(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウム粉末と酸化亜鉛粉末の混合粉末を４００℃〜８００℃で仮焼し、得られた酸化インジウムと酸化亜鉛が結合した粉末をプレス成形後、酸素雰囲気下で１２５０℃〜１４５０℃で焼結する酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
【請求項２】
酸化インジウム粉末と酸化亜鉛粉末の混合粉末を４００℃〜８００℃で仮焼し、得られた酸化インジウムと酸化亜鉛が結合した粉末を粉砕処理した後に酸化インジウム粉末を混合、又は得られた酸化インジウムと酸化亜鉛が結合した粉末に酸化インジウム粉末を混合した後に粉砕処理し、この混合粉末をプレス成形後、酸素雰囲気下で１２５０℃〜１４５０℃で焼結する酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
【請求項３】
前記酸化インジウムと酸化亜鉛が結合した粉末のＢＥＴ表面積が４〜１０ｍ2／ｇである請求項１又は２に記載の酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
【請求項４】
前記酸化インジウムと酸化亜鉛が結合した粉末中の酸化インジウム含有量が２０〜９５重量％である請求項１又は２に記載の酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法に関し、特に、大型サイズの焼結体であっても均一でむらがなく、高密度でしかもホワイトスポット等の色むらが少ないものが得られ、歩留りが著しく向上する酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、液相ディスプレイ装置（ＬＣＤ）を始めとする表示ディバイスには透明導電膜材料として酸化インジウム−酸化錫（ＩＴＯ）が広く用いられている。ＩＴＯ透明導電膜は、通常ＩＴＯ焼結体ターゲットを用いてスパッタ法で作製されている。このＩＴＯ膜は、低抵抗で透明性に優れ、エッチング性が良いなど優れた材料であるが、エッチングに強酸が必要であったり、ＴＦＴ−ＬＣＤに用いた場合、金属電極との間で電池反応を起こしたり、耐湿性が低いという問題を有していた。
この耐湿性を改善し、かつＩＴＯと同等の導電性と透明性を有する材料として酸化インジウム−酸化亜鉛系の材料の焼結体ターゲットおよびその製造方法が特許文献１に提案されている。この特許文献１に開示されている焼結体の製造方法は比較的小さい物品を対象としているが、実際の工業生産で用いられる焼結体ターゲットの大きさはこれよりはるかに大きい。このような従来の製造方法で大型サイズ、例えば５インチ×１５インチ以上の焼結体を作製した場合、十分に高密度な焼結体（相対密度９５％以上）が得られない、又は、焼結体の周辺部と中央部で色むらが発生する、などの問題が残されている。特に色むらのあるターゲットをスパッタに用いると、得られる膜の抵抗値にばらつきが生じるため、実際には焼結体の外側部分を研削して色むら部分を取り除いてからターゲットとして使用しているのが現状である。
この問題を改善し、かつＩＴＯと同等の導電性と透明性を有する材料として酸化インジウム−酸化亜鉛系の材料の焼結体ターゲット及びその製造方法が特許文献２に提案されている。特許文献２に開示されている焼結体の製造方法は、原料の酸化亜鉛を４００〜８００℃で仮焼して、粉砕して使用するものであるが、この場合には、焼結体ターゲットの体表面にホワイトスポット（白色斑点）と呼ばれる色むらが発生する、などの問題が残されている。特にホワイトスポットと呼ばれる色むらのあるターゲットをスパッタに用いると、スパッタリング途中でアーキングなどの異常放電を起こして成膜出来なくなるなどの問題が発生する場合がある。ここで、ホワイトスポットとは、周辺部より色が薄く、０．５〜５ｍｍφ程度の直径を有しており、この部分の抵抗値は周囲の抵抗値より大きい場合がある。
【特許文献１】特開平６−２３４５６５号公報
【特許文献２】特開平９−１１１４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、大型サイズの焼結体を作製した場合でも相対密度９５％以上の高密度のものが得られ、かつ焼結体ターゲット表面のホワイトスポットと呼ばれる色むらの発生を抑制した酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲット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】
【０００４】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、出発原料として酸化インジウム−酸化亜鉛粉末を用い、以下の方法にて、酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造することにより前記の目的を達成することを見出し本発明を完成したものである。
【０００５】
すなわち、本発明は、以下の内容を特徴とするものである。
（１）酸化インジウム粉末と酸化亜鉛粉末の混合粉末（酸化インジウム−酸化亜鉛粉末）を４００℃〜８００℃で仮焼し、得られた酸化インジウムと酸化亜鉛が結合した粉末（酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末）をプレス成形後、酸素雰囲気下で１２５０℃〜１４５０℃で焼結する酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
（２）酸化インジウム−酸化亜鉛粉末を４００℃〜８００℃で仮焼し、得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末を粉砕処理した後に酸化インジウム粉末を混合、又は得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末に酸化インジウム粉末を混合した後に粉砕処理し、この混合粉末をプレス成形後、酸素雰囲気下で１２５０℃〜１４５０℃で焼結する酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
（３）前記酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末のＢＥＴ表面積が４〜１０ｍ2／ｇである前記（１）又は（２）に記載の酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
（４）前記酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末中の酸化インジウム含有量が２０〜９５重量％である前記（１）又は（２）に記載の酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法よると、大型サイズの焼結体を作製した場合でもであっても均一で色むらがなく、相対密度９５％以上の高密度のものが得られ、かつ焼結体ターゲット表面のホワイトスポット等の色むらの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。
本発明の酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）−酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末を４００℃〜８００℃で仮焼し、得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末をプレス成形後、１２５０℃〜１４５０℃で焼結する。
【０００８】
本発明においては、まず、酸化インジウム−酸化亜鉛粉末を仮焼する。酸化亜鉛粉末のみを仮焼した場合、次工程の粉砕工程で、粉砕できない粉が混入したり、二次粒子が成長したりした原料粉末が混入した場合、ターゲット表面にホワイトスポット（白色斑点）と呼ばれる色むらが出来易くなる。
酸化インジウム−酸化亜鉛粉末を仮焼することにより、粉末の混合性が良くなり次工程での粉砕が容易になったり、酸化亜鉛が完全に酸化されて亜酸化体が除かれ、亜鉛が昇華しにくくなる。仮焼温度は通常４００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃である。仮焼温度が８００℃以上と高くなると酸化インジウムと酸化亜鉛の反応が起こり粒子の凝結が強くなり、その後の粉砕を行う場合に粉砕がしにくくなる。仮焼時間は２時間以上が好ましい。
【０００９】
また、本発明においては、仮焼粉砕後の酸化インジウム−酸化亜鉛はＢＥＴ表面積が４〜１０ｍ2／ｇの範囲であればホワイトスポットが効果的に抑制でき、ＢＥＴ表面積が６〜８ｍ2／ｇであるとさらに好ましい。
さらに、酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末中の酸化インジウム含有量が２０〜９５重量％であると、高密度化（相対密度で９５％以上。ここで、相対密度は、酸化インジウム、酸化亜鉛の真密度を重量配分して求めた理論密度を100％とした相対値である。）及びホワイトスポット等の色むら抑制の効果が特に著しく表われる。
【００１０】
仮焼後、得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末を、プレス成形する。プレス成形の条件としては、特に制限されないが、例えば、冷間静水圧（ＣＩＰ）等の手段によりプレス成形を行えばよい。
【００１１】
プレス成形後、得られた成型体を１２５０℃〜１４５０℃の温度で焼結する。この焼結を行う際に、雰囲気を酸素雰囲気にしておくことにより十分な高密度（相対密度９５％以上）を得ることを確実にすることができ、特に８００℃〜焼結温度（１２５０℃〜１４５０℃）の間の酸素濃度が重要である。焼結温度が１２５０℃未満では焼結体は高密度とはならず、ターゲット表面にホワイトスポットが発生したり、色むらが発生したりすることがある。また、１４５０℃を越えるとＺｎＯが昇華して組成むらや組成ずれが生じる。焼結時間は２時間以上が好ましい。
また、高温になると酸化インジウム−酸化亜鉛の酸化物が酸素を遊離する場合があり、酸素雰囲気下で焼結を行うことによりこの酸素の遊離を抑えることが出来る。
その後、得られた焼結体は平面研削による面出し加工及び色むら部分除去のための外周部切断の機械加工を経て製品としてのターゲットが得られる。
【００１２】
また、本発明は、上記方法において、酸化インジウム−酸化亜鉛粉末を仮焼した後、得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末を粉砕処理した後に酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）粉末を混合、又は得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末に酸化インジウム粉末を混合した後に粉砕処理する工程を有していても、ホワイトスポット等の色むら抑制の他、前記と同様の効果が得られ好ましい。
酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末の粉砕、及び酸化インジウム粉末の混合方法としては、特に限定されず、ボールミル等の公知の方法によればよく、粉砕と混合を同時に行ってもよく、別々に行ってもよい。混合後の酸化インジウムと酸化亜鉛との混合割合は特に限定されないが、２０：８０〜９５：５であると好ましい。また、これらの粉末の混合中又は粉砕混合後に、必要に応じてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液等のバインダーを添加してもよい。
また、前記粉砕・混合工程を行う場合にも、酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末中の酸化インジウム含有量が２０〜９５重量％であると、高密度化（相対密度で９５％以上）及びホワイトスポット等の色むら抑制の効果が特に著しく表われる。
【実施例】
【００１３】
次に、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１〜４及び比較例１〜２
表１に記載した酸化インジウム−酸化亜鉛粉末の混合比及び仮焼温度で２時間仮焼後、得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末のＢＥＴ表面積を測定した。その後、仮焼粉末をジルコニア（ＺｒＯ2）ボールを用いたボールミルで乾式で２４時間混合した。次いで、この混合物にバインダーとしてＰＶＡ水溶液を加え、６インチ×２０インチ×１６ｍｍ厚サイズの平板状に圧力８００ｋｇｆ／ｃｍ2で金型を用いてプレス成形した。得られた成形体を焼結時間８時間、大気圧中で酸素を導入しながら表１に記載の焼結温度で焼成し焼結体を得た。
なお、比較例１及び２については、仮焼を行わなかった。
得られた焼結体の相対密度を測定し、ホワイトスポット（白色斑点）の判定については、研削加工により所定の厚みまで表面研削後、目視にて径０．５ｍｍφ以上のホワイトスポットの数を数えた。それらの結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
0004504271.tif 000002
【００１５】
表１に示すように、実施例１〜４の焼結体はいずれも相対密度が高く、ホワイトスポットも発生していないのに対し、仮焼を行わなかった比較例１〜２では、高密度が得られる場合もあるがホワイトスポットの多いものであった。
【００１６】
実施例５〜８及び比較例３〜５
表２に記載した酸化インジウム−酸化亜鉛粉末を表２に記載の仮焼温度で２時間仮焼後、得られた酸化インジウム−酸化亜鉛仮焼粉末のＢＥＴ表面積を測定した。その後、得られた仮焼粉末に酸化インジウム粉末を加えて表２に記載の酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）量となるように混合し、ジルコニア（ＺｒＯ2）ボールを用いたボールミルで乾式で２４時間混合した。次いで、この混合物にバインダーとしてＰＶＡ水溶液を加え、湿式粉砕を行い、スプレードライヤーにて造粒した後、８インチ×２０インチ×１８ｍｍ厚サイズの平板状に圧力８００ｋｇｆ／ｃｍ2で金型を用いてプレス成形した。得られた成形体を焼結時間８時間、大気中で表２に記載の焼結温度で焼成し、焼結体を得た。
なお、比較例３及び４については、出発原料として酸化インジウム−酸化亜鉛粉末の代わりに酸化亜鉛粉末を用い、比較例５では仮焼した酸化インジウム及び酸化亜鉛粉末を用いず、仮焼していない粉末のみを用いた。
得られた焼結体の相対密度を測定し、ホワイトスポット（白色斑点）の判定については、研削加工により所定の厚みまで表面研削後、目視にて径０．５ｍｍφ以上のホワイトスポットの数を数えた。それらの結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
表２に示すように、実施例５〜８の焼結体はいずれも相対密度が高く、ホワイトスポットも発生していないのに対し、一方、酸化亜鉛のみを仮焼した比較例３ではホワイトスポットが発生し、比較例２では密度も低くホワイトスポットの多いものしか得られていない。一段焼結の比較例３では、高密度のものも得られるが、ホワイトスポットの多いものであった。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
以上詳細に説明したように、本発明の酸化インジウム−酸化亜鉛系焼結体ターゲットの製造方法よると、大型サイズの焼結体を作製した場合でも均一でむらがなく、相対密度９５％以上の高密度のものが得られ、かつ焼結体ターゲット表面のホワイトスポット等の色むらの発生を抑制でき、歩留りが著しく向上するため実用性の高い製造方法である。