(57)【要約】【課題】  ＩＴＯスパッタリングターゲットを得るために冷間静水圧プレスによる成型体を作製する際に、減圧時の割れが成型体に生ずるのを防止し、かつ、成型体を加工するに際して、クラックが発生することを防止する。【解決手段】  酸化インジウム粉と、酸化スズ粉と、水と、有機バインダーとを、混合・粉砕し、噴霧・乾燥して、造粒粉を得て、該造粒粉を均一混合した後、加圧成型して、得られた成型体を焼成して焼結体とする。前記有機バインダーとして、ケン化度８５ｍｏｌ％〜９４ｍｏｌ％、重合度２００〜７００のポリビニルアルコールを、酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合計質量に対して１．０質量％〜３．０質量％の添加量として使用する。前記成型体の三点曲げ強度は、６．７ＭＰａ以上であることが好ましい。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウム粉と、酸化スズ粉と、水と、有機バインダーとを混合してスラリーとし、該スラリーを噴霧および乾燥して、造粒粉を得て、該造粒粉を加圧成型し、成型体を得た後、該成型体を焼結させ、所定形状に加工することにより、ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する方法において、前記有機バインダーとして、ケン化度が８５〜９２ｍｏｌ％、重合度が２００〜７００のポリビニルアルコールを用い、かつ、該ポリビニルアルコールを酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合計質量に対して１．０〜３．０質量％添加することを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項２】
前記成型体の三点曲げ強さが６．７ＭＰａ以上である請求項１に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項３】
前記ＩＴＯスパッタリングターゲットの焼結体密度が７．１０ｇ／ｃｍ3以上である請求項１または２に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項４】
酸化インジウム粉と、酸化スズ粉と、水と、ポリビニルアルコールとを混合してスラリーとし、該スラリーを噴霧および乾燥して、造粒粉を得て、該造粒粉を加圧成型することにより得られるＩＴＯ成型体であって、該成型体の三点曲げ強さが６．７ＭＰａ以上であることを特徴とするＩＴＯ成型体。
【請求項５】
請求項１に記載の製造方法によって得られるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、該スパッタリングターゲットの焼結体密度が７．１０ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明導電膜として広く用いられているＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）透明導電膜を得るためのＩＴＯ成型体、該成型体から作製したＩＴＯスパッタリングターゲット、および該ターゲットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＯ透明導電膜などのセラミック機能膜の製造方法には、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スプレー熱分解法などがある。特に、スパッタリング法は大面積化が容易で、高性能な膜が得られることから、工業的に広く利用されている。スパッタリング法では、原料にＩＴＯスパッタリングターゲットを用いる。
【０００３】
しかし、スパッタリグ法によりＩＴＯ透明導電膜を製造する場合、スパッタリングに低密度のＩＴＯスパッタリングターゲットを使用すると、抵抗値のばらつきのため、異常放電を生じ、成膜安定性が害される。また、ＩＴＯスパッタリングターゲット上にパーティクルが付着および堆積することにより、ノジュールと呼ばれる黒色の付着物が生じて、同様に異常放電の原因となる。さらに、ノジュールの発生により、成膜速度が低下、さらにはアークを起こしパーティクルが膜の上に付着するようになる。そのため、ＩＴＯスパッタリングターゲットは、高密度であることが求められる。
【０００４】
高密度のＩＴＯスパッタリングターゲットは、乾式加圧成型法、鋳込み成型法などの方法により製造される成型体を用いて作製される。このうち、乾式加圧成型法では、平均粒径０．５μｍ〜２．０μｍ程度の原料粉に、有機バインダーおよび可塑剤などを混合し、数十μｍ〜数百μｍの顆粒（造粒粉）を作製し、該造粒粉を金型やラバー等に充填し、一軸プレスや冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を用いて、通常、１００ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力で加圧し、所定の形に成型することで高密度の成型体を得る。このように、加圧により造粒粉を成型することにより、該成型体より得られるスパッタリングターゲットの高密度化を図っている。
【０００５】
造粒粉は、多くの場合、原料粉、有機バインダー、分散剤および可塑剤などに、水を混合して、スラリーを調整し、得られたスラリーをスプレードライヤーにより噴霧および乾燥することにより作製される。添加する有機バインダーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が最も一般的であり、原料粉１００質量部に対し、通常、１質量部〜１０質量部、添加される。なお、ポリビニルアルコールとして、一般的には、ケン化度が８５ｍｏｌ％〜９９ｍｏｌ％で、重合度が２００〜７００のものが使用されている。
【０００６】
得られた成型体は、必要により端面加工された後、脱脂、焼成により焼結体となり、さらに該焼結体を所定形状へ加工することにより、スパッタリングターゲットとなる。
【０００７】
ところで、近年では、ディスプレイ等が大型化してきており、それに伴い、ＩＴＯスパッタリングターゲットの大型化も望まれている。大型のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造するには、まず、原料粉を成型して、大型の成型体を得る必要がある。しかし、冷間静水圧プレスにより大型の成型体を成型した場合、減圧時に成型体に割れが発生し、歩留まりの低下を招きやすい。また、必要に応じて、成型体に加工を施す場合に、その加工中にクラックが発生しやすく、このようなクラックは、成型体を焼結させるための焼成時において割れの起点となりやすい。
【０００８】
これらの問題を解決するには、成型体の強度をさらに向上させることが必要である。成型体の強度を高くするには、有機バインダーの添加量を増やすことが有効である。しかし、有機バインダーの添加量が多すぎると、特開平８−２７７１６８号公報に記載されているように、脱脂時間が長くなったり、焼結後の密度が低くなったり、あるいは焼成による成型体の収縮が大きくなるため、寸法制御が困難となる。また、造粒粉が硬くなりすぎ、加圧成型時に造粒粉が変形しにくくなることにより、成型体の密度が低くなり、かえって強度の低下を招く場合もある。
【０００９】
また、有機バインダーの添加量を増やしすぎると、造粒粉のつぶれ性が悪くなる。そのことにより、成型体の強度は低下し、また、焼結体の密度は低下する。
【００１０】
このように、成型体の高強度化を図ることと、かかる成型体を焼成により焼結体とし、該焼結体を加工して得られるスパッタリングターゲットの高密度化を、高いレベルで同時に達成することは困難であった。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−２７７１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、ＩＴＯスパッタリングターゲットを得るために冷間静水圧プレスによる成型体を作製する際に、減圧時の割れが成型体に生ずるのを防止すること、および、成型体に加工を施すに際して、クラックが発生するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法は、酸化インジウム粉と、酸化スズ粉と、水と、有機バインダーとを混合してスラリーとし、該スラリーを噴霧および乾燥して、造粒粉を得て、該造粒粉を加圧成型して、成型体を得た後、該成型体を焼結させ、所定形状に加工することにより、ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する方法において、前記有機バインダーとして、ケン化度が８５〜９２ｍｏｌ％、重合度が２００〜７００のポリビニルアルコールを用い、かつ、該ポリビニルアルコールを酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合計質量に対して１．０質量％〜３．０質量％添加することを特徴とする。
【００１４】
得られた成型体は、三点曲げ強さが６．７ＭＰａ以上であることが望ましく、また、該成型体を焼結して得た焼結体の焼結体密度は７．１０ｇ／ｃｍ3以上であることが望ましい。
【００１５】
本発明のＩＴＯ成型体は、酸化インジウム粉と、酸化スズ粉と、水と、ポリビニルアルコールとを混合してスラリーとし、該スラリーを噴霧および乾燥して、造粒粉を得て、得られた造粒粉を加圧成型することにより得られ、該成型体の三点曲げ強さが６．７ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、高強度の成型体が得られるため、成型時の割れ、成型体加工時のクラック、および該クラックを起因とする焼成時における成型体の割れを防ぐことができる。これにより、その歩留まりを改善することができる。
【００１７】
また、造粒粉のつぶれ性の向上により、成型体強度の向上とターゲットの高密度化という相反する目的を、高いレベルで同時に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明では、ポリビニルアルコールの化学構造と成型体強度、および焼結後の密度の関係について検討を行い、ある特定の化学構造を持つポリビニルアルコールを有機バインダーとして用いると、好ましい結果が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１９】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法においては、成型体の三点曲げ強度が、６．７ＭＰａ以上あることが望ましい。６．７ＭＰａ未満であると、焼成時に割れが発生する。成型体強度試験は、株式会社島津製作所製、オートグラフＡＧ−５０００を用いて、測定を行った。
【００２０】
有機バインダーとして、ケン化度８５ｍｏｌ％〜９２ｍｏｌ％、重合度２００〜７００のポリビニルアルコールを、酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合計質量に対して１．０質量％〜３．０質量％の添加量で、使用する。これにより、得られた成型体は十分な強度を有しながら、該成型体を焼成して得られる大型ＩＴＯスパッタリングターゲットの密度が向上する。
【００２１】
ケン化度が９２ｍｏｌ％を超えたり、重合度が７００を超えたポリビニルアルコールを有機バインダーとして用いると、成型時の造粒粉のつぶれ性が悪くなり、成型体中の空孔が増加するため、成型体強度が減少し、焼成後の大型ＩＴＯスパッタリングターゲットの密度も向上しない。ここで、造粒粉のつぶれ性はＳＥＭ観察により評価する。
【００２２】
また、ケン化度が８５ｍｏｌ％未満であったり、重合度が２００未満であるポリビニルアルコールを用いると、ポリビニルアルコール自体の強度が低くなるため、成型時に割れが生じる。
【００２３】
有機バインダーの添加量が、酸化インジウム粉と酸化スズ粉の合計質量に対して１．０質量％未満であれば、成型体強度が低下し、成型工程での割れが発生する。一方、３．０質量％を超えると、ポリビニルアルコールによる空孔が大きくなり、焼結により得られる大型ＩＴＯスパッタリングターゲットの焼結体密度が低下する。よって、焼成時の収縮が大きくなり、割れが生ずる。
【００２４】
添加するポリビニルアルコールの重合度が７００を超えると、ＩＴＯスパッタリングターゲットに割れが発生する。添加するポリビニルアルコールのケン化度が高すぎ、造粒粉のつぶれ性が悪くなり、造粒粉同士の接着面積が小さくなるためだと思われる。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
平均粒径約０．５μｍの酸化インジウムと酸化スズの原料粉１００質量部に対し、ケン化度９２．７ｍｏｌ％、重合度５００のポリビニルアルコール１．２５質量部を加え、分散剤０．６質量部を添加し、水を加えて粉体濃度６０％のスラリーを作製した。
【００２６】
スプレードライヤーを用いて、得られたスラリーから造粒を行い、粒径約６０μｍの造粒粉を得た。得られた造粒粉を所定のゴム型に充填し、約２５５ＭＰａで冷間静水圧プレスにより成型を行った。得られた成型体を１５５０℃の条件で、焼成して、ＩＴＯスパッタリングターゲットを作製した。
【００２７】
成型体については、１０×１０×８０ｍｍのサンプルを使用し、支点間距離５０ｍｍ、ヘッドスピード０．５ｍｍ/分の条件により三点曲げ試験を行い、焼成および加工後にスパッタリングターゲットの焼結体密度測定を行った。
【００２８】
（実施例２〜４）
添加するポリビニルアルコールのケン化度を表１に示した値にした以外は、実施例１と同様にして、大型ＩＴＯスパッタリングターゲットの作製および測定を行った。その測定結果を、表１に示す。
【００２９】
（実施例５〜７）
添加するポリビニルアルコールの添加量を表１に示した値にした以外は、実施例２と同様にして、大型ＩＴＯスパッタリングターゲットの作製および測定を行った。その測定結果を、表１に示す。
【００３０】
（比較例１）
添加するポリビニルアルコールのケン化度を表１に示した値にした以外は、実施例１と同様にして、大型ＩＴＯスパッタリングターゲットの作製および測定を行った。その測定結果を、表１に示す。
【００３１】
【表１】
2005324987.tif 000002
【００３２】
実施例１〜７の大型ＩＴＯスパッタリングターゲットは、十分に高い曲げ強さを有し、かつ、ターゲット密度が十分に高かった。
【００３３】
比較例１の大型ＩＴＯスパッタリングターゲットは、割れが発生し、強度が十分ではなかった。この原因は、添加するポリビニルアルコールのケン化度が高すぎ、造粒粉のつぶれ性が悪くなり、造粒粉同士の接着面積が小さくなるためだと思われる。