JPH07100852B2 - Itoスパッタリングタ−ゲット - Google Patents
Itoスパッタリングタ−ゲットInfo
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- JPH07100852B2 JPH07100852B2 JP3336300A JP33630091A JPH07100852B2 JP H07100852 B2 JPH07100852 B2 JP H07100852B2 JP 3336300 A JP3336300 A JP 3336300A JP 33630091 A JP33630091 A JP 33630091A JP H07100852 B2 JPH07100852 B2 JP H07100852B2
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Description
ってITO膜(Indium-Tin Oxide膜) を形成させる際に
使用するタ−ゲットに関するものである。
導電性の半導体特性」を示す In2O3 ,SnO2酸化物膜
は、非常に高い導電性を有しているほか、高い可視光透
過性(透明性)をも有していることから、これらの特性
を生かして液晶表示装置,薄膜エレクトロルミネッセン
ス表示装置,放射線検出素子,端末機器の透明タブレッ
ト,窓ガラスの結露防止用発熱膜,帯電防止膜或いは太
陽光集熱器用選択透過膜等、多岐にわたる用途に供され
ている。このITO膜の形成手段としては、化合物の熱
分解を利用したスプレイ法やCVD法等の化学的成膜
法、或いは真空蒸着法やスパッタリング法等の物理的成
膜法等が知られているが、特に最近、「大面積で成膜す
ることが可能でかつ低抵抗膜を再現性良く形成できる」
との利点が注目されて“スパッタリング法”の採用が広
まってきている。
を形成する場合には酸化インジウムと酸化錫から成るス
パッタリングタ−ゲット(以降“ITOタ−ゲット”と
略称する)が使用されるが、このITOタ−ゲットとし
ては、酸化インジウムと酸化錫の粉末混合体、或いはこ
れにド−パントを添加した粉末混合体を常温でプレス成
形し、この成形体を大気中にて1250〜1650℃で
焼結してから更に機械加工を施したものが一般に用いら
れてきた。
大気焼結後に機械加工を施す方法)で製造されたITO
タ−ゲットには (A) スパッタリングの際にア−キングと呼ばれる異常放
電が発生し、成膜操作の安定性が害される頻度が高い, (B) スパッタリング装置のリ−クに伴う「タ−ゲット表
面へのガス吸着量」が多く、これが膜質を低下させる, (C) スパッタリング装置に格別なリ−ク防止対策を講じ
た場合でも形成されるITO膜の透明度が悪化する現象
が起きがちで、良好な膜質を安定して確保することが難
しい, 等の不都合が指摘されており、このため“スパッタリン
グ作業性”や“形成されるITO膜品質”の面でより優
れた結果が得られるITOタ−ゲットが強く望まれてい
た。
めの前記一連の工程のうち、 "粉末原料の成形工程" に
ホットプレスを適用した手法(以降“ホットプレス法”
と称する)も実施されるようになったが、この方法で焼
結され、機械加工が施されて得られたITOタ−ゲット
でも上述の問題に関してはそれほど顕著な改善が見られ
ないばかりか、更に (a) 設備のイニシャルコストが高騰する上、設備の大型
化も困難となる, (b) 金型等も高価なものを必要とするので、ランニング
コストが高くなる, (c) 一操業に要する時間が長くなるため量産性に劣る, 等の新たな製造上の問題が生じ、これらが結局はタ−ゲ
ット価格に影響することから、やはり工業的に十分満足
できる手段とは言い難かった。
のは、従来材に指摘された上記問題点が解消され、スパ
ッタリング時の異常放電,ガス吸着量等が極力少なく、
十分に優れた透明度を有する高品質ITO膜が安定して
形成されるITO焼結タ−ゲットをコスト安く提供する
ことであった。
を達成すべく様々な観点に立って実験・研究を重ねたと
ころ、「ITO焼結タ−ゲットの特性に影響を及ぼす要
因は多岐にわたって存在するものの、 中でもタ−ゲット
中の窒素含有率が“形成されるITO膜の透明度", "エ
ッチング特性", "耐熱性”や、スパッタリング時の“異
常放電", "タ−ゲットのガス吸着量”に及ぼす影響は非
常に大きく、 この窒素含有率を特定値以下に抑制するこ
とができればITO焼結タ−ゲットに指摘された前記問
題点は顕著に改善される」との結論を得るに至った。
き良好な特性が確保される程度にまで抑えたITO焼結
タ−ゲットを工業的に量産できる技術は未だ確立されて
いないというのが現状であった。即ち、コ−ルドプレス
大気焼結法又はホットプレス法により焼結され、機械加
工を経て得られる“従来のITO焼結タ−ゲット”で
は、注意深い操業下で得られたものであっても窒素含有
率は7ppm を下回ることがなかった。これは、上記従来
法では“得られるITO焼結タ−ゲット”中に生じるク
ロ−ズドポア(タ−ゲット中にあって外部に開放されて
いない空孔)の低減に限界があり、そのため該クロ−ズ
ドポアに内包されがちな窒素の含有率も必然的に高くな
ってしまうことによるものと考えられた。
特性,耐熱性の安定、スパッタリング時における異常放
電,ガス吸着の防止等の点で顕著な改善効果が認められ
るのは、タ−ゲット中の窒素含有率は5ppm 以下の領域
であり、ITO焼結タ−ゲットの窒素含有率をこのよう
に細かい範囲に収めるための工業的手段は知られていな
かったのである。
影響するクロ−ズドポアが極力少ないITO焼結タ−ゲ
ットを工業的規模で安定生産できる手段を求めて更に研
究を続けた結果、次に示すような新しい知見を得ること
ができた。 a) ITO焼結タ−ゲットの製造に当って“圧縮成形し
た酸化物粉末混合体の焼結”を1気圧以上の高い酸素分
圧雰囲気中で実施し、これを常法に従って機械加工に付
すと、前記酸化物粉末混合体の圧縮成形にコ−ルドプレ
ス法を適用した場合であってもクロ−ズドポアが極力少
なくて窒素含有率の極めて低い“ITO焼結タ−ゲッ
ト”を安定して確保できるようになり、スパッタリング
時の異常放電やガス吸着量が極力抑えられる上、「タ−
ゲットに内包された窒素がスパッタリング時にインジウ
ムと反応して生じる黒色の窒化インジウム(InN)の混
入」に起因したITO膜の透明度低下,エッチング特性
のバラツキ,耐熱性の低下をも十分に抑制することが可
能となる。
高い酸素分圧雰囲気中で実施した場合には、上述したク
ロ−ズドポアの現象等により、得られる“ITO焼結タ
−ゲット”の密度を7g/cm3 を超える程度(理論密度9
7〜99%程度)にまで高めることもできるため(従来
のコ−ルドプレス大気焼結法で得られるものは密度が4.
2 〜5.8 g/cm3 と理論密度の精々60〜80%程度であ
り、 従来のホットプレス法で得られるものでも密度が6.
0 〜6.7g/cm3と理論密度の83〜93%程度である)、
広い密度範囲の“ITO焼結タ−ゲット”が実現される
上に、上記のような高密度品とすることによって“IT
O焼結タ−ゲット”に望まれる前記特性の更なる改善も
可能である。
TO焼結タ−ゲットの窒素含有率は勿論のこと、材料そ
のものの密度自体も深く係わっていることは言うまでも
ないが、バルク抵抗値も密接に関連しており、材料の密
度とバルク抵抗値が特定の領域に調整されると成膜操作
の安定性が一段と改善され、高性能ITO膜の形成性は
より一層向上する。
されたものであり、 「含まれる窒素量が5ppm 以下で 、 かつ密度D(g/cm3)
とバルク抵抗値ρ(mΩcm)が a) 6.20 ≦ D ≦ 7.23 , b) −0.0676D+0.887 ≧ ρ ≧ −0.0761D+0.66
6 , なる2つの式を同時に満たして成るところの“酸化イン
ジウムと酸化錫を主成分とした原料から粉末冶金法にて
製造されたITOタ−ゲット”を提供し、 安定したスパ
ッタリング作業下で透明度等に優れた高品質ITO膜を
能率良く形成う知るようにした点」 に大きな特徴を有している。
ットの“窒素含有率", "密度D”及び“バルク抵抗値
ρ”を前記の如き範囲に限定した理由は次の通りであ
る。 (A) 窒素含有率 ITO焼結タ−ゲットの窒素含有率はタ−ゲットに内包
されるクロ−ズドポア内の窒素量に大きな影響を受ける
が、その含有率が5ppm を超えるとスパッタリング時に
おける異常放電やタ−ゲット表面への吸着ガス量を十分
に抑制することができなくなるばかりか、前述したよう
に、含有窒素とインジウムがスパッタリング時に反応し
て黒色窒化インジウム(InN)を生成し、ITO膜中に
混入して透明度の低下,エッチング特性のバラツキ,耐
熱性の低下という現象が顕著になる。従って、窒素含有
率を5ppm 以下と限定した。なお、窒素含有率:5ppm
以下の“ITO焼結タ−ゲット”は、既に述べた通り、
圧縮成形した原料酸化物粉末混合体の焼結を1気圧以上
の高い酸素分圧雰囲気中で実施する(酸素雰囲気中焼結
法)ことによって製造できる。
(異常放電の発生,成膜速度,成膜速度安定性,タ−ゲ
ット表面へのガス吸着量)や膜質に少なからぬ影響を及
ぼすが、そのほかバルク抵抗値とも密接に関連するので
適正に調整するのが望ましい。そして、タ−ゲットの密
度Dが6.20g/cm3 を下回ると上記特性への悪影響が生じ
始め、一方、7.23g/cm3 を上回る領域にまでITO焼結
タ−ゲットの密度を上昇させるのは「酸素雰囲気中焼結
法」によっても非常に困難で、コスト的な不利を招く。
従って、ITO焼結タ−ゲットの密度は6.20〜7.23g/cm
3に調整するのが望ましい。
は、その密度Dに大きく依存する傾向があり、例えば図
1に示されるように密度が高くなると急激に低下する傾
向を示す。そして、このバルク抵抗値が低い程スパッタ
時における異常放電の発生が少ないので好ましいが、密
度6.20〜7.23g/cm3 の領域で ρ < −0.0761D+0.666 を達成することは「酸素雰囲気中焼結法」によっても非
常に困難である。一方、ITO焼結タ−ゲットのバルク
抵抗値ρが ρ > −0.0676D+0.887 の領域になるとスパッタ時における異常放電の発生が多
くなって成膜操作の安定性が損なわれるばかりか、成膜
速度も不安定となってスパッタの進行に伴い成膜速度が
低下する現象が著しくなる。従って、ITO焼結タ−ゲ
ットのバルク抵抗値ρは −0.0676D+0.887 ≧ ρ ≧−0.0761D+0.666 の範囲に調整するのが望ましい。なお、本発明係わる
“ITO焼結タ−ゲット”の“密度”と“バルク抵抗
値”との関係をグラフで表わすと図2のようになる。
トの窒素含有率,密度並びにバルク抵抗値の制御幅は、
原料粉の調整もさることながら、原料粉をプレス成形す
る際のプレス圧,焼結時の雰囲気(酸素分圧),焼結温
度等を調節することで一層拡大することができる。
るITO焼結タ−ゲットは、常法の如く酸化インジウム
と酸化錫を主成分とする粉末混合体をプレス成形し焼結
してITOタ−ゲットを製造する際に、前記焼結を“1
気圧(絶対圧)以上に加圧された純酸素ガス雰囲気", "
O2 分圧が1気圧以上である混合ガス雰囲気”等の加圧
酸素雰囲気中で行うことにより得られるものであるが、
焼結工程を加圧酸素雰囲気とすることで性能の良好な上
記製品が得られる理由は、現在のところ未だ明確ではな
い。
活性なガスの雰囲気中で実施した場合にはITOの分解
が生じて密度や性能が低下する」との事実と、大気中で
あってもITOは高温に加熱されると酸素を解離し易い
性質を有することから、焼結時に酸素加圧することで高
温加熱によるITOの解離が効果的に防止されると共
に、酸素が焼結助剤的な働きをしてクロ−ズドポアの抑
制,これらも加味されての密度向上,バルク抵抗の低下
等に寄与しているのではないかと推測される。また、加
圧酸素雰囲気中での焼結温度は従来の大気中焼結の場合
と同様に1600〜1700℃程度が適当であり、焼結
時間は3時間以上とするのが望ましい(焼結時間は長い
ほど好結果が得られる)。
比しながら更に具体的に説明する。
と同じ粒度の酸化錫粉を重量比で90:10となるよう
に均一に混合し、これに成形用バインダ−を加えてか
ら、コ−ルドプレスの場合は金型(165W ×52
0L )へ、ホットプレスの場合はグラファイト型(23
0φ)へそれぞれ均一に充填した。続いて、次の各工程
に従い 「本発明品1」, 「本発明品2」, 「比較品3:コ−
ルドプレス大気焼結品」 及び 「比較品4:ホットプレス
品」 なるITO焼結タ−ゲットを得た。
m2の圧力で加圧してから、これを80℃に加熱してバイ
ンダ−中の水分を蒸発させて乾燥し、次いで加圧焼結炉
により 1.5気圧(絶対圧)の純酸素ガス雰囲気中にて1
650℃で9時間焼結する。次に、得られた焼結体の表
面を平面研削盤で削り、更に側辺をダイヤモンドカッタ
−で切断してタ−ゲット製品とした。このようにして得
られたITO焼結タ−ゲット製品の窒素含有率は1ppm
未満(検出下限:1ppm)、密度は6.90g/cm3 、バルク抵
抗値は0.15 mΩcmであった。
m2の圧力で加圧してから、これを80℃に加熱してバイ
ンダ−中の水分を蒸発させて乾燥し、次いで加圧焼結炉
により 3.5気圧(絶対圧)の純酸素ガス雰囲気中にて1
650℃で9時間焼結する。次に、得られた焼結体の表
面を平面研削盤で削り、更に側辺をダイヤモンドカッタ
−で切断してタ−ゲット製品とした。このようにして得
られたITO焼結タ−ゲット製品の窒素含有率は1ppm
未満、密度は7.23g/cm3 、バルク抵抗値は0.12 mΩcmで
あった。
m2の圧力で加圧してから、これを80℃に加熱してバイ
ンダ−中の水分を蒸発させて乾燥し、次いで大気中にて
1650℃で10時間焼結する。次に、得られた焼結体
の表面を平面研削盤で削り、側辺をダイヤモンドカッタ
−で切断してタ−ゲット製品とした。得られたITO焼
結タ−ゲット製品の窒素含有率は36ppm 、密度は5.54
g/cm3 、バルク抵抗値は0.84 mΩcmであった。
混合粉を充填し、Ar雰囲気中にて加圧力:300kg/c
m2,加熱温度:900℃,加圧加熱時間:1時間なる条
件でホットプレスして焼結を行った。次に、得られた焼
結体の表面を平面研削盤で削り、更に側辺をダイヤモン
ドカッタ−で切断してタ−ゲット製品とした。このよう
にして得られたITO焼結タ−ゲット製品の窒素含有率
は7ppm 、密度は6.42g/cm3 、バルク抵抗値は0.60 mΩ
cmであった。
ン式スパッタリングマシンによって下記条件でITO膜
形成試験を実施し、その際の成膜状況を調査した。 スパッタパワ−: 1.2W/cm2, ガス圧:5×10-3Torr, O2 組成:1% 。 上記試験結果を表1にまとめて示す。
いては、厚さ 1.1mmのガラス基板上に膜厚が1500Å
のITO膜を形成し、波長550nmにおけるITO膜の
透過率(ガラス基板を含んだ値)を測定した後、その値
を主観的に判断してランク分 けしたものである。 また、
表1における「異常放電回数」は、スパッタ操業におい
て約20時間の連続放電を一バッチとして、9バッチ目
の10〜11時間目の間の1時間に発生した異常放電の回数
を各サンプルについて測定したものである。表1に示さ
れる結果からも、「比較品(コ−ルドプレス大気焼結
品,ホットプレス品)」を使用した場合に比べ、「本発
明品」を使用した場合には良好な成膜作業性下で優れた
透明度の高品質ITO膜を形成できることが明らかであ
る。
ば、透明度の高いITO膜が得られるスパッタ性能に優
れた安価なITO焼結タ−ゲットを提供することが可能
となり、該タ−ゲットを用いれば基板上に品質の優れた
ITO膜を作業性良く安定形成することができるなど、
産業上極めて有用な効果がもたらされる。
抗の変化傾向を示すグラフである。
バルク抵抗との関係を示したグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 酸化インジウムと酸化錫を主成分とした
原料から粉末冶金法により製造されたITOスパッタリ
ングタ−ゲットであって、含まれる窒素量が5ppm 以下
で、かつ密度D(g/cm3)とバルク抵抗値ρ(mΩcm)が下
記2つの式を同時に満たして成るITOスパッタリング
タ−ゲット。 a) 6.20 ≦ D ≦ 7.23 , b) −0.0676D+0.887 ≧ ρ ≧ −0.0761D+0.66
6 。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3336300A JPH07100852B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | Itoスパッタリングタ−ゲット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3336300A JPH07100852B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | Itoスパッタリングタ−ゲット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05148637A JPH05148637A (ja) | 1993-06-15 |
JPH07100852B2 true JPH07100852B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=18297685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3336300A Expired - Lifetime JPH07100852B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | Itoスパッタリングタ−ゲット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07100852B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010067571A1 (ja) * | 2008-12-12 | 2010-06-17 | 出光興産株式会社 | 複合酸化物焼結体及びそれからなるスパッタリングターゲット |
WO2010070832A1 (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | 出光興産株式会社 | 複合酸化物焼結体及びそれからなるスパッタリングターゲット |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0668935B2 (ja) * | 1989-02-28 | 1994-08-31 | 東ソー株式会社 | 酸化物焼結体及びその製造方法並びにそれを用いたターゲット |
JPH02297812A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-12-10 | Tosoh Corp | 酸化物焼結体及びその製造方法並びにそれを用いたターゲツト |
JP3044254B2 (ja) * | 1989-11-06 | 2000-05-22 | 東ソー株式会社 | 酸化物焼結体及びその製造法並に用途 |
JPH03207858A (ja) * | 1990-01-08 | 1991-09-11 | Nippon Mining Co Ltd | Itoスパッタリングターゲットの製造方法 |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3336300A patent/JPH07100852B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05148637A (ja) | 1993-06-15 |
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