JP2021050411A - Nickel-doped indium tin oxide target and method for producing the same - Google Patents
Nickel-doped indium tin oxide target and method for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021050411A JP2021050411A JP2020019438A JP2020019438A JP2021050411A JP 2021050411 A JP2021050411 A JP 2021050411A JP 2020019438 A JP2020019438 A JP 2020019438A JP 2020019438 A JP2020019438 A JP 2020019438A JP 2021050411 A JP2021050411 A JP 2021050411A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- tin oxide
- characteristic peak
- oxide target
- indium tin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
- C04B35/457—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates based on tin oxides or stannates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62695—Granulation or pelletising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3279—Nickel oxides, nickalates, or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3293—Tin oxides, stannates or oxide forming salts thereof, e.g. indium tin oxide [ITO]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ニッケルドープ酸化インジウムスズターゲットに関し、より詳細には、フラットパネルディスプレイ用の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料を製造するためのニッケルドープ酸化インジウムスズターゲットに関する。 The present invention relates to a nickel-doped indium tin oxide target, and more particularly to a nickel-doped indium tin oxide target for producing a transparent conductive oxide (TCO) material for a flat panel display.
タッチパネル、液晶パネルなどのフラットパネルディスプレイの分野では、優れた導電性と高い透過率のため、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜が広く使用されている。たとえば、薄膜トランジスタアレイ（ＴＦＴアレイ）やカラーフィルター（ＣＦ）は両方ともＩＴＯ膜を必要とする。 Indium tin oxide (ITO) films are widely used in the field of flat panel displays such as touch panels and liquid crystal panels because of their excellent conductivity and high transmittance. For example, both a thin film transistor array (TFT array) and a color filter (CF) require an ITO film.
ＩＴＯ膜は、スピンコート方法、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）など、多くの製造方法によって製造できる。物理蒸着（たとえば、スパッタリング）は、化学反応を伴わない物質の相変化を伴う膜蒸着技術なので純度と安定性の高い膜が製造される。したがって、ＰＶＤは現在、フラットパネルディスプレイの分野でフィルムを形成するための主流の技術である。ＰＶＤプロセスは、迅速な蒸着速度、正確な組成制御、正確な蒸着厚制御、および低製造コストを可能にし、パラメータを調整することにより所望の物理的特性を有するＩＴＯ膜を製造できる。 The ITO film can be produced by many production methods such as a spin coating method, chemical vapor deposition (CVD), and physical vapor deposition (PVD). Physical vapor deposition (for example, sputtering) is a film vapor deposition technique that involves a phase change of a substance that does not involve a chemical reaction, so a film with high purity and stability is produced. Therefore, PVD is currently the mainstream technology for film formation in the field of flat panel displays. The PVD process allows for rapid deposition rates, precise composition control, precise deposition thickness control, and low manufacturing costs, and by adjusting the parameters, ITO films with the desired physical properties can be produced.
結晶性ＩＴＯ膜は、一般に高温プロセスで蒸着される。結晶性ＩＴＯ膜は低抵抗性で高透過率を有するが、残留粒子を避けるために強酸でエッチングする必要がある。さらに、一定時間スパッタリングした後、ＩＴＯターゲットの表面にノジュール（小塊）が形成されやすい。ノジュールを除去するためにスパッタリングシステムを一時的に停止する必要があるように、ノジュールは、スパッタリング速度およびスパッタリング角度分布の変化、異常なアーク放電などにつながる。したがって、ノジュールは、スパッタリングの安定性の減少、フィルムの清浄度の減少またはフィルム組成の変化を引き起こし、それによって膜の品質を低下させ、製造収率をさらに低下させる。 The crystalline ITO film is generally deposited by a high temperature process. Crystalline ITO films have low resistance and high transmittance, but need to be etched with a strong acid to avoid residual particles. Further, after sputtering for a certain period of time, nodules (nodules) are likely to be formed on the surface of the ITO target. Nodules lead to changes in sputtering speed and sputtering angle distribution, abnormal arc discharge, etc., just as the sputtering system needs to be temporarily stopped to remove the nodules. Therefore, nodules cause a decrease in sputtering stability, a decrease in film cleanliness or a change in film composition, thereby reducing the quality of the film and further reducing the production yield.
上記を考慮すると、ＰＶＤプロセスでＩＴＯターゲットの表面のノジュールの問題を積極的に解決する必要がある。これにより、スパッタリングプロセスの安定性が向上し、良質の膜が得られ、製造収率が向上する。 Considering the above, it is necessary to positively solve the problem of nodules on the surface of the ITO target in the PVD process. As a result, the stability of the sputtering process is improved, a good quality film is obtained, and the production yield is improved.
本発明は、欠点を克服するために異種元素がドープされたＩＴＯターゲットを提供し、しばらくスパッタリングした後、ターゲット表面のノジュール生成（nodulation）を効果的に抑制し、膜の生産効率を改善し、高品質の膜を得る。 The present invention provides an ITO target doped with different elements to overcome the drawbacks, and after sputtering for a while, effectively suppresses nodulation on the surface of the target, improving the production efficiency of the film. Obtain a high quality film.
ＩＴＯターゲットの表面でのノジュール生成を抑制する目的を達成するために、本発明は、インジウム、スズ、ニッケル、および酸素からなるニッケルドープ酸化インジウムスズ（Ｎｉ−ＩＴＯ）ターゲットを提供する。インジウム、スズ、およびニッケルの総量に対するニッケルの量は、０原子％（ａｔ％）を超え、３原子％以下であってよく、Ｎｉ−
ＩＴＯターゲットの平均体積抵抗率は、２×１０−４Ω・ｃｍ未満であってよい。
To achieve the object of suppressing nodule formation on the surface of an ITO target, the present invention provides a nickel-doped indium tin oxide (Ni-ITO) target consisting of indium, tin, nickel, and oxygen. The amount of nickel relative to the total amount of indium, tin, and nickel may be greater than 0 atomic% (at%) and less than or equal to 3 atomic%, Ni−.
The average volume resistivity of the ITO target may be less than 2 × 10 -4 Ω · cm.
Ｎｉ−ＩＴＯターゲット中のインジウム、スズ、およびニッケルの総量に対するニッケルの量は、好ましくは、０．１原子％以上２．８原子％以下であってよい。 The amount of nickel relative to the total amount of indium, tin, and nickel in the Ni-ITO target may preferably be 0.1 atomic% or more and 2.8 atomic% or less.
本発明によれば、Ｎｉ−ＩＴＯターゲット中のインジウム、スズ、およびニッケルの総量に対するスズの量は、０原子％より大きく１０原子％以下であってよい。 According to the present invention, the amount of tin relative to the total amount of indium, tin, and nickel in the Ni-ITO target may be greater than 0 atomic% and less than 10 atomic%.
Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの体積抵抗率の不均一性は、好ましくは２０％未満、より好ましくは１８％以下、さらにより好ましくは１５％以下であってよい。 The non-uniformity of the volume resistivity of the Ni-ITO target may be preferably less than 20%, more preferably 18% or less, and even more preferably 15% or less.
本発明によれば、二次相（Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２）がＮｉ−ＩＴＯターゲットに提示される。Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの断面の全面積に対する二次相の面積（Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２）の割合は、１６％未満であってよい。 According to the present invention, the secondary phase (In 4 Sn 3 O 12 ) is presented to the Ni-ITO target. The ratio of the area of the secondary phase (In 4 Sn 3 O 12 ) to the total area of the cross section of the Ni-ITO target may be less than 16%.
Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの断面の全面積に対する二次相の面積（Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２）の割合は、好ましくは１４％未満、より好ましくは５％未満であってよい。Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２化合物の量は、Ｎｉ−ＩＴＯターゲット中のニッケル量を制御することで減らすことができる。 The ratio of the area of the secondary phase (In 4 Sn 3 O 12 ) to the total area of the cross section of the Ni-ITO target may be preferably less than 14%, more preferably less than 5%. The amount of In 4 Sn 3 O 12 compound can be reduced by controlling the amount of nickel in the Ni-ITO target.
本発明によれば、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの平均粒径は、５マイクロメートル（μｍ）以上で１２μｍ以下であってよい。 According to the present invention, the average particle size of the Ni-ITO target may be 5 micrometers (μm) or more and 12 μm or less.
本発明によれば、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットのＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルは、２θで３０．２４３°±１．０００°の第１特性ピークおよび２θで３０．５８５°±１．０００°の第２特性ピークを含む。第２特性ピークの回折強度に基づいて、第２特性ピークの回折強度に対する第１特性ピークの回折強度は３０％未満であってよい。第２特性ピークの回折強度に対する第１特性ピークの回折強度は、好ましくは１６％未満、より好ましくは１０％未満であってよい。さらに、第２特性ピークの２θと３０．５８５°との差は０．０２°を超える場合がある。ここで、３０．５８５°は、標準ＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．８８−２１６０）の立方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３の特性ピークとして識別される。好ましくは、第２特性ピークの２θと３０．５８５°との差は、０．０６°より大きくてもよい。より好ましくは、第２特性ピークの２θと３０．５８５°との差は、０．０８°より大きく、０．１５°以下であってよい。 According to the present invention, the X-ray diffraction (XRD) spectrum of the Ni-ITO target has a first characteristic peak of 30.243 ° ± 1.000 ° at 2θ and a third of 30.585 ° ± 1.000 ° at 2θ. Includes two characteristic peaks. Based on the diffraction intensity of the second characteristic peak, the diffraction intensity of the first characteristic peak with respect to the diffraction intensity of the second characteristic peak may be less than 30%. The diffraction intensity of the first characteristic peak with respect to the diffraction intensity of the second characteristic peak may be preferably less than 16%, more preferably less than 10%. Further, the difference between 2θ and 30.585 ° of the second characteristic peak may exceed 0.02 °. Here, 30.585 ° is identified as a characteristic peak of In 2 O 3 having a cubic structure of a standard XRD pattern (JCPDS No. 88-2160). Preferably, the difference between 2θ and 30.585 ° of the second characteristic peak may be larger than 0.06 °. More preferably, the difference between 2θ and 30.585 ° of the second characteristic peak may be larger than 0.08 ° and 0.15 ° or less.
本発明によれば、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットは、スパッタリング中に滑らかな表面を有し、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの表面でのノジュール生成は実質的に抑制される。 According to the present invention, the Ni-ITO target has a smooth surface during sputtering, and nodule formation on the surface of the Ni-ITO target is substantially suppressed.
本発明によれば、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの製造方法は、酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、および酸化ニッケル粉末を混合し、スプレー造粒処理をして造粒粉末を形成し、造粒された粉末を予備成形して圧粉体にし、そして、圧粉体を１５００℃〜１６００℃の範囲の温度で１０時間〜２０時間焼結してＮｉ−ＩＴＯターゲットを得ることを含む。本明細書において、インジウム、スズ、およびニッケルの総量に対するニッケルの量は、造粒粉末において０原子％より多くて３原子％以下でよい。 According to the present invention, the method for producing a Ni-ITO target is a powder obtained by mixing indium oxide powder, tin oxide powder, and nickel oxide powder and performing a spray granulation treatment to form a granulated powder. Is preformed into a green compact, and the green compact is sintered at a temperature in the range of 1500 ° C. to 1600 ° C. for 10 to 20 hours to obtain a Ni-ITO target. As used herein, the amount of nickel relative to the total amount of indium, tin, and nickel may be greater than 0 atomic% and less than 3 atomic% in the granulated powder.
本発明によれば、しばらくの間スパッタリングした後、ターゲット表面でのノジュールを効果的に回避することができ、それによりＮｉ−ＩＴＯターゲットのスパッタリング安定性が改善される。さらに、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットのスパッタリングから調製された膜の清浄度が改善され、それにより膜の品質および生産効率が改善される。 According to the present invention, after sputtering for a while, nodules on the target surface can be effectively avoided, thereby improving the sputtering stability of the Ni-ITO target. In addition, the cleanliness of the membrane prepared from the sputtering of Ni-ITO targets is improved, thereby improving the quality and production efficiency of the membrane.
本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。 Other objects, advantages, and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.
好適な実施形態の詳細な説明
本発明のＮｉ−ＩＴＯターゲットの組成がターゲット表面のノジュール生成の抑制にどのように関係するかを検証するために、異なる組成を有するいくつかのＮｉ−ＩＴＯターゲットを以下に例示して本発明の実施を説明する。当業者は、本明細書の内容に従って、本発明の利点および効果を容易に実現することができる。本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明を実施または適用するために、さまざまな修正および変更を行うことができる。
Detailed Description of Suitable Embodiments In order to verify how the composition of the Ni-ITO target of the present invention is related to the suppression of nodule formation on the target surface, several Ni-ITO targets having different compositions are used. The practice of the present invention will be described below by way of exemplifying. Those skilled in the art can easily realize the advantages and effects of the present invention according to the contents of the present specification. Various modifications and modifications may be made to implement or apply the invention without departing from the spirit and scope of the invention.
実施例１〜３：Ｎｉ−ＩＴＯターゲット
Ｎｉ−ＩＴＯターゲットを調製するには、以下の表１の実施例１〜３の組成に従って、酸化インジウム（ＩＩＩ）（Ｉｎ２Ｏ３）粉末、酸化スズ（ＩＶ）（ＳｎＯ２）粉末、および一酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）粉末を、それぞれ３Ｎ（９９．９％）より高い純度を有する粉末であるが、これらを水と混合して、固形分が４０％から６５％のスラリーを形成した。次いで、スラリーをジルコニアビーズで２時間から４時間湿式粉砕して、１μｍ未満の中央粒径（Ｄ５０）を有する粉末混合物を得て、それにより粉末分散性を改善し、粉末の不均一な分布を回避した。本明細書において、これらの粉末の不均一な分布は、偏析、局所的な酸化物の凝集、および望ましくない微細構造を引き起こし、したがって、Ｎｉ−ＩＴＯターゲット内の特性の局所的な違いをもたらす。高抵抗領域は電荷の蓄積
を引き起こし、アーク効果を生成し、スパッタリングプロセス中に異常放電を引き起こす。
Examples 1-3: Ni-ITO Targets To prepare Ni-ITO targets, indium (III) oxide (In 2 O 3 ) powder, tin oxide (In 2 O 3) powder, tin oxide (3) according to the composition of Examples 1-3 in Table 1 below. IV) (SnO 2 ) powder and nickel (II) monoxide (NiO) powder are powders having a purity higher than 3N (99.9%), respectively. A 40% to 65% slurry was formed. The slurry is then wet milled with zirconia beads for 2 to 4 hours to give a powder mixture with a median particle size (D50) of less than 1 μm, thereby improving powder dispersibility and uneven distribution of the powder. Avoided. As used herein, the non-uniform distribution of these powders causes segregation, local oxide agglutination, and unwanted microstructures, thus resulting in local differences in properties within the Ni-ITO target. The high resistance region causes charge accumulation, creating an arc effect and causing anomalous discharge during the sputtering process.
続いて、粉末混合物を結合剤と混合し、均一になるように撹拌し、次いで噴霧造粒機で乾燥させて、直径１５０μｍ以下の造粒粉末を得た。ここで、造粒粉末の流動性を高めて造粒粉末を均一に金型に充填できるようにしたが、これは次のプレスおよび成形プロセスを容易にした。 Subsequently, the powder mixture was mixed with a binder, stirred to be uniform, and then dried with a spray granulator to obtain a granulated powder having a diameter of 150 μm or less. Here, the fluidity of the granulated powder was increased so that the granulated powder could be uniformly filled in the mold, which facilitated the next pressing and molding process.
その後、適量の造粒粉末を選択された金型に充填し、選択された金型を１５０ｋｇ／ｃｍ２〜３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で一軸加圧して圧粉体を得た。ここで、プレス工程で設定された圧力が低すぎる場合、圧粉体を形成すること、および圧粉体の緻密化を高めることは困難である。圧力が高すぎると、圧粉体の層の亀裂やエネルギーの浪費が懸念された。次に、圧密の均一性を改善するために圧粉体を冷間等方圧加圧処理した。 Then, it was filled in a mold which is selected a suitable amount of the granulated powder to obtain a green compact uniaxial pressing a selected mold at a pressure of 150kg / cm 2 ~300kg / cm 2 . Here, if the pressure set in the pressing step is too low, it is difficult to form the green compact and increase the densification of the green compact. If the pressure was too high, there were concerns about cracks in the powder layer and waste of energy. Next, the green compact was subjected to cold isotropic pressure treatment in order to improve the uniformity of consolidation.
最後に、圧粉体を酸素雰囲気下１５００℃〜１６００℃で１０時間〜２０時間焼結して、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットを得た。ここで、焼結温度が低すぎるか、焼結時間が短すぎると、焼結のための駆動力と緻密化時間の両方が不十分となり、それによって酸化インジウムマトリックス相におけるスズの固溶度が低下した。焼結温度が高すぎるか、焼結時間が長すぎると、粒子が過剰に成長し、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの強度が低下する。さらに、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの緻密化は、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットをしばらくスパッタリングした後の表面のノジュール生成も抑制することができた。 Finally, the green compact was sintered in an oxygen atmosphere at 1500 ° C to 1600 ° C for 10 to 20 hours to obtain a Ni-ITO target. Here, if the sintering temperature is too low or the sintering time is too short, both the driving force for sintering and the densification time are insufficient, which results in the solid solubility of tin in the indium oxide matrix phase. It has decreased. If the sintering temperature is too high or the sintering time is too long, the particles will grow excessively and the strength of the Ni-ITO target will decrease. Furthermore, the densification of the Ni-ITO target was able to suppress the formation of nodules on the surface after sputtering the Ni-ITO target for a while.
次の表１では、インジウム（Ｉｎ）の量は、Ｉｎ、スズ（Ｓｎ）、およびニッケル（Ｎｉ）原子の総数に対するＩｎ原子の数を指す。Ｓｎの量は、Ｉｎ、Ｓｎ、およびＮｉ原子の総数に対するＳｎ原子の数を指す。Ｎｉの量は、Ｉｎ、Ｓｎ、およびＮｉ原子の総数に対するＮｉ原子の数を指す。 In Table 1 below, the amount of indium (In) refers to the number of In atoms relative to the total number of In, tin (Sn), and nickel (Ni) atoms. The amount of Sn refers to the number of Sn atoms relative to the total number of In, Sn, and Ni atoms. The amount of Ni refers to the number of Ni atoms relative to the total number of In, Sn, and Ni atoms.
比較例１：ＩＴＯターゲット
比較例１のＩＴＯターゲットは、出発材料としてＩｎ２Ｏ３粉末およびＳｎＯ２粉末のみが使用されたことを除いて、実施例１〜３に記載された方法と実質的に同じ方法により調製された。
Comparative Example 1: ITO Target The ITO target of Comparative Example 1 was substantially the same as the methods described in Examples 1 to 3 except that only In 2 O 3 powder and Sn O 2 powder were used as starting materials. Prepared by the same method.
試験例１：相対的密度
実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットおよび比較例１のＩＴＯターゲットの相対的密度は、各ターゲットの実際の密度をＩＴＯの理論的密度で除算し、次いで１００％を掛けることにより算出した。ターゲットの実際の密度は、アルキメデスの原理に基づいて測定された。実施例１〜３および比較例１の相対的密度を表１に記載した。実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットのニッケルの量は、密度を著しく変化させるほど高くなく、ＩＴＯの理論的密度（７．１５ｇ／ｃｍ３）は、本明細書において相対的密度を計算するための基準として使用できることに留意されたい。
Test Example 1: Relative Density The relative densities of the Ni-ITO targets of Examples 1 to 3 and the ITO targets of Comparative Example 1 are obtained by dividing the actual density of each target by the theoretical density of ITO, and then 100%. Calculated by multiplying. The actual density of the target was measured based on Archimedes' principle. The relative densities of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 1. The amount of nickel in the Ni-ITO targets of Examples 1-3 is not high enough to significantly change the density, and the theoretical density of ITO (7.15 g / cm 3 ) is calculated herein as a relative density. Note that it can be used as a reference for.
表１に記載されたように、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの相対的密度はすべて９８％より大きく、比較例１のＩＴＯターゲットのそれと同じくらい高い。 As shown in Table 1, the relative densities of the Ni-ITO targets of Examples 1 to 3 are all greater than 98%, as high as those of the ITO targets of Comparative Example 1.
試験例２：平均体積抵抗率
この試験例では、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットと比較例１のＩＴＯターゲットを試験サンプルとして使用した。４点プローブテスター（メーカー：Ｎａｐｓｏｎ、モデル：ＲＴ−７０）を使用して、各試験サンプルの体積抵抗率を測定した。各試験サンプルには３０の抵抗率データがあり、これらの３０の抵抗率データの平均を各試験サンプルの平均体積抵抗率として使用し、表１に記載した。
Test Example 2: Average Volume resistivity In this test example, the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1 were used as test samples. The volume resistivity of each test sample was measured using a 4-point probe tester (manufacturer: Napuson, model: RT-70). Each test sample has 30 resistivity data, and the average of these 30 resistivity data was used as the average volume resistivity of each test sample and is shown in Table 1.
表１に示すように、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの平均体積抵抗率はすべて２×１０−４Ω・ｃｍより小さく、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの平均体積抵抗率は比較例１のＩＴＯターゲットのそれと同等である。 As shown in Table 1, the average volume resistivity of the Ni-ITO targets of Examples 1 to 3 are all smaller than 2 × 10 -4 Ω · cm, and the average volume resistivity of the Ni-ITO targets of Examples 1 to 3 is Is equivalent to that of the ITO target of Comparative Example 1.
試験例３：体積抵抗率の不均一性
この試験例では、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットと比較例１のＩＴＯターゲットを試験サンプルとして使用した。各試験サンプルの断面は、上から下に５つの領域に分割された。５つの領域の体積抵抗率を測定し、５つの値が得られた。各試験サンプルの体積抵抗率の不均一性は、最大値と最小値の差を最小値で除算し、１００％を掛けて算出した［（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）／Ｒｍｉｎ ＊１００％］。各試験サンプルの体積抵抗率の不均一性を表１に記載した。
Test Example 3: Non-uniformity of volume resistivity In this test example, the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1 were used as test samples. The cross section of each test sample was divided into five regions from top to bottom. Volume resistivity in 5 regions was measured and 5 values were obtained. The non-uniformity of the volume resistivity of each test sample was calculated by dividing the difference between the maximum value and the minimum value by the minimum value and multiplying by 100% [(R max −R min ) /
表１に示すように、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの体積抵抗率の不均一性は２０％未満、好ましくは１８％未満、より好ましくは１５％未満である。実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの体積抵抗率の不均一性は、比較例１のＩＴＯターゲットのそれと同程度に低い。 As shown in Table 1, the non-uniformity of the volume resistivity of the Ni-ITO targets of Examples 1 to 3 is less than 20%, preferably less than 18%, and more preferably less than 15%. The non-uniformity of the volume resistivity of the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 is as low as that of the ITO target of Comparative Example 1.
試験例４：二次相の面積の割合
ＩＴＯターゲットの製造過程では、ＳｎＯ２のＩｎ２Ｏ３への固溶度が限られているため、二次相（Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２）が形成された。Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２化合物の抵抗率は、Ｉｎ２Ｏ３の抵抗率よりも高い。Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２化合物が十分に分布していないか、その量が多すぎる場合、ＩＴＯターゲットはスパッタリング中に異常放電を起こしやすく、それはＩＴＯ膜の品質をさらに低下させる。
Test Example 4: Ratio of the area of the secondary phase In the manufacturing process of the ITO target , the solid solubility of SnO 2 in In 2 O 3 is limited, so that the secondary phase (In 4 Sn 3 O 12 ) is formed. Was done. The resistivity of the In 4 Sn 3 O 12 compound is higher than that of In 2 O 3. If the In 4 Sn 3 O 12 compound is not well distributed or in too much amount, the ITO target is prone to anomalous discharge during sputtering, which further reduces the quality of the ITO film.
本発明によれば、「品質」とは、ターゲットの粉末間の分布均一性、またはターゲット内の全相の量に対する二次相（Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２）の量を指す。ターゲットの粉末が適切に分布している場合、またはターゲットに含まれる二次相の量が少ない場合、ターゲットの品質が高いことを示している。スパッタリングで薄膜を生成するために高品質のターゲットを使用して、粉末が十分に分布された膜を得ることができる。 According to the present invention, "quality" refers to the uniformity of distribution between powders of a target, or the amount of secondary phase (In 4 Sn 3 O 12 ) relative to the amount of all phases in the target. If the target powder is properly distributed, or if the target contains a small amount of secondary phase, it indicates that the quality of the target is high. A high quality target can be used to produce a thin film by sputtering to obtain a well-distributed powder film.
この試験例では、試験サンプルとしての実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットと比較例１のＩＴＯターゲットを以下のように分析した。最初に、各試験サンプルの断面の金属組織画像を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて２０００倍の倍率で撮影した。金属組織画像のコントラストと輝度は、各金属組織画像の色差に基づいて調整されたため、各金属組織画像の二次相（Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２）とマトリックス相（Ｉｎ２Ｏ３）の間には大きな色差があった。その後、二次相（Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２）の面積を決定するために、Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓソフトウェア（バージョン６．３）によって金属組織画像を分析した。各金属組織画像の二次相面積の割合は、二次相面積の合計を処理された金属組織画像の全面積で除算し、次いで１００％を掛けることによって算出された。各試験サンプルについて３つの金属組織画像があった。表１に記載されている各試験サンプルの二次相面積の割合は、各試験サンプルの３つの金属組織画像の二次相面積の割合の平均であった。 In this test example, the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1 as test samples were analyzed as follows. First, a metallographic image of the cross section of each test sample was taken with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 2000x. The contrast and brightness of the metallographic images were adjusted based on the color difference of each metallographic image, so that between the secondary phase (In 4 Sn 3 O 12 ) and the matrix phase (In 2 O 3 ) of each metallographic image. There was a big color difference. The metallographic images were then analyzed by Image-Pro Plus software (version 6.3) to determine the area of the secondary phase (In 4 Sn 3 O 12). The ratio of the secondary phase area of each metal structure image was calculated by dividing the total secondary phase area by the total area of the processed metal structure image and then multiplying by 100%. There were three metallographic images for each test sample. The ratio of the secondary phase area of each test sample shown in Table 1 was the average of the ratio of the secondary phase area of the three metallographic images of each test sample.
図１Ａおよび上記の表１に示されるように、比較例１のＩＴＯターゲットの二次相面積の割合は１６．０％である。しかしながら、実施例１〜３および図１Ｂ〜１Ｄを参照すると、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの二次相面積の割合は、比較的低く、特に、図１Ｄでは非常に小さな二次相面積のみが観察される。 As shown in FIG. 1A and Table 1 above, the ratio of the secondary phase area of the ITO target of Comparative Example 1 is 16.0%. However, referring to Examples 1 to 3 and FIGS. 1B to 1D, the proportion of the secondary phase area of the Ni-ITO target in Examples 1 to 3 is relatively low, and in particular, the secondary phase is very small in FIG. 1D. Only the area is observed.
表１に示すように、０．１４原子％のニッケルでドープされたＮｉ−ＩＴＯターゲットの場合、実施例１の２次相面積の割合は１５．５％に減少する。０．５６原子％のニッケルをドープされたＮｉ−ＩＴＯターゲットの場合、実施例２の２次相面積の割合は１３．４％に減少する。２．７７原子％のニッケルでドープされたＮｉ−ＩＴＯターゲットの場合、実施例３の二次相面積の割合はさらに４．０％に減少する。表１からわかるように、ニッケルの量が増えると、ターゲットの金属組織画像の二次相面積の割合が減少する。 As shown in Table 1, in the case of a Ni-ITO target doped with 0.14 atomic% nickel, the proportion of secondary phase area in Example 1 is reduced to 15.5%. In the case of a Ni-ITO target doped with 0.56 atomic% nickel, the proportion of secondary phase area in Example 2 is reduced to 13.4%. In the case of a Ni-ITO target doped with 2.77 atomic% nickel, the proportion of secondary phase area of Example 3 is further reduced to 4.0%. As can be seen from Table 1, as the amount of nickel increases, the proportion of the secondary phase area of the target metallographic image decreases.
したがって、ニッケルによるドーピングは、ＩＴＯターゲットの金属組織画像の二次相の割合を減らすのに役立つ、つまり、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットのニッケルの量を増やすと、スズが酸化インジウムマトリックス相に溶け込むのを助けるので、二次相の面積は大幅に減少する。Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの粉末が十分に分布している場合、あるいはＮｉ−ＩＴＯターゲット全体に含まれる二次相の量が少ない場合、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットは品質がより高いことを示す。 Therefore, nickel doping helps reduce the proportion of secondary phase in the metallographic image of the ITO target, that is, increasing the amount of nickel in the Ni-ITO target helps tin to dissolve in the indium oxide matrix phase. Therefore, the area of the secondary phase is significantly reduced. If the powder of the Ni-ITO target is well distributed, or if the amount of secondary phase contained in the entire Ni-ITO target is small, the Ni-ITO target indicates higher quality.
試験例５：平均粒度
この試験例では、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットおよび比較例１のＩＴＯターゲットを試験サンプルとして使用し、以下のように分析した。
Test Example 5: Average particle size In this test example, the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1 were used as test samples and analyzed as follows.
最初に、各試験サンプルの断面の金属組織画像を、ＳＥＭを用いて倍率３０００倍で撮影した。次に、金属組織画像のそれぞれに４本の補助線を付け、補助線のうち２本は金属組織画像上で互いに交差する対角線であり、他の２本の補助線は金属組織画像の長さと幅に平行な中心線であった。具体的には、４つの補助線は、金属組織画像の反対側と反対側のポイントを接続した。 First, a metallographic image of the cross section of each test sample was taken using SEM at a magnification of 3000 times. Next, four auxiliary lines are attached to each of the metal structure images, two of the auxiliary lines are diagonal lines intersecting each other on the metal structure image, and the other two auxiliary lines are the length of the metal structure image. It was a centerline parallel to the width. Specifically, the four auxiliary lines connected the points on the opposite side and the opposite side of the metallographic image.
上記のサンプリングに基づいて、４つの補助線のそれぞれの粒子の量をカウントした。
一定の粒子が４つの補助線上の１つにある場合でも、ターゲット内の粒子のさまざまな相を考慮すると、一定の粒子が他の補助線上のいずれかにある場合にも計算できる。ターゲットを横切る各補助線の実際の長さを、それぞれの補助線上の粒子の量で割って、部分的な平均粒子径を得た。次に、４つの補助線上のすべての部分平均粒径を計算して、金属組織画像の平均粒径を取得した。本明細書では、ターゲットを横切る各補助線の実際の長さは、金属組織画像上の各補助線の長さに倍率を掛けることによって得られる。上記の計算はＩｎ２Ｏ３マトリックス相に基づいており、２次相は除外されている。各試験サンプルは３つの異なる金属組織画像で撮影され、３つの異なる金属組織画像の平均は表１に示すように、各試験試料の平均粒径であった。
Based on the above sampling, the amount of particles in each of the four auxiliary lines was counted.
Even if the constant particle is on one of the four auxiliary lines, it can be calculated even if the constant particle is on any of the other auxiliary lines, considering the various phases of the particles in the target. The actual length of each auxiliary line across the target was divided by the amount of particles on each auxiliary line to obtain a partial average particle size. Next, the average particle size of all the partial average particles on the four auxiliary lines was calculated to obtain the average particle size of the metallographic image. As used herein, the actual length of each auxiliary line across the target is obtained by multiplying the length of each auxiliary line on the metallographic image by a magnification. The above calculation is based on the In 2 O 3 matrix phase, excluding the secondary phase. Each test sample was taken with three different metallographic images, and the average of the three different metallographic images was the average particle size of each test sample, as shown in Table 1.
表１に示すように、実施例１の平均粒径（５．５３μｍ）は比較例１のそれと同じであった。ＩＴＯターゲットにＮｉの０．１４原子％をドープした場合、ＩＴＯターゲットの平均粒径は変化しないことが示された。実施例２のＮｉ−ＩＴＯターゲットは、０．５６原子％のニッケルを含んでいた。実施例２のニッケルの量は、実施例１のニッケルの量の４倍であったが、実施例２のＮｉ−ＩＴＯターゲットの平均粒径はわずかに５．７８μｍまで増加した。実施例３のＮｉ−ＩＴＯターゲットは、２．７７原子％のニッケルを含んでいた。実施例３のニッケルの量は、実施例１のニッケルの量の約２０倍であった。しかしながら、実施例３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの平均粒径は、１１．８μｍまでしか増加せず、これは実施例１の粒径の約２倍であった。 As shown in Table 1, the average particle size (5.53 μm) of Example 1 was the same as that of Comparative Example 1. It was shown that when the ITO target was doped with 0.14 atomic% of Ni, the average particle size of the ITO target did not change. The Ni-ITO target of Example 2 contained 0.56 atomic% nickel. The amount of nickel in Example 2 was four times the amount of nickel in Example 1, but the average particle size of the Ni-ITO target in Example 2 increased only to 5.78 μm. The Ni-ITO target of Example 3 contained 2.77 atomic% nickel. The amount of nickel in Example 3 was about 20 times the amount of nickel in Example 1. However, the average particle size of the Ni-ITO target of Example 3 increased only to 11.8 μm, which was about twice the particle size of Example 1.
上記の試験結果によると、微量のニッケルを添加しても、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの平均粒径はほとんど増加しないか、わずかに増加する。 According to the above test results, the addition of a small amount of nickel causes little or slight increase in the average particle size of the Ni-ITO target.
試験例６：Ｘ線回折分析
この試験例では、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットと比較例１のＩＴＯターゲットを試験サンプルとして使用し、各試験例をＸ線回折計（ＸＲＤ；メーカー：リガク、モデル：ＵｌｔｉｍａＩＶ）で１分あたり２．４°／分のスキャン速度で、２θ角度の２０°から８０°までスキャンした。各試験サンプルから得られたＸＲＤスペクトルは、図２Ａ〜２Ｄに示されるように、粉末回折標準に関する合同委員会（ＪＣＰＤＳ）の粉末回折ファイルとさらに比較された。
Test Example 6: X-ray Diffraction Analysis In this test example, the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1 are used as test samples, and each test example is an X-ray diffractometer (XRD; manufacturer: Rigaku, model: Ultima IV) was used to scan from 20 ° to 80 ° at a 2θ angle at a scanning rate of 2.4 ° / min per minute. The XRD spectra obtained from each test sample were further compared to the powder diffraction files of the Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS), as shown in FIGS. 2A-2D.
図２Ａ〜２Ｄに示す立方晶構造を有するＩｎ２Ｏ３標準のＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ
Ｎｏ．８８−２１６０）において、最高の回折強度を有する特性ピークが３０．５８５°の２θで見られ、Ｉｎ２Ｏ３標準の（２２２）面に帰属した。図２Ａ〜２Ｄに示すように菱面体晶構造を有するＩｎ４Ｓｎ３Ｏ１２標準のＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．８８−０７７３）において、３０．２４３°の２θで見られた特性ピークは、Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２標準の（００３）面に帰属した。図２Ａ〜２Ｄに関して、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットおよび比較例１のＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルのそれぞれにおいて、２θで３０．２４３°±１．０００°の第１特性ピークが見られ、第１特性ピークはＩｎ４Ｓｎ３Ｏ１２標準のＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．８８−０７７３）の２θで３０．２４３°の特性ピークに対応した。２θで３０．５８５°±１．０００°の第２特性ピークが、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットおよび比較例１のＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルのそれぞれにおいて見られた。この第２特性ピークは、Ｉｎ２Ｏ３標準のＸＲＤパターン（ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．８８−２１６０）において、２θで３０．５８５°の最高の回折強度を有する特性ピークに対応した。
In 2 O 3 standard XRD pattern (JCPDS) having a cubic structure shown in FIGS. 2A to 2D.
No. In 88-2160), the characteristic peak with the highest diffraction intensity was seen at 2θ at 30.585 ° and was attributed to the (222) plane of the In 2 O 3 standard. In the In 4 Sn 3 O 12 standard XRD pattern (JCPDS No. 88-0773) having a rhombohedral structure as shown in FIGS. 2A to 2D, the characteristic peak observed at 2θ at 30.243 ° is In 4 It belonged to the (003) plane of the Sn 3 O 12 standard. Regarding FIGS. 2A to 2D, a first characteristic peak of 30.243 ° ± 1.000 ° was observed at 2θ in each of the XRD spectra of the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1. The first characteristic peak corresponded to the characteristic peak of 30.243 ° at 2θ of the In 4 Sn 3 O 12 standard XRD pattern (JCPDS No. 88-0773). A second characteristic peak of 30.585 ° ± 1.000 ° at 2θ was observed in the XRD spectra of the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1, respectively. This second characteristic peak corresponds to the characteristic peak having the highest diffraction intensity of 30.585 ° at 2θ in the In 2 O 3 standard XRD pattern (JCPDS No. 88-2160).
試験サンプルの各ＸＲＤスペクトルにおける第１および第２のＸＲＤ特性ピークの回折強度比は、第１特性ピークの回折強度を第２特性ピークの回折強度で除算し、次いで１００％を掛けて算出した。さらに、試験サンプルの各ＸＲＤスペクトルの第２特性ピークの変位は、第２特性ピークの２θと３０．５８５°の差、つまり、各ＸＲＤの第２特性ピー
クの２θから３０．５８５を引いた差であった。本明細書では、３０．５８５°が標準ＸＲＤパターンのＩｎ２Ｏ３の特性ピークとして同定された。各試験サンプルの算出結果を上記の表１に示した。
The diffraction intensity ratio of the first and second XRD characteristic peaks in each XRD spectrum of the test sample was calculated by dividing the diffraction intensity of the first characteristic peak by the diffraction intensity of the second characteristic peak and then multiplying by 100%. Further, the displacement of the second characteristic peak of each XRD spectrum of the test sample is the difference between 2θ and 30.585 ° of the second characteristic peak, that is, the difference obtained by subtracting 30.585 from 2θ of the second characteristic peak of each XRD. Met. Here, 30.585 ° has been identified as the characteristic peak of In 2 O 3 in the standard XRD pattern. The calculation results of each test sample are shown in Table 1 above.
図２Ａは、比較例１のＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルを示す。図２Ａおよび上記の表１によれば、比較例１の第２特性ピークの回折強度に対する第１特性ピークの回折強度は３５．７６％である。また、比較例１の第２特性ピークの２θは３０．５８５°であり、第２特性ピークの２θと３０．５８５°との差はゼロであり、このことは変位が０であることを意味した。 FIG. 2A shows the XRD spectrum of the ITO target of Comparative Example 1. According to FIG. 2A and Table 1 above, the diffraction intensity of the first characteristic peak is 35.76% with respect to the diffraction intensity of the second characteristic peak of Comparative Example 1. Further, 2θ of the second characteristic peak of Comparative Example 1 is 30.585 °, and the difference between 2θ and 30.585 ° of the second characteristic peak is zero, which means that the displacement is zero. did.
図２Ｂは、実施例１のＮｉ−ＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルを示す。図２Ｂおよび上記の表１によれば、実施例１の第１特性ピークの回折強度は減少し、第２特性ピークの回折強度に対する第１特性ピークの回折強度は２６．５０％に減少した。さらに、第２特性ピークの２θは、Ｉｎ２Ｏ３標準のＸＲＤパターンにおいて３０．５８５°の２θで特性ピークから０．０２２°右にシフトした。 FIG. 2B shows the XRD spectrum of the Ni-ITO target of Example 1. According to FIG. 2B and Table 1 above, the diffraction intensity of the first characteristic peak of Example 1 decreased, and the diffraction intensity of the first characteristic peak with respect to the diffraction intensity of the second characteristic peak decreased to 26.50%. Further, 2θ of the second characteristic peak was shifted 0.022 ° to the right from the characteristic peak at 2θ of 30.585 ° in the XRD pattern of the In 2 O 3 standard.
図２Ｃは、実施例２のＮｉ−ＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルを示す。図２Ｃおよび上記の表１によれば、実施例２の第１特性ピークの回折強度はさらに減少し、第２特性ピークの回折強度に対する第１特性ピークの回折強度はさらに１５．８４％に減少した。さらに、第２特性ピークの２θは、Ｉｎ２Ｏ３標準のＸＲＤパターンにおいて３０．５８５°の２θで特性ピークから０．０６６°右にシフトした。 FIG. 2C shows the XRD spectrum of the Ni-ITO target of Example 2. According to FIG. 2C and Table 1 above, the diffraction intensity of the first characteristic peak of Example 2 is further reduced, and the diffraction intensity of the first characteristic peak with respect to the diffraction intensity of the second characteristic peak is further reduced to 15.84%. did. Further, 2θ of the second characteristic peak was shifted 0.066 ° to the right from the characteristic peak at 2θ of 30.585 ° in the XRD pattern of the In 2 O 3 standard.
図２Ｄは、実施例３のＮｉ−ＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルを示す。図２Ｄおよび上記の表１によれば、実施例３の第１特性ピークの回折強度は著しく減少し、第２特性ピークの回折強度に対する第１特性ピークの回折強度は９．６４％に減少した。さらに、第２特性ピークの２θは、Ｉｎ２Ｏ３標準のＸＲＤパターンにおいて３０．５８５°の２θで特性ピークから０．０８４°右にシフトした。 FIG. 2D shows the XRD spectrum of the Ni-ITO target of Example 3. According to FIG. 2D and Table 1 above, the diffraction intensity of the first characteristic peak in Example 3 was significantly reduced, and the diffraction intensity of the first characteristic peak with respect to the diffraction intensity of the second characteristic peak was reduced to 9.64%. .. Further, 2θ of the second characteristic peak was shifted 0.084 ° to the right from the characteristic peak at 2θ of 30.585 ° in the XRD pattern of the In 2 O 3 standard.
上記の試験結果は、ニッケルの量が増加するにつれて、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルの第２特性ピークの回折強度に対する第１特性ピークの回折強度が徐々に減少することを示している。相対的回折強度の減少は、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの二次相の量が減少していることを示す。これは、ニッケルでドープすると、スズがＮｉ−ＩＴＯターゲットのＩｎ２Ｏ３マトリックス相に溶解するのを助けて、その結果Ｉｎ４Ｓｎ３Ｏ１２化合物の量が減少することを意味する。さらに、ニッケルの量が増加するにつれて、スズの固溶度が増加し、その結果、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットのＸＲＤスペクトルの第２特性ピークの変位量が増加することも表１から分かる。 The above test results show that as the amount of nickel increases, the diffraction intensity of the first characteristic peak with respect to the diffraction intensity of the second characteristic peak in the XRD spectrum of the Ni-ITO target gradually decreases. A decrease in relative diffraction intensity indicates a decrease in the amount of secondary phase of the Ni-ITO target. This means that nickel doping helps tin dissolve in the In 2 O 3 matrix phase of the Ni-ITO target, resulting in a reduced amount of In 4 Sn 3 O 12 compounds. Further, it can be seen from Table 1 that as the amount of nickel increases, the solid solubility of tin increases, and as a result, the displacement amount of the second characteristic peak of the XRD spectrum of the Ni-ITO target increases.
試験例７：ターゲットの表面の評価
この試験例では、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットおよび比較例１のＩＴＯターゲットを試験サンプルとして使用し、ＤＣスパッタリング源の４ｋｗｈｒでのスパッタリングを行い、ここで、ＤＣスパッタリング源のエネルギー密度を３ワット／平方センチメートル（ｗ／ｃｍ２）に設定し、作動圧力を３ｍＴｏｒｒに設定した。その後、試験サンプルの表面を撮影し、その写真を使用して試験サンプルのターゲットの表面状態を評価した。
Test Example 7: Evaluation of the surface of the target In this test example, the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 and the ITO target of Comparative Example 1 were used as test samples, and sputtering was performed at 4 kWhr of a DC sputtering source. The energy density of the DC sputtering source was set to 3 watts / square centimeter (w / cm 2 ) and the working pressure was set to 3 mTorr. Then, the surface of the test sample was photographed, and the surface condition of the target of the test sample was evaluated using the photograph.
図３Ａは、しばらくの間スパッタリングした後に撮影した比較例１のＩＴＯターゲットの表面の写真である。一方、図３Ｂは、しばらくの間スパッタリングした後に撮影した実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットの表面の写真である。Ｎｉ−ＩＴＯターゲットの表面は、図３Ｂに示される表面と同じくらい滑らかであった。したがって、実施例１〜３のＮｉ−ＩＴＯターゲットは、割れが発生せず、しばらくスパッタリングした後のターゲッ
ト表面のノジュール生成が効果的に抑制された。対照的に、ＩＴＯターゲットの二次相の量が比較的多いか、あるいはＩｎ４Ｓｎ３Ｏ１２が不均一に分布しているため、ＩＴＯターゲットはスパッタリング中に異常な尖端放電を起こしやすく、ターゲット表面にスプラッシュが蓄積した。したがって、比較例１のＩＴＯターゲットの表面は、図３Ａに示されるように粗く、ノジュールで覆われていた。
FIG. 3A is a photograph of the surface of the ITO target of Comparative Example 1 taken after sputtering for a while. On the other hand, FIG. 3B is a photograph of the surface of the Ni-ITO target of Examples 1 to 3 taken after sputtering for a while. The surface of the Ni-ITO target was as smooth as the surface shown in FIG. 3B. Therefore, the Ni-ITO targets of Examples 1 to 3 did not crack, and nodule formation on the target surface after sputtering for a while was effectively suppressed. In contrast, because the amount of secondary phase of the ITO target is relatively large or the In 4 Sn 3 O 12 is unevenly distributed, the ITO target is prone to abnormal tip discharge during sputtering and the target. Splash accumulated on the surface. Therefore, the surface of the ITO target of Comparative Example 1 was rough and covered with nodules as shown in FIG. 3A.
上記の結果に基づいて、本発明に従って製造されたＮｉ−ＩＴＯターゲットでは、二次相の量が減少するか、あるいは粉末の分布均一性が増加するため、しばらくスパッタリングした後の表面でのノジュール生成が効果的に抑制される。したがって、スパッタリングの安定性を向上させることができ、Ｎｉ−ＩＴＯターゲットから調製した場合、膜の清浄度、品質、および生産効率をすべて向上させることができる。 Based on the above results, Ni-ITO targets manufactured according to the present invention either reduce the amount of secondary phase or increase the distribution uniformity of the powder, resulting in nodule formation on the surface after sputtering for some time. Is effectively suppressed. Therefore, the stability of sputtering can be improved, and when prepared from a Ni-ITO target, the cleanliness, quality, and production efficiency of the film can all be improved.
本発明の構成および特徴の詳細とともに、本発明の多数の特徴および利点が前述の詳細な説明の中で説明されたが、その開示は例示にすぎない。本発明の原理内の部品の詳細、特に形状、サイズ、および配置の事項において、添付の特許請求の範囲で表現される用語の広い一般的意味によって示される最大限まで変更を行うことができる。 A number of features and advantages of the invention, along with details of the constitution and features of the invention, have been described in the above detailed description, but the disclosure is merely exemplary. Changes can be made to the maximum extent indicated by the broad general meaning of the terms expressed in the appended claims in the details of the parts within the principles of the invention, in particular in terms of shape, size and arrangement.
Claims (7)
（１）酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、および酸化ニッケル粉末を混合し、スプレー造粒を処理して造粒粉末を形成し、ここで、インジウム、スズ、およびニッケルの総量に対するニッケルの量が造粒粉末において０原子％より多くて３原子％以下である、混合工程と、
（２）造粒粉末を予備成形して圧粉体にする工程と、
（３）１５００℃〜１６００℃の範囲の温度で１０時間〜２０時間、前記圧粉体を焼結して、ニッケルドープ酸化インジウムスズターゲットを得る工程と、
を含む、製造方法。 The method for producing a nickel-doped indium tin oxide target according to any one of claims 1 to 6.
(1) Indium oxide powder, tin oxide powder, and nickel oxide powder are mixed and spray granulated to form granulated powder, in which the amount of nickel relative to the total amount of indium, tin, and nickel is produced. In the mixing step, which is more than 0 atomic% and 3 atomic% or less in the grain powder,
(2) The process of preforming the granulated powder into a green compact and
(3) A step of sintering the green compact for 10 to 20 hours at a temperature in the range of 1500 ° C. to 1600 ° C. to obtain a nickel-doped indium tin oxide target.
Manufacturing method, including.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108134422 | 2019-09-24 | ||
| TW108134422A TWI740216B (en) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | Nickel doped indium tin oxide target and manufacturing mtehod thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021050411A true JP2021050411A (en) | 2021-04-01 |
Family
ID=75157157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020019438A Pending JP2021050411A (en) | 2019-09-24 | 2020-02-07 | Nickel-doped indium tin oxide target and method for producing the same |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021050411A (en) |
| KR (1) | KR20210035705A (en) |
| CN (1) | CN112626469B (en) |
| TW (1) | TWI740216B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115353369A (en) * | 2022-08-17 | 2022-11-18 | 先导薄膜材料有限公司 | Nickel-aluminum doped ITO target prepared by microwave method |
| WO2023078496A1 (en) * | 2021-11-02 | 2023-05-11 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Layer system, electrode plate comprising such a layer system, process for production thereof, and fuel cell, electrolyzer or redox flow cell |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115650701B (en) * | 2022-11-09 | 2023-11-14 | 长沙壹纳光电材料有限公司 | Preparation method and application of nickel oxide-based target |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003239063A (en) * | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Transparent conductive thin film, its manufacturing method, and sputtering target used for its manufacture |
| US20070298283A1 (en) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Ching-Ming Hsu | Fabrication method and structure of an ITO anode containing nickel for improving injection efficiency of an OLED |
| KR101243403B1 (en) * | 2008-09-25 | 2013-03-13 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | Oxide sintered compact for producing transparent conductive film |
| CN102171159A (en) * | 2008-09-25 | 2011-08-31 | Jx日矿日石金属株式会社 | Oxide sintered compact for producing transparent conductive film |
| JP5337016B2 (en) * | 2009-12-25 | 2013-11-06 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | Sintered sputtering target, method for producing thin film for optical recording medium, and thin film for optical recording medium |
| WO2011138922A1 (en) * | 2010-05-06 | 2011-11-10 | 東洋紡績株式会社 | Transparent conductive film and method for producing same |
| JP2012180247A (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Kobelco Kaken:Kk | Sintered oxide and sputtering target |
-
2019
- 2019-09-24 TW TW108134422A patent/TWI740216B/en active
- 2019-10-16 CN CN201910981520.8A patent/CN112626469B/en active Active
-
2020
- 2020-02-07 JP JP2020019438A patent/JP2021050411A/en active Pending
- 2020-03-12 KR KR1020200030807A patent/KR20210035705A/en unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023078496A1 (en) * | 2021-11-02 | 2023-05-11 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Layer system, electrode plate comprising such a layer system, process for production thereof, and fuel cell, electrolyzer or redox flow cell |
| CN115353369A (en) * | 2022-08-17 | 2022-11-18 | 先导薄膜材料有限公司 | Nickel-aluminum doped ITO target prepared by microwave method |
| CN115353369B (en) * | 2022-08-17 | 2023-02-17 | 先导薄膜材料有限公司 | Nickel-aluminum doped ITO target prepared by microwave method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112626469B (en) | 2023-07-07 |
| CN112626469A (en) | 2021-04-09 |
| TWI740216B (en) | 2021-09-21 |
| KR20210035705A (en) | 2021-04-01 |
| TW202113104A (en) | 2021-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4850378B2 (en) | Sputtering target, transparent conductive oxide, and method for producing sputtering target | |
| JP2021050411A (en) | Nickel-doped indium tin oxide target and method for producing the same | |
| EP2952493B1 (en) | Oxide sintered body, production method therefor, target, and transparent conductive film | |
| JP5764828B2 (en) | Oxide sintered body and tablet processed the same | |
| US20130206590A1 (en) | Manufacture of High Density Indium Tin Oxide (ITO) Sputtering Target | |
| JP5089386B2 (en) | In / Sm oxide sputtering target | |
| JP2011519817A (en) | Method for producing high-density ITO sputtering target | |
| US20110284364A1 (en) | Aluminum Doped Zinc Oxide Sputtering Targets | |
| US9224513B2 (en) | Zinc oxide sintered compact tablet and manufacturing method thereof | |
| JP5000230B2 (en) | Lanthanum oxide containing oxide target | |
| WO2009128495A1 (en) | Sputtering target | |
| CN110467462A (en) | A kind of high-densit low resistance Rotary niobium oxide target material and preparation method thereof | |
| JP4918738B2 (en) | ITO sputtering target and manufacturing method thereof | |
| JP4403591B2 (en) | Conductive metal oxide sintered body and use thereof | |
| JP4917725B2 (en) | Transparent conductive film, method for producing the same, and use thereof | |
| JP2002030429A (en) | Ito sputtering target and manufacturing method | |
| JP4524577B2 (en) | Transparent conductive film and sputtering target | |
| JP2002275624A (en) | Sintered compact target for depositing transparent electrically conductive thin film, production method therefor and transparent electrically conductive thin film obtained therefrom | |
| JP2007231381A (en) | Ito sputtering target and production method therefor | |
| TWI719820B (en) | Indium zirconium oxide target and manufacturing method thereof and indium zirconium oxide thin film | |
| JP4934926B2 (en) | ITO sputtering target and manufacturing method thereof | |
| TWI819633B (en) | Indium titanium zinc oxide sputtering target material, its thin film and its preparation method | |
| JP2003301265A (en) | Ito thin film free from spike-shaped protrusion, manufacturing method therefor and target used in it | |
| JP4923358B2 (en) | ITO target and manufacturing method thereof | |
| CN117467941A (en) | Method for preparing Mo-Si series film by using magnetron sputtering spliced target |