JP2007131891A - ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い相対密度を有し、異常放電やパーティクルの発生を防止しながら、高い成膜速度で、低い比抵抗および高い透過率の両方を兼ね備えたスパッタ膜を形成することができる、高性能なスパッタターゲットの提供。
【解決手段】このスパッタリングターゲットは、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を１５５０〜１６５０℃で焼結することを含んでなる方法により製造される。
【選択図】図１
【解決手段】このスパッタリングターゲットは、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を１５５０〜１６５０℃で焼結することを含んでなる方法により製造される。
【選択図】図１
Description
発明の分野
本発明は、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関するものであり、具体的には、フラットパネルディスプレイ、抵抗式タッチパネル、太陽電池等の透明導電膜の形成に使用されるＳｎＯ２系スパッタターゲットおよびその製造方法に関するものである。
本発明は、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットおよびその製造方法に関するものであり、具体的には、フラットパネルディスプレイ、抵抗式タッチパネル、太陽電池等の透明導電膜の形成に使用されるＳｎＯ２系スパッタターゲットおよびその製造方法に関するものである。
背景技術
近年、ＳｎＯ２系透明導電膜が、フラットパネルディスプレイ、抵抗式タッチパネル、太陽電池等の幅広い用途に用いられている。このＳｎＯ２系透明導電膜は、工業的には、スプレー法やＣＶＤ法により製造されるのが主流である。しかし、これらの方法は、膜厚を大面積に均一化することには適しておらず、成膜プロセスの制御も困難であり、さらには成膜時に汚染物質である塩素系ガスを生成し得ることから、これらの欠点の無い新たな製造方法が求められている。
近年、ＳｎＯ２系透明導電膜が、フラットパネルディスプレイ、抵抗式タッチパネル、太陽電池等の幅広い用途に用いられている。このＳｎＯ２系透明導電膜は、工業的には、スプレー法やＣＶＤ法により製造されるのが主流である。しかし、これらの方法は、膜厚を大面積に均一化することには適しておらず、成膜プロセスの制御も困難であり、さらには成膜時に汚染物質である塩素系ガスを生成し得ることから、これらの欠点の無い新たな製造方法が求められている。
一方、スパッタリング法によるＳｎＯ２系透明導電膜の製造も試みられている。しかし、スパッタリングへの使用に耐えうるＳｎＯ２系のスパッタターゲットの入手が困難なため、広く普及していない。これは、ＳｎＯ２が難焼結性の物質であるため、スパッタリングへの使用に好適な高密度焼結体の製造が困難であることによるものである。また、電極材として要求される低抵抗なスパッタ膜を得るために、Ｓｂ２Ｏ３を添加してＳｎＯ２の比抵抗を下げたＳｎＯ２系のスパッタターゲットも知られているが、焼結性改善効果は小さいものであった。
Ｔａ、Ｎｂ等を含有する、焼結密度が４．０ｇ・ｃｍ３以上のＳｎＯ２系スパッタリングターゲットが知られている（例えば、特許文献１（特開２０００−２７３６２２）参照）。また、Ｔａ、Ｎｂ等を含有する、比抵抗が１×１０７Ω・ｃｍ以下のＳｎＯ２系スパッタリングターゲットも知られている（特許文献２（特開２０００−２８１４３１）参照）。これらの文献の実施例において、スパッタリングターゲットの焼結は１５００℃で行われている。しかしながら、近年需要が高まっているプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用の透明電極膜として要求される、低い比抵抗および高い透過率の両方の特性を兼ね備えたスパッタ膜の製造を可能とするＳｎＯ２系スパッタリングターゲットについては、未だ報告がなされていない。
本発明者らは、今般、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を１５５０〜１６５０℃で焼結することにより、高い相対密度を有し、異常放電やパーティクルの発生を防止しながら、高い成膜速度で、低い比抵抗および高い透過率の両方を兼ね備えたスパッタ膜を形成することができる、高性能なＳｎＯ２系スパッタターゲットを製造できるとの知見を得た。
したがって、本発明は、高い相対密度を有し、異常放電やパーティクルの発生を防止しながら、高い成膜速度で、低い比抵抗および高い透過率の両方を兼ね備えたスパッタ膜を形成することができる、高性能なＳｎＯ２系スパッタターゲットを製造することをその目的としている。
そして、本発明によるＳｎＯ２系スパッタリングターゲットの製造方法は、
ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を用意し、
該成形体を１５５０〜１６５０℃で焼結すること
を含んでなる方法である。
ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を用意し、
該成形体を１５５０〜１６５０℃で焼結すること
を含んでなる方法である。
また、本発明によるＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットであって、
Ｘ線源としてＣｕＫαを用いたＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°におけるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが実質的に観察されないものである。
Ｘ線源としてＣｕＫαを用いたＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°におけるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが実質的に観察されないものである。
ＳｎＯ ２ 系スパッタリングターゲットの製造方法
本発明の方法においては、まず、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を用意する。Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５が合計量で１．１５〜１０質量％であると、焼結密度を向上させながら、固溶できないＴａおよびＮｂの増加による膜比抵抗の上昇を防止して低い膜比抵抗を実現しやすくなる。好ましいＮｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５の合計量は、１．１５〜８質量％であり、より好ましくは３．５〜６質量％、さらに好ましくは４〜６質量％である。また、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比を０．１５〜０．９０とすることにより、液相焼結により高密度化に寄与するＮｂ２Ｏ５量を確保して焼結密度の低下を防止しながら、スパッタ成膜した膜比抵抗の上昇を防止することができる。好ましいＮｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比は、０．１５〜０．６０であり、より好ましくは０．１７〜０．３３であり、さらに好ましくは０．２０〜０．３３である。
本発明の方法においては、まず、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を用意する。Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５が合計量で１．１５〜１０質量％であると、焼結密度を向上させながら、固溶できないＴａおよびＮｂの増加による膜比抵抗の上昇を防止して低い膜比抵抗を実現しやすくなる。好ましいＮｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５の合計量は、１．１５〜８質量％であり、より好ましくは３．５〜６質量％、さらに好ましくは４〜６質量％である。また、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比を０．１５〜０．９０とすることにより、液相焼結により高密度化に寄与するＮｂ２Ｏ５量を確保して焼結密度の低下を防止しながら、スパッタ成膜した膜比抵抗の上昇を防止することができる。好ましいＮｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比は、０．１５〜０．６０であり、より好ましくは０．１７〜０．３３であり、さらに好ましくは０．２０〜０．３３である。
本発明において未焼結の成形体は、上記組成を含む原料粉を成形したものであればいかなる方法により成形されたものであってもよく、例えば、ＳｎＯ２粉末、Ｎｂ２Ｏ５粉末、Ｔａ２Ｏ５粉末を上記組成を満たすような配合量比で混合して原料粉を調製し、この原料粉を成形することにより作製することができる。
本発明の好ましい態様によれば、原料粉を用いた未焼結体の成形体は、原料粉にバインダーを添加して所定の形状を付与し易くするのが好ましい。このようなバインダーとしては、加熱により消失ないし飛散する公知のバインダーであれば限定されず、ポリビニルアルコール水溶液等が使用可能である。したがって、この態様にあっては、焼結に先立ち、バインダーが飛散ないし消失するように、未焼結の成形体が乾燥され、その後加熱（脱脂）されるのが好ましい。乾燥および加熱の方法は限定されるものではないが、先ず５０〜１３０℃で５〜３０時間乾燥を行い、次いで５００〜８００℃で６〜２４時間加熱して脱脂を行うのが好ましい。
本発明の好ましい態様によれば、未焼結の成形体は、焼結密度をさらに向上させるため、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ２、ＣｏＯ、Ｉｎ２Ｏ３、またはこれらの混合物をさらに含有することができる。これらの金属酸化物を添加する場合、その合計添加量は１００〜７０００ｐｐｍとするのが好ましく、より好ましくは３５０〜７０００ｐｐｍ、さらに好ましくは７００〜７０００ｐｐｍである。
本発明の別の好ましい態様によれば、未焼結の成形体は、スパッタリングターゲットの比抵抗をさらに低下させるため、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、またはそれらの混合物をさらに含有することができる。これらの金属酸化物を添加する場合、これらの金属酸化物、Ｎｂ２Ｏ５、およびＴａ２Ｏ５の合計添加量が２０質量％以下となるような添加量とするのが好ましい。
本発明の更に別の好ましい態様によれば、未焼結の成形体は、焼結密度をさらに向上させるため、Ｇａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｏＯ、またはそれらの混合物をさらに含有することができる。これらの金属酸化物を添加する場合、これらの金属酸化物、Ｎｂ２Ｏ５、およびＴａ２Ｏ５の合計添加量が２０質量％以下となるような添加量とするのが好ましい。
次に、本発明の方法においては、上記の通り用意された未焼結の成形体を１５５０〜１６５０℃で焼結する。この温度範囲内で焼結を行うことにより、液相焼結が充分に進行して焼結密度を高くすることができ、スパッタ膜において比抵抗値最小時の透過率を高くすることができ、さらには、ＳｎＯ２の溶融を防止して所望の形状の焼結体の作製を行い易くすることができる。好ましい焼結温度は１５５０〜１６００℃である。この温度範囲内においては、焼結体内部の温度差を小さくできるので、焼結体の反りを有効に防止して生産性を更に向上することができる。
本発明の好ましい態様によれば、焼結は、２〜２０時間行われるのが好ましく、より好ましくは３〜１２時間であり、さらに好ましくは４〜８時間である。この範囲内であると、電力消費量を抑制し、かつ高い生産性を確保しながら、充分に焼結を行うことができる。
本発明の好ましい態様によれば、焼結は、高い焼結密度を確保するために酸素含有雰囲気下で行われるのが好ましく、例えば、酸素加圧雰囲気下、酸素雰囲気下、あるいは大気雰囲気下でが行うことができる。
ＳｎＯ ２ 系スパッタリングターゲット
上述した本発明の製造方法により製造されたＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０でなり、Ｘ線源としてＣｕＫα線（λ＝１．５４０５０Å）を用いたＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°におけるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが実質的に観察されないものであることができるが、本発明の製造方法により製造されたものであれば必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の製造方法において、未焼結の成形体は１５５０〜１６５０℃で焼結されるが、本発明者らの知見によれば、この範囲内の焼結温度で得られる焼結体にあっては、Ｘ線源としてＣｕを用いたＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°におけるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが観察されない。このような本発明のＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、高い相対密度を有し、異常放電やパーティクルの発生を防止しながら、高い成膜速度で、低い比抵抗および高い透過率の両方を兼ね備えたスパッタ膜を形成することができる。
上述した本発明の製造方法により製造されたＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０でなり、Ｘ線源としてＣｕＫα線（λ＝１．５４０５０Å）を用いたＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°におけるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが実質的に観察されないものであることができるが、本発明の製造方法により製造されたものであれば必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の製造方法において、未焼結の成形体は１５５０〜１６５０℃で焼結されるが、本発明者らの知見によれば、この範囲内の焼結温度で得られる焼結体にあっては、Ｘ線源としてＣｕを用いたＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°におけるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが観察されない。このような本発明のＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、高い相対密度を有し、異常放電やパーティクルの発生を防止しながら、高い成膜速度で、低い比抵抗および高い透過率の両方を兼ね備えたスパッタ膜を形成することができる。
本発明の好ましい態様によれば、上記Ｘ線回折の測定は、Ｘ線回折装置（ＭＸＰ３、ＭＡＣ Ｓｃｉｅｎｃｅ社製）を用いて、管電圧：４０ｋＶ、管電流：３０ｍＡ、サンプリング間隔：０．０２°、スキャン速度：４℃／分、発散スリット：１°、散乱スリット：１°、受光スリット：０．３ｍｍの条件で行われるのが好ましい。そして、本発明の好ましい態様によれば、上記好適条件でのＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°においてＸ線強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の最高値が１００未満であるのが好ましい。なお、もし仮に上記好適条件のＸ線回折よりも更に高い感度のＸ線回折によりＮｂ２Ｏ５に起因するピークが観察されたとしても、上記好適条件下でのＸ線回折によりＮｂ２Ｏ５に起因するピークが実質的に観察されない限り、本発明の範囲に包含される。
本発明の好ましい態様によれば、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、９０％以上の、アルキメデス法により測定される相対密度を有するのが好ましく、好ましくは９３％以上、さらに好ましくは９６％以上である。このように高い相対密度を有することにより、スパッタリング中における異常放電やパーティクルの発生を有効に防止することができる。なお、このアルキメデス法による測定は室温で行われるのが好ましい。
本発明の好ましい態様によれば、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、膜比抵抗値が１×１０−２Ω・ｃｍ以下のスパッタ膜の製造に使用されるのが好ましい。本発明のＳｎＯ２系スパッタリングターゲットによれば、このように低い膜比抵抗値を確保しながら、透過率の高いスパッタ膜を製造することができる。
本発明の好ましい態様によれば、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットは、紫外可視分光光度計により測定される波長５００〜６００ｎｍの光の透過率のピーク値が９６％以上であるスパッタ膜の製造に使用されるのが好ましい。本発明のＳｎＯ２系スパッタリングターゲットによれば、このように高い光透過率を確保しながら、膜抵抗値の低いスパッタ膜を製造することができる。
実施例１
まず、以下の３種類の原料粉末を用意した。
ＳｎＯ２粉末：純度９９．９９％（４Ｎ）、平均粒径０．７〜１．１μｍ、比表面積２．０〜２．７ｍ２／ｇ
Ｔａ２Ｏ５粉末：純度９９．９％（３Ｎ）、平均粒径０．６〜０．８μｍ、比表面積２．０〜３．１ｍ２／ｇ
Ｎｂ２Ｏ５粉末：純度９９．９％（３Ｎ）、平均粒径０．６〜１．０μｍ、比表面積２．１〜２．７ｍ２／ｇ
まず、以下の３種類の原料粉末を用意した。
ＳｎＯ２粉末：純度９９．９９％（４Ｎ）、平均粒径０．７〜１．１μｍ、比表面積２．０〜２．７ｍ２／ｇ
Ｔａ２Ｏ５粉末：純度９９．９％（３Ｎ）、平均粒径０．６〜０．８μｍ、比表面積２．０〜３．１ｍ２／ｇ
Ｎｂ２Ｏ５粉末：純度９９．９％（３Ｎ）、平均粒径０．６〜１．０μｍ、比表面積２．１〜２．７ｍ２／ｇ
次いで、上記ＳｎＯ２粉末９６．５質量％と、上記Ｔａ２Ｏ５粉末３質量％と、上記Ｎｂ２Ｏ５粉末０．５質量％とを、ボールミルで２１時間混合した。この混合粉にポリビニルアルコール水溶液を添加し、４００×８００ｍｍ寸法の金型に充填し、８００ｋｇ／ｃｍ２の圧力にてプレス成形した。この成形体を８０℃で１２時間乾燥させた後、６００℃で４時間脱脂した。この脱脂体を、大気雰囲気において、焼成温度１６００℃で４時間焼成し、焼結体を得た。この際、昇温速度および降温速度は共に１００℃／時間に制御した。得られた焼結体を加工して、直径６インチ（１５２ｍｍ）、厚さ５ｍｍの大きさのＳｎＯ２系スパッタリングターゲットとした。
実施例２〜７ならびに比較例１〜５および９
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製した。
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製した。
実施例８
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと、および焼成温度を１５５０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製した。
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと、および焼成温度を１５５０℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製した。
比較例６および７
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと、および焼成温度を１５００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製した。
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと、および焼成温度を１５００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製した。
比較例８
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと、および焼成温度を１７００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、焼結体としてのＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製を試みた。しかし、ＳｎＯ２が溶融したため、形状が崩れ、所望の形状を得ることは出来なかった。
表１に示される組成比率で原料粉末を混合したこと、および焼成温度を１７００℃にしたこと以外は、実施例１と同様にして、焼結体としてのＳｎＯ２系スパッタリングターゲットを作製を試みた。しかし、ＳｎＯ２が溶融したため、形状が崩れ、所望の形状を得ることは出来なかった。
評価
実施例１〜８ならびに比較例１〜７および９において作製されたスパッタターゲットについて、（１）〜（３）の評価を行った。
（１）相対密度の測定
各スパッタリングターゲットの相対密度をアルキメデス法によりを測定した。このとき、各原料の密度をＳｎＯ２：６．９５ｇ／ｃｍ３、Ｔａ２Ｏ５：８．７４ｇ／ｃｍ３、Ｎｂ２Ｏ５：４．４７ｇ／ｃｍ３として加重平均密度（理論密度）を算出し、この加重平均密度を１００％として相対密度を算出した。その結果は、表１に示される通りであった。
実施例１〜８ならびに比較例１〜７および９において作製されたスパッタターゲットについて、（１）〜（３）の評価を行った。
（１）相対密度の測定
各スパッタリングターゲットの相対密度をアルキメデス法によりを測定した。このとき、各原料の密度をＳｎＯ２：６．９５ｇ／ｃｍ３、Ｔａ２Ｏ５：８．７４ｇ／ｃｍ３、Ｎｂ２Ｏ５：４．４７ｇ／ｃｍ３として加重平均密度（理論密度）を算出し、この加重平均密度を１００％として相対密度を算出した。その結果は、表１に示される通りであった。
（２）成膜速度の測定
各スパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートにメタルボンディングした。この時、スパッタリングターゲットのスパッタ面の中心線平均粗さＲａを測定したところ、０．６μｍ以下であった。また、各スパッタリングターゲットの組成をＩＣＰ分析したところ、原料として用いた混合粉の組成と同一であった。そして、メタルボンディングした各スパッタリングターゲットについて、以下に示される条件で、直流電源を用いたマグネトロンスパッタリングを行い、無アルカリガラス基板にスパッタ成膜した。
到達圧力：１×１０−４Ｐａ
基板温度：室温
導入アルゴン分圧：０．５Ｐａ
導入酸素流量（分圧）：０〜３ｓｃｃｍ （０〜２×１０−２Ｐａ）
直流印加電力：３００Ｗ
膜厚：約１４０ｎｍ
基板：無アルカリガラス
各スパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートにメタルボンディングした。この時、スパッタリングターゲットのスパッタ面の中心線平均粗さＲａを測定したところ、０．６μｍ以下であった。また、各スパッタリングターゲットの組成をＩＣＰ分析したところ、原料として用いた混合粉の組成と同一であった。そして、メタルボンディングした各スパッタリングターゲットについて、以下に示される条件で、直流電源を用いたマグネトロンスパッタリングを行い、無アルカリガラス基板にスパッタ成膜した。
到達圧力：１×１０−４Ｐａ
基板温度：室温
導入アルゴン分圧：０．５Ｐａ
導入酸素流量（分圧）：０〜３ｓｃｃｍ （０〜２×１０−２Ｐａ）
直流印加電力：３００Ｗ
膜厚：約１４０ｎｍ
基板：無アルカリガラス
形成された膜の厚さを触針式表面形状測定器（Ｄｅｋｔａｋ６Ｍ、ＵＬＶＡＣ社製）により測定し、得られた厚さを成膜時間で割ることにより、成膜速度を算出した。導入酸素流量０ｓｃｃｍの時における成膜速度の結果は、表１に示される通りであった。
（３）膜比抵抗の測定
スパッタ成膜後、大気雰囲気において、５００℃で１時間アニールを行った。それぞれの膜比抵抗の最小値を測定したところ、表１に示される通りの結果が得られた。比抵抗は、シート抵抗測定器（ＭＣＰ−ＴＰ０６Ｐ、ダイアインスツルメント社製）を用いて四探針法でシート抵抗を測定し、得られたシート抵抗に、触針式表面形状測定器（Ｄｅｋｔａｋ６Ｍ、ＵＬＶＡＣ社製）により測定した膜厚を掛けることにより算出した。
スパッタ成膜後、大気雰囲気において、５００℃で１時間アニールを行った。それぞれの膜比抵抗の最小値を測定したところ、表１に示される通りの結果が得られた。比抵抗は、シート抵抗測定器（ＭＣＰ−ＴＰ０６Ｐ、ダイアインスツルメント社製）を用いて四探針法でシート抵抗を測定し、得られたシート抵抗に、触針式表面形状測定器（Ｄｅｋｔａｋ６Ｍ、ＵＬＶＡＣ社製）により測定した膜厚を掛けることにより算出した。
（４）透過率の測定
実施例２および４ならびに比較例６および７について、透過率の測定を以下の通り行った。アニール後に比抵抗値が最小となった酸素分圧条件の試料について、紫外可視分光光度計（ＵＶ−２５５０、島津社製）を用いて波長３００〜８００ｎｍの光の透過率を測定した。このとき、リファレンスとして、ブランクガラスを使用した。実施例２および４ならびに比較例６および７の全ての試料について波長５００〜６００ｎｍに透過率のピークが観察され、その透過率のピーク値は表２に示される通りであった。
実施例２および４ならびに比較例６および７について、透過率の測定を以下の通り行った。アニール後に比抵抗値が最小となった酸素分圧条件の試料について、紫外可視分光光度計（ＵＶ−２５５０、島津社製）を用いて波長３００〜８００ｎｍの光の透過率を測定した。このとき、リファレンスとして、ブランクガラスを使用した。実施例２および４ならびに比較例６および７の全ての試料について波長５００〜６００ｎｍに透過率のピークが観察され、その透過率のピーク値は表２に示される通りであった。
（５）アニール後の比抵抗および透過率ピーク値の酸素流量（分圧）依存性の評価
実施例２および比較例６で作製されたスパッタリングターゲットを用いて得られた上記スパッタ膜についての、アニール後の比抵抗および透過率ピーク値と、酸素流量（分圧）との関係は、図１に示される通りとなった。図１から分かるように、焼成が１６００℃で行われた実施例２で作製されたスパッタリングターゲットを用いて得られたスパッタ膜の方が、焼成が１５００℃で行われた比較例６で作製されたスパッタリングターゲットを用いて得られたスパッタ膜と比べて、低い比抵抗が得られる導入酸素流量と高い透過率が得られる導入酸素流量との差が小さく、比抵抗が最小またはそれに近い酸素分圧下において同時に高い透過率を実現できることが分かる。すなわち、本発明のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を行うことにより、低い比抵抗および高い透過率という二つの重要な性能を、広い導入酸素流量範囲、好ましくは０．８〜３．０ｓｃｃｍ以上、より好ましくは０．９〜２．５ｓｃｃｍ、さらに好ましくは１．０〜２．０ｓｃｃｍ、最も好ましくは１．０〜１．５ｓｃｃｍの導入酸素流量範囲、にわたって、同時に実現できることが分かる。
実施例２および比較例６で作製されたスパッタリングターゲットを用いて得られた上記スパッタ膜についての、アニール後の比抵抗および透過率ピーク値と、酸素流量（分圧）との関係は、図１に示される通りとなった。図１から分かるように、焼成が１６００℃で行われた実施例２で作製されたスパッタリングターゲットを用いて得られたスパッタ膜の方が、焼成が１５００℃で行われた比較例６で作製されたスパッタリングターゲットを用いて得られたスパッタ膜と比べて、低い比抵抗が得られる導入酸素流量と高い透過率が得られる導入酸素流量との差が小さく、比抵抗が最小またはそれに近い酸素分圧下において同時に高い透過率を実現できることが分かる。すなわち、本発明のスパッタリングターゲットを用いてスパッタ成膜を行うことにより、低い比抵抗および高い透過率という二つの重要な性能を、広い導入酸素流量範囲、好ましくは０．８〜３．０ｓｃｃｍ以上、より好ましくは０．９〜２．５ｓｃｃｍ、さらに好ましくは１．０〜２．０ｓｃｃｍ、最も好ましくは１．０〜１．５ｓｃｃｍの導入酸素流量範囲、にわたって、同時に実現できることが分かる。
（６）Ｘ線回折法による評価
実施例４、８、および比較例７で作製された厚さ５ｍｍのスパッタリングターゲットのＸ線回折をＸ線回折装置（ＭＸＰ３、ＭＡＣ Ｓｃｉｅｎｃｅ社製）を用いて、以下の条件で測定したところ、それぞれ図２〜４に示される通りの結果が得られた。
線源：ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５０Å）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：３０ｍＡ
回折角２θの範囲：２０〜４０°
サンプリング間隔：０．０２°
スキャン速度：４℃／分
発散スリット：１°
散乱スリット：１°
受光スリット：０．３ｍｍ
実施例４、８、および比較例７で作製された厚さ５ｍｍのスパッタリングターゲットのＸ線回折をＸ線回折装置（ＭＸＰ３、ＭＡＣ Ｓｃｉｅｎｃｅ社製）を用いて、以下の条件で測定したところ、それぞれ図２〜４に示される通りの結果が得られた。
線源：ＣｕＫα線（λ＝１．５４０５０Å）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：３０ｍＡ
回折角２θの範囲：２０〜４０°
サンプリング間隔：０．０２°
スキャン速度：４℃／分
発散スリット：１°
散乱スリット：１°
受光スリット：０．３ｍｍ
図２〜４に示されるように、焼成が１５５０℃以上で行われた実施例４および８のスパッタリングターゲットのＸ線回折にあっては、焼成が１５００℃で行われた比較例７のスパッタリングターゲットのＸ線回折で、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°に観察されるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが観察されなかった。なお、上記２θ範囲におけるＸ線回折強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は表３に示される通りであり、上記測定条件においては、Ｘ線回折強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の最高値が１００未満であればＮｂ２Ｏ５に起因するピークが実質的に観察されなかったと言うことができるであろう。このことから、本発明の組成範囲内においては、焼成が１５００℃を超える温度、例えば１５５０℃以上の温度、で行われることにより、Ｎｂ２Ｏ５に起因するＸ線回折ピークが消滅するものと考えられる。
Claims (9)
- ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、未焼結の成形体を用意し、
該成形体を１５５０〜１６５０℃で焼結すること
を含んでなる、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットの製造方法。 - 前記焼結が、２〜２０時間行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記焼結が、酸素含有雰囲気下で行われる、請求項１または２に記載の方法。
- 前記未焼結の成形体がバインダーをさらに含んでなり、前記焼成に先立ち、前記バインダーが飛散ないし消失するように、前記未焼結の成形体が乾燥され、その後加熱される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- ＳｎＯ２を主成分とし、Ｎｂ２Ｏ５およびＴａ２Ｏ５を合計量で１．１５〜１０質量％含んでなり、Ｎｂ２Ｏ５／Ｔａ２Ｏ５の含有量質量比が０．１５〜０．９０である、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲットであって、
Ｘ線源としてＣｕＫα線を用いたＸ線回折により、回折角２θが２２〜２３°および２８〜２９°におけるＮｂ２Ｏ５に起因するピークが実質的に観察されない、ＳｎＯ２系スパッタリングターゲット。 - アルキメデス法により測定される相対密度が９０％以上である、請求項５に記載のＳｎＯ２系スパッタリングターゲット。
- 膜比抵抗値が１×１０−２Ω・ｃｍ以下のスパッタ膜の製造に使用される、請求項５または６に記載のＳｎＯ２系スパッタリングターゲット。
- 紫外可視分光光度計により測定される波長５００〜６００ｎｍの光の透過率のピーク値が９６％以上であるスパッタ膜の製造に使用される、請求項５〜７のいずれか一項に記載のＳｎＯ２系スパッタリングターゲット。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法により製造された、請求項５〜８のいずれか一項に記載のＳｎＯ２系スパッタリングターゲット。
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