(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化錫及び酸化アンチモンを主成分とする焼結体ターゲットにおいて、該焼結体ターゲット重量基準で５〜２０重量％の酸化亜鉛を含み、比抵抗が５０ｍΩ・ｃｍ以下であり、かつ、相対密度が９０％以上であることを特徴とする錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲット。
【請求項２】
酸化錫及び酸化アンチモンを主成分とする焼結体ターゲットの製造方法において、酸化錫粉末及び酸化アンチモン粉末と、混合粉末中の含有量が５〜２０重量％である酸化亜鉛粉末とを混合し、得られた混合粉末をコールドプレス法又は泥漿鋳込み法により成形した後、この成形体を焼成して請求項１記載の焼結体ターゲットを得ることを特徴とする錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲット及びその製造方法に関し、特にスパッタリング法により透明導電性薄膜を形成するための原料として用いられる錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディスプレイ機器の透明電極や太陽電池等の分野において、多岐にわたって透明導電性薄膜の需要が高まっている。透明導電性薄膜には、可視光線の透過率が高く、電気抵抗率が低いという特性が要求され、そのような機能を持つ薄膜を形成するための原料の一つに錫−アンチモン酸化物ターゲットがある。このような透明導電性薄膜は、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成するのが一般的である。中でも、安定した膜を大きな面積で製作できるスパッタリング法が主流になっている。
【０００３】
スパッタリング法による成膜法とは、スパッタリングターゲットに主にアルゴンイオンを衝突させ、スパッタによりターゲット材と同じ材料を基板に付着、堆積させる成膜法である。従って、錫−アンチモン酸化物膜を得るために、スパッタリング法では錫−アンチモン酸化物の焼結体をスパッタリングターゲットとして用いる。ところが、錫−アンチモン酸化物焼結体の場合、酸化錫の焼結性が悪いため、プレス成形（コールドプレス法）して焼結させるだけでは低密度のものしか製作できず、高密度の焼結体を得ることは困難であった。そこで、このような難焼結材に対しては、一般に、加熱中プレス成形して焼結させること（ホットプレス法）により密度の高い焼結体を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ホットプレス法はバッチ式であるために生産性が悪く、しかも、この方法では、真空装置、加熱装置、加圧装置が一体化された装置を用いることが必要であり、コストも高くなる。例えば、特開２００１−３９７７１号公報には、硫化亜鉛と二酸化ケイ素とを主成分とし、これに酸化亜鉛を加えた混合粉末を用いて、ホットプレス法により焼結体スパッタリングターゲットを製作する方法が開示されているが、この方法には上記のような問題がある。
また、コールドプレス法による成形後、焼結して得られる従来の錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲットは、低密度であることが大きく影響して電気抵抗が高い。そのため、このターゲットを用いた場合、スパッタ量が多くなり、成膜速度が速いＤＣスパッタに利用するのは困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、密度が高く、かつ、比抵抗の低い透明導電性薄膜形成用錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲット、及びこのターゲットを、大掛かりなホットプレス法を用いずに、原料酸化物粉末を混合、成形、加熱焼結を行って製造する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、錫−アンチモン酸化物にドープする第三元素について鋭意検討を重ねた結果、特定量の酸化亜鉛をドープして、コールドプレス法や泥漿鋳込み法等により成形体を形成し、その後に焼結する方法を用いれば、密度及び比抵抗の両方について満足の得られる錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲットが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲットは、酸化錫及び酸化アンチモンを主成分とする焼結体ターゲットにおいて、該焼結体ターゲット重量基準で５〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％の酸化亜鉛を含んでいるものである。この焼結体ターゲットの比抵抗は５０ｍΩ・ｃｍ以下であり、かつ、その相対密度は９０％以上である。
【０００７】
酸化亜鉛の含有量が５重量％未満であると、満足な密度が得られず、また、比抵抗も高くなる傾向がある。この含有量が２０重量％を越えると、得られる焼結体ターゲット表面付近に酸化亜鉛の偏析が起こり、表層と内部とで組成にずれが生じるようになり、深さ方向の組成が均一でないターゲットとなり好ましくない。
また、本発明のターゲット製造方法は、酸化錫及び酸化アンチモンを主成分とする錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲットの製造方法において、酸化錫粉末及び酸化アンチモン粉末と、混合粉末中の含有量が５〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％である酸化亜鉛粉末とを混合し、得られた混合粉末を公知のコールドプレス法又は泥漿鋳込み法により既知の成形条件下で成形した後、この成形体を焼成して焼結体を得ることからなる。得られた焼結体ターゲットの比抵抗及び相対密度は上記の通りである。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で８９：６：５になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末をナイロン製ポットより取り出し、オーブンで乾燥した後、再度ナイロン製ポットを用いて乾式で１０時間ボールミル粉砕を行った。粉砕された粉末を５００μｍのふるいで分級した後、φ１５０ｍｍのゴム型に充填し、室温において２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で加圧成形を行って成形体を得た。その後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、６．０ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は９０％であり、比抵抗は３０ｍΩ・ｃｍであった。
【０００９】
（実施例２）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で８９：６：５になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末に分散剤（中京油脂（株）製、商品名：セルナＤ−３０５、２．５ｇ）とバインダー（三井化学（株）製、商品名：バインドセラムＷＡ６１０、５．０ｇ）とを加えた後、さらに１０時間混合した。得られた泥漿を鋳込み用型に鋳込み、成形体を得た。この成形体をオーブンで乾燥した後、１５００℃で５時間焼成し、焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、６．１ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は９１％であり、比抵抗は１０ｍΩ・ｃｍであった。
【００１０】
（実施例３）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で８４：６：１０になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末をナイロン製ポットより取り出し、オーブンで乾燥した後、再度ナイロン製ポットを用いて乾式で１０時間ボールミル粉砕を行った。粉砕された粉末を５００μｍのふるいで分級した後、φ１５０ｍｍのゴム型に充填し、室温において２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で加圧成形を行って成形体を得た。その後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、６．０ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は９０％であり、比抵抗は１２ｍΩ・ｃｍであった。
【００１１】
（実施例４）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で８４：６：１０になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末に分散剤（中京油脂（株）製、商品名：セルナＤ−３０５、２．５ｇ）とバインダー（三井化学（株）製、商品名：バインドセラムＷＡ６１０、５．０ｇ）とを加えた後、さらに１０時間混合した。得られた泥漿を鋳込み用型に鋳込み、成形体を得た。この成形体を乾燥後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、６．２ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は９３％であり、比抵抗は３ｍΩ・ｃｍであった。
【００１２】
（実施例５）
市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で７９：６：１５になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末をナイロン製ポットより取り出し、オーブンで乾燥した後、再度ナイロン製ポットを用いて乾式で１０時間ボールミル粉砕を行った。粉砕された粉末を５００μｍのふるいで分級した後、φ１５０ｍｍのゴム型に充填し、室温において２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で加圧成形を行って成形体を得た。その後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、６．１ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は９３％であり、比抵抗は９ｍΩ・ｃｍであった。
【００１３】
（実施例６）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で７９：６：１５になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末に分散剤（中京油脂（株）製、商品名：セルナＤ−３０５、２．５ｇ）とバインダー（三井化学（株）製、商品名：バインドセラムＷＡ６１０、５．０ｇ）とを加えた後、さらに１０時間混合した。得られた泥漿を鋳込み用型に鋳込み、成形体を得た。この成形体を乾燥後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、６．２ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は９５％であり、比抵抗は２ｍΩ・ｃｍであった。
【００１４】
（比較例１）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモンの粉末を、それぞれ、重量％で９４：６になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末をナイロン製ポットより取り出し、オーブンで乾燥した後、再度ナイロン製ポットを用いて乾式で１０時間ボールミル粉砕を行った。粉砕された粉末を５００μｍのふるいで分級した後、φ１５０ｍｍのゴム型に充填し、室温において２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で加圧成形を行って成形体を得た。その後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、３．８ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は５７％であり、比抵抗は∞であった。
【００１５】
（比較例２）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモンの粉末を、それぞれ、重量％で９４：６になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末に分散剤（中京油脂（株）製、商品名：セルナＤ−３０５、２．５ｇ）とバインダー（三井化学（株）製、商品名：バインドセラムＷＡ６１０、５．０ｇ）とを加えた後、さらに１０時間混合した。得られた泥漿を鋳込み用型に鋳込み、成形体を得た。この成形体を乾燥後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、４．０ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は６０％であり、比抵抗は∞であった。
【００１６】
（比較例３）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で９３：６：１になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末をナイロン製ポットより取り出し、オーブンで乾燥した後、再度ナイロン製ポットを用いて乾式で１０時間ボールミル粉砕を行った。粉砕された粉末を５００μｍのふるいで分級した後、φ１５０ｍｍのゴム型に充填し、室温において２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で加圧成形を行って成形体を得た。その後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、５．８ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は８６％であり、比抵抗は５００ｍΩ・ｃｍであった。
【００１７】
（比較例４）
実施例１と同じ市販の酸化錫、酸化アンチモン、酸化亜鉛の粉末を、それぞれ、重量％で９３：６：１になるように計５００ｇ秤量し、φ１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇと共にナイロン製ポットに入れ、ボールミルで２０時間混合した。得られた混合粉末に分散剤（中京油脂（株）製、商品名：セルナＤ−３０５、２．５ｇ）とバインダー（三井化学（株）製、商品名：バインドセラムＷＡ６１０、５．０ｇ）とを加えた後、さらに１０時間混合した。得られた泥漿を鋳込み用型に鋳込み、成形体を得た。この成形体を乾燥後、１５００℃で５時間焼成して焼結体を得た。この時の焼結体の比重は、５．９ｇ／ｍｌで、密度１００％に対する比重の相対密度は８８％であり、比抵抗は４００ｍΩ・ｃｍであった。
【００１８】
上記実施例及び比較例の結果をまとめて表１に示す。
（表１）
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【００１９】
表１から明らかなように、酸化亜鉛の含有量の多い方が焼結体の密度が高く、また、比抵抗が小さくなる。しかし、酸化亜鉛の含有量が２０重量％を越えると、焼結体ターゲット表面付近に酸化亜鉛の偏析が起こり、表層と内部とで組成にずれが生じるようになり、深さ方向の組成が均一でないターゲットとなる。一方、酸化亜鉛の含有量が少ないと焼結体の密度が低く、比抵抗が高い。
上記実施例で得られた焼結体を機械加工により円板状に加工した後、バッキングプレートに接合してスパッタリングターゲットとした。この錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲットを用いて、公知の成膜条件でスパッタリング法を行ったところ、基板上に透明導電性の錫−アンチモン酸化物薄膜を効率よく形成することができた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、酸化亜鉛を５〜２０重量％の配合量で含有せしめることにより、コールドプレス法や泥漿鋳込み法によって、密度が高く、かつ、比抵抗の小さい錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲットを製造し、提供することができる。得られたターゲットを用いて有用な透明導電性薄膜を形成することができる。