JPH04104936A - Ito焼結体の製造方法 - Google Patents

Ito焼結体の製造方法

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JPH04104936A
JPH04104936A JP2223726A JP22372690A JPH04104936A JP H04104936 A JPH04104936 A JP H04104936A JP 2223726 A JP2223726 A JP 2223726A JP 22372690 A JP22372690 A JP 22372690A JP H04104936 A JPH04104936 A JP H04104936A
Authority
JP
Japan
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powder
phase
average particle
component
temperature
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Pending
Application number
JP2223726A
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English (en)
Inventor
Toshito Kishi
俊人 岸
Shoji Takanashi
昌二 高梨
Tatsuo Nate
名手 達夫
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、透明導電膜の形成に使用するスパッタリング
用ターゲツト材あるいは蒸着用ペレットとして用いる酸
化インジウム−酸化スズ焼結体の製造方法に関する。
(従来技術) スパッタリング法、蒸着法によって得られる透明導電膜
として、酸化インジウム−酸化スズから成るITOは、
その比抵抗値の低さから有望な膜として注目されている
0例えば適当な条件でITO焼結体をターゲットまたは
ペレットとし、これを300℃程度の高温に加熱された
基板上に物理蒸着することにより、透明性が良く且つ比
抵抗値が2.0X10−’Ω・1以下の良質なITO膜
が得られる。
このようなITO焼結体を製造する方法として、Inz
03粉末とSnO,粉末とを所定の量比で混合して得ら
れた平均粒径が数μmの混合粉末を、パラフィンワック
スあるいはポリビニルアルコールなどのバインダーと混
合し、乾燥及び造粒を行い、成形を行った後に、100
0℃〜1400℃の温度で焼結を行う方法が一般に採用
されている。また上記の混合粉末を用いて、ホットプレ
スにより加圧下で600℃〜900℃の温度で焼結を行
う方法も採用されている。
さらに特開昭62−21751号公報には、In2O3
粉末とSn0g粉末を適当な量だけ配合し、混合・粉砕
を行い、これを1200℃〜1400℃の温度で仮焼を
行い、次いで再度粉砕を行って平均粒径3〜6μmの粉
末とし、これを成形・焼成することから成るITO焼結
体の製造方法が開示されている。
(発明が解決しようとする諜13) 近年、カラー液晶デイスプレィ用として、カラーフィル
ター上へのITOWi!のコーティングが行われている
。また、デイスプレィの軽量化の面から、プラスチック
基板へのITO膜のコーティングも行われるようになっ
てきた。然しなから、これらのカラーフィルターやプラ
スチック基板は耐熱性に劣るため、従来行われてきた高
温でのスパッタリングは行えず、基板加熱温度は200
°C以下という制約を受けている。
前述した先行技術に開示されたITO焼結体においては
、高温での基板加熱によるスパッタリングによれば比抵
抗値の低い膜が得られるが、200℃以下の低温の基板
加熱によるスパッタリングでは、得られるIT○膜の比
抵抗値は5X10−’Ω・1以上であり、比抵抗値の低
い膜を得ることが困難となっている。
従って本発明は、基板温度が低い条件においても、比抵
抗値が低いITO膜を成膜できるスパッタリング用ター
ゲツト材あるいは蒸着用ペレットの製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明によれば、スズが固溶しているInzOi相から
主として構成され、スズを3重量%以上含有するITO
焼結体の製造方法において、Sn成分、In成分及び酸
素成分を含み且つ該Sn成分を3重量%以上含有してい
る平均粒径が0.1μm以下の粉末を1350℃以上の
温度で熱処理し、得られた熱処理物を粉砕して平均粒径
1μm以下とし、次いでこれを成形した後に1350℃
以上の温度で焼結を行うことから成るITO焼結体の製
造方法が提供される。
前述した先行技術に提案されているような従来公知の方
法で製造されたITOターゲットあるいはベレットを用
いて、基板温度が低い条件でスパッタリングを行った場
合には、結晶化されていない膜やInzOs相単相でな
い乱れた相が生成し、低比抵抗の良質な膜が得られない
のである。この原因は、ターゲット中にSnO,相が存
在していることによるものと推定される。即ち、SnO
□相が存在しているターゲットを用いてスパッタリング
を行った場合、ターゲットから放出される原子のうち1
0%程度を占める十数原子から数十原子の原子集団がS
nO2相を主体とするものになる確率が高くなり、その
原子集団がそのままの状態で基板に到達するために、電
気伝導性に寄与しないSnO□相や、比抵抗値を悪化さ
せる直接の原因となる乱れた結晶構造を持つ相が基板に
形成されるものと考えられる。
一般に、基板加熱温度が350℃以上の高温である場合
には、膜中の原子の拡散が容易に起こるため、成膜状態
では非晶質の膜であっても、スパッタリングが継続され
るうちに結晶質膜に変化するのであるが、基板加熱温度
が低く、また膜厚が薄く、スパッタリング時間が短い場
合には、結晶化が起こらず、良質な膜が得られず、これ
が低比抵抗の膜が得られない原因となるのである。
而して本発明の製造方法においては、得られるITO焼
結体中のSnO□相の(110)面のX線回折ピークの
積分強度を、In、0.相の(222)面のX線回折ピ
ークの積分強度の0.5%以下、好ましくは0.1%以
下とすることが可能となる。即ち、このようにSnO2
相が殆ど存在していないITOターゲットあるいはベレ
ットを用いてスパッタリングまたは蒸着を行うことによ
り、200°C以下の低温での基板加熱においても、比
抵抗値が2.0X10−’Ω・1以下の良質なITO膜
を得ることが可能となるのである。
見料粗末 本発明の製造方法において、原料粉末としては、酸化イ
ンジウム粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、酸化インジ
ウム−酸化スズ複合粉末、酸化インジウム−酸化スズ複
合粉末と酸化スズ粉末との混合粉末、あるいは酸化イン
ジウム−酸化スズ複合粉末と酸化インジウム粉末との混
合粉末等が使用される。これらの原料粉末中には、目的
とするITO焼結体の組成から言って、スズ成分を3重
量%以上含む。またこれら原料粉末は、以下に述べる熱
処理工程での熱処理を有効に行うために、その平均粒径
が0.1μm以下、好ましくは0.07μm以下である
ことが必要である。従って、原料粉末の平均粒径が0.
1μ閣よりも大である時には、混合・粉砕により粒度調
整を行って使用する。
竺処亘工且 本発明においては、上記の平均粒径が0.1μm以下の
原料粉末について、1350℃以上、好ましくは140
0°C〜1600°Cの温度で熱処理を行う。この熱処
理によって、SnO2相とIn、0.相とが十分に反応
し、SnO,相の量が大幅に減少する。即ち、この熱処
理温度が1350°Cよりも低い場合には、SnO2相
が安定に存在するために、In、0.相との反応が起こ
り難く、SnO2相の量を減少させることが困難となる
。この熱処理は、一般に10時間以上、特に24時間以
上行うことが好ましい。
粒1」1堅 本発明によれば、熱処理が行われた粉末について、ボー
ルミル等により粉砕を行い、その平均粒径が1μ請以下
となるように粒度調整が行われる。
即ち、熱処理後においてもSnO□相は完全に消失して
いるわけではなく、僅かではあるが存在している。上記
のように粒度調整を行ってお(ことにより、次工程にお
ける焼結に際して、SnO□相を殆ど存在しない状態に
することが可能となる。また成形性、焼結性を著しく劣
化させ、焼結体の高密度化を阻害する粗大粒子や凝集し
た粒子の生成が、上記の粒度調整により、有効に防止さ
れる。
焼笠工■ 上記の粒度調整後、成形及び焼結を行うことにより目的
とするITO焼結体が得られる。この成形は、成形体に
強度を持たせるため、粉末に必要により適宜パラフィン
ワックス、ポリビニルアルコール等を添加し、例えば適
当な金型を用いてのプレス成形によって行われる。一般
にプレス圧は0.5” 3 ton/cd程度である。
本発明においては、焼結を、上記熱処理と同様、135
0℃以上、好ましくは1400℃〜1550℃の温度で
行うことが重要である。1350°Cよりも低い温度で
はSnO2相が安定に存在できるために、このような温
度において焼結を行うと、熱処理工程においてIn、O
,相との反応によって消失したSnO□相が再び発生す
るという不都合を生じるのである。本発明に従って、上
記温度範囲において焼結を行うことにより、このような
SnO2相の再生が有効に回避されるとともに、熱処理
後においても僅かに残存しているSnO□相を消失させ
ることが可能となるのである。また焼結時間は5時間以
下とすることが好ましく、あまり長時間焼結を行うと、
結晶粒の粗大化を生じ、好ましくない結果を生じる場合
がある。
ユニ四」1劃生 かくして製造されるITO焼結体は、前述した通り、S
nO□相の(110)面のX線回折ピークの積分強度が
、In、O,相の(222)面のX線回折ピークの積分
強度の0.5%以下、好ましくは0.1%以下の範囲と
なっている。このようにSnO□相が殆ど存在していな
いITOターゲットあるいはベレットを用いてスパッタ
リングまたは蒸着を行うことにより、200°C以下の
低温での基板加熱においても、比抵抗値が2.0X10
−’Ω・1以下の良質なITO@を得ることが可能とな
るのである。
(実施例) 裏施五1 平均粒径0.07μmのInzOs粉末と、平均粒径0
.5μmのSnO□粉末とを、SnO,が10重量%と
なるように配合し、ボールミル中で48時間、混合粉砕
を行い、平均粒径0.05μmの混合粉末を得た。
この粉末を乾燥した後、1450°Cに30時間保持し
た。この粉末を、再度ボールミルに装入し、1.5重量
%のパラフィンワックスを添加し、24時間粉砕を行っ
た。粉砕後の粉末の平均粒径は、0.8μ■であった。
この粉末を、乾燥、造粒した後、2 ton/diの圧
力で、8抛■径×7IIll厚の円板に成形した後、1
450°Cで3時間の焼結を行った。
得られた焼結体の断面を研磨した後、X線回折測定を、
2θ=25°〜37°までの角度範囲で行い、10回積
算した結果、SnO,相の(110)面の積分強度は、
In、03相の(222)面の積分強度の0.03%で
あり、SnO□相が殆ど存在しないことが確認された。
またX線回折の結果から、これらの相思外に、(Inx
Sn+−x)zO+ [X = 0.6〜0.7]の構
造を持つと考えられる中間化合物相が少量ではあるが確
認された。
この焼結体をスパッタリング用ターゲットとして用いて
、マグネトロンスパッタリング法により、水冷ガラス基
板及び200℃に加熱したガラス基板上の約1000人
の厚さに成膜を行った。
スパッタリング条件は、スパッタガス組成を、Ar:0
=99:1とし、スパッタガス圧0.5Pa、スパッタ
出力200W、ターゲット−基板間距離を60−mとし
た。
得られた膜の比抵抗値を四探針法により測定した。測定
結果を第1表に示す。
丘較■土 平均粒径0.07μmのInz03粉末と、平均粒径0
.5μ鋼のSnO□粉末とを、SnO□が10重量%と
なるように配合し、■型ブレンダーで30分間混合し、
ボールミル中で6時間、混合粉砕を行い、平均粒径0.
2μ閣の混合粉末を得た。
この混合粉末を、800℃、400kg/c+n”の条
件でホットプレスして焼結体を得た。
この焼結体について、実施例1と同様に、X線回折測定
を行ったところ、SnO□相の(110)面の積分強度
は、In2O2相の(222)面の積分強度の5%であ
り、SnO□相とInzOs相のみが確認された。
またこの焼結体を用いて、実施例1と同様の条件で成膜
を行ない、得られた膜の比抵抗値を測定した。測定結果
を第1表に示す。
1較■I 平均粒径2μmのInzO,粉末と、平均粒径5μmの
5nO1粉末とを、Snugが10重量%となるように
配合し、ボールミル中で24時間、混合粉砕を行い、平
均粒径0.5μmの混合粉末を得た。
この混合粉末を2 ton/dの圧力で、80mm径×
7IllI11厚の円板に成形した後、1370°Cで
5時間の焼結を行った。
この焼結体について、実施例1と同様に、X線回折測定
を行ったところ、SnO□相の(110)面の積分強度
は、In103相の(222)面の積分強度の1.4%
であり、SnO,相とInzOs相以外にも少量の中間
化合物相が確認された。
またこの焼結体を用いて、実施例1と同様の条件で成膜
を行ない、得られた膜の比抵抗値を測定した。測定結果
を第1表に示す。
止較■主 平均粒径2μmのIn、O,粉末と、平均粒径5μmの
Sn0g粉末とを、Snugが10重量%となるように
配合し、ボールミル中で30分間混合を行い、平均粒径
2.5μmの混合粉末を得た。
この粉末を乾燥した後、1400℃で15時間保持した
。この粉末を、再度ボールミルに装入し、1.5重量%
のパラフィンワックスを添加して粉砕した。
粉砕後の粉末の平均粒径は5μmであった。二の粉末を
、乾燥、造粒した後、2 ton/cjの圧力で、8抛
蒙径×7−@厚の円板に成形した後、1400℃で2時
間の焼結を行った。
この焼結体について、実施例1と同様に、X線回折測定
を行ったところ、Snow相の(110)面の積分強度
は、In、O,相の(222)面の積分強度の0.9%
であり、SnO,相とInzO,相思外にも、実施例1
と同様の中間化合物相が少量確認された。
また、この焼結体を用いて、実施例1と同様の条件で成
膜を行い、得られた膜の比抵抗値を測定した。測定結果
を第1表に示す。
第1表 (発明の効果) 本発明によれば、スパッタリングあるいは蒸着により、
基板加熱温度が200℃以下の低温であっても、比抵抗
が2. OX 10− ’Ω・1以下の低抵抗の膜を得
ることが可能なITOターゲットまたはベレットを提供
できる。
本発明によって製造されたITO焼結体は、カラーフィ
ルター上へのITO膜のコーティングやプラスチック基
板上へのITO膜のコーティングに極めて有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スズが固溶しているIn_2O_3相から主とし
    て構成され、スズを3重量%以上含有するITO焼結体
    の製造方法において、 Sn成分、In成分及び酸素成分を含み且つ該Sn成分
    を3重量%以上含有している平均粒径が0.1μm以下
    の粉末を1350℃以上の温度で熱処理し、得られた熱
    処理物を粉砕して平均粒径1μm以下とし、次いでこれ
    を成形した後に1350℃以上の温度で焼結を行うこと
    から成るITO焼結体の製造方法。
JP2223726A 1990-08-24 1990-08-24 Ito焼結体の製造方法 Pending JPH04104936A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5480532A (en) * 1994-03-09 1996-01-02 Leybold Materials Sputter target for cathodic atomization to produce transparent, conductive layers
WO2003050322A1 (fr) * 2001-12-10 2003-06-19 Nikko Materials Company, Limited Cible de pulverisation ito presentant un nombre reduit de nodules

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US5480532A (en) * 1994-03-09 1996-01-02 Leybold Materials Sputter target for cathodic atomization to produce transparent, conductive layers
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