专利名称：溅射靶的制造方法
技术领域：
本发明涉及溅射靶的制造方法。
背景技术：
一般，作为形成薄膜方法的一种，众所周知的有溅射法。作为溅射法，由于是通过溅射溅射靶而得到薄膜的方法，容易大面积化，可高效率地形成高性能的膜，所以在工业中得到利用。另外，近年作为溅射的方式，还有在反应性气体中进行溅射的反应性溅射法和在靶的背面设置磁铁而实现高速形成薄膜的磁控管溅射法等为人所知。
用于这样的溅射法的薄膜中，特别是氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2的复合氧化物，以下称“ITO”)膜，由于可见光透过性高，且导电性好，所以作为透明导电膜广泛地用于液晶显示装置、玻璃的防结露发热膜和红外线反射膜等中。
为此，为了更高效率低成本形成膜，即使现在，进行溅射条件和溅射装置等的改进、如何使装置高效运行也成为重要的事情。另外，在这样的ITO溅射中，缩短从设定新的溅射靶后初期电弧(异常放电)消失到造出产品的时间及一次设定后可以使用多长时间(累计溅射时间靶寿命)成为问题。
这样的ITO溅射靶有把氧化铟粉末及氧化锡粉末以一定的比例混合干式或湿式成形、烧结得到的(专利文献1)及为得到高密度的ITO烧结体而提出的高分散性的氧化铟粉末(参照专利文献2、3、4)。
另外，还公开了由共沉法把湿式合成的ITO粉末作成ITO烧结体的方案(参见专利文献5等)，同样公开了多个为得到高密度的烧结体的ITO粉末的湿式合成方法的方案(参照专利文献6～9等)但是，仍然希望谋求不太受ITO粉末制造方法限制、不高度控制烧结条件等也能比较容易得到高密度的烧结体，结果可以得到寿命长的靶的溅射靶的制造方法。
特开昭62-21751号公报[专利文献2]特开平5-193939号公报[专利文献3]特开平6-191846号公报[专利文献4]特开2001-261336号公报[专利文献5]特开昭62-21751号公报[专利文献6]特开平9-221322号公报[专利文献7]特开2000-281337号公报[专利文献8]特开2001-172018号公报[专利文献9]特开2002-68744号公报发明内容本发明鉴于上述这些情况，以提供可提高靶寿命并可得到高密度的溅射靶的溅射靶的制造方法为课题。
为解决上述课题，本发明第一方面的溅射靶的制造方法，在烧成混合含有氧化铟粉末及氧化锡粉末的原料制造溅射靶时，至少在1100℃～1300℃预烧氧化铟粉末作为原料的混合粉末，把该混合粉末以比所述预烧温度高150℃以上的温度进行烧成。
在本发明第一方面的溅射靶的制造方法中，通过至少在规定温度预烧氧化铟粉末，可以明显减少原料中的碳含量，且通过以比预烧温度高的规定温度烧成混合粉末，可以作成高密度的、靶寿命长的溅射靶。
本发明第二方面的溅射靶的制造方法，在本发明第一方面中，所述氧化铟粉末预烧后的碳含量在50ppm以下。
在本发明第二方面的溅射靶的制造方法中，通过使氧化铟粉末预烧后的碳含量50ppm以下，可以确切提高烧成后的靶寿命。
本发明第三方面的溅射靶的制造方法，在本发明第一或第二方面中，进行所述氧化铟粉末预烧，以使其后的BET比表面积为0.8～4m2/g。
在本发明第三方面的溅射靶的制造方法中，通过使BET比表面积在规定的范围内进行预烧，可以提高烧成后的靶密度，同时确切地提高靶寿命。
本发明第四方面的溅射靶的制造方法，在本发明第一至第三方面的任一方面中，在所述预烧中以及直到烧成预烧后的混合粉末的期间进行避免原料和二氧化碳接触的处理。
在本发明第四方面的溅射靶的制造方法中，通过避免原料和二氧化碳接触，可以确切地降低预烧后的原料中的碳浓度。
本发明第五方面的溅射靶的制造方法，在本发明第一至第四方面的任一方面中，使烧成后的密度在99％以上。
在本发明第五方面的溅射靶的制造方法中，通过使溅射靶的密度在99％以上，可以确切提高靶寿命。
本发明第六方面的溅射靶的制造方法，在本发明第一至第五方面的任一方面中，锡含量以SnO2换算为2.3～45质量％。
在本发明第六方面的溅射靶的制造方法中，由于锡含量在规定的范围，所以可形成具有所希望导电性的薄膜。
综上所述，在本发明，以规定的温度预烧原料粉末，且以规定的温度范围作为其后的烧成温度，可以制造靶寿命长的溅射靶。
具体实施例方式
本发明的溅射靶的制造方法，在烧成混合含有氧化铟粉末及氧化锡粉末的原料制造溅射靶时，至少在1100℃～1300℃预烧氧化铟粉末，其后把混合粉末以比所述预烧温度高150℃以上的温度进行烧成。
在本发明的方法中，原料之中，至少预烧氧化铟粉末是为了减少氧化铟粉末中所含的碳含量。为有效减少碳含量必须在1100℃～1300℃、优选在1150℃～1300℃进行预烧。即使在用比该温度低的温度进行预烧，由于碳被原料粉末化学吸附也不会减少。另外，在用比该温度高的温度进行预烧时，碳含量减少，但在烧成过程产生问题。即，预烧后通过以比预烧温度高150℃以上的高温进行烧结，可以得到高密度溅射靶，但在用比1300℃高的温度进行预烧时，会使BET比表面积比规定的范围小，有可能得不到高密度的靶。
从这点出发，在本发明的方法中，在1100℃～1300℃、优选在1150℃～1300℃进行预烧。
另外，作为制造溅射靶的问题是被氧化铟粉末化学吸附的碳，而在氧化锡中几乎不吸附碳，不成为问题。从而，在本发明的方法中，“至少在1100℃～1300℃预烧氧化铟粉末作为原料的混合粉末”意味着至少预烧氧化铟粉末就可以，不一定必须预烧氧化锡粉末。即，在使用氧化铟粉末和氧化锡时，至少仅预烧氧化铟粉末就可以。当然，意味着也可以在混合两者的状态进行预烧。另外，在氧化铟粉末和氧化锡粉末之处也可以使用添加氧化铟-氧化锡粉末(ITO粉末)的混合粉末，但在ITO粉末中，因为锡固溶在氧化铟中，所以吸附碳不是问题，所以不一定必须进行预烧。当然，进行预烧也可以。
在本发明的方法中，如上所述预烧后的氧化铟粉末中的碳含量在50ppm以下，优选在20ppm以下，更优选在10ppm以下。如下所述，原料粉末中含有的碳影响靶寿命，烧结合有碳超过50ppm的原料粉末的溅射靶，靶寿命明显缩短。在此，使用碳含量超过50ppm的原料粉末作成溅射靶时，因为金属氧化物被碳还原，在靶中可以确认金属部位，而使用碳含量50ppm以下的原料粉末时，观察不到这样的金属部位。另外，氧化铟粉末中的碳含量可使用碳·硫测定装置(例如，(株)堀场制作所制造的EMIA-2200)进行测定。在预烧含有氧化铟粉末的混合粉末时，测定的碳含量被认为全部由氧化铟引起，所以可以从氧化铟粉末的含量算出在氧化铟粉末中所含的碳含量。
从这样的目的出发，在本发明方法中，优选在预烧中以及到预烧后的烧成期间进行避免该原料和二氧化碳接触的处理。这是为了防止在预烧了的氧化铟粉末中吸附二氧化碳而增加碳的含量。
另外，在本发明方法中，优选进行所述氧化铟粉末的预烧，以使其后的BET比表面积为0.8～4m2/g。通过使BET比表面积在规定的范围内，烧结时可以得到高密度的溅射靶。
在本发明方法中，如上所述烧成含有在规定温度预烧的氧化铟的混合粉末制造溅射靶，此时，烧成后的密度优选在99％以上。这是因为越高密度的溅射靶，靶寿命越长。
对在本发明中使用的原料的制造方法没有特别的限制，只要准备可以得到目标组成的溅射靶的原料就可以。另外，原料例如在按规定比例使用混合氧化铟粉末和氧化锡时，在混合前和混合后进行预烧均可，在预烧后混合时，如上所述至少预烧氧化铟粉末就可以。
在此，溅射靶的原料优选锡含量以SnO2换算为2.3～45质量％的原料。这是因为可形成具有所希望导电性的薄膜的缘故。例如，SnO2固溶量为2.3质量％以上的原料，锡含量最低也是以SnO2换算为2.3质量％，另一方面，在超过45质量％时，例如，因为作为溅射靶形成薄膜时析出SnO2，阻碍导电性，所以都不优选。
以下说明在本发明方法中烧成原料而得到溅射靶工序中的一例。
混合原料的混合粉末，例如使用现有的众所周知的各种湿式法或干式法进行成形、烧成。
作为干式法，可以举出冷压(Cold Press)法和热压(Hot Press)法等。在冷压法中，把ITO粉末填充到成形模中作成成形体，在大气环境下或氧气环境下进行烧成、烧结。在热压法中，把ITO粉末在成形模内直接烧结。
作为湿式法，优选例如滤过式成形法(参考特开平11-286002号公报)。该滤过式成形法，使用滤过式成形模，该滤过式成形模由用于从陶瓷原料浆料中减压排除水分制成成形体的非水溶性材料构成。该滤过式成形模具有有一个以上的排水孔的成形用下模；设置在该成形用下模上的有透水性的过滤器；通过用于密封该过滤器的密封件从上面侧夹持的成形用模框。该滤过式成形模以各自可分解的方式把上述成形用下模、成形用模框、密封件和过滤器组装在一起，只从该过滤器一面侧减压排除浆料中的水分。该滤过式成形法调制由混合粉、离子交换水和有机添加剂组成的浆料，把该浆料注入滤过式成形模，只从该过滤器一面侧减压排除浆料中的水分制造成形体，把得到的陶瓷成形体进行干燥脱脂后进行烧成。
在各方法的烧成温度，例如在ITO靶情况下，优选1300～1600℃、更优选1450～1600℃。其后进行为得到规定的尺寸成形、加工的机械加工而制成靶。
一般在成形后，优选为调整厚度对表面进行研磨，进而为使表面平滑，实施几个阶段的研磨，通过实施规定的表面处理，除去细微裂缝。
实施例以下，基于实施例说明本发明，但本发明不限于此。
实施例1把由湿式合成的氧化铟粉末在1100℃进行预烧而成的氧化铟粉末90质量％和由同样湿式合成的氧化锡在1050℃进行预烧而成的氧化锡粉末质量10％作为实施例1的原料粉末。
实施例2把由湿式合成的氧化铟粉末在1150℃进行预烧而成的氧化铟粉末90质量％和由同样湿式合成的氧化锡粉末在1050℃进行预烧而成的氧化锡粉末质量10％作为实施例2的原料粉末。
实施例3把由湿式合成的氧化铟粉末在1200℃进行预烧而成的氧化铟粉末90质量％和由同样湿式合成的氧化锡粉末在1050℃进行预烧而成的氧化锡粉末质量10％作为实施例3的原料粉末。
实施例4把由湿式合成的氧化铟粉末在1250℃进行预烧而成的氧化铟粉末90质量％和由同样湿式合成的氧化锡粉末在1050℃进行预烧而成的氧化锡粉末质量10％作为实施例4的原料粉末。
实施例5把由湿式合成的氧化铟粉末在1300℃进行预烧而成的氧化铟粉末90质量％和由同样湿式合成的氧化锡粉末在1050℃进行预烧而成的氧化锡粉末质量10％作为实施例5的原料粉末。
比较例1把由湿式合成的氧化铟粉末在1000℃进行预烧而成的氧化铟粉末90质量％和由同样湿式合成的氧化锡粉末在1000℃进行预烧而成的氧化锡粉末质量10％作为比较例1的原料粉末。
试验例1使用碳·硫测定装置((株)堀场制作所制造的EMIA-2200)，测定在各实施例和比较例进行预烧后的氧化铟粉末中的碳含量。结果示于表1。另外，把预烧后的氧化铟粉末的用BET法的比表面积比一起在表1中示出。
表1
制造例1把实施例1的原料用干球磨机混合、磨碎，再用湿球磨机把其磨碎作成浆料，把该浆料注入滤过式成形模，只从过滤面侧减压排除浆料中的水分制成成形体，把得到的陶瓷成形体进行干燥脱脂。脱脂后的该成形体的相对密度为理论密度7.15的67.7％。
把得到的陶瓷成形体在1600℃烧成，得到作为烧结体的溅射靶。其相对密度为99.9％。
制造例2把实施例4的原料用干球磨机混合、磨碎，再用湿球磨机把其磨碎作成浆料，把该浆料注入滤过式成形模，只从过滤面侧减压排除浆料中的水分制成成形体，把得到的陶瓷成形体进行干燥脱脂。脱脂后的该成形体的相对密度为理论密度7.15的68.0％。
把得到的陶瓷成形体在1600℃烧成，得到作为烧结体的溅射靶。其相对密度为99.0％。
比较制造例1把比较例1的原料用干球磨机混合、磨碎，再用湿球磨机把其磨碎作成浆料，把该浆料注入滤过式成形模，只从过滤面侧减压排除浆料中的水分制成成形体，把得到的陶瓷成形体进行干燥脱脂。脱脂后的该成形体的相对密度为理论密度7.15的60.0％。
把得到的陶瓷成形体在1600℃烧成，得到作为烧结体的溅射靶。其相对密度为99.0％。
试验例2使用制造例1、2和比较制造例1的溅射靶测定击穿特性。即，在以下的条件用DC磁控管溅射进行连续溅射，测定50Counts的寿命。在此，所谓50Counts寿命，是指除去从开始使用各靶到投入电量10Wh/cm2初期击穿次数，累积击穿次数达到50次的投入电量(Wh/cm2)。另外，用朗德电弧工艺公司制造的电弧检测装置(MAM Genesis)检测击穿。结果如下表2所示。
从该结果可以看出，使用由本发明在规定温度的预烧氧化铟粉末的溅射靶与使用预烧温度低的氧化铟粉末的比较制造例比较，击穿特性优良，靶寿命长。
(溅射条件)靶尺寸直径6英寸、厚度6mm溅射方式DC磁控管溅射排气装置转轮泵+低温泵到达真空度3.0×10-7[Torr]Ar压力3.0×10-3[Torr]氧气分压3.0×10-5[Torr]溅射电力300W(电力密度1.6W/cm2)
表2
权利要求
1.溅射靶的制造方法，其特征在于，在烧成混合含有氧化铟粉末及氧化锡粉末的原料制造溅射靶时，至少在1100℃～1300℃预烧氧化铟粉末作为原料的混合粉末，把该混合粉末以比所述预烧温度高150℃以上的温度进行烧成。
2.如权利要求1所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，所述氧化铟粉末预烧后的碳含量在50ppm以下。
3.如权利要求1或2所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，进行所述氧化铟粉末预烧，以使其后的BET比表面积为0.8～4m2/g。
4.如权利要求1所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，在所述预烧中以及直到预烧后的混合粉末烧成的期间进行避免原料和二氧化碳接触的处理。
5.如权利要求2所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，在所述预烧中以及直到预烧后的混合粉末烧成的期间进行避免原料和二氧化碳接触的处理。
6.如权利要求1所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，使烧成后的密度在99％以上。
7.如权利要求2所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，使烧成后的密度在99％以上。
8.如权利要求1所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，锡含量以SnO2换算为2.3～45质量％。
9.如权利要求2所述的溅射靶的制造方法，其特征在于，锡含量以SnO2换算为2.3～45质量％。
全文摘要
本发明提供可提高靶寿命并可得到高密度的溅射靶的溅射靶的制造方法。在烧成由含有氧化铟粉末及氧化锡粉末的混合粉末构成的原料粉末制造溅射靶时，至少在1100℃～1300℃预烧氧化铟粉末而作成原料的混合粉末，把该混合粉末以比所述预烧温度高150℃以上的温度进行烧结。
文档编号C04B35/453GK1891662SQ20061010009
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月29日 优先权日2005年6月29日
发明者高桥诚一郎, 渡边弘 申请人:三井金属矿业株式会社