(57)【要約】【課題】相対密度が９５％以上で、ターゲット内の密度差が０．２ｇ／ｃｍ３以下である酸化インジウムを主成分として酸化物換算でタングステンを０．１〜１０ｗｔ％含む透明導電性薄膜作製用ターゲット材及びその製造方法の提供を課題とする。【解決手段】酸化インジウム粉と、金属タングステン粉あるいは金属タングステン粉と酸化タングステン粉とを、得られるターゲット中のタングステン品位が酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％となるように混合し、得られた混合物を型に入れ、不活性雰囲気中または真空中でホットプレスにより加圧成形してタングステンの品位が、酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％であり、その相対密度が９５％以上であり、その密度差が０．２ｇ／ｃｍ３以下である透明導電性薄膜作製用ターゲット材を得る。【選択図】    なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要成分が酸化インジウムとタングステンとからなり、タングステンの品位が、酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％であり、その相対密度が９５％以上であり、その密度差が０．２ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする透明導電性薄膜作製用ターゲット材。
【請求項２】
請求項１記載のターゲット材の製造方法であり、酸化インジウム粉と金属タングステン粉とを、得られるターゲット中のタングステン品位が酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％となるように混合し、得られた混合物を型に入れ、不活性雰囲気中または真空中でホットプレスにより加圧成形することを特徴とする透明導電性薄膜作製用ターゲット材の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のターゲット材の製造方法であり、酸化インジウム粉と金属タングステン粉と酸化タングステン粉とを、得られるターゲットのタングステン品位が酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％となるように混合し、得られた混合物を型に入れ、不活性雰囲気中でホットプレスにより加圧成形することを特徴とする透明導電性薄膜作製用ターゲット材の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のターゲットの製造方法において、得られるターゲットの酸化物換算でのタングステン品位の内の、０．１〜１０．０ｗｔ％を、金属タングステン粉末を用いて調整することを特徴とする透明導電性薄膜作製用ターゲット材の製造方法。
【請求項５】
第１の請求項に係る透明導電性薄膜作製用ターゲット材を用いたことを特徴とする透明導電性薄膜作製用ターゲット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池などに用いられる低抵抗の透明導電性薄膜を、スパッタリング法で作製する際に使用されるスパッタリングターゲットの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透明導電性薄膜は、高い導電性と高い透過率を有し、太陽電池や液晶表示素子、その他各種受光素子の電極などに利用されている他、自動車や建築用の熱線反射板、帯電防止膜、防曇用の透明発熱体としても利用されている。
【０００３】
特に錫をドーパントとして含む酸化インジウム膜、すなわちＩｎ２Ｏ３−Ｓｎ系膜はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ、）膜と称され、特に低抵抗の膜が容易に得られることから良く用いられている。
【０００４】
しかし、前記透明導電性薄膜は、キャリア濃度が非常に高いため、赤外波長領域での透過率が低下している。これは、赤外光のキャリア電子によるプラズマ吸収による。従って、前記の透明導電性薄膜を太陽電池に用いた場合、赤外光をセルに入射させることができず、エネルギーとして有効に利用できないという問題があった（特許文献１  段落０００７参照）。
【０００５】
ところで、これらの透明導電性薄膜の製造方法としては、スパッタリング法が良く用いられている。スパッタリング法は、蒸気圧の低い材料の成膜や、精密な膜厚制御を必要とする成膜の際に有効な手法であり、操作が非常に簡便であるため、工業的に広範に利用されている。
【０００６】
スパッタリング法は、一般に、約１０Ｐａ以下のガス圧のもとで、基板を陽極とし、薄膜の原料であるターゲットを陰極として、これらの間にグロー放電を起こしてアルゴンプラズマを発生させ、プラズマ中のアルゴン陽イオンを陰極のターゲットに衝突させ、衝突によってはじきとばされるターゲット成分の粒子を基板上に堆積させて、薄膜を形成するものである。
【０００７】
スパッタリング法により前記問題のない膜を得るべく、酸化インジウムを主成分として、タングステン／インジウム原子数比が０．００３〜０．１５の範囲で、タングステンを含有する混合粉末を焼結して形成することにより、タングステンが、酸化インジウムのインジウムサイトに置換固溶しており、相対密度が９０％以上のターゲットが提案されている。（特許文献１  参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２５６４２４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スパッタリング法では、長時間スパッタリングした場合にエロージョン近傍に突起物（ノジュール）が発生して、成膜中にアーキングが起きやすくなるが、これを防止するためには相対密度が９５％以上のターゲットを用いることが好ましいとされている。また、相対密度が９５％以上であってもターゲット内に大きな密度差があると、安定した成膜を行うことができないことも近時良く知られたこととなっている。
【００１０】
こうした視点より、特許文献１記載のターゲットをみると、確かに相対密度は９５％以上となっているものの、ターゲット内の密度差は０．２ｇ／ｃｍ３以下となっていない。この結果、長時間にわたって安定して使用しうるターゲットとなっていない。
【００１１】
本発明はこうした点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとするところは、相対密度が９５％以上で、ターゲット内の密度差が０．２ｇ／ｃｍ３以下である酸化インジウムを主成分として酸化物換算でタングステンを０．１〜１０ｗｔ％含む透明導電性薄膜作製用ターゲット材及びその製造方法の提供である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本第１の請求項に係る発明は、主要成分が酸化インジウムとタングステンとからなり、タングステンの品位が、酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％であり、その相対密度が９５％以上であり、その密度差が０．２ｇ／ｃｍ３以下である透明導電性薄膜作製用ターゲット材である。
【００１３】
本第２の請求項に係る発明は、請求項１記載のターゲット材の製造方法であり、酸化インジウム粉と金属タングステン粉とを、得られるターゲット中のタングステン品位が酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％となるように混合し、得られた混合物を型に入れ、不活性雰囲気中または真空中でホットプレスにより加圧成形して透明導電性薄膜作製用ターゲット材を得るものである。
【００１４】
本第３の請求項に係る発明は、請求項１記載のターゲット材の製造方法であり、酸化インジウム粉と金属タングステン粉と酸化タングステン粉とを、得られるターゲットのタングステン品位が酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％となるように混合し、得られた混合物を型に入れ、不活性雰囲気中でホットプレスにより加圧成形するものである。
【００１５】
本第４の請求項に係る発明は、請求項３記載の透明導電性薄膜作製用ターゲットの製造方法において、得られるターゲットの酸化物換算でのタングステン品位の内の、０．１〜１０．０ｗｔ％を、金属タングステン粉末を用いて調整するものである。
【００１６】
本第５の請求項は本第１の請求項に係るターゲット材を用いたターゲットである。
【００１７】
なお、本発明の透明導電性薄膜作製用ターゲット材より透明導電性薄膜作製用ターゲットを得るには、透明導電性薄膜作製用ターゲット材を所定寸法に切断、成形し、ろう材等を用いてバッキングプレートに貼り付けて得る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
前記したように、ターゲットを用いて長時間スパッタリングをして成膜すると、ノジュールやアーキングが発生する。成膜中にアーキングが発生すると膜質が悪化して低抵抗の膜が作製できない。
【００１９】
本発明者は多大な検討に基づき、ノジュールやアーキングの生じやすさはターゲット材の相対密度と密接に関連があること、ターゲット材の相対密度を９５％以上とし、ターゲット材内の密度差を０．２ｇ／ｃｍ３以下にすることで、効果的にノジュールおよびアーキングの発生を抑制できることを見出し、本発明に至った。
【００２０】
本第１の請求項に係る発明はこうした条件を考慮したものであり、透明導電性薄膜作製用ターゲット材を主要成分が酸化インジウムとタングステンとからなり、タングステンの品位が、酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％であり、その相対密度が９５％以上であり、ターゲット材内の密度差が０．２ｇ／ｃｍ３以下であるものとすることにより、赤外光を透過させ得る導電性薄膜を得ることが可能となる。
【００２１】
本第２請求項の係る発明は、第１請求項に係る透明導電性薄膜作製用ターゲット材を得るものであり、酸化インジウム粉と金属タングステン粉とを、得られるターゲット材中のタングステン品位が酸化物換算で０．１〜１０．０ｗｔ％となるように混合し、得られた混合物を型に入れ、不活性雰囲気中でホットプレスにより加圧成形するものである。
【００２２】
この際、用いる酸化インジウム粉、金属タングステン粉、酸化タングステン粉の平均粒径を５．０μｍ以下とすることが好ましい。これより粒径が大きいとターゲット材内での密度差を安定的に０．２ｇ／ｃｍ３以下にしがたいからである。また、９５％以上の焼結密度が得られにくいからでもある。一方、あまりに細かい粒子を使用すると、その粒子を得るための労力が大きくなり、現実的ではなくなる。そのため、０．１μｍ以上の粒子とすることがより好ましい。
【００２３】
また、ホットプレスの条件としては以下のようにすることが好ましい。
・雰囲気
ホットプレス時に型を用いるが、通常この型は黒鉛製である。従って、型の酸化を防止するために不活性雰囲気中、または真空中でホットプレスすることが好ましい。
・温度及び圧力
ホットプレス時の温度と圧力は得られる成形体密度に影響する。本発明では、到達温度を７５０℃以上とし、圧力を２５ｋｇｆ／ｃｍ２（２．４５×１０６Ｐａ）好ましくは５０ｋｇｆ／ｃｍ２（４．９×１０６Ｐａ）とすることが好ましい。
【００２４】
本発明において、到達温度を７５０℃以上に設定していないと、作製されたターゲット材の相対密度が９５％以下となる。また、到達温度を７５０℃以上にした場合、圧力を２５ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすれば、得られるターゲット材の相対密度は９５％以上となるが、安定的に相対密度９５％以上を得るためには５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の圧力を加えることが望ましい。
【００２５】
本第３の請求項に係る発明は、前記透明導電性薄膜作製用ターゲット材の製造において、タングステン源として金属タングステン粉と酸化タングステン粉とを用いるものである。本発明において、タングステン源として酸化タングステンのみを用いると、得られる透明導電性薄膜作製用ターゲット材内の密度差を０．２ｇ／ｃｍ３以下とすることができないからである。こうすることにより請求項２の発明より安価に透明導電性薄膜作製用ターゲット材を製造することができる。
【００２６】
本第４の請求項に係る発明は、請求項３の発明において用いうる最適な酸化タングステンの範囲を示したものであり、本範囲であれば、安価で確実に密度差を０．２ｇ／ｃｍ３以下とすることが可能である。
【００２７】
なお、請求項３〜４においても、粉の粒径、ホットプレス条件は請求項２と同一とすることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の透明導電性薄膜作製用ターゲット材を用いて透明導電性薄膜作製用ターゲットを得るには、透明導電性薄膜作製用ターゲット材を、成形加工してろう材等を用いてバッキングプレートに貼り付ける。
【００２９】
【実施例】
次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
（実施例１）
平均粒径が１μｍ以下の酸化インジウム粉末に、平均粒径１μｍ以下の金属タングステン粉末を、得られるターゲット材のタングステン品位が酸化物換算で５ｗｔ％となるように調合して、樹脂製ポットに入れ三次元混合機にて混合をおこなった。混合時間は１時間とした。
【００３０】
次いで直径３インチの黒鉛製の型の内部に得られた混合粉末を入れ、アルゴン雰囲気中で、８５０℃で３時間加圧した。このとき、圧力は２５０ｋｇｆ／ｃｍ２とし、昇温速度は５℃／ｍｉｎとした。
得られえた焼結体の密度は７．１３ｇ／ｃｍ３で相対密度９９．３％であった。さらに、得られた焼結体を１０ｍｍ角に切り出して５個の細片を得た。これらの細片をアルキメデス法で密度を測定し、最大値と最小値との差、すなわち密度差は０．０６ｇ／ｃｍ３であった。
【００３１】
（実施例２）
実施例１と同様に混合粉末を作製し、圧力を２５ｋｇｆ／ｃｍ２とし、その他の条件は実施例１と同様とした。得られえた焼結体の密度は７．０５ｇ／ｃｍ３で相対密度９８．２％であった。さらに、得られた焼結体を１０ｍｍ角に切り出して５個の細片を得た。これらの細片をアルキメデス法で密度を測定し、最大値と最小値との差、すなわち密度差は０．１０ｇ／ｃｍ３であった
【００３２】
（実施例３）
平均粒径が１μｍ以下の酸化インジウム粉末に、平均粒径１μｍ以下の金属タングステン粉末を、得られるターゲット材のタングステン品位が酸化物換算で１ｗｔ％となるように調合して、樹脂製ポットに入れ三次元混合機にて混合をおこなった。混合時間は１時間とした。
次いで直径３インチの黒鉛製の型の内部に得られた混合粉末を入れ、アルゴン雰囲気中で、８５０℃で３時間加圧した。このとき、圧力は２５０ｋｇｆ・ｃｍ２とし、昇温速度は５℃／ｍｉｎとした。
得られえた焼結体の密度は７．１１ｇ／ｃｍ３で相対密度９９．１％であった。さらに、得られた焼結体を１０ｍｍ角に切り出して５個の細片を得た。これらの細片をアルキメデス法で密度を測定し、最大値と最小値との差、すなわち密度差は０．１２ｇ／ｃｍ３であった。
【００３３】
（実施例４）
平均粒径が１μｍ以下の酸化インジウム粉末に、平均粒径１μｍ以下の酸化タングステン粉末を、得られるターゲット材のタングステン品位が酸化物換算で１ｗｔ％となるように調合して、樹脂製ポットに入れ三次元混合機にて混合をおこなった。混合時間は１時間とした。
次いで直径３インチの黒鉛製の型の内部に得られた混合粉末を入れ、アルゴン雰囲気中で、８５０℃で３時間加圧した。このとき、圧力は２５０ｋｇｆ・ｃｍ２とし、昇温速度は５℃／ｍｉｎとした。
得られえた焼結体の密度は６．９５ｇ／ｃｍ３で相対密度９６．８％であった。さらに、得られた焼結体を１０ｍｍ角に切り出して５個の細片を得た。これらの細片をアルキメデス法で密度を測定し、最大値と最小値との差、すなわち密度差は０．３０ｇ／ｃｍ３であった。
【００３４】
（実施例５）
実施例４と同様に混合粉末を作製し、最高温度を９００℃、９００℃での保持時間を３時間とし、その他の条件は実施例１と同様とした。得られえた焼結体の密度は６．９８ｇ／ｃｍ３で相対密度９７．２％であった。さらに、得られた焼結体を１０ｍｍ角に切り出して５個の細片を得た。これらの細片をアルキメデス法で密度を測定し、最大値と最小値との差、すなわち密度差は０．２７ｇ／ｃｍ３であった。
【００３５】
（実施例６）
平均粒径が１μｍ以下の酸化インジウム粉末に、平均粒径１μｍ以下の金属タングステン粉末を、得られるターゲット材のタングステン品位が酸化物換算で０．５ｗｔ％となるようにし、酸化タングステン粉末を、得られるターゲット材のタングステン品位が酸化物換算で０．５ｗｔ％となるように調合して、樹脂製ポットに入れ三次元混合機にて混合をおこなった。混合時間は１時間とした。
次いで直径３インチの黒鉛製の型の内部に得られた混合粉末を入れ、アルゴン雰囲気中で、８５０℃で３時間加圧した。このとき、圧力は２５０ｋｇｆ・ｃｍ２とし、昇温速度は５℃／ｍｉｎとした。
得られえた焼結体の密度は７．０１ｇ／ｃｍ３で相対密度９９．２％であった。さらに、得られた焼結体を１０ｍｍ角に切り出して５個の細片を得た。これらの細片をアルキメデス法で密度を測定し、最大値と最小値との差、すなわち密度差は０．１５ｇ／ｃｍ３であった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、高密度（相対密度９５％以上）でターゲット内密度差が０．２ｇ／ｃｍ３以下の酸化インジウムを主成分として酸化物換算でタングステンを０．１〜１０ｗｔ％含む透明導電性薄膜作製用ターゲットを作製することができる。このため、本発明の透明導電性薄膜作製用ターゲットを用いれば、効果的にノジュールおよびアーキングの発生を抑え安定したスパッタリング製膜をおこなうことができる。