(57)【要約】      （修正有）【課題】鋳込み成形により、大径の成形体を作製する際に、クラックの誘発を抑制可能な酸化物成形体の製造方法を提供する。【解決手段】吸水性を有する円形底部と非吸水性を有する側壁部で構成される鋳込み成形用成形型１のスラリー充填空間に、酸化物粉末とバインダーを含むスラリーを注入し、常圧で前記スラリーに含まれる水分を前記円形底部に吸収させて酸化物成形体を成形する酸化物成形体の製造方法において、前記円形底部のうち、前記側壁部から離間した領域に水を含侵させてから、前記スラリー充填空間に前記スラリーを注入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水性を有する円形底部と非吸水性を有する側壁部で構成される鋳込み成形用成形型のスラリー充填空間に、酸化物粉末とバインダーを含むスラリーを注入し、常圧で前記スラリーに含まれる水分を前記円形底部に吸収させて酸化物成形体を成形する酸化物成形体の製造方法において、前記円形底部のうち、前記側壁部から離間した領域に水を含侵させてから、前記スラリー充填空間に前記スラリーを注入する酸化物成形体の製造方法。
【請求項２】
前記領域は、前記側壁部のスラリー充填空間側によって画定される領域の直径をＤとしたとき、０．５Ｄ以下の領域である請求項１に記載の酸化物成形体の製造方法。
【請求項３】
前記側壁部の前記スラリー充填空間側に非吸水性の柔軟性シートを備えている請求項１または請求項２に記載の酸化物成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットの素材となる酸化物成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）のチャネル層に適用されている酸化物半導体膜を形成するためのスパッタリングターゲットの素材となる酸化物焼結体の成形方法は、例えば、鋳込み成形、冷間静水圧加圧成形、押出成形、射出成形等の方法がある。中でも、鋳込み成形は、大型の設備を必要とせず安価な製造方法であり、他の成形方法と比較して緻密な成形体を作製できることから、高密度の酸化物焼結体を容易に作製できるメリットがある。
【０００３】
鋳込み成形は、先ず、吸水性材料からなる鋳込み成形用成形型（以下、単に「成形型」ともいう。）の内部に、成形体の形状となる成形空間を設けて、この成形空間内にスラリーを充填する。そして、成形型の内壁全面から吸水して、成形体を成形する。
しかしながら、上記の成形型は、得ようとする成形体のサイズが大きくなると、対向する成形型の側壁部から吸水、着肉が進むにつれ、着肉層の合流部分で密度ムラや欠陥が発生する場合がある。
【０００４】
そのため、鋳込み成形における様々な提案がなされている。例えば、特許文献１は、吸水性多孔質材料の底面板上に撥水性の側壁で囲った成型空間を設けて、この空間にスラリーを注入して、上方から圧縮空気を吹き付けながら底面板から吸水させる技術の開示がある。この特許文献１は、均一なセラミックス成形体を効率よく作製することができる点で有用な技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許２５８６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示のある成形型は、成形体のサイズが大きくなった場合に、成形型の底面板上において、吸水が面内で均一にならないことがある。特に、撥水性の側壁と接続する底面板上において、底面板中央部よりも吸水が遅くなる場合がある。
成形体は、吸水がある程度終わり、残留する水分が成形体表面から蒸発する過程で収縮する。このとき、成形体中央部で乾燥収縮が始まる際に、撥水性の側壁に接触した成形体上部にスラリーが残存していた場合は、収縮により撥水性の側壁と成形体の間に隙間ができてしまう。そして、その隙間にスラリーが流れ込むと、成形体の外周部が撥水性の側壁に固着してしまい、成形体の収縮移動が阻害されて、成形体の外周部にクラックが発生するという問題が生じる。
【０００７】
また、特許文献１のように、製造効率の観点から、スラリーの上面を加圧して、スラリー中の水分を積極的に排出することも有用である反面、大型の成形体を得ようとすると、製造設備の複雑化や得られる成形体の変形やクラックを誘発する虞もある。
【０００８】
本発明は、鋳込み成形により、大径の成形体を作製する際に、クラックの誘発を抑制可能な酸化物成形体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】
【０００９】
本発明者は、酸化物成形体の製造に際し、スラリーに含まれる水分の底部からの吸収量を、所定領域において適正に制御することで、乾燥収縮時のクラックを抑制できることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
本発明は、吸水性を有する円形底部と非吸水性を有する側壁部で構成される鋳込み成形用成形型のスラリー充填空間に、酸化物粉末とバインダーを含むスラリーを注入し、常圧で前記スラリーに含まれる水分を前記円形底部に吸収させて酸化物成形体を成形する酸化物成形体の製造方法において、前記円形底部のうち、前記側壁部から離間した領域に水を含侵させてから、前記スラリー充填空間に前記スラリーを注入する酸化物成形体の製造方法の発明である。
【００１１】
前記領域は、前記側壁部のスラリー充填空間側によって画定される領域の直径をＤとしたとき、０．５Ｄ以下の領域であることが好ましい。
【００１２】
前記側壁部の前記スラリー充填空間側に非吸水性の柔軟性シートを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、酸化物成形体の成形において、クラックの発生を抑制することができ、例えば、大径の酸化物スパッタリングターゲットの製造に有用な技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明で用いる成形型を模した斜視図の一例。
【図２】本発明で用いる成形型を模した断面図の一例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、酸化物成形体の製造に際し、吸水性を有する円形底部と非吸水性の側壁部で構成されるスラリー充填空間を有する鋳込み成形用成形型を用いる。そして、そのスラリー充填空間に、酸化物粉末とバインダーを含むスラリーを注入し、常圧でスラリーに含まれる水分を円形底部に吸収させて酸化物成形体を成形する。
このとき、本発明では、吸水性を有する円形底部のうち、側壁部から離間した中央部の領域に、予め、水を含浸させてから、スラリーを注入する。
【００１６】
本発明の酸化物成形体の製造方法で適用する成形型の一例となる斜視模式図を図１に示す。また、図１のＡ−Ａ’に沿った断面模式図を図２に示す。この成形型１は、吸水性を有する円形底部２、および、非吸水性を有する側壁部３により、スラリー充填空間５を形成する。そして、このスラリー充填空間５は、上方に開口した凹部であり、スラリーが上方から注入・充填される。
【００１７】
本発明の酸化物成形体の製造方法は、円形底部２にスラリーを充填する前に、円形底部２の所定領域、すなわち、図１に示す含浸領域６に、予め水を含侵させる。これにより、スラリー充填時に、上記含浸領域６の吸水速度を緩やかにすることができ、成形体の中央部における乾燥収縮の開始を遅らせることができる。そして、本発明は、上記含浸領域６以外の円形底部２の側壁部に接触する外周近傍において、スラリーの水分を円形底部２から十分に吸水した後に、成形体の乾燥収縮を開始することができる。
また、本発明は、外周部で残留したスラリーが、乾燥収縮によって、成形体と側壁部との間で生じる隙間に流入することを防ぐことができ、成形体の外周部が側壁部に固着することを抑制できる。これにより、本発明は、成形体の収縮移動が阻害されることなく、成形体の外周部にクラックが発生することを抑制することができる。
そして、本発明の酸化物成形体の製造方法は、大径の成形体を作製する際のクラックの発生を抑制する観点から、例えば、直径が３００〜１０００ｍｍの酸化物成形体を得るのに好適である。
【００１８】
ここで、円形底部の全面に水分を含浸させてしまうと、円形底部の水分量が多くなり過ぎてしまい、円形底部全面の吸水速度が遅くなり、生産性が低下するとともに、円形底部の中央部と外周部の吸水速度の差が小さくなり、上述の原因によりクラックが発生する可能性がある。このため、本発明では、円形底部２に水を含侵させる含浸領域６を、図１に示す円形底部２のうち、側壁部３から離間した薄灰色で示す領域とする。そして、上記と同様の理由から、含浸領域６は、側壁部３のスラリー充填空間側によって画定される領域の直径をＤとしたとき、０．５Ｄ以下の領域にすることが好ましい。
【００１９】
吸水性を有する円形底部２は、スラリー中の粉末粒子を保持すると同時に、スラリーに含まれる水分を吸収、透過する機能を必要とする他に、重い成形体を支えながら一定の形状を維持できる硬さ、強度を持つ必要がある。このため、本発明では、例えば、石膏、多孔質セラミックス、多孔質樹脂等の材料を用いることが好ましい。
一方、非吸水性を有する側壁部３は、成形体の外形および輪郭を画定する機能を有する必要がある他、スラリー充填の際に、所定の形状を維持できる強度を有する必要もある。このため、本発明では、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂や金属等で構成される吸水率が０．１％以下の材料を用いることが好ましい。
【００２０】
本発明で適用するスラリーは、溶媒としての純水またはイオン交換水に、焼結体の原料となる酸化物粉末と、この酸化物粉末を溶媒中で分散させるための分散剤、成形体において酸化物粉末同士を結着するバインダーを含む。
酸化物粉末は、素原料酸化物の混合粉末の形態で用いることも可能である。ここで、均質性を高める観点、焼結時の収縮量を低減する観点から、鋳込み成形には、素原料酸化物を仮焼し、粉砕して得た酸化物粉末を用いることが好ましい。そして、仮焼の条件等、粉砕した酸化物粉末を得るまでの条件は、酸化物焼結体の成分組成に応じて決めればよい。
【００２１】
ここで、使用する酸化物粉末の粒径、スラリー濃度（固形分濃度）等は、特に限定するものではなく、例えば、酸化物粉末の比表面積はＢＥＴ値で１〜５０ｍ２／ｇ、スラリー濃度は３０〜９０質量％の範囲で調整すればよい。
そして、調整されたスラリーは、スラリー充填空間に流し込まれる。ここで、スラリーに含まれる水分は、加圧せず常圧で、所定の時間をかけて、円形底部へ排水される。尚、排水時間は、酸化物粉末の粒径、スラリーの濃度、成形体の厚さ等により、例えば、５〜５０時間程度である。
本発明の酸化物成形体の製造方法は、スラリー中の水分を加圧しない常圧で排水するため、製造設備の簡素化が達成できることに加え、得られる成形体の変形やクラックを抑制することができるという効果を奏する。
【００２２】
本発明の実施形態に係る製造方法は、側壁部のスラリー充填空間側に、スラリー充填後に側壁部から剥離する柔軟性シートを備えることが好ましい。柔軟性シートは、スラリー充填空間内での乾燥過程で、成形体の収縮と共に側壁部から剥離し、成形体の重心方向へ移動する。また、柔軟性シートは、乾燥が完了していなくても、側壁部から剥離した段階で剥がしてもよいし、乾燥が完了した後に剥がしてもよい。そして、柔軟性シートは、ゴム等の非吸水性の材料を適用することが好ましく、これにより、成形体との結着力が弱くなり、成形体を破損することなく、容易に剥がすことができる。
【実施例】
【００２３】
亜鉛錫複合酸化物（ＺｎＳｎＯ）の成形体を以下の手順で作製した。
ＺｎＯ粉末とＳｎＯ２粉末を湿式混合した後、乾燥造粒し、造粒粉を仮焼して仮焼粉末を得た。この仮焼粉末と、イオン交換水、分散剤、バインダーとを混合して、これをビーズミルで湿式粉砕して、固形分濃度が８２質量％のスラリーを作製した。
【００２４】
図１に示す、石膏製の吸水性を有する円形底部２上に、内径５４０ｍｍの金属製の側壁部３を設置し、その内側に厚さ１０ｍｍのゴム製の柔軟性シート４を設置して、直径Ｄが５２０ｍｍのスラリー充填空間５を有する成形型１を準備した。
円形底部２のうち、図１および表１に示す含浸領域６に、それぞれ、イオン交換水を含侵させた後、上記で得たスラリーを、スラリー充填空間に注入したのち、２０時間放置して鋳込み成形を行なった。その後、乾燥工程を経て、各成形型から成形体を取り出し、クラックの有無を確認した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
側壁部から離間していない領域、すなわち、円形底部の全面に水を含浸させた比較例１、および円形底部に水を全く含浸させない比較例２では、成形体にクラックが生じていることが確認されたが、本発明の製造方法を経て得た成形体には、クラックがないことが確認され、本発明の有効性が確認できた。
【符号の説明】
【００２７】
１．成形型
２．円形底部
３．側壁部
４．柔軟性シート
５．スラリー充填空間
６．含浸領域
【図１】
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【図２】
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