたこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０７ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．３μｍであった。
【００５９】
（比較例２）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を０．５℃／分としたこと以外は、実施例３と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０８ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は５．６μｍであった。
【００６０】
（比較例３）
焼成工程における、保持温度を１４５０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０７ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は２．７μｍであった。
【００６１】
（比較例４）
焼成工程における、１０００℃から保持温度までの昇温速度を１０．０℃／分としたこと以外は、実施例１と同様に成形体を得て、焼成を行ったところ、炉内の均熱が保てず、均等に収縮せずに、成形体に割れが発生した。
【００６２】
（比較例５）
酸化スズ粉末の含有量を２．０質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．０５ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は３．０μｍであった。
【００６３】
（比較例６）
酸化スズ粉末の含有量を５．５質量％に調整したこと以外は、実施例１と同様にして、ＩＴＯ焼結体を得た。焼結体の密度は、７．１２ｇ／ｃｍ3であり、その平均結晶粒径は１０．５μｍであった。
【００６４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、特に、タッチパネルなどの表示素子に好適に用いられる高結晶性のＩＴＯ薄膜を、安定的かつ高い収率で成膜することを可能とするものであり、これらの表示素子を含む電子部品の製造分野への貢献は非常に大きいものがある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウムと酸化スズと不可避不純物とからなり、酸化スズの含有量が２．５質量％以上、５．２質量％以下であり、平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上であり、かつ、平均結晶粒径が３μｍ以上、１０μｍ未満である、ＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項２】
（１）原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇであり、かつ、平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇであり、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを用いて、
（２）酸化スズの含有量を２．５質量％以上、５．２質量％以下に調整し、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とを混合および粉砕し、
（３）得られた混合粉末を１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形し、
（４）得られた成形体を常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上、５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上、１６００℃以下、保持時間を２０時間以上、３０時間以下として焼成する、
工程を備える、ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項３】
前記スラリー中における前記原料粉末の粒度分布を、平均値が０．１μｍ以上、０．４５μｍ以下、平均値と中央値の差が該中央値の１％以内に収まるように調整する、請求項２に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項４】
前記原料粉末にバインダを添加したスラリーを用いて、前記混合および粉砕を行い、その後、混合後のスラリーを噴霧および乾燥して造粒粉末として、該造粒粉末を加圧成形する、請求項２または３に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１】
酸化インジウムと酸化スズと不可避不純物とからなり、酸化スズの含有量が２．５質量％以上、５．２質量％以下であり、平均密度が７．１ｇ／ｃｍ3以上であり、かつ、平均結晶粒径が３μｍ以上、１０μｍ未満である、ＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項２】
（１）原料粉末として、比表面積値が３〜１５ｍ2／ｇであり、かつ、平均粒径が０．１μｍ以上、０．５μｍ以下である酸化インジウム粉末と、比表面積値が１０〜１５ｍ2／ｇであり、かつ平均粒径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下である酸化スズ粉末とを用いて、
（２）酸化スズの含有量を２．５質量％以上、５．２質量％以下に調整し、酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とを混合および粉砕し、
（３）得られた混合粉末を１９６ＭＰａ以上の圧力で加圧成形し、
（４）得られた成形体を常圧の酸素雰囲気中で、１０００℃以上の領域における昇温速度を１．０℃／分以上、５．０℃／分以下、保持温度を１５００℃以上、１６００℃以下、保持時間を２０時間以上、３０時間以下として焼成する、
工程を備える、ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項３】
前記スラリー中における前記原料粉末の粒度分布を、平均値が０．１μｍ以上、０．４５μｍ以下、平均値と中央値の差が該中央値の１％以内に収まるように調整する、請求項２に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項４】
前記原料粉末にバインダを添加したスラリーを用いて、前記混合および粉砕を行い、その後、混合後のスラリーを噴霧および乾燥して造粒粉末として、該造粒粉末を加圧成形する、請求項２または３に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【公開番号】特開２０１２−１２６９３７（Ｐ２０１２−１２６９３７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７４９３（Ｐ２０１０−２７７４９３）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]