JP5000230B2 - Lanthanum oxide containing oxide target - Google Patents
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Description
本発明は導電膜を形成するときに使用する酸化物のターゲットに関する。さらに詳しくは、ランタンを含有する酸化物焼結体からなる酸化物ターゲットに関する。 The present invention relates to an oxide target used when forming a conductive film. More specifically, the present invention relates to an oxide target made of an oxide sintered body containing lanthanum.
酸化インジウムを主成分とする透明導電膜では、スズをドープした酸化インジウム(ITO)が、一般的に使用されている。これは、スズのドーピングによりキャリヤーの濃度を向上し、導電性に優れた透明導電膜が得られるためである。
しかしながら、ITO膜は、エッチング加工には強酸(例えば、王水など)を用いる必要があり、TFT液晶用の電極に用いた場合、下地層の金属配線を腐食することがある等の難点を有している。さらに、スパッタリングによりITO膜を作製する際に用いるITOターゲットは還元により黒化し易いため、その特性の経時変化が問題となっている。
In a transparent conductive film containing indium oxide as a main component, indium oxide (ITO) doped with tin is generally used. This is because a transparent conductive film excellent in conductivity can be obtained by improving the carrier concentration by doping with tin.
However, the ITO film needs to use a strong acid (for example, aqua regia) for the etching process, and when used for an electrode for a TFT liquid crystal, there is a problem that the underlying metal wiring may be corroded. is doing. Furthermore, since the ITO target used when producing the ITO film by sputtering is likely to be blackened by reduction, a change in its characteristics with time is a problem.
ITO膜よりもエッチングに優れると共に、ITO膜と同等の導電性及び光透過率を有する透明導電膜及びそれを得るために好適なスパッタリングターゲットとして、酸化インジウムと酸化亜鉛からなるターゲットや透明導電膜が提案されている(特許文献1、2)。これら酸化インジウムと酸化亜鉛からなる透明導電膜は、弱酸でのエッチング速度が速いことが知られている。しかしながら、透明導電膜上に形成した金属薄膜をエッチングする場合、酸化インジウムと酸化亜鉛からなる透明導電膜も同時にエッチングされてしまうことがあり、透明導電膜上の金属薄膜だけを選択的にエッチングする場合には不適であった。 A transparent conductive film having excellent etching and light transmittance as compared with the ITO film and a sputtering target suitable for obtaining the transparent conductive film, which is superior to the ITO film, and a transparent conductive film made of indium oxide and zinc oxide. It has been proposed (Patent Documents 1 and 2). These transparent conductive films made of indium oxide and zinc oxide are known to have a high etching rate with a weak acid. However, when the metal thin film formed on the transparent conductive film is etched, the transparent conductive film made of indium oxide and zinc oxide may be etched at the same time, and only the metal thin film on the transparent conductive film is selectively etched. In some cases it was inappropriate.
また、酸化インジウムとランタノイド元素を含む透明導電膜は、有機EL用電極や、半透過・半反射LCD電極として有用であることが報告されている(特許文献3−11)。しかしながら、ランタノイド系元素の酸化物は導電性がなく、これら酸化物を酸化インジウムに混合してターゲットを作製した場合、導電性の低いターゲットしか得られない場合がある。このため、スパッタリング中に異常放電を起こしたり、ターゲット表面が黒化したりして、スパッタ速度が低下する等の不都合が生じるおそれがあった。
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、導電性が高く、異常放電やターゲットの表面黒化のない酸化物ターゲットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an oxide target that has high conductivity and does not cause abnormal discharge or surface blackening of the target.
本発明によれば、以下の酸化物ターゲット(以下、単にターゲットという)が提供される。
1.インジウム(In)及びランタン(La)を含有する酸化物のターゲットであって、LaInO3で表される酸化物を含有することを特徴とする酸化物ターゲット。
2.前記InとLaの含有量の合計に対するLaの割合[La/(La+In):原子比]が0.001〜0.5であることを特徴とする1に記載の酸化物ターゲット。
3.スズ(Sn)及びランタン(La)を含有する酸化物のターゲットあって、La2Sn2O7で表される酸化物を含有することを特徴とする酸化物ターゲット。
4.前記SnとLaの含有量の合計に対するLaの割合[La/(La+Sn):原子比]が0.001〜0.5であることを特徴とする3に記載の酸化物ターゲット。
5.インジウム(In)、スズ(Sn)及びランタン(La)を含有する酸化物のターゲットであって、La2Sn2O7及び/又はLaInO3で表される酸化物を含有することを特徴とする酸化物ターゲット。
6.前記In、Sn及びLaの含有量の合計に対するLaの割合[La/(La+Sn+In):原子比]が0.001〜0.5であることを特徴とする5に記載の酸化物ターゲット。
7.焼結密度が6.5g/cm3以上であることを特徴とする1〜6のいずれかに記載の酸化物ターゲット。
8.バルク抵抗が1Ωcm以下であることを特徴とする1〜7のいずれかに記載の酸化物ターゲット。
According to the present invention, the following oxide target (hereinafter simply referred to as target) is provided.
1. An oxide target containing indium (In) and lanthanum (La), which contains an oxide represented by LaInO 3 .
2. 2. The oxide target according to 1, wherein a ratio [La / (La + In): atomic ratio] of La to the total content of In and La is 0.001 to 0.5.
3. An oxide target containing tin (Sn) and lanthanum (La), wherein the oxide target contains an oxide represented by La 2 Sn 2 O 7 .
4). 4. The oxide target according to 3, wherein the ratio [La / (La + Sn): atomic ratio] of La to the total content of Sn and La is 0.001 to 0.5.
5. An oxide target containing indium (In), tin (Sn) and lanthanum (La), characterized by containing an oxide represented by La 2 Sn 2 O 7 and / or LaInO 3 Oxide target.
6). 6. The oxide target according to 5, wherein a ratio [La / (La + Sn + In): atomic ratio] of La to the total content of In, Sn, and La is 0.001 to 0.5.
7). The oxide target according to any one of 1 to 6, wherein the sintered density is 6.5 g / cm 3 or more.
8). Bulk resistance is 1 ohm-cm or less, The oxide target in any one of 1-7 characterized by the above-mentioned.
本発明の酸化物ターゲットは、ランタン元素を含む所定構造の酸化物が含まれているため導電性に優れることから、異常放電のない酸化物ターゲットとなる。これら酸化物ターゲットは、スパッタリングターゲット、エレクトロンビーム用ターゲット、又はイオンプレーティング用ターゲットとして利用され、薄膜形成用原料となる。 Since the oxide target of the present invention includes an oxide having a predetermined structure containing a lanthanum element and has excellent conductivity, it becomes an oxide target without abnormal discharge. These oxide targets are used as sputtering targets, electron beam targets, or ion plating targets, and serve as raw materials for thin film formation.
本発明の酸化物ターゲットの第一の態様は、インジウム(In)及びランタン(La)を含有する酸化物の焼結体からなるターゲットであって、LaInO3で表される酸化物を含有することを特徴とする(以下、このターゲットをターゲットIという)。
このターゲットIを用いた場合、単にIn2O3及びLa2O3からなるターゲットの場合に比べ、ターゲットの導電性が高く、また、ターゲット表面の黒化が少なくスパッタリング中の異常放電もなく安定したスパッタリング状態が保たれる。これにより、ITO膜と同等の光透過率を有する透明導電膜が安定して得られる。
A first aspect of the oxide target of the present invention is a target consisting of a sintered body of an oxide containing indium (In) and lanthanum (La), which contains an oxide represented by Laino 3 (Hereinafter, this target is referred to as target I).
When this target I is used, the conductivity of the target is higher and the target surface is less blackened and stable without abnormal discharge during sputtering compared to the case of a target composed of In 2 O 3 and La 2 O 3. The sputtered state is maintained. Thereby, the transparent conductive film which has the light transmittance equivalent to an ITO film | membrane is obtained stably.
ターゲットIは、LaInO3で表される形態の酸化物を含んでいるものであり、ターゲットを構成する酸化物の好ましい例としては、以下のものが挙げられる。
(a)LaInO3
(b)LaInO3とIn2O3の混合物
(c)LaInO3とLa2O3の混合物
これらのうち、(b)の焼結体が好ましい。尚、ターゲット中の酸化物の構造は、X線回折測定により得られるチャートから同定する。後述するターゲットII及びIIIも同様である。
The target I includes an oxide having a form represented by LaInO 3 , and preferable examples of the oxide constituting the target include the following.
(A) LaInO 3
(B) A mixture of LaInO 3 and In 2 O 3
(C) Mixture of LaInO 3 and La 2 O 3 Of these, the sintered body of (b) is preferred. Note that the structure of the oxide in the target is identified from a chart obtained by X-ray diffraction measurement. The same applies to targets II and III described later.
このターゲットにおいて、LaとInの合計に占めるLaの割合(原子比:La/(La+In))は、好ましくは0.001〜0.5、より好ましくは、0.01〜0.2、特に好ましくは、0.01〜0.15である。0.001未満では、La原子の添加効果が得られなくなるおそれがあり、0.5を超えると、La2O3が単独で存在するようになり、ターゲットの抵抗値が大きくなりすぎて、スパッタリング時に異常放電等の問題を起こす場合がある。また、ターゲット自体の強度が低下し、ターゲット製造工程の中の焼結工程で割れたり、変形したりする問題がある。 In this target, the ratio of La to the total of La and In (atomic ratio: La / (La + In)) is preferably 0.001 to 0.5, more preferably 0.01 to 0.2, and particularly preferably. Is 0.01 to 0.15. If it is less than 0.001, the effect of adding La atoms may not be obtained. If it exceeds 0.5, La 2 O 3 will be present alone, and the resistance of the target will become too large, resulting in sputtering. Sometimes, problems such as abnormal discharge may occur. Moreover, there exists a problem which the intensity | strength of target itself falls and it cracks or deform | transforms in the sintering process in a target manufacturing process.
ターゲットにおけるLaとInの原子比は、焼結前の原料であるインジウム化合物とランタン化合物の混合比を調整することにより制御できる。焼結前の混合比により、化学量論比率に見合うインジウム化合物とランタン化合物からなるLaInO3等のランタン・インジウム化合物が生成し、残りのインジウム化合物が結晶性物質又は非晶質物質等として存在するものと推定される。 The atomic ratio of La and In in the target can be controlled by adjusting the mixing ratio of the indium compound and lanthanum compound that are raw materials before sintering. Depending on the mixing ratio before sintering, a lanthanum / indium compound such as LaInO 3 composed of an indium compound and a lanthanum compound corresponding to the stoichiometric ratio is generated, and the remaining indium compound exists as a crystalline substance or an amorphous substance. Estimated.
ターゲットIの製造方法としては、例えば、原料物質としてインジウム原子を含む化合物とランタン原子を含む化合物を使用して、これらの混合物を焼結する方法が挙げられる。
インジウム原子を含む化合物としては、酸化インジウム、水酸化インジウム等が挙げられる。好ましくは、酸化インジウムである。
ランタン原子を含む化合物としては、酸化ランタン、水酸化ランタン等が挙げられる。好ましくは、酸化ランタンである。
Examples of the method for producing the target I include a method of sintering a mixture of these using a compound containing an indium atom and a compound containing a lanthanum atom as a raw material.
Examples of the compound containing indium atoms include indium oxide and indium hydroxide. Indium oxide is preferable.
Examples of the compound containing a lanthanum atom include lanthanum oxide and lanthanum hydroxide. Preferably, it is lanthanum oxide.
上記の出発原料は、ビーズミル等により粉砕混合することが好ましい。これにより、原料を均一に混合でき、また、原料の粒径を小さくできる。
原料の平均粒径は、最大でも3μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは、0.8μm以下である。3μm超になると、例えば、La2O3がそのままターゲット中に絶縁性の粒子として存在するので、異常放電の原因となる場合がある。LaInO3の生成は、X線回折により確認できる。
原料粉体を所定の形状に成形したものを焼成する。焼成条件は、1000〜1600℃である。好ましくは、1200〜1500℃、より好ましくは、1250〜1450℃である。1000℃未満では、La2O3の反応性が低く、LaInO3が生成しない場合がある。1600℃超では、In2O3の昇華や熱分解が起こり組成が変化したり、生成したLaInO3が分解したりする場合がある。
本発明では、焼結体がLaInO3を含有するが、この形態の酸化物は、上記の焼結によって形成することができる。生成されるLaInO3の粒径は、EPMAのマッピングにより測定することができる。LaInO3の粒径は10μm以下であり、好ましくは5μm以下がよい。10μm超のLaInO3の粒子が存在する場合、粒子周辺の導電性の差により異常放電を起こす場合がある。10μm以下では、これら異常放電が抑えられ、安定したスパッタリングができるようになる。
The above starting materials are preferably pulverized and mixed with a bead mill or the like. Thereby, a raw material can be mixed uniformly and the particle size of a raw material can be made small.
The average particle size of the raw material is at most 3 μm, preferably 1 μm or less, more preferably 0.8 μm or less. When it exceeds 3 μm, for example, La 2 O 3 is present as insulating particles in the target as it is, which may cause abnormal discharge. The formation of LaInO 3 can be confirmed by X-ray diffraction.
A material powder formed into a predetermined shape is fired. Baking conditions are 1000-1600 degreeC. Preferably, it is 1200-1500 degreeC, More preferably, it is 1250-1450 degreeC. Is less than 1000 ° C., less reactive of La 2 O 3, may not produce the Laino 3. If it exceeds 1600 ° C., In 2 O 3 may be sublimated or thermally decomposed to change the composition, or the produced LaInO 3 may be decomposed.
In the present invention, the sintered body contains LaInO 3 , but the oxide in this form can be formed by the above-described sintering. The particle size of the LaInO 3 produced can be measured by EPMA mapping. The particle size of LaInO 3 is 10 μm or less, preferably 5 μm or less. When LaInO 3 particles exceeding 10 μm are present, abnormal discharge may occur due to the difference in conductivity around the particles. When the thickness is 10 μm or less, these abnormal discharges are suppressed and stable sputtering can be performed.
本発明の酸化物ターゲットの第二の態様は、スズ(Sn)及びランタン(La)を含有する酸化物の焼結体からなるターゲットであって、La2Sn2O7で表される酸化物を含有することを特徴とする(以下、このターゲットをターゲットIIという)。
このターゲットIIを用いた場合、単にSnO2及びLa2O3からなるターゲットの場合に比べ、ターゲット表面の黒化がなくスパッタリング中の異常放電もなく安定したスパッタリング状態が保たれる。
A second aspect of the oxide target of the present invention is a target consisting of a sintered body of an oxide containing tin (Sn) and lanthanum (La), oxide represented by La 2 Sn 2 O 7 (Hereinafter, this target is referred to as “target II”).
When this target II is used, a stable sputtering state is maintained without blackening of the target surface and abnormal discharge during sputtering, as compared with a target made of simply SnO 2 and La 2 O 3 .
ターゲットIIは、La2Sn2O7で表される形態の酸化物を含んでいるものであり、ターゲットを構成する酸化物の好ましい例としては、以下のものが挙げられる。
(a)La2Sn2O7
(b)La2Sn2O7とSnO2の混合物
(c)La2Sn2O7とLa2O3の混合物
上記のうち、(b)の焼結体が好ましい。
The target II contains an oxide having a form represented by La 2 Sn 2 O 7 , and preferable examples of the oxide constituting the target include the following.
(A) La 2 Sn 2 O 7
(B) A mixture of La 2 Sn 2 O 7 and SnO 2
(C) Mixture of La 2 Sn 2 O 7 and La 2 O 3 Among the above, the sintered body of (b) is preferable.
このターゲットにおいて、LaとSnの合計に占めるLaの割合(原子比:La/(La+Sn))は、好ましくは0.001〜0.5であり、より好ましくは0.01〜0.2、特に好ましくは、0.01〜0.15である。0.001未満では、Laの添加効果が得られないおそれがあり、0.5を超えると、La2O3が単独で存在するようになり、ターゲット中に絶縁性の粒子が存在することになり、スパッタリング時に異常放電等の問題を起こす場合がある。 In this target, the ratio of La to the total of La and Sn (atomic ratio: La / (La + Sn)) is preferably 0.001 to 0.5, more preferably 0.01 to 0.2, particularly Preferably, it is 0.01-0.15. If it is less than 0.001, the effect of adding La may not be obtained. If it exceeds 0.5, La 2 O 3 will be present alone, and insulating particles will be present in the target. Thus, problems such as abnormal discharge may occur during sputtering.
上記のLaとSnの原子比は焼結前のスズ化合物とランタン化合物の混合比を調整することにより制御できる。焼結前に混合比により、化学量論比率に見合うスズ化合物とランタン化合物からなるLa2Sn2O7の酸化物が生成し、残りのスズ化合物が結晶性物質又は非晶質物質等として存在するものと推定される。 The atomic ratio of La and Sn can be controlled by adjusting the mixing ratio of the tin compound and the lanthanum compound before sintering. La 2 Sn 2 O 7 oxide consisting of tin compound and lanthanum compound corresponding to the stoichiometric ratio is generated by mixing ratio before sintering, and the remaining tin compound exists as crystalline or amorphous substance Presumed to be.
ターゲットIIの製造方法としては、例えば、原料物質としてスズ原子を含む化合物とランタン原子を含む化合物を使用して、これらの混合物を焼結する方法が挙げられる。
スズ原子を含む化合物としては、酸化スズ(酸化第一スズ、酸化第二スズ)、メタスズ酸、等が挙げられる。好ましくは、酸化スズ(酸化第二スズ)である。
上記の出発原料は、ビーズミル等により粉砕混合することが好ましい。これにより、原料を均一に混合でき、また、原料の粒径を小さくできる。
原料の平均粒径は、最大でも3μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは、0.8μm以下である。3μm超になると、例えば、La2O3がそのままターゲット中に絶縁性の粒子として存在するので、異常放電の原因となる場合がある。La2Sn2O7の生成は、X線回折により確認できる。
Examples of the method for producing the target II include a method of sintering a mixture of these using a compound containing a tin atom and a compound containing a lanthanum atom as raw materials.
Examples of the compound containing a tin atom include tin oxide (stannous oxide, stannic oxide), metastannic acid, and the like. Preferably, it is tin oxide (stannic oxide).
The above starting materials are preferably pulverized and mixed with a bead mill or the like. Thereby, a raw material can be mixed uniformly and the particle size of a raw material can be made small.
The average particle size of the raw material is at most 3 μm, preferably 1 μm or less, more preferably 0.8 μm or less. When it exceeds 3 μm, for example, La 2 O 3 is present as insulating particles in the target as it is, which may cause abnormal discharge. The production of La 2 Sn 2 O 7 can be confirmed by X-ray diffraction.
原料粉体を所定の形状に成形したものを焼成する。焼成条件は、1000〜1600℃である。好ましくは、1200〜1500℃、より好ましくは、1250〜1450℃である。1000℃未満では、La2O3の反応性が低く、La2Sn2O7の生成が見られない場合がある。1600℃超では、La2O3の昇華や熱分解が起こり組成が変化したり、生成したLa2Sn2O7が分解したりする場合がある。
本発明では、焼結体がLa2Sn2O7を含有するが、この形態の酸化物は、上記の焼結によって形成することができる。生成されるLa2Sn2O7の粒径は、EPMAのマッピングにより測定することができる。La2Sn2O7の粒径は、10μm以下であり、好ましくは5μm以下がよい。10μm超のLa2Sn2O7の粒子が存在する場合、粒子周辺の導電性の差により異常放電を起こしたりする場合がある。10μm以下では、これら異常放電が抑えられ、安定したスパッタリングができるようになる。
A material powder formed into a predetermined shape is fired. Baking conditions are 1000-1600 degreeC. Preferably, it is 1200-1500 degreeC, More preferably, it is 1250-1450 degreeC. Is less than 1000 ° C., the reaction of La 2 O 3 is low, there may not be found the generation of La 2 Sn 2 O 7. If it exceeds 1600 ° C., La 2 O 3 may be sublimated or thermally decomposed to change the composition, or the produced La 2 Sn 2 O 7 may be decomposed.
In the present invention, the sintered body contains La 2 Sn 2 O 7, oxide of this embodiment may be formed by sintering the above. The particle size of La 2 Sn 2 O 7 produced can be measured by EPMA mapping. The particle size of La 2 Sn 2 O 7 is 10 μm or less, preferably 5 μm or less. When La 2 Sn 2 O 7 particles exceeding 10 μm are present, abnormal discharge may occur due to the difference in conductivity around the particles. When the thickness is 10 μm or less, these abnormal discharges are suppressed and stable sputtering can be performed.
本発明の酸化物ターゲットの第三の態様は、インジウム(In)、スズ(Sn)及びランタン(La)を含有する酸化物の焼結体からなるターゲットであって、La2Sn2O7及び/又はLaInO3で表される酸化物を含有することを特徴とする(以下、このターゲットをターゲットIIIという)。
このターゲットIIIを用いた場合、単にIn2O3、SnO2及びLa2O3からなるターゲットの場合に比べ、ターゲットの導電性が高く、また、ターゲット表面の黒化がなくスパッタリング中の異常放電もなく安定したスパッタリング状態が保たれる。
A third aspect of the oxide target of the present invention is a target composed of an oxide sintered body containing indium (In), tin (Sn), and lanthanum (La), and includes La 2 Sn 2 O 7 and And / or an oxide represented by LaInO 3 (hereinafter, this target is referred to as target III).
When this target III is used, compared with a target made of simply In 2 O 3 , SnO 2 and La 2 O 3 , the target has higher conductivity, and there is no blackening of the target surface, and abnormal discharge during sputtering. And a stable sputtering state is maintained.
ターゲットIIIは、La2Sn2O7及び/又はLaInO3で表される形態の酸化物を含んでいるものであり、ターゲットを構成する酸化物の好ましい例としては、以下のものが挙げられる。
(a)La2Sn2O7とIn2O3の混合物
(b)La2Sn2O7とIn2O3とSnO2の混合物
(c)La2Sn2O7とLaInO3とIn2O3の混合物
(d)La2Sn2O7とLaInO3とSnO2の混合物
上記のうち、(a)、(b)又は(c)からなる焼結体が好ましい。
The target III includes an oxide having a form represented by La 2 Sn 2 O 7 and / or LaInO 3 , and preferable examples of the oxide constituting the target include the following.
(A) A mixture of La 2 Sn 2 O 7 and In 2 O 3
(B) A mixture of La 2 Sn 2 O 7 , In 2 O 3 and SnO 2
(C) A mixture of La 2 Sn 2 O 7 , LaInO 3 and In 2 O 3
(D) La 2 Sn 2 O 7 , LaInO 3 and SnO 2 mixture Among the above, a sintered body made of (a), (b) or (c) is preferable.
このターゲットにおいて、Laの原子比(La/(La+In+Sn))は、好ましくは0.001〜0.5であり、より好ましくは0.01〜0.3、特に好ましくは0.01〜0.25である。0.001未満では、Laの添加効果が得られないおそれがあり、0.5を超えると、La2O3が単独で存在するようになり、ターゲットの強度が小さくなりすぎて、スパッタリング時の熱による応力により割れを発生する場合がある。また、ターゲット自体の強度が低下し、ターゲット製造工程中で割れる等の問題が発生する場合もある。 In this target, the atomic ratio of La (La / (La + In + Sn)) is preferably 0.001 to 0.5, more preferably 0.01 to 0.3, and particularly preferably 0.01 to 0.25. It is. If it is less than 0.001, the effect of adding La may not be obtained, and if it exceeds 0.5, La 2 O 3 will be present alone, the strength of the target will be too small, and sputtering will not be possible. Cracks may occur due to heat stress. In addition, the strength of the target itself may decrease, and problems such as cracking may occur during the target manufacturing process.
また、ターゲットにおけるLaとSnの含有量の比(原子比)は、下記式の関係を満たすことが好ましい。
La/(La+In+Sn)<Sn/(La+In+Sn)
これは、LaとSnは反応しやすいため、La2Sn2O7が生成しやすいことによる。即ち、LaがSnより過剰に存在する場合は、Snのほぼ全てがLaにより消費されることから、主にLaInO3が生成される。その結果、In2O3へのSnのドーピング量が減少するため、ターゲットのバルク抵抗が上昇する場合がある。
一方、上記式を満たすようにLaの含有量をSnの含有量より少なくした場合、LaはSnにより消費されるが、過剰のSnはIn2O3にドープされる。これにより、ターゲットの抵抗値は小さくなり、安定したスパッタリングの状態が保てるようになる。
Moreover, it is preferable that ratio (atomic ratio) of content of La and Sn in a target satisfy | fills the relationship of a following formula.
La / (La + In + Sn) <Sn / (La + In + Sn)
This is because La 2 Sn 2 O 7 is easily generated because La and Sn easily react. That is, when La is present in excess of Sn, almost all of Sn is consumed by La, so LaInO 3 is mainly generated. As a result, the amount of Sn doping into In 2 O 3 decreases, which may increase the bulk resistance of the target.
On the other hand, when the content of La is made smaller than the content of Sn so as to satisfy the above formula, La is consumed by Sn, but excess Sn is doped into In 2 O 3 . Thereby, the resistance value of the target is reduced, and a stable sputtering state can be maintained.
尚、Snの含有量[原子比:Sn/(La+In+Sn)]は、上述した関係を満たし、かつ、0.03〜0.45の範囲が好ましく、特に0.05〜0.3の範囲が好ましい。 The Sn content [atomic ratio: Sn / (La + In + Sn)] satisfies the above-described relationship and is preferably in the range of 0.03 to 0.45, particularly preferably in the range of 0.05 to 0.3. .
上記のLa、In及びSnの原子比は、焼結前のインジウム化合物とスズ化合物とランタン化合物の混合比を調整することにより得られる。焼結前に混合比により、化学量論比率に見合うスズ化合物とランタン化合物からなるLa2Sn2O7化合物が生成し、インジウム化合物とランタン化合物からなるLaInO3化合物を生成し、残りのインジウム化合物とスズ化合物が結晶性物質又は非晶質物質等として存在するものと推定される。 The atomic ratio of La, In, and Sn is obtained by adjusting the mixing ratio of the indium compound, tin compound, and lanthanum compound before sintering. Prior to sintering, a La 2 Sn 2 O 7 compound composed of a tin compound and a lanthanum compound corresponding to the stoichiometric ratio is generated by mixing ratio, and a LaInO 3 compound composed of an indium compound and a lanthanum compound is generated, and the remaining indium compound It is presumed that tin compounds exist as crystalline substances or amorphous substances.
ターゲットIIIの製造方法としては、例えば、原料物質としてインジウム原子を含む化合物、スズ原子を含む化合物及びランタン原子を含む化合物を使用して、これらの混合物を焼結する方法が挙げられる。
インジウム原子を含む化合物、スズ原子を含む化合物及びランタン原子を含む化合物の具体例は、上述したターゲットI又はIIと同様である。
Examples of the method for producing target III include a method of sintering a mixture of these using a compound containing indium atoms, a compound containing tin atoms, and a compound containing lanthanum atoms as a raw material.
Specific examples of the compound containing an indium atom, the compound containing a tin atom, and the compound containing a lanthanum atom are the same as those of the target I or II described above.
原料粉体を所定の形状に成形したものを焼成する。焼成条件は、1000〜1600℃である。好ましくは1200〜1500℃、より好ましくは1250〜1450℃である。1000℃未満では、La2O3の反応性が低く、La2Sn2O7の生成やLaInO3の生成が見られない場合がある。1600℃超では、In2O3の昇華や熱分解が起こり組成が変化したり、生成したLa2Sn2O7、LaInO3が分解したりする場合がある。
本発明では、焼結体がLa2Sn2O7及び/又はLaInO3を含有するが、この形態の酸化物は、焼結反応(熱反応)によって、形成することができる。
A material powder formed into a predetermined shape is fired. Baking conditions are 1000-1600 degreeC. Preferably it is 1200-1500 degreeC, More preferably, it is 1250-1450 degreeC. Is less than 1000 ° C., less reactive of La 2 O 3, may not seen La 2 Sn 2 O 7 product formation and Laino 3 of. If it exceeds 1600 ° C., In 2 O 3 may be sublimated or thermally decomposed to change the composition, or the produced La 2 Sn 2 O 7 or LaInO 3 may be decomposed.
In the present invention, the sintered body contains La 2 Sn 2 O 7 and / or LaInO 3 , but the oxide in this form can be formed by a sintering reaction (thermal reaction).
本発明のターゲットI〜IIIでは、ターゲットを構成する焼結体の密度が、好ましくは6.5g/cm3以上、より好ましくは6.6〜7.2g/cm3である。焼結体の密度が6.5g/cm3未満では、ターゲット表面が黒化したりして異常放電が発生したりする場合がある。
密度の高い焼結体を得るには、焼成前の成形工程に冷間静水圧(CIP)等で成形したり、熱間静水圧(HIP)等により焼結することが好ましい。
In target I~III of the present invention, the density of the sintered body constituting the target is preferably 6.5 g / cm 3 or more, more preferably 6.6~7.2g / cm 3. If the density of the sintered body is less than 6.5 g / cm 3 , the target surface may be blackened and abnormal discharge may occur.
In order to obtain a sintered body having a high density, it is preferable to form by a cold isostatic pressure (CIP) or the like in a forming step before firing, or to sinter by a hot isostatic pressure (HIP) or the like.
本発明のターゲットを構成する焼結体はスパッタリング中の黒化が少なく、導電性が高い。具体的には、焼結体のバルク抵抗を1Ωcm以下にすることができる。さらに、0.1Ωcm以下も可能である。本発明においては、特に、La/(La+Sn+In)<Sn/(La+Sn+In)の組成にすることによりバルク抵抗を小さくすることができる。 The sintered body constituting the target of the present invention has little blackening during sputtering and high conductivity. Specifically, the bulk resistance of the sintered body can be 1 Ωcm or less. Furthermore, 0.1 Ωcm or less is also possible. In the present invention, in particular, the bulk resistance can be reduced by setting the composition of La / (La + Sn + In) <Sn / (La + Sn + In).
本発明のターゲットを使用して導電性膜を成膜できる。成膜の方法としては、RFマグネトロンスパッタリング法、DCマグネトロンスパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が使用できる。なかでもRFマグネトロンスパッタ法が好適に使用される。ターゲットのバルク抵抗が1Ωcmを超えるような高抵抗の場合でも、RFマグネトロンスパッタリング法を採用すれば、異常放電なしに安定したスパッタリング状態が保たれる。尚、ターゲットのバルク抵抗が1Ωcm以下である低抵抗の場合には、工業的に有利なDCマグネトロンスパッタリング法を採用することもできる。
これにより、異常放電なしに安定したスパッタリング状態が保たれ、工業的に連続して安定な成膜が可能となる。
A conductive film can be formed using the target of the present invention. As a film forming method, an RF magnetron sputtering method, a DC magnetron sputtering method, an electron beam evaporation method, an ion plating method, or the like can be used. Of these, the RF magnetron sputtering method is preferably used. Even when the target bulk resistance exceeds 1 Ωcm, if the RF magnetron sputtering method is employed, a stable sputtering state can be maintained without abnormal discharge. In the case of a low resistance where the bulk resistance of the target is 1 Ωcm or less, an industrially advantageous DC magnetron sputtering method may be employed.
Thereby, a stable sputtering state is maintained without abnormal discharge, and industrially stable film formation becomes possible.
実施例及び比較例で作製したターゲットの特性の測定方法を以下に示す。
(1)密度
一定の大きさに切り出したターゲットの、重量と外形寸法より算出した。
(2)ターゲット中の各元素の原子比
ICP(Inductively Coupled Plasma)測定により、各元素の存在量を測定した。
(3)ターゲットのバルク抵抗
抵抗率計(三菱油化製、ロレスタ)を使用し四探針法により測定した。
(4)ターゲット中に存在する酸化物の構造
X線回折により得られたチャートを分析することにより酸化物の構造を同定した。
A method for measuring the characteristics of the targets prepared in Examples and Comparative Examples is shown below.
(1) Density The density was calculated from the weight and outer dimensions of the target cut into a certain size.
(2) Atomic ratio of each element in the target The abundance of each element was measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) measurement.
(3) Bulk resistance of target The resistivity was measured by a four-probe method using a resistivity meter (Mitsubishi Yuka, Loresta).
(4) Structure of oxide present in target The structure of the oxide was identified by analyzing the chart obtained by X-ray diffraction.
実施例1
純度99.99%以上の酸化インジウム700gと純度99.99%以上の酸化ランタン300gとを混合させて、ドライビーズミルにて約5時間粉砕・混合した。
次いで、上記で得られた粉末を10mmφの金型に挿入し、金型プレス成形機により100kg/cm2の圧力で予備成形を行った。次に、冷間静水圧プレス成形機により4t/cm2の圧力で圧密化した後、1350℃で10時間焼成して焼結体を得た。この焼結体をターゲット(研削、研磨、バッキングプレートへの貼り付け)に加工した。
Example 1
700 g of indium oxide having a purity of 99.99% or more and 300 g of lanthanum oxide having a purity of 99.99% or more were mixed, and pulverized and mixed in a dry bead mill for about 5 hours.
Subsequently, the powder obtained above was inserted into a 10 mmφ mold, and preformed at a pressure of 100 kg / cm 2 with a mold press molding machine. Next, the compact was compacted at a pressure of 4 t / cm 2 using a cold isostatic press molding machine and then fired at 1350 ° C. for 10 hours to obtain a sintered body. This sintered body was processed into a target (grinding, polishing, attaching to a backing plate).
得られたターゲットについて、X線回折測定を行った結果、LaInO3及びIn2O3を主成分とする酸化物からなることが確認された。
図1に、ターゲットのX線チャートを示す。
ICP分析の結果、原子比[La/(La+In)]は0.27であった。
EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)による焼結体の面内の元素分布測定により、In、Laの分散状態を確認した。その結果、その組成は実質的に均一であった。
また、ターゲットの密度は、6.78g/cm3であり、バルク抵抗は、260Ωcmであった。
As a result of performing X-ray diffraction measurement on the obtained target, it was confirmed that the target was composed of an oxide containing LaInO 3 and In 2 O 3 as main components.
FIG. 1 shows an X-ray chart of the target.
As a result of ICP analysis, the atomic ratio [La / (La + In)] was 0.27.
The dispersion state of In and La was confirmed by in-plane element distribution measurement of the sintered body by EPMA (Electron Probe Micro Analyzer). As a result, the composition was substantially uniform.
Moreover, the density of the target was 6.78 g / cm 3 and the bulk resistance was 260 Ωcm.
実施例2
酸化スズ900gと酸化ランタン100gとを混合させて、ドライビーズミルにて約5時間粉砕・混合した。
次いで、得られた粉末を10mmφの金型に挿入し、金型プレス成形機により100kg/cm2の圧力で予備成形を行った。次に、冷間静水圧プレス成形機により4t/cm2の圧力で圧密化した後、1350℃で10時間焼成して焼結体としターゲットに加工した。
Example 2
900 g of tin oxide and 100 g of lanthanum oxide were mixed and pulverized and mixed in a dry bead mill for about 5 hours.
Next, the obtained powder was inserted into a 10 mmφ mold, and preformed with a mold press molding machine at a pressure of 100 kg / cm 2 . Next, after being consolidated by a cold isostatic press molding machine at a pressure of 4 t / cm 2 , it was fired at 1350 ° C. for 10 hours to form a sintered body and processed into a target.
この様にして得られたターゲットは、X線回折測定の結果、La2Sn2O7及びSnO2を主成分とする酸化物からなることが確認された。
図2に、ターゲットのX線チャートを示す。
ICP分析の結果、原子比[La/(La+Sn)]は0.09であった。
EPMAによる焼結体の面内の元素分布測定により、Sn、Laの分散状態を確認したが、その組成は実質的に均一であった。また、ターゲットの密度は、6.64g/cm3であり、バルク抵抗は、950Ωcmであった。
As a result of X-ray diffraction measurement, it was confirmed that the target thus obtained was composed of an oxide mainly composed of La 2 Sn 2 O 7 and SnO 2 .
FIG. 2 shows an X-ray chart of the target.
As a result of ICP analysis, the atomic ratio [La / (La + Sn)] was 0.09.
The dispersion state of Sn and La was confirmed by measuring the element distribution in the plane of the sintered body by EPMA, but the composition was substantially uniform. Moreover, the density of the target was 6.64 g / cm 3 and the bulk resistance was 950 Ωcm.
実施例3〜12
酸化インジウム、酸化スズ及び酸化ランタンの各粉末を、表1の組成となるように各
々混合させて、ドライビーズミルにて約5時間粉砕・混合した。
次いで、得られた粉末を10mmφの金型に挿入し、金型プレス成形機により100kg/cm2の圧力で予備成形を行った。次に、冷間静水圧プレス成形機により4t/cm2の圧力で圧密化した後、1350℃で10時間焼成して焼結体としターゲットに加工した。
Examples 3-12
Each powder of indium oxide, tin oxide and lanthanum oxide was mixed so as to have the composition shown in Table 1, and pulverized and mixed in a dry bead mill for about 5 hours.
Next, the obtained powder was inserted into a 10 mmφ mold, and preformed with a mold press molding machine at a pressure of 100 kg / cm 2 . Next, after being consolidated by a cold isostatic press molding machine at a pressure of 4 t / cm 2 , it was fired at 1350 ° C. for 10 hours to form a sintered body and processed into a target.
この様にして得られたターゲットは、X線回折測定の結果、In2O3及びLa2Sn2O7、LaInO3を主成分とする酸化物からなることが確認された。図3−12に、それぞれ実施例3−12で作製したターゲットのX線チャートを示す。
表2にターゲットのICP分析の結果、EPMAによる面内の元素分布測定結果、密度及びバルク抵抗を示す。
As a result of X-ray diffraction measurement, it was confirmed that the target thus obtained was composed of an oxide containing In 2 O 3, La 2 Sn 2 O 7 , and LaInO 3 as main components. The X-ray chart of the target produced in Example 3-12 is shown to FIGS. 3-12, respectively.
Table 2 shows the results of ICP analysis of the target, in-plane element distribution measurement results by EPMA, density and bulk resistance.
比較例1
酸化インジウム400gと酸化ランタン600gとを混合させて、ドライビーズミルにて約5時間粉砕・混合した。
次いで、上記で得られた粉末を10mmφの金型に挿入し、金型プレス成形機により100kg/cm2の圧力で予備成形を行った。次に、冷間静水圧プレス成形機により4t/cm2の圧力で圧密化した後、1350℃で10時間焼成した。
Comparative Example 1
400 g of indium oxide and 600 g of lanthanum oxide were mixed, and pulverized and mixed in a dry bead mill for about 5 hours.
Subsequently, the powder obtained above was inserted into a 10 mmφ mold, and preformed at a pressure of 100 kg / cm 2 with a mold press molding machine. Next, it was consolidated at a pressure of 4 t / cm 2 using a cold isostatic press molding machine, and then fired at 1350 ° C. for 10 hours.
炉から取出した状態の焼結体には、多くのクラックが発生し、また、割れが観測され、ターゲット(研削、研磨、バッキングプレートへの貼り付け)加工が実施できなかった。
この焼結体は、X線回折測定の結果、LaInO3及びLa2O3を主成分とする酸化物からなる焼結体であることが確認された。
図13に、この焼結体のX線チャートを示す。
ICP分析の結果、原子比[La/(La+In)]は0.56であった。
EPMAによる焼結体の面内の元素分布測定により、In、Laの分散状態を確認した結果、その組成は実質的に不均一であった。また、バルク抵抗は2MΩcm以上であり、ほぼ絶縁材料であった。
In the sintered body taken out from the furnace, many cracks were generated and cracks were observed, and the target (grinding, polishing, pasting to backing plate) processing could not be performed.
As a result of X-ray diffraction measurement, this sintered body was confirmed to be a sintered body made of an oxide mainly composed of LaInO 3 and La 2 O 3 .
FIG. 13 shows an X-ray chart of this sintered body.
As a result of ICP analysis, the atomic ratio [La / (La + In)] was 0.56.
As a result of confirming the dispersion state of In and La by measuring the element distribution in the plane of the sintered body by EPMA, the composition was substantially non-uniform. Further, the bulk resistance was 2 MΩcm or more, which was almost an insulating material.
本発明のターゲットは、液晶表示装置(LCD)用透明導電膜、エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子用透明導電膜、太陽電池用透明導電膜等、種々の用途の透明導電膜をスパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法により得るためのターゲットとして好適である。例えば、有機EL素子の電極や、半透過・半反射LCD用の透明導電膜を得ることができる。 The target of the present invention is a transparent conductive film for various uses such as a transparent conductive film for liquid crystal display devices (LCD), a transparent conductive film for electroluminescence (EL) display elements, and a transparent conductive film for solar cells. It is suitable as a target for obtaining by vapor deposition or ion plating. For example, an electrode of an organic EL element and a transparent conductive film for a semi-transmissive / semi-reflective LCD can be obtained.
Claims (5)
前記InとLaの含有量の合計に対するLaの割合[La/(La+In):原子比]が0.001〜0.27であることを特徴とする酸化物スパッタリングターゲット。 A sputtering target substantially consisting of an oxide of indium (In) and lanthanum (La), comprising an oxide represented by LaInO 3 ,
The oxide sputtering target, wherein a ratio [La / (La + In): atomic ratio] of La to the total content of In and La is 0.001 to 0.27 .
前記SnとLaの含有量の合計に対するLaの割合[La/(La+Sn):原子比]が0.001〜0.5であることを特徴とする酸化物スパッタリングターゲット。 A sputtering target substantially composed of an oxide of tin (Sn) and lanthanum (La), comprising an oxide represented by La 2 Sn 2 O 7 ;
The oxide sputtering target characterized in that the ratio [La / (La + Sn): atomic ratio] of La to the total content of Sn and La is 0.001 to 0.5.
前記In、Sn及びLaの含有量の合計に対するLaの割合[La/(La+Sn+In):原子比]が0.001〜0.39であることを特徴とする酸化物スパッタリングターゲット。 A sputtering target substantially made of an oxide of indium (In), tin (Sn), and lanthanum (La), containing an oxide represented by La 2 Sn 2 O 7 and / or LaInO 3 ,
An oxide sputtering target, wherein a ratio [La / (La + Sn + In): atomic ratio] of La to the total content of In, Sn, and La is 0.001 to 0.39.
Bulk resistance is 1 ohm-cm or less, The oxide target in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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