(57)【要約】【課題】スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体からなる原料の粉砕工程における設備への負荷を軽減し、不純物の混入の少ない焼結体粉末の製造方法、製造装置及び焼結体粉末を提供すること。【解決手段】使用済み焼結体ターゲットを加熱した後急冷することによってヒートショックによるクラックを発生させてから、使用済み焼結体ターゲットを粉砕することにより焼結体粉末を製造する。ジョークラッシャー等の粉砕設備を用いる機械的な粉砕を行う前に、予めヒートショックによってターゲット内部にクラックを形成しておくことで、その後の粉砕工程を小さな力で容易に行うことが可能である。したがって、粉砕工程における各粉砕設備への負荷を軽減することができる。これにより、部材からの摩耗粉の発生を低減することができる。【選択図】図１
2014141375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を加熱し、
加熱された前記焼結体を急冷し、
急冷された前記焼結体を粉砕する
焼結体粉末の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の焼結体粉末の製造方法であって、
前記急冷された焼結体の表面温度と内部温度との差は、前記焼結体の耐熱衝撃性における最大許容温度差以上である
焼結体粉末の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の焼結体粉末の製造方法であって、
前記急冷された焼結体の表面温度と内部温度との差は、前記焼結体の耐熱衝撃性における最大許容温度差の２倍以上である
焼結体粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の焼結体粉末の製造方法であって、
前記焼結体を加熱する温度は、２００℃以上５００℃以下である
焼結体粉末の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の焼結体粉末の製造方法であって、
前記焼結体を冷却する温度は、２０℃以上１００℃以下である
焼結体粉末の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の焼結体粉末の製造方法であって、
前記焼結体は、ＩＴＯ、ＧＺＯ、ＡＺＯ、ＩＧＺＯのいずれかである
焼結体粉末の製造方法。
【請求項７】
スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を加熱し、
加熱された前記焼結体を急冷し、
急冷された前記焼結体を粉砕する
製造方法により製造された焼結体粉末。
【請求項８】
スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を加熱し、
加熱された前記焼結体を急冷し、
急冷された前記焼結体を粉砕し、
前記粉砕により得られる焼結体粉末を焼結する
製造方法により製造されたスパッタリングターゲット。
【請求項９】
セラミックス材料の焼結体を加熱し、
加熱された前記焼結体を急冷し、
急冷された前記焼結体を粉砕し、
前記粉砕により得られる焼結体粉末を焼結する
スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１０】
スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を加熱する加熱部と、
加熱された前記焼結体を急冷する冷却部と、
前記加熱部で加熱された前記焼結体を前記冷却部へ搬送する搬送部と、
を具備する焼結体粉末の製造装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の焼結体粉末の製造装置であって、
前記急冷された焼結体を粗粉砕する粉砕部をさらに具備し、
前記搬送部は、前記冷却部で急冷された前記焼結体を前記粉砕部へ搬送する
焼結体粉末の製造装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の焼結体粉末の製造装置であって、
前記加熱部における加熱時間及び前記冷却部における冷却時間に基づき、前記搬送部における搬送速度を制御する制御部をさらに具備する
焼結体粉末の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体粉末の製造方法、製造装置及び焼結体粉末に関し、特に、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体の再利用等による焼結体粉末の製造方法に関し、また、焼結体粉末、スパッタリングターゲット、スパッタリングターゲットの製造方法及び焼結体粉末の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＤ（Flat Panel Display）等の製造において、基板上に薄膜を形成する方法として、スパッタ法（スパッタリング）が知られている。スパッタリングとは、真空中で不活性ガスイオンを加速してターゲットに衝突させ、それによりターゲットからはじき飛ばされる原子や分子を基板上に付着させる方法である。このターゲットは、成膜材料として用いられる焼結体であって、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の酸化物焼結体からなる。ところで、ＩＴＯターゲットは、高価な希少金属であるインジウムとスズの酸化物粉末を焼結して製造されるため、生産コストが高い。また、スパッタリングにおけるターゲットの使用効率は低く、成膜に消費されることなく残る部分が大きい。そこで、使用済みターゲットや、例えば焼結時にクラックが生じたもの等のスクラップとなったターゲットについて、リサイクルが実施されている。
【０００３】
特許文献１記載の高均質性ＩＴＯ焼結体の製造方法では、使用済みＩＴＯターゲットから原料粉末を得ることが提案されている。使用済みＩＴＯターゲットは、表面付着物の除去後、自生粉砕（ターゲット原料でなる大きい塊を粉砕媒体として用いる粉砕方法）により、平均粒径３μｍ以下の微細な粉末に粉砕され、焼結体の原料として用いられる（例えば、特許文献１の明細書段落[００２３]参照）。
【０００４】
特許文献２記載のＩＴＯ焼結体の再生方法は、再生前の焼結体を乳鉢、ロールクラッシャーまたはジョークラッシャー等により粒径１ｍｍ以下となるように粗粉砕し、さらにボールミルなどにより微粉砕してから成形及び焼結を行っている（例えば、特許文献２の明細書段落[００１６]、[００１７]参照）。
【０００５】
特許文献３記載のＩＴＯリサイクル粉を利用した高密度ＩＴＯ焼結体の製造方法は、ボールなしのボールミルにＩＴＯ焼結体の塊とイオン交換水を入れ自生粉砕を施し、乾燥して得られた粉末をＩＴＯリサイクル粉の原料としている。そして、この製造方法は、ＩＴＯリサイクル粉中に含まれる微細粒子を熱処理により粒成長させ、比表面積を所定の範囲に調整してから泥漿鋳込み成形を行うことで、緻密で均一な成形体を得るようにしている（例えば、特許文献３の明細書段落[０００８]、[０００９]参照）。
【０００６】
特許文献４記載のＩＴＯ焼結体の製造方法は、厚さ１０ｍｍ前後の板状のＩＴＯ焼結体を、必要に応じて適当な大きさに切断または破断した後、樹脂製の粉砕容器及び粉砕メディアを用いた湿式ボールミル粉砕を行っている。粉砕容器等を樹脂製とすることにより、湿式ボールミル粉砕で発生する不純物は樹脂のみとなり、樹脂が水に浮くことから除去しやすいというメリットがある（例えば、特許文献４の明細書段落[００１９]、[００２０]参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１６７９８号公報
【特許文献２】特開平１１−１００２５３号公報
【特許文献３】特開平１１−２２８２１９号公報
【特許文献４】特開２００５−７５６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のようなリサイクルの方法では、使用済みターゲット等の微粉砕を行う前に粗粉砕の工程が必要である。しかしながら、近年、酸化物ターゲットは高密度化が進み、高硬度となっているため、使用済みターゲットの粗粉砕が難しく、粉砕機への負荷が大きくなってしまう。このため、粉砕機の摩耗によって設備寿命が短くなるばかりか、粉砕によって得られる粉末中に、粉砕機の部材を構成する材料でなる不純物が混入してしまう。このような粉砕方法では、純度の高い粉末を得ることができず、例えば、高密度が要求される酸化物ターゲット等の焼結体の製造に再利用するには適さなくなってしまう。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体からなる原料の粉砕工程における設備への負荷を軽減し、不純物の混入の少ない焼結体粉末の製造方法、製造装置及び焼結体粉末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る焼結体粉末の製造方法は、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を加熱する。
加熱された前記焼結体は、急冷される。
急冷された前記焼結体は、粉砕される。
【００１１】
一形態に係る焼結体粉末は、上記焼結体粉末の製造方法により製造された焼結体粉末である。
【００１２】
一形態に係るスパッタリングターゲットは、上記焼結体粉末の製造方法により得られる焼結体粉末を焼結することにより製造されたスパッタリングターゲットである。
【００１３】
一形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、セラミックス材料の焼結体を加熱する。
加熱された前記焼結体は、急冷される。
急冷された前記焼結体は、粉砕される。
粉砕により得られる焼結体粉末は、焼結される。
【００１４】
一形態に係る焼結体粉末の製造装置は、加熱部と、冷却部と、搬送部とを具備する。
加熱部は、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を加熱する。
冷却部は、加熱された前記焼結体を急冷する。
搬送部は、前記加熱部で加熱された前記焼結体を前記冷却部へ搬送する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る焼結体粉末の製造方法のフローである。
【図２】図２は、実施例１におけるＩＴＯ焼結体の超音波探傷法による測定結果を示す写真である。
【図３】図３は、実施例１と比較例とを比較して結果をまとめた表である。
【図４】図４は、実施例２におけるＩＧＺＯ焼結体の超音波探傷法による測定結果を示す写真である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る焼結体粉末の製造装置を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記のように、焼結体を加熱後急冷することによって、熱衝撃による急激な熱応力の発生が起こり、焼結体の内部にクラックを生じさせることができる。スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体、例えば比較的高硬度の焼結体であっても、内部に予めクラックが生じることにより、ある程度粉砕されやすくなる。これにより、粉砕機等にかかる負荷が小さく抑えられ、部材からの摩耗粉の発生を低減することができる。したがって、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体からなる原料の粉砕工程における設備への負荷を軽減し、不純物の混入の少ない焼結体粉末を得ることができる。
【００１７】
前記急冷された焼結体の表面温度と内部温度との差は、前記焼結体の耐熱衝撃性における最大許容温度差以上であってもよい。
【００１８】
前記急冷された焼結体の表面温度と内部温度との差は、前記焼結体の耐熱衝撃性における最大許容温度差の２倍以上であってもよい。熱衝撃によって、表面と内部との間に最大許容温度差の２倍以上の、より大きな温度差を生じさせられた焼結体は、より微細で多数のクラックを生じると考えられる。これにより、焼結体の粉砕をより容易にすることができる。
【００１９】
前記焼結体を加熱する温度は、２００℃以上５００℃以下であってもよい。
【００２０】
前記焼結体を冷却する温度は、２０℃以上１００℃以下であってもよい。
【００２１】
前記焼結体は、ＩＴＯ、ＧＺＯ(Gallium Zinc Oxide)、ＡＺＯ(Aluminum Zinc Oxide)、ＩＧＺＯ(Indium Gallium Zinc Oxide)のいずれかであってもよい。
【００２２】
上記焼結体粉末の製造方法により製造された焼結体粉末によれば、次のような効果が得られる。焼結体に熱衝撃を与えてクラックを生じさせ、粉砕工程における粉砕機等への負荷を軽減させた結果、得られる焼結体粉末は、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を従来の方法で粉砕した焼結体粉末と比べて、純度が高く均質である。
【００２３】
本技術におけるスパッタリングターゲットが、上記焼結体粉末の製造方法により得られる焼結体粉末を焼結することにより製造されたスパッタリングターゲットである場合、つぎのような効果が得られる。スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を粉砕することにより得られる焼結体粉末であって、粉砕による不純物の混入の少ない焼結体粉末は、スパッタリングターゲットの製造に適した純度を有している。このような焼結体粉末を焼結することにより、比較的容易にリサイクルによるスパッタリングターゲットを製造することができる。
【００２４】
本技術における焼結体粉末の製造方法は、スパッタリングターゲットの材料がリサイクルされる場合に限られず、セラミックス材料の焼結体を用いる焼結体粉末の製造方法に応用することができる。そして、ターゲットに用いられた材料以外のセラミックス材料を用いる場合であっても、熱衝撃を利用してクラックを生じさせることによって、より容易に不純物の混入の少ない焼結体粉末を得ることができ、スパッタリングターゲットの製造も容易となる。
【００２５】
上記した焼結体粉末の製造装置では、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体を加熱部にて加熱し、その後冷却部に搬送して急冷することにより、焼結体に部材（例えば破断するための部材）を接触させることなく、熱衝撃のみによって焼結体にクラックを生じさせることができる。これにより、焼結体を粗粉砕する工程が容易となり、部材を構成する材料でなる不純物の混入を少なく抑えることができる。
【００２６】
前記焼結体粉末の製造装置は、前記急冷された焼結体を粗粉砕する粉砕部をさらに具備してもよい。その場合、前記搬送部は、前記冷却部で急冷された前記焼結体を前記粉砕部へ搬送する。すなわち、一つの装置内で、焼結体に熱衝撃を与えた後に粗粉砕を行うことで、材料の焼結体から焼結体粉末を得ることができるようにしてもよい。
【００２７】
前記焼結体粉末の製造装置は、前記加熱部における加熱時間及び前記冷却部における冷却時間に基づき、前記搬送部における搬送速度を制御する制御部をさらに具備してもよい。
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
なお、以下では、粉砕による粉砕物のおよその粒径によって、粒径（粒の直径を意味する）ｍｍまで粉砕することを「粗粉砕」、粒径１０−数１００μｍまで粉砕することを「粉砕」、粒径μｍ以下まで粉砕することを「微粉砕」という。
【００２９】
［実施形態に係る焼結体粉末の製造方法］
図１は、本発明の一実施形態に係る焼結体粉末の製造方法のフローである。本実施形態に係る焼結体粉末の製造方法は、使用済み焼結体ターゲットの回収工程（ステップＳ１０）と、エッチング工程（ステップＳ２０）と、ヒートショック工程（ステップＳ３０）と、ジョークラッシャー工程（ステップＳ４０）と、ロールミルクラッシャー工程（ステップＳ５０）と、ジェットミル工程（ステップＳ６０）と、微細焼結体粉末の回収工程（ステップＳ７０）とを有する。
【００３０】
（使用済み焼結体ターゲットの回収工程）
スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体として、例えば、スパッタリング後にバッキングプレートから剥離して得られる使用済み焼結体ターゲットが回収される。使用済み焼結体ターゲットは、実際にスパッタリングに使用したターゲットのみに限られず、例えば焼結時にクラックが生じたもの等のスクラップとなったターゲットであってもよい。
【００３１】
（エッチング工程）
次に、使用済み焼結体ターゲットの表面の不純物が、エッチング等により除去される。例えば、酸エッチング等によって、使用済み焼結体ターゲットのボンディング面にあるろう材が除去される。
【００３２】
（ヒートショック工程）
続いて、いわゆるヒートショックを施されることによって、使用済み焼結体ターゲットの内部に微細なクラックが形成される。ヒートショックによるクラックは、使用済み焼結体ターゲットを加熱した後急冷することによって発生させることができる。加熱方法としては、例えば遠赤外線加熱器を用いることができる。急冷方法としては、例えば水冷が挙げられる。急冷は、例えば加熱された焼結体ターゲットを水や冷却ガスなどの冷却媒体中で移動させることで行われてもよい。使用済み焼結体ターゲットは、例えば、２００℃以上５００℃以下の温度で加熱され、２０℃以上１００℃以下の温度で冷却される。
【００３３】
ヒートショック工程における加熱温度と急冷温度との温度差、及び、急冷における冷却速度は、ターゲットを構成する焼結体の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒｎ（Thermal Shock Fracture Resistance Parameter）、焼結体の熱伝導率及び焼結体から冷却媒体への熱伝達係数により決定される。急冷に伴い、焼結体の内部と表面とに生じる温度差によって発生する内部応力が焼結体の強度を越えたとき、内部応力が焼結体を破壊する。発生する内部応力は、焼結体の弾性率、熱膨張係数、及び、内部と表面との温度差を乗じて求められる。発生する内部応力が焼結体の強度に等しいと仮定すると、焼結体にクラックを生じるのに必要な内部と表面との温度差を算出することができる。ここで算出される温度差が、焼結体の固有の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒｎに相当する。熱衝撃破壊抵抗係数Ｒｎは、以下の式で表すことができる。
【００３４】
Ｒｎ＝ΔＴmax=σ（１−ν）／Ｅα
ΔＴmax：熱応力値（発生する内部応力）が材料の破壊強度σに等しいとして算出される臨界の最大温度差
σ：強度
ν：ポアソン比
Ｅ：弾性率
α：熱膨張係数
【００３５】
典型的には、使用済み焼結体ターゲットの内部と表面とに生じる温度差が、耐熱衝撃性における最大許容温度差の２倍以上となるように、ターゲットの加熱及び冷却が行われる。耐熱衝撃性は、「物体が急激な加熱または冷却によって激しい温度変化にさらされ急激な熱応力が発生する現象を熱衝撃といい、このとき耐え得る最大許容温度差ΔＴｃや熱衝撃抵抗係数によって耐熱衝撃性を表す」と定義される（出典：JIS R 1600 ファインセラミックス関連用語）。最大許容温度差は、「試験片に熱衝撃を加えたとき、試験片が熱破断又は微細クラックを生じない最大の急冷温度差」と定義される（出典：JIS R 1648 ファインセラミックスの熱衝撃試験方法）。
ターゲット内部と表面との温度差を上記最大許容温度差の２倍以上とするのは、急冷された使用済み焼結体ターゲットの内部に温度勾配が生じることを考慮し、ターゲット内部においても２点間に最大許容温度差以上の温度差を生じさせるためである。
【００３６】
なお、参考として、酸化物がヒートショックでクラックを生じるのに必要な内部と表面との温度差（ΔＴmax）の例を示す。微細で多数のクラックを生じるためには、それぞれの倍以上の温度差でヒートショックを与えることが望ましい。
ＩＴＯ…１２０℃
ＩＧＺＯ…１５０℃
ＡＺＯ…１２１℃
ＧＺＯ…７１℃
【００３７】
ヒートショックにより内部にクラックが形成された使用済み焼結体ターゲットは、砕けやすくなる。例えば、クラックが形成された使用済み焼結体ターゲットは、ヒートショック工程中及びヒートショック工程から取り出され、搬送される際に受ける外力等により、砕けて小さな焼結体片となる。これにより、例えば、内部に微細なクラックを有し、そのクラックに沿って容易に０．５ｍｍ程度に粗粉砕され得る焼結体片を得ることができる。
【００３８】
（ジョークラッシャー工程）
続いて、使用済み焼結体ターゲットの粗砕物として得られた焼結体片は、ジョークラッシャーで粗粉砕される。ヒートショックにより内部に予めクラックを生じて割れやすくなったことにより、焼結体片はジョークラッシャーに大きな負荷をかけることなく粗粉砕される。使用済み焼結体ターゲットは、ヒートショック工程の前後における外観上のサイズが変わらず、サイズが大きいままジョークラッシャーに投入されたとしても、内部にクラックを有することにより、比較的小さな力で粗砕され、粗粉砕される。
【００３９】
（ロールミルクラッシャー工程）
その後、焼結体片は、ロールミルクラッシャーにてさらに細かく粉砕される。ロールミルクラッシャーによる粉砕においても、焼結体片の内部に微細なクラックがあることによって、粉砕の負荷が軽減される。この工程により焼結体粉末の粒径は、例えば、約１００μｍ以下となる。
【００４０】
（ジェットミル工程）
さらに、焼結体粉末は、ジェットミルクラッシャーにて微粉砕され、例えば、粒径０．５μｍ以下の微細な焼結体粉末となる。
【００４１】
（微細焼結体粉末の回収工程）
最終的に、使用済み焼結体ターゲットと同じ材料で構成された微細焼結体粉末が回収される。回収された微細焼結体粉末は、例えばスパッタリングターゲットの材料として再利用される。スパッタリングターゲットは、微細焼結体粉末を焼結することで製造することができる。典型的には、微細焼結体粉末は、プレス成形または鋳込み成形等の方法で成形された後、焼成炉により酸素雰囲気中で焼結される。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係る焼結体粉末の製造方法は、ジョークラッシャー等の粉砕設備を用いる機械的な粉砕を行う前に、予めヒートショック工程によってターゲット内部にクラックを形成しておくことで、その後の粉砕工程を小さな力で容易に行うことが可能である。したがって、ジョークラッシャー工程からの一連の粉砕工程における各粉砕設備への負荷を軽減することができる。
【００４３】
また、急激な温度変化のみによって、粗砕前のターゲットを内部から粗砕しやすくすることができるため、例えばターゲットを破断機等で破断して予めサイズを小さくしておくことが不要となる。このため、粗砕前のターゲットに、破断機等の部材を構成する材料でなる不純物の混入のおそれがない。以上の方法により製造された焼結体粉末は、粉砕工程における各粉砕設備への負荷が軽減されたことによって、粉砕設備の部材からの摩耗粉の発生が抑えられるため、異物の混入が少なく、高純度である。
【００４４】
［実施例１］
本発明者は、上記実施形態に係る焼結体粉末の製造方法により、以下の条件でＩＴＯ焼結体の微粉末化を行った。
【００４５】
＜本実施形態による実施例１の条件＞
・粉砕される材料：使用済みＩＴＯターゲット片（ＩＴＯ焼結体）、４０×１２０×６ｍｍ
・粗砕方法：下記加熱条件（１）及び冷却条件（２）によるヒートショック
（１）加熱条件：電熱ヒーター、加熱時間３０−６０分、加熱温度２００℃、３００℃、４００℃、５００℃から選択
（２）冷却条件：水冷（水槽中に投入）、冷却時間５−１０分、冷却温度（初期水温）２０℃
・粗砕（粗粉砕）：ジョークラッシャー
・粉砕（微粉砕）方法：ロールミルクラッシャー及び微粉砕機
【００４６】
実施例１と対比される比較例として、本発明者は、上記実施例１の条件のうち、ヒートショックによる粗砕を行わず、従来の粉砕工程によってＩＴＯ焼結体の微粉末化を行った。比較例による粗砕方法では、ＩＴＯ焼結体を直接ジョークラッシャーで粗砕した。
＜比較例の条件＞
・粉砕される材料：実施例１と同じ
・粗砕（粗粉砕）方法：ジョークラッシャー
・粉砕（微粉砕）方法：ロールミルクラッシャー及び微粉砕機
【００４７】
図２を参照して、ヒートショックの有無による粗砕（粗粉砕）前のＩＴＯ焼結体の状態を説明する。
【００４８】
図２は、実施例１におけるＩＴＯ焼結体の超音波探傷法による測定結果を示す写真である。これらの写真は、ジョークラッシャーに投入される直前のＩＴＯ焼結体の、内部のクラック形成の有無、及び、形成されたクラックの形状等を示している。すなわち、実施例１において加熱温度を２００℃、３００℃、４００℃、５００℃のいずれかとしてそれぞれヒートショックを与えて急冷した後のＩＴＯ焼結体内部の状態を調べたものである。
比較例による粗砕前のＩＴＯ焼結体内部の状態については、図示を省略している。一般に、ＩＴＯ焼結体ターゲットは、超音波探傷法により、内部にクラックがないことを確認された後に出荷されるので、比較例のＩＴＯ焼結体はクラックを有しない状態である。
【００４９】
図２に示すとおり、実施例１のヒートショックを与えた後のＩＴＯ焼結体は、内部全体に微細なクラックを有し、比較例のＩＴＯ焼結体よりも粉砕されやすくなっている。図２からわかるように、スパッタリングターゲットの材料として用いられたＩＴＯ焼結体（使用済みＩＴＯターゲット）は、比較的均質性が高く、ヒートショックによる内部応力の分布も均一に近いため、全体にわたってクラックを形成される。
【００５０】
また、実施例１を各温度条件によって比較すると、ヒートショックにおける加熱温度が高かったＩＴＯ焼結体ほど、内部に深いクラック（幅の大きいクラック）を密に生じており、より緻密に微細なクラックを形成している。このように、加熱温度と急冷温度との差を大きくすると、クラック発生の効果が大きくなる。急冷された焼結体の内部と表面との温度差が大きくなるほど、急激に発生する内部応力も大きくなり、微細で多数のクラックを生じやすくなるからである。
【００５１】
さらに、実施例１及び比較例によると、粉砕工程及び粉砕結果に、以下の違いが確認された。実施例１と比較例とを比較した結果は、図３の表にまとめたとおりである。
【００５２】
比較例の場合、ジョークラッシャーの使用中、比較的高音の大きな騒音が発生していた。このことから、比較例の粗砕方法では、ＩＴＯ焼結体とジョークラッシャーの部材との間に、大きな力が掛かっていたことがわかる。この点、実施例１によると、ジョークラッシャーの使用中、高音の騒音は小さく抑えられていた。このことから、実施例１は、ヒートショックによりＩＴＯ焼結体の内部にクラックを生じさせたことによって、ジョークラッシャーへの負荷を小さく抑えることができたといえる。
【００５３】
比較例の場合、ジョークラッシャー及びロールミルクラッシャーの使用中に粗砕物や粉砕物の飛び散りが多かった。また、比較例による粗砕物や粉砕物の形状を見ると、角が尖った形状の粒が多い傾向にあった。このことから、比較例の粗砕方法では、ＩＴＯ焼結体の粗砕物や粉砕物と設備の部材との接触時に部材の表面が削り取られる等の摩耗が生じやすいことがわかる。この点、実施例１によると、ジョークラッシャー及びロールミルクラッシャーの使用中に粗砕物や粉砕物の飛び散りが少なくなっていた。また、実施例１により得られた粗砕物や粉砕物には、角の取れた丸い形状の粒が多く見られた。このことから、実施例１は、ＩＴＯ焼結体の粗砕物や粉砕物と設備の部材との接触による摩耗を減少させ、ＩＴＯ焼結体微粉末への摩耗粉の混入を防止することにつながる。
比較例のように、使用済みターゲットの粗粉砕工程で粉砕物等の飛び散りが多いと、粉塵の発生が問題となり、作業者の健康に悪影響を及ぼすことが懸念される。一方、実施例１の場合に粉砕物等の飛び散りが少ないことからわかるとおり、粗粉砕の前処理として使用済みターゲットにヒートショックを与えることによって、粉塵を発生させない方法で焼結体微粉末を製造することができる。
【００５４】
実際、実施例１及び比較例によって得られたＩＴＯ焼結体微粉末中に、設備の部材を構成する材料でなる不純物の成分がどれだけ含まれるかを測定すると、次のような結果が得られた。設備の部材を構成する材料が、例えば鉄（Ｆｅ）であった場合、比較例では平均８ｐｐｍ（実測値は５ｐｐｍから１０ｐｐｍ）のＦｅが検出されたが、実施例１では分析定量下限以下の５ｐｐｍ以下であった。このように、実施例１によると、使用済みＩＴＯターゲットから、リサイクルによるＩＴＯターゲットの製造に直接用いることができるような、高純度のＩＴＯ焼結体微粉末が得られる結果となった。
【００５５】
さらに、実施例１によると、ＩＴＯ焼結体にヒートショックを与える工程は、長い時間を要さず、複雑な設備を使わずに行うことができるというメリットがある。
その他のメリットとして、粉砕に必要な負荷を減少させたことにより、使用済み焼結体ターゲットのような高硬度の材料を粉砕する場合であっても、設備の部品を高硬度の材質とする必要がなくなるので、設備の部品にかかるコストを抑えることができる。また、設備寿命も改善することができる。
【００５６】
［実施例２］
本発明者は、上記実施形態に係る焼結体粉末の製造方法により、ＡＧＯ(Aluminum Zinc Oxide)焼結体、ＧＺＯ(Gallium Zinc Oxide)焼結体及びＩＧＺＯ(Indium Gallium Zinc Oxide)焼結体をそれぞれ粗砕し、続いて微粉末化を行った。
＜本実施形態による実施例２の条件＞
・粉砕される材料：使用済みターゲット片（ＡＧＯ焼結体、ＧＺＯ焼結体、ＩＧＺＯ焼結体から選択）、１００×１００×６ｍｍ
・粗砕方法：加熱し、その後に急冷（ヒートショック）
（１）加熱条件の例：加熱温度３８０−４００℃（ＩＧＺＯ焼結体の場合）
（２）冷却条件の例：水冷、冷却時間５−１０分、冷却温度２０℃
・粗砕（粗粉砕）：ジョークラッシャー
・粉砕（微粉砕）方法：ロールミルクラッシャー及び微粉砕機
【００５７】
図４は、上記実施例２におけるＩＧＺＯ焼結体の超音波探傷法による測定結果を示す写真である。図４は、実施例２でヒートショックを与えた直後のＩＧＺＯ焼結体の内部の状態を示す。ＩＧＺＯ焼結体も、ヒートショックによって内部にクラックを形成することがわかる。
【００５８】
実施例２の結果、ＡＧＯ、ＧＺＯ及びＩＧＺＯのいずれの材料でなる使用済みターゲット片も、ヒートショックによってクラックを生じ、その後の粉砕工程において比較的小さな負荷で粉砕された。このように、他の材料からなる使用済みターゲットを粉砕して焼結体粉末を製造する場合であっても、ヒートショックを与えて粗砕を行うことにより、実施例１同様の効果を得ることができた。
【００５９】
［実施形態に係る焼結体粉末の製造装置］
以上の方法を実現するため、粉砕設備は、図５に示す構造を有する。図５は、本発明の一実施形態に係る焼結体粉末の製造装置を説明する概念図である。
【００６０】
図５に示す焼結体粉末の製造装置としての粉砕設備１は、加熱部２と、冷却部３と、搬送部４とを具備する。加熱部２は、例えば、遠赤外線ヒーター等の加熱器を備え、スパッタリングターゲットの材料として用いられた焼結体Ｓを加熱する領域である。冷却部３は、例えば、冷却水または冷却ガス等の冷媒によって焼結体Ｓを急冷する領域である。搬送部４は、加熱部２で加熱された焼結体Ｓを冷却部３へ搬送する機能を有する。搬送部４は、ローラ、ベルト、または、移動ステージ等の搬送機構を有する。
【００６１】
図示しない制御部によって搬送部４の搬送速度が制御されてもよい。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)等のコンピュータに用いられるハードウェア、またはハードウェア及びソフトウェアにより実現される。制御部は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスにより実現されてもよい。制御部によって、搬送部４の搬送速度は、設定された加熱時間及び冷却時間の間、焼結体Ｓを加熱部２及び冷却部３に保持するように制御される。使用者が、加熱部２における加熱時間及び冷却部３における冷却時間の情報を、制御部に入力することにより、これらの時間を設定してもよい。
【００６２】
加熱部２と冷却部３とは、近接して配置されている。両者の間は、焼結体Ｓの通過時を除き、断熱扉５によって仕切られている。加熱部２と冷却部３とが近接しているため、焼結体Ｓを加熱部２による加熱後すぐに冷却部３で急冷することができ、効率よくヒートショックを与えることができる。
【００６３】
なお、加熱部２の加熱温度は、２００℃から５００℃の範囲で調節されることが好ましい。加熱温度を２００℃以上とすることによって、ヒートショックの効果が充分に得られるようにしている。また、高温の上限を５００℃程度とすることによって、エネルギーコストが過度に大きくならないようにし、作業の安全性を損なわないようにしている。
また、冷却部３の冷却温度は、２０℃から１００℃の範囲で調節されることが好ましい。その場合、冷却方法として水中への投入または水スプレーを採用することができ、コストを小さく抑えることができる。なお、冷却方法として水冷を採用する場合、焼結体Ｓの表面の水を蒸発させてから、その後の粉砕工程による処理を行うことが好ましい。
【００６４】
以上のように構成された粉砕設備１によって、粉砕前の焼結体Ｓにヒートショックを与えることによって焼結体Ｓの内部にクラックを生じさせ、その後の粉砕工程の負荷を軽減させることができる。なお、粉砕設備１は、図示しない粉砕部をさらに有し、ヒートショックの後の粉砕工程まで行うことができるように構成されていてもよい。
【００６５】
［他の実施形態］
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【００６６】
上記実施形態に係る製造方法では、焼結体を粗粉砕した後、一連の粉砕工程によって微粉末とし、スパッタリングターゲットの材料として再利用する例を説明した。しかし、本技術は、焼結体にヒートショックを与えて粗砕した後、微粉砕まで行うことに限定されない。例えば、図１に示した実施形態のヒートショック工程（ステップＳ３０）以降、任意の段階で焼結体粉末を回収し、他の用途に用いてもよい。一例として、図１のロールミルクラッシャー工程（ステップＳ５０）により得られた焼結体粉末を酸溶解し、化学的に分離される有価物質を回収することが挙げられる。
【００６７】
実施形態で説明した加熱条件及び冷却条件は、上記に限られず、種々に設定することができる。例えば、図１に示した実施形態のヒートショック工程は、使用済み焼結体ターゲットの内部と表面とに生じる温度差が、耐熱衝撃性における最大許容温度差以上であってもよい。ヒートショックにより生じる温度差が最大許容温度差以上であれば、使用済み焼結体ターゲットにクラックを形成することができるので、上記同様の効果を得ることができる。
【００６８】
上記実施形態に係る製造方法及び製造装置は、他の酸化物又はセラミックス材料からなる使用済みターゲットに適用されてもよい。また、スパッタリングターゲットを粉砕する場合に限られず、ターゲット以外のセラミックスや酸化物材料の粉砕工程にも応用することが可能である。すなわち、粉砕前にターゲット以外のセラミックスや酸化物材料を加熱後冷却することによって、上記実施形態同様の効果を得ることができる。例えば、上記実施形態と同様の方法でセラミックスを粉砕することにより、スパッタリングターゲットの原料として利用可能な、純度の高いセラミック粉末を得ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１…粉砕設備
２…加熱部
３…冷却部
４…搬送部
【図１】
2014141375.tif 000003
【図３】
2014141375.tif 000004
【図５】
2014141375.tif 000005
【図２】
2014141375.tif 000006
【図４】
2014141375.tif 000007