氧化铌溅射靶、其制造方法及氧化铌膜技术

本发明专利技术提供一种可直流(DC)溅射的氧化铌溅射靶及制造方法。本发明专利技术的氧化铌溅射靶为氧化铌烧结体，其特征为在所述烧结体的厚度方向的整个区域，比电阻为0.001～0.05Ω·cm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由直流（DC)溅射对具有高折射率的氧化铌膜进行成膜时所适用 的氧化铌溅射靶、其制造方法、及使用氧化铌溅射靶成膜的氧化铌膜。 本申请主张基于2013年2月26日于日本申请的专利申请2013-035575号及2014 年2月10日于日本申请的专利申请2014-23246号的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
近年来，从节能、资源的有效利用或环境污染的防止等面来看，直接将太阳光转换 成电能的太阳能电池受到关注并进行开发。在此，作为光电转换材料，已知有不使用硅，而 使用由有机色素敏化的氧化物半导体的太阳能电池。在光电转换材料用氧化物半导体中， 使用吸附有光谱敏化色素的金属氧化物半导体，作为该金属氧化物，例如已知使用氧化铌 (例如参考专利文献1~3)。 另一方面，作为氧化铌膜的光学应用，除了薄膜太阳能电池，还涉及从单层的热反 射玻璃或防反射膜开始，进一步以特定波长的光选择性地反射或透射的光谱特性优异的方 式设计的多层膜系的防反射涂层、增反射涂层、干涉滤光片、偏光膜等多个领域。并且，还研 究通过在多层膜的一部分上夹住透明导电膜或金属、导电性陶瓷等具有导电性或热反射等 各种功能的膜，来作为具有抗静电或热反射、切断电磁波等功能的多层膜。 在形成该氧化铌膜时，在薄膜太阳能电池、平板显示器等的制造中，需要大面积基 板的情况较多，使用溅射成膜法。而且，在溅射成膜法中，也尤其利用直流放电的DC溅射法 最适合大面积的成膜。然而，通过DC溅射法对高折射率的氧化铌膜进行成膜时，使用将具 有导电性的金属铌溅射靶在含氧的气氛下溅射的反应性溅射。但是，由该方法获得的薄膜 的成膜速度极慢，因此存在生产率差，成本高之类的制造上的大问题。 因此，提出有将市售的高纯度的Nb205粉末填充于碳制的热压用模具内，在氩气气 氛中，在1100°C~1400°C范围的温度下保持1小时，并通过进行热压而获得的烧结体来制 造氧化铌溅射靶（例如参考专利文献4)。该氧化铌溅射靶虽然由氧化铌构成，但由于该氧 化铌比化学计量成分稍微氧缺损，因此其比电阻为0. 45 Q cm以下，可通过DC溅射法进行成 膜。 并且，由氧化铌烧结体构成的溅射靶在通过热压来制作时，该热压的加压方向仅 为单轴方向，且在惰性气体气氛中进行，因此若要获得大面积的成形体，则存在所填充的惰 性气体的量增加，制造成本变高的缺点，而且，由于氧化铌烧结体的相对密度低到90%左 右，在作为溅射靶使用时，存在难以得到稳定的放电，容易发生龟裂或破损，无法长期使用， 且生产率下降的问题。 作为解决该问题的一例，提出有对99. 9重量％以上、相对密度为90%以上及平均 结晶粒径为5~20 y m的氧化铌进行热压的由氧化铌烧结体构成的溅射靶（例如参考专利 文献5)。并且，作为另一例，提出有对还原型氧化物进行等离子喷镀而形成的氧化物溅射靶 (例如参考专利文献6)。这些溅射靶均具有导电性，且表面电阻值较低，因此与一般的反应 性DC溅射相比，成膜速度高，适合DC溅射。 专利文献1 :日本特开2000-113913号公报（A) 专利文献2 :日本特开2003-123853号公报（A) 专利文献3 :日本特开2010-271720号公报（A) 专利文献4 :日本特开2005-256175号公报（A) 专利文献5 :日本特开2002-338354号公报（A) 专利文献6 :日本特开2003-98340号公报（A) 然而，在上述专利文献4中提出的氧化铌溅射靶中，由于使用无氧缺损的氧化 铌（Nb20 5)原料粉直接进行热压，因此烧结体的表面部分被还原而成为氧缺损状态的氧 化铌（Nb20 5 X)，但还原反应没有进行至靶内部，在靶内部有可能残留有未被还原的氧化铌 (Nb20 5) 〇 例如想要制造尺寸为直径超过100mm、厚度超过5mm的溅射靶时，虽然靶表面部分 被还原，但随着进入靶的内部，残留有未还原的无导电性的氧化铌（Nb 205)。若用该溅射靶 进行溅射，则在表面部分的还原部上可进行DC溅射。但是，若随着溅射的进行，向靶内部挖 进，则由于无导电性的未还原部露出于表面，存在导致DC溅射停止的问题。 并且，在上述专利文献5中提出的溅射靶中，由于经过原料粉的预烧工序、正式烧 成、还原气氛下的热等静压成型（HIP)工序的3阶段而制造，因此缺乏量产性。而且，由于 在获得已烧结的密度变高的烧结体后，进行还原处理，因此与上述专利文献4的情况相同， 在靶内部有可能残留有未还原部。 并且，在上述专利文献6中提出的还原型氧化物溅射靶的制造方法中，由于通过 喷镀法形成还原型氧化物，从而预先实施还原处理，因此靶内部的比电阻较低，但在通过喷 镀法的溅射靶中，一般得不到高密度且高品质的靶。而且，在制造超过5mm厚的溅射靶时， 由于在厚度方向上产生应力等的不均，因此存在无法进行稳定的DC溅射的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种遍及溅射靶的厚度方向（腐蚀深度方向）由氧 缺损状态的氧化铌（Nb 205 X)构成，在厚度方向的整个区域中靶比电阻较低，且可始终进行 稳定的DC溅射，并能够提高成膜速率的氧化铌溅射靶及其制造方法。 本专利技术人等着眼于在上述各专利文献中提出的氧化铌溅射靶中，其靶的比电阻 在靶表面部较低，越向靶内部比电阻越变高这一点，明确了作为即使在靶内部也降低该比 电阻且使其变化均匀的靶，预先对氧化铌粉末实施还原处理，生成氧缺损状态的氧化铌 (Nb 205 x)，并通过将其作为原料粉末进行烧结，获得在厚度方向的整个区域中靶比电阻较 低，且可始终进行稳定的DC溅射的氧化铌溅射靶。 因此，在还原性气氛下对市售的氧化铌粉末（Nb205粉末）实施还原处理（例如在 碳制的坩埚中进行高温烧成处理，或在含有氢、一氧化碳等的还原性气体中进行热处理）， 制作氧缺损状态的氧化铌粉末（Nb 205 x粉末），将所获得的Nb 205，粉末作为原料粉，对该原 料粉按照规定的烧结条件进行烧结，获得氧化铌（Nb 205 x)的烧结体。将其烧结体机械加工 成规定形状并制作氧化铌溅射靶的结果，确认到在靶厚度方向的整个区域，能够降低靶比 电阻，在使用该氧化铌溅射靶的氧化铌膜的成膜中，可始终进行稳定的DC溅射。而且，还明 确了对氧化铌粉末（Nb205粉末）进行还原处理时，能够生成导电性高的氧化铌（Nb 12029)。并 且，得到如下见解：在对含有该氧化铌（Nb12029)的氧化铌粉末进行烧结而获得的烧结体中， 也分散分布有该他 12029相，该相的存在有助于靶比电阻的更进一步的降低。 因此，本专利技术是由上述见解而获得的，为了解决所述课题，采用以下构成。 (1)本专利技术的氧化铌溅射靶为氧化铌烧结体，其中，在所述氧化铌烧结体的厚度方 向的整个区域，比电阻为0.001~0.05 Q ? cm。 (2)所述（1)的氧化铌溅射靶，其中，所述氧化铌烧结体中的氧化铌晶粒的平均结 晶粒径为100 ym以下。 (3)所述⑴或⑵的氧化铌溅射祀，其中，所述氧化铌烧结体的靶厚度方向的比 电阻的最大差为0.02 Q ? cm以下，且派射面内的比电阻的最大差为0.02 Q ? cm以下。 (4)所述（1)~（3)中任一项的氧化铌溅射靶，其中，所述氧化铌烧结体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铌溅射靶，其为氧化铌烧结体，其特征在于，在所述氧化铌烧结体的厚度方向的整个区域，比电阻为0.001～0.05Ω·cm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅本启太，张守斌，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP