JP3988411B2

JP3988411B2 - Ｉｔｏ焼結体とその製造方法、及びそれを用いたｉｔｏスパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP3988411B2
Application number: JP2001189591A
Authority: JP
Inventors: 至南條
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003002737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＴＯ焼結体とその製造方法、及びそれを用いたＩＴＯスパッタリングターゲットに関し、更に詳しくは、スパッタリングの際、ノジュールの発生が抑制され、かつ成膜速度が変化しないＩＴＯターゲットとして使用できるばかりでなく、液晶ディスプレー、タッチパネル、ＥＬディスプレー等で代表される表示用デバイスの透明電極や、あるいは太陽電池用透明電極の材料として広範にわたって使用できるＩＴＯ焼結体とその製造方法、さらにはそれを用いたＩＴＯスパッタリングターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
透明電極用のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）薄膜を形成する方法には、スプレー法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが知られているが、多くの場合、スパッタリング法が採用されている。スパッタリング法は、一般に、約１０Ｐａ以下のアルゴンガス圧下で、基板を陽極、ターゲットを陰極とし、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る。この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てターゲット成分の粒子を弾き飛ばし、この粒子を基板上に堆積させて成膜するというものである。
【０００３】
スパッタリング法は、アルゴンプラズマの発生方法で分類され、高周波プラズマを用いるものは高周波スパッタリング法、直流プラズマを用いるものは直流スパッタリング法という。また、ターゲットの裏側にマグネットを配置してアルゴンプラズマをターゲット直上に集中させ、アルゴンイオンの衝突効率を上げて低ガス圧でも成膜可能としたものをマグネトロンスパッタ法という。
【０００４】
通常、ターゲットとしてＩＴＯ焼結体が用いられ、粉末焼結法、即ち実質的にインジウム酸化物やスズ酸化物を所望の組成に配合し、加圧成形した後、１４００℃以上の温度で焼結する方法により製造されている。
従来、酸化スズ（ＳｎＯ_２）が１０重量％程度含まれるＩＴＯスパッタリングターゲット（以下、単にＩＴＯターゲットということがある）は、密度が７．０ｇ／ｃｍ^３未満の焼結体を加工して製造されているが、最近、成膜性能を向上させるために、より高密度なＩＴＯ焼結体の開発が検討されている。
【０００５】
例えば、特開２０００−１４４３９３号公報には、密度７．０２ｇ／ｃｍ^３以上（相対密度で９８％相当以上）で、密度のばらつきが±１％程度であるＩＴＯ焼結体の製造方法が提案されている。このＩＴＯ焼結体でターゲットを製造し、スパッタリングに用いれば、初期段階は良好に成膜できるが、末期に近づくに従って、ターゲット表面にノジュールと呼ばれる黒化物が発生し、異常放電等を惹起し、性能（スパッタレート）が低下する。この原因は、焼結体の空孔分布が制御されていないためであって、長時間スパッリングした場合、その影響を無視し得ないことを意味している。
【０００６】
また、ターゲットの表面粗さを均一に制御する方法が知られているが、これによればスパッタリング初期段階では異常放電が少なく安定した成膜速度が達成できるものの、中期から後期の段階になると新生面が現れ、ターゲット表面にノジュールが発生し、異常放電が起こって、最後まで安定しない。
更に、特開２０００−２０３９４５号公報には、成形体の側面、上面及び下面に発熱体を設けた焼成炉を用いて、ＩＴＯターゲットを製造する方法が提案されている。この方法によれば、成形体を均一に加熱でき、焼成雰囲気を制御しやすいという利点はあるが、成形体セッターを含む炉下部と、補助ヒーターを含む炉上部とを分割せねばならず、この結果、装置が複雑化し生産性が低下するなどの問題が懸念される。
【０００７】
このような状況にあって、大型または厚肉のＩＴＯターゲットを用いたスパッタリングにおいて、ノジュールの発生を抑制し、スパッタリング初期から末期まで成膜速度を低下させない、ＩＴＯターゲット用の高密度なＩＴＯ焼結体の開発が切望されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前述した従来技術の問題に鑑み、スパッタリングの際、ノジュールの発生が抑制され、かつ成膜速度が変化しないＩＴＯターゲットとして使用できるばかりでなく、液晶ディスプレー、タッチパネル、ＥＬディスプレー等で代表される表示用デバイスの透明電極や、あるいは太陽電池用透明電極の材料として広範にわたって使用できるＩＴＯ焼結体とその製造方法、さらには、それを用いたＩＴＯスパッタリングターゲットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、実質的に酸化インジウム及び酸化スズからなり、かつ酸化スズの含有量が３５重量％以下である焼結体において、焼結密度、該焼結体の平面方向における最大密度差、および平均空孔数を特定の数値範囲にすれば、スパッタリングの際にノジュールが発生しにくく、成膜速度が変化しにくいＩＴＯ焼結体が得られること、さらには、上記ＩＴＯ焼結体の原料粉末を混合、成形した後、得られた成形体を炉床板のセッター上に敷き粉を介して載置し、酸素雰囲気下に焼結する方法において、該成形体の下面と炉床板との間及び該成形体の上面と天井板との間に、酸素ガスが流通するに十分な間隔を設けた上で、所定の温度で、該成形体の表面に酸素ガスを流通させることにより該炉内の酸素雰囲気を置換しながら、所定の焼結温度で一定時間の間保持し、焼結すれば、上記ＩＴＯ焼結体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明の第１の発明によれば、実質的に酸化インジウム及び酸化スズからなり、かつ酸化スズの含有量が３５重量％以下である３００ｍｍ×３００ｍｍ以上の大面積、かつ６ｍｍ以上の厚さを有する焼結体であって、焼結密度が７．１３ｇ／ｃｍ ^３以上で、かつ該焼結体の平面方向における最大密度差が０．０３ｇ／ｃｍ^３以下であり、更に厚み方向中央部における２μｍ以下の平均空孔数が５００個／ｍｍ^２以下であることを特徴とするＩＴＯ焼結体が提供される。
【００１３】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、平均空孔数が２００個／ｍｍ^２以下であることを特徴とするＩＴＯ焼結体が提供される。
【００１５】
一方、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、実質的に酸化インジウム及び酸化スズからなる原料粉末を混合、成形した後、得られた成形体を炉床板のセッター上に敷き粉を介して載置し、酸素雰囲気下に焼結する方法において、該成形体の下面と炉床板との間及び該成形体の上面と天井板との間に、酸素ガスが３０〜１５０ｃｍ／分の流速で流通するに十分な５〜３０ｍｍの間隔を設けた上で、１０００℃以上の温度で、該成形体の表面に酸素ガスを流通させることにより該炉内の酸素雰囲気を置換しながら、１４５０℃以上の焼結温度に保持し、焼結することを特徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法が提供される。
【００１７】
更に、本発明の第４の発明によれば、第３の発明において、焼結が１時間以上行われることを特徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法が提供される。
【００１８】
また、本発明の第５の発明によれば、第３の発明において、焼結した後、冷却前あるいは冷却後に、該焼結体を再び所定の焼結温度に加熱し、酸素ガスの流通を止めた状態で３０分以上保持することを特徴とするＩＴＯ焼結体の製造方法が提供される。
【００１９】
一方、本発明の第６の発明によれば、第１又は２の発明に係る焼結体を用いてなるＩＴＯスパッタリングターゲットが提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＩＴＯ焼結体とその製造方法などについて詳細に説明する。
【００２１】
１．ＩＴＯ焼結体
本発明のＩＴＯ焼結体は、実質的に酸化インジウムと酸化スズとからなるが、その際、酸化スズ成分の含有量は３５重量％以下であって、更に該焼結体の焼結密度、平面方向における最大密度差は、それぞれ、７．１０ｇ／ｃｍ^３以上、０．０３ｇ／ｃｍ^３以下、かつ平均空孔数は８００個／ｍｍ^２以下という特定の数値範囲を有することが必要である。このような焼結体は、一般に硬い平板状を呈していることから、タイルと称されることがある。
【００２２】
本発明のＩＴＯ焼結体の組成では、上述したように、酸化スズの含有量を３５重量％以下とする。酸化スズの含有量が３５重量％を超えると、焼結密度に弊害があり、所望のＩＴＯ透明導電膜を安定して得ることができない。
なお、焼結体には、本発明の目的を損なわない範囲内で、酸化インジウム及び酸化スズ以外の成分、例えば酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化セリウム、酸化チタンなどが添加されてもよい。
【００２３】
また、上述したように、焼結密度が７．１０ｇ／ｃｍ^３以上で、かつ該焼結体の平面方向における最大密度差が０．０３ｇ／ｃｍ^３以下であり、更に平均空孔数が８００個／ｍｍ^２以下でなければならない。焼結密度は、水を用いたアルキメデス法によって測定した数値である。
【００２４】
焼結密度は、任意の箇所で測定した最小値が７．１０〜７．２０ｇ／ｃｍ^３、好ましくは７．１３〜７．１７ｇ／ｃｍ^３である。７．１０ｇ／ｃｍ^３未満では、大面積のＩＴＯ透明導電膜を均一に形成することができず、７．２０ｇ／ｃｍ^３を超える密度は現実的ではない。焼結体の密度は、平面方向にわたって一様でなければならず、その最大密度差、即ち焼結密度の最大値と最小値との差は０．０３ｇ／ｃｍ^３以下とする。
【００２５】
平均空孔数は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって焼結体を観察し、この任意の面で測定した値の平均であり、これを８００個／ｍｍ^２以下、好ましくは５００個／ｍｍ^２以下、更に好ましくは２００個／ｍｍ^２以下とする必要がある。平均空孔数が８００個／ｍｍ^２を超えると、ノジュールが発生しやすくなる。
また、スパッタリング末期まで安定した成膜速度を持続させるためには、厚み方向の平均空孔数のばらつきを小さくすることが望ましい。なお、空孔径は、平均で５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下にすることにより、空孔近傍でガス成分が吸着し酸素量が変化しても、その影響を最小限に止めることができる。
上記の焼結密度と平均空孔数には密接な関係があり、いずれか一方が前記の範囲を外れても、高性能なＩＴＯスパッタリングターゲットを得ることができない。
【００２６】
２．ＩＴＯ焼結体の製造方法
本発明のＩＴＯ焼結体を製造する工程は、原料粉末から成形体を形成する工程と、該成形体を炉に入れて焼結させる工程に大別できる。
原料粉末から成形体を形成する工程では、実質的に酸化インジウム及び酸化スズからなる原料粉末を混合し、これを成形する。続く焼結工程は、こうして得られた成形体を、炉内の炉床板、セッター上に敷き粉を介して載置する工程、及び酸素雰囲気下に焼結する工程に分かれる。
【００２７】
原料粉末である酸化インジウムと酸化スズは、所望の重量比、例えば、６５〜９７：３〜３５、好ましくは８０〜９５：５〜２０の割合で混合する。酸化インジウムとしては、平均粒径が０．５μｍ以下、好ましくは０．４μｍ以下（粒度分布は、粒径０．１〜０．８μｍの粒子が８５重量％以上、更に好ましくは、９５％以上を占める）の粉末を用いる。
また、酸化スズとしては、平均粒径が２．５μｍ以下、好ましくは２．０μｍ以下（粒度分布は、粒径７．０μｍ以上の粉末が１０重量％以下、好ましくは３重量％以下を占める）の粉末を用いる。原料粉末は、公知の装置を用いて混合、撹拌でき、バインダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などを添加して造粒した後、１０〜１００μｍ、好ましくは３０〜５０μｍの範囲に整えればよい。こうして得た顆粒は、例えば１０００ｋｇ／ｃｍ^２以上で加圧成形して成形体とする。
【００２８】
本発明の焼結工程においては、予め、該成形体の下面と炉床板との間及び該成形体の上面と天井板との間に、酸素ガスが流通するに十分な間隔を設けておき、次いで、１０００℃以上の温度で、該成形体の表面に酸素ガスを流通させることにより該炉内の酸素雰囲気を置換しながら、１４００℃以上の焼結温度に保持し、焼結させる。温度が１０００℃に達しないうちは、雰囲気は酸素雰囲気でも大気雰囲気であっても構わない。
【００２９】
本発明で使用する焼結炉の内部構造と、これに成形体を設置する態様を図１によって説明する。炉の種類は特に限定されないが、通常、加熱雰囲気を制御しやすい電気炉が採用される。炉の上部、下部には炉床板１、天井板２が配置され、該炉床板１にはセッター３、敷き粉４を介して成形体５が載るように構成されている。
【００３０】
本発明では、該成形体の下面と炉床板との間（ｈ１）及び該成形体の上面と天井板との間（ｈ２）に、酸素ガスが流通するに十分な間隔を空けることが重要である。この間隔は炉の大きさによっても異なるが、通常は５〜３０ｍｍ、好ましくは７〜２０ｍｍとする。
成形体の下面と炉床板との間は、セッターの厚さと敷き粉の厚さで間隔を調節する。セッターの厚さは５〜２０ｍｍの範囲とするのが好ましい。なお、セッターの巾は１０〜５０ｍｍが好ましく、隣り合うセッターの間隔は３０ｍｍ以下、好ましくは１０〜２０ｍｍとする。
敷き粉は、特に限定されないが、成形体がセッターに融着するのを防ぐ材料であって、焼結温度でも溶融しないものが好ましく、無機物質、例えば酸化スズ粉末などが使用される。敷き粉は、微細な粉末状態のままセッター上へ均等に分散させるか、又は均一な厚みに成形したシートを用い、１〜１０ｍｍの厚さとするのが好ましい。セッター、敷き粉のいずれかによって上記の間隔に合わせればよいが、セッターによる方が容易、かつ確実であろう。
【００３１】
成形体を炉内に設置する際に、セッターと敷き粉の合計厚みを５〜３０ｍｍとし、また、成形体の上側の表面と天井板の上部においても５〜３０ｍｍの間隔に設定する主な理由は、成形体へ十分に酸素の流れを取り込むためである。
厚みが５ｍｍ未満では、成形体の表面に酸素ガスが均等に流れにくく、密度むらが生じ、また、成形体が炉床や天井板と接近しすぎても、成形体内の外周部と中央部で加熱むらが発生しやすい。逆に、成形体の表面から３０ｍｍを超えると、炉内に成形体を設置する空間に無駄ができ、酸素も多量に消費するので経済的ではない。
【００３２】
炉内の温度を上げ、１０００℃になったところで、常圧において、成形体の上部及び下部の表面に酸素ガスの流通を開始し、炉内の酸素雰囲気を置換させつつ、１４００℃を超えたら、焼結温度で１時間以上、好ましくは５時間以上、更に好ましくは１０時間以上保持する。
その後、酸素ガスの流通を実質的に止めて、３０分間以上、焼結温度に保持してから、最後に冷却する。このように本発明の焼結工程は、予備焼結工程、本焼結工程、及び冷却工程からなり、必要により、更に再焼結工程を付加してもよい。
【００３３】
本焼結工程は、１４００℃以上において、酸素ガスを成形体の上部及び下部の表面に流通させて、焼結温度で１時間以上保持する工程であるが、焼結温度を１４５０〜１５５０℃に設定するのであれば、保持時間は５〜２０時間を目安とすればよい。
焼結工程中、成形体内部は、温度のばらつきを±２０℃以下に抑えるために、成形体の表面で温度ばらつきが±１０℃以下となるように注意する。上記のように、成形体上面から天井板、炉床から成形体下面の間隔を５〜３０ｍｍ、好ましくは７〜２０ｍｍに調整したが、これは温度の安定化にも効果がある。
【００３４】
酸素ガスは、３０〜１５０ｃｍ／分で流通させるのが好ましい。流通量が小さすぎると、成形体の表面から酸化スズが蒸発しやすくなり、密度を上げ難くなるばかりか、組成ずれを起こしやすくなる。また、流通量が多すぎると、酸素気流によって焼結体の表面が過冷却され、温度むら、密度むらが生じて、焼結体の反り量が増大してしまう。
流通時間は、小型の焼結体であれば３０分未満でもよいが、近年、特に大型化しているＩＴＯターゲット、例えば、焼結体サイズが３００ｍｍ×３００ｍｍ×６ｍｍ程度、特に４００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍ程度と、ターゲットが大型で厚くなるほど、全体の温度分布が制御しにくくなるので、好ましくは６０分間以上かけ保持させる。
これにより、平面方向、厚み方向がおおむね均一に加熱され、焼結密度や平均空孔数がばらつくのを大幅に低減でき、更には焼結収縮時、加熱が不均一になって発生した反りも、焼結体の自重によって軽減される。
【００３５】
本焼結工程の後、実質的に酸素ガスの流通を止めて、冷却工程に移る。再焼結工程は、冷却工程を終えてから、再度、焼結温度にして焼結体を加熱する工程である。本焼成工程と同様に、３０分間以上保持すればよい。焼結温度を１４５０〜１５５０℃とすれば、保持時間は３０分〜２時間を目安とする。この工程を付加することにより、炉内全体の温度が均一になり、結果的に焼結体の均熱性が向上し、結晶の平均粒径、焼結体の平均空孔径や平均空孔数を一定の範囲内に制御できる。再焼結工程は、冷却工程の後にしてもよい。
【００３６】
３．ＩＴＯスパッタリングターゲット
上記の方法で製造されたＩＴＯ焼結体は、平面研削等により加工し、所定の寸法にしてから、バッキングプレートに貼り付けることにより、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットとすることができる。必要により数枚のタイルを分割形状にならべてもよい。
【００３７】
このＩＴＯスパッタリングターゲットは、タイル内が７．１０ｇ／ｃｍ^３以上（相対密度で約９９％）の焼結密度を有し、焼結体内部の平均空孔数が８００個／ｍｍ^２以下に制御されているので、ノジュールを効果的に抑制できる。
つまり、焼結密度が高く、平均空孔数が少ない焼結体を採用することで、スパッタリングが進み、一定のエロージョン深さに達しても、異常放電回数を急激に増加させないので、成膜する際にパワーを上げたり、ターゲットの表面をクリーニングする等の処理が不用である。
焼結体は、表面部よりも内部の方で空孔数が増加しやすいとされているが、最もエロージョンが深い厚み付近になっても安定してスパッタリングするには、特に密度が７．１０ｇ／ｃｍ^３以上で、厚み方向の中央部付近の平均空孔数が、５００個／ｍｍ^２以下であるターゲットを採用すればよい。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
酸化インジウム粉体９０重量％と、酸化スズ粉体１０重量％とを混合し、これに成形用バインダーとしてＰＶＡを１重量％添加し、造粒した。酸化インジウム粉体の平均粒径は０．３５μｍ（粒度分布は０．１μｍ未満が０．２％、０．８μｍを超える粉体が４．５％、即ち、０．１〜０．８μｍが９５．３％を占める）であり、酸化スズ粉体の平均粒径は１．９μｍ（粒度分布は７．０μｍ以上が２．２％を占める）であった。造粒後、３０〜５０μｍに整えた顆粒を用いて、常温において２０００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で、４００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍに成形した。
炉床板のセッター上に、仮焼した酸化スズの敷き粉を介して成形体を載置し、炉床板から成形体下面までの高さを７ｍｍに調整し、成形体上面から天井板までの距離も７ｍｍとした。これを昇温し、１０００℃に達したら、酸素ガスを成形体表面に１２０ｃｍ／分の流速で流しながら、１５００℃にて１０時間保持して焼結した。酸素流速は成形体を設置する時に調整し、一定流量で流しつづけた。この後、酸素ガスの流れを止めた状態で１時間保持し、自然放冷した。
酸素ガスを流した状態で温度を測定すると、成形体表面付近で、温度は±４℃ばらついていた。また、酸素ガスの流れを止めた状態では、最終的な温度ばらつきは±１．５℃以内であった。タイルの反り量を測定すると０．３ｍｍであった。
タイル全体の寸法及び重量から計算した密度は、７．１３ｇ／ｃｍ^３であり、約３０ｍｍ角に切断した試験片の密度を、水を用いたアルキメデス法にて測定すると、平均７．１５３ｇ／ｃｍ^３、最小７．１４５ｇ／ｃｍ^３、最大７．１６２ｇ／ｃｍ^３であった。
また、密度が７．１５ｇ／ｃｍ^３の箇所を、厚み方向にて鏡面研磨後、エッチングし、組織をＳＥＭで観察した。タイル表面付近における空孔数は、平均６３個／ｍｍ^２であり、中央部付近で平均９７個／ｍｍ^２であった。また、平均粒径は約３．８μｍ、平均空孔径は１．５μｍであった。これらの結果は表１に示した。
【００４０】
（実施例２〜８）
実施例１と同様にして、成形体上面から天井板までの距離は変えずに、炉床から成形体下面までの距離、酸素の流速、保持時間のいずれかを変化させて、焼結し、ＩＴＯ焼結体を製造した。
得られた焼結体を約３０ｍｍ角のサイズに切断し、それぞれの試験片で焼結密度を測定した。また、タイルを鏡面研磨し、更にエッチング処理を施したのち、ＳＥＭにより組織観察して空孔数を測定し、平均空孔数を求めた。結果は表１に示した。
【００４１】
（比較例１、２）
実施例１と同様にして、成形体上面から天井板までの距離は変えずに、炉床から成形体下面までの距離、酸素の流速、保持時間を変化させて焼結し、ＩＴＯ焼結体を製造した。
得られた焼結体を約３０ｍｍ角のサイズに切断し、それぞれの試験片で焼結密度を測定した。また、タイルを鏡面研磨し、更にエッチング処理を施したのち、ＳＥＭにより組織観察して空孔数を測定し、平均空孔数を求めた。また、平均粒径、平均空孔径を測定した。結果は表１に併記した。
【００４２】
【表１】

【００４３】
（実施例９）
実施例１に示した原料粉末の組成を、酸化インジウム粉体８０重量％と、酸化スズ粉体２０重量％に代えて、同様に造粒した。酸化インジウム粉体は、平均粒径が０．３５μｍ（粒度分布は０．１μｍ未満が０．３％、０．８μｍを超える粉体が４．６％、即ち、０．１〜０．８μｍが９５．１％を占める）、酸化スズ粉体は、平均粒径が１．９μｍ（粒度分布は７．０μｍ以上が２．２％を占める）の粉体を用いた。造粒後、実施例１と同様にして、４００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍに成形し、焼結後、得られたタイルの反り量は０．２ｍｍであった。
タイル全体の密度は、平均７．１７５ｇ／ｃｍ^３、最小７．１６５ｇ／ｃｍ^３、最大７．１８７ｇ／ｃｍ^３であった。また、密度７．１７ｇ／ｃｍ^３の箇所において、厚み方向の空孔分布をＳＥＭにて観察した。表面付近の空孔数は、平均１１０個／ｍｍ^２、厚み方向での中央部付近で平均１２０個／ｍｍ^２であった。平均粒径は２．７μｍで、平均空孔径は１．４μｍであった。
【００４４】
（実施例１０）
実施例１に示した原料粉末の組成を、酸化インジウム粉体９５重量％と、酸化スズ粉体５重量％に代えて、同様に造粒した。酸化インジウム粉体は、平均粒径が０．３４μｍ（粒度分布は０．１μｍ未満が０．３％、０．８μｍを超える粉体が４．２％、即ち、０．１〜０．８μｍが９５．５％を占める）、酸化スズ粉体は、平均粒径が１．９μｍ（粒度分布は７．０μｍ以上が２．２％を占める）の粉体を用いた。造粒後、実施例１と同様にして、４００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍに成形し、焼結後、得られたタイルの反り量は０．３ｍｍであった。
タイル全体の密度は、平均７．１４ｇ／ｃｍ^３、最小７．１３１ｇ／ｃｍ^３、最大７．１４７ｇ／ｃｍ^３であった。また、密度７．１３ｇ／ｃｍ^３の箇所において、厚み方向の空孔分布をＳＥＭにて観察すると、表面付近の空孔数は、平均５３個／ｍｍ^２、厚み方向での中央部付近で平均３９０個／ｍｍ^２であった。焼結体の平均粒径は７．８μｍで、平均空孔径は２．１μｍであった。
【００４５】
（実施例１１）
実施例１に示した原料粉末の組成を、酸化インジウム粉体６９重量％と、酸化スズ粉体３１重量％に代えて、同様に造粒した。酸化インジウム粉体は、平均粒径が０．３４μｍ（粒度分布は０．１μｍ未満が０．３％、０．８μｍを超える粉体が４．２％、即ち、０．１〜０．８μｍが９５．５％を占める）、酸化スズ粉体は、平均粒径が１．９μｍ（粒度分布は７．０μｍ以上が２．２％を占める）の粉体を用いた。造粒後、実施例１と同様にして、４００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍに成形し、焼結後、得られたタイルの反り量は０．３ｍｍであった。
タイル全体の密度は、平均７．１７ｇ／ｃｍ^３、最小７．１６２ｇ／ｃｍ^３、最大７．１８３ｇ／ｃｍ^３であった。また、密度７．１７ｇ／ｃｍ^３の箇所において、厚み方向の空孔分布をＳＥＭにて観察すると、表面付近の空孔数は、平均１６０個／ｍｍ^２、厚み方向での中央部付近で平均１９０個／ｍｍ^２であった。平均粒径は２．１μｍで、平均空孔径は１．２μｍであった。
【００４６】
（実施例１２）
実施例１に示した原料粉末の組成を、酸化インジウム粉体９７重量％と、酸化スズ粉体３重量％に代えて、同様に造粒した。酸化インジウム粉体は、平均粒径が０．３４μｍ（粒度分布は０．１μｍ未満が０．３％、０．８μｍを超える粉体が４．２％、即ち、０．１〜０．８μｍが９５．５％を占める）、酸化スズ粉体は、平均粒径が１．９μｍ（粒度分布は７．０μｍ以上が２．２％を占める）の粉体を用いた。造粒後、実施例１と同様にして、４００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍに成形し、焼結後、得られたタイルの反り量は０．２ｍｍであった。
タイル全体の密度は、平均７．１１ｇ／ｃｍ^３、最小７．１０４ｇ／ｃｍ^３、最大７．１１４ｇ／ｃｍ^３であった。また、密度７．１１ｇ／ｃｍ^３の箇所において、厚み方向の空孔分布をＳＥＭにて観察すると、表面付近の空孔数は、平均２９０個／ｍｍ^２、厚み方向での中央部付近で平均１６０個／ｍｍ^２であった。焼結体の平均粒径は８．１μｍで、平均空孔径は２．０μｍであった。
【００４７】
（実施例１３）
実施例１で得たＩＴＯ焼結体（タイル）をバッキングプレートに接合して、ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造した。
これをスパッタリング装置に設置し、２．５Ｗ／ｃｍ^２のパワー、積算電力で４００ｋＷｈのＤＣスパッタを印加し、スパッタリングした。成膜開始から２００ｋＷｈ程度までは、ほとんど異常放電は発生せず、２００ｋＷｈを超えると、わずかながら異常放電回数が増加した。また、スパッタリング後、表面エロージョン部ではノジュールがほとんどなく、エロージョン部の周辺付近でわずかなノジュールが観察された。
【００４８】
（比較例３）
比較例１で得たＩＴＯ焼結体（タイル）をバッキングプレートに接合して、ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造した。
これを実施例１１と同じスパッタリング装置に設置し、２．５Ｗ／ｃｍ^２のパワー、積算電力で４００ｋＷｈのＤＣスパッタを印加しスパッタリングした。２００ｋＷｈになる前から、徐々に異常放電が発生し、２００ｋＷｈを超えると、異常放電回数が増加した。また、スパッタリング後、表面エロージョン部、エロージョン部の周辺付近で、ノジュールが目だった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明では、実質的に酸化インジウム及び酸化スズからなり、かつ酸化スズの含有量が３５重量％以下の焼結体において、従来よりも、その焼結密度を高め、平面方向における最大密度差を小さくし、平均空孔数を少なくしたため、スパッタリングの際にノジュールが発生しにくく、成膜速度が低下しないＩＴＯスパッタリングターゲットが提供できる。こうして性能の良いＩＴＯスパッタリングターゲットを安定的に供給しうることから、その工業的価値は極めて大きい。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する焼結炉の縦断面図であり、セッター上に敷き粉を介して成形体が載置された状態を示している。
【００５１】
【符号の説明】
１炉床
２天井板
３セッター
４敷き粉
５成形体
ｈ１（炉床−成形体の距離）
ｈ２（天井−成形体の距離）

Claims

実質的に酸化インジウム及び酸化スズからなり、かつ酸化スズの含有量が３５重量％以下である３００ｍｍ×３００ｍｍ以上の大面積、かつ６ｍｍ以上の厚さを有する焼結体であって、
焼結密度が７．１３ｇ／ｃｍ ^３以上で、かつ該焼結体の平面方向における最大密度差が０．０３ｇ／ｃｍ^３以下であり、更に厚み方向中央部における２μｍ以下の平均空孔数が５００個／ｍｍ^２以下であることを特徴とするＩＴＯ焼結体。
平均空孔数が２００個／ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ焼結体。
実質的に酸化インジウム及び酸化スズからなる原料粉末を混合、成形した後、得られた成形体を炉床板のセッター上に敷き粉を介して載置し、酸素雰囲気下に焼結する方法において、該成形体の下面と炉床板との間及び該成形体の上面と天井板との間に、酸素ガスが３０〜１５０ｃｍ／分の流速で流通するに十分な５〜３０ｍｍの間隔を設けた上で、１０００℃以上の温度で、該成形体の表面に酸素ガスを流通させることにより該炉内の酸素雰囲気を置換しながら、１４５０℃以上の焼結温度に保持し、焼結することを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ焼結体の製造方法。
焼結が１時間以上行われることを特徴とする請求項３に記載のＩＴＯ焼結体の製造方法。
焼結した後、冷却前あるいは冷却後に、該焼結体を再び所定の焼結温度に加熱し、酸素ガスの流通を止めた状態で３０分以上保持することを特徴とする請求項３に記載のＩＴＯ焼結体の製造方法。
請求項１又は２に記載の焼結体を用いてなるＩＴＯスパッタリングターゲット。