JP2007238365A - 酸化物焼結体及びその製造方法並びにスパッタリングターゲット及び透明導電膜 - Google Patents

Abstract

【課題】スパッタリングターゲットとして使用した場合、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られ、また、有機ＥＬや高精細ＬＣＤ等に用いられるＲａやＲｙの小さい透明導電膜を実現し得る酸化物焼結体及びその製造方法並びにスパッタリングターゲット及び透明導電膜を提供する。
【解決手段】酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体であり、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとして他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結して相対密度が１０２％以上である。
【選択図】なし

Description

本発明は、透明導電膜を形成するために、スパッタリング法やイオンプレーティング法に用いられるスパッタリングターゲットやタブレットに用いられる酸化物焼結体及びその製造方法並びにそれを用いたスパッタリングターゲットに関するものであり、特に、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や有機ＥＬディスプレイなどのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の透明電極形成に用いられて有用なものである。

酸化インジウム−酸化錫（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂の複合酸化物、以下、「ＩＴＯ」という）膜は、可視光透過性が高く、かつ導電性が高いので透明導電膜として液晶ディスプレイやガラスの結露防止用発熱膜、赤外線反射膜等に幅広く用いられている。例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に使われる透明導電膜は、低抵抗（抵抗率２×１０^-4Ω・ｃｍ程度）のものが選択される。

このような状況下、酸化インジウムを主成分として、これに酸化スズと酸化ケイ素または／および酸化アルミニウムとがドーピングされた透明導電膜が、高抵抗でかつ良好な透明性を有するものとして提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、かかる公報の実施例によると、透明導電膜を形成するスパッタリングターゲットは焼結体でなく圧粉体で、高抵抗であり、ＤＣマグネトロンが使用できないものである。

一方、本出願人は、先に、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置で使用できる程度のバルク抵抗を有するが、形成される透明導電膜が高抵抗で且つ光透過率が高いスパッタリングターゲットとして、酸化珪素などの絶縁性酸化物を添加した高抵抗透明導電膜用スパッタリングターゲットを開発した（特許文献２参照）。また、酸化インジウム及び酸化スズを主成分とし、酸化ケイ素又は酸化チタンの少なくとも一方を含有するスパッタリングターゲットが開示されている（特許文献３参照）。さらに、酸化珪素を含有するが高抵抗物質の酸化シリコン相が存在しないスパッタリングターゲットにより低抵抗の透明導電膜を成膜する技術も提案されている（特許文献４参照）。

しかしながら、その後の研究により、長期に亘ってスパッタ放電を続けると、酸化シリコンのような絶縁層が存在するためか、異常放電が生じやすく、最後まで安定したスパッタ放電が維持できないという問題がある。

例えば、特許文献３に記載された技術は、高抵抗化を目的とした絶縁物である酸化シリコンの添加であるので、焼結体内部に酸化シリコンからなる絶縁物が存在し、チャージアップした電荷が引き起こす絶縁破壊による異常放電の原因となり長時間安定したスパッタ放電は得られないという問題がある。また、さらに異常放電によりパーティクルが発生し、デバイス等の生産性が低下するという問題もある。また、特許文献４の実施例に記載の焼結体も低密度でピンホールを多く含んでおり、長期に亘っては異常放電が発生し易いという問題がある。

また、従来、ＩＴＯに酸化ケイ素を添加したターゲットは、それを用いてスパッタリングして形成した透明導電膜がアモルファスとなり、ウェットエッチングによる残渣がＩＴＯと比較して良好とはなるが、未だ不十分であった。

さらに、このような従来のスパッタリングターゲットで形成した透明導電膜は表面平滑性が良好でないので、その先鋭部への過電流により表示装置への悪影響を及ぼす虞があるという問題がある。特に、表面平滑性において、最大高低差Ｒｙが大きいと、過電流の起点になり易いという問題がある。

この透明導電膜の表面平滑性は、特に有機ＥＬの分野において重要な膜特性であり、ＬＣＤに用いられるＩＴＯ膜で実現されるＬＣＤ用の膜特性、例えば、Ｒａ＝０．７４ｎｍ、Ｒｙ＝１１．３ｎｍという表面平滑性では、有機ＥＬ用の膜特性としては満足できない。

また、ＬＣＤにおいては、現状のＩＴＯ膜の表面平滑性で十分であるが、Ｒａ、Ｒｙが小さくなると、エッチング残渣が減少し、さらに高精細なウェットエッチングによるパターン加工が可能となる。

そのため、有機ＥＬや高精細ＬＣＤ等に用いられるＲａやＲｙの小さい透明導電膜及びそれを実現し得るスパッタリングターゲットの出現が要望されている。

特開平４−２０６４０３号公報（課題を解決するための手段など） 特開２００３−１０５５３２号公報（課題を解決するための手段など） 特開２００３−２７７９２１号公報（特許請求の範囲など） 特開２００４−１２３４７９号公報（発明の実施の形態など）

本発明は、上述した事情に鑑み、スパッタリングターゲットとして使用した場合、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られ、また、有機ＥＬや高精細ＬＣＤ等に用いられるＲａやＲｙの小さい透明導電膜を実現し得る酸化物焼結体及びその製造方法並びにスパッタリングターゲット及び透明導電膜を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の第１の態様は、酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体であり、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとして他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結して相対密度が１０２％以上であることを特徴とする酸化物焼結体にある。

かかる第１の態様では、酸化シリコン原料粉の平均粒径が０．９〜２．０μｍとし且つ酸素雰囲気下で１４００℃以上で焼成することにより、相対密度が１０２％以上の酸化物焼結体とすることができ、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られ、また、表面が平滑な透明導電膜が得られる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の酸化物焼結体において、当該焼結体内におけるフェレー径２μｍ以上のピンホール数が単位面積当たり５０個／ｍｍ²以下であることを特徴とする酸化物焼結体にある。

かかる第２の態様では、焼結体内のピンホール数が少ないので、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、異常放電の発生が生じ難い。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様に記載の酸化物焼結体において、当該焼結体の任意の断面をＳＥＭ観察した際の析出相の割合が面積比で４０％以上であることを特徴とする酸化物焼結体にある。

かかる第３の態様では、析出相の割合が４０％以上と大きいので、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、使用末期まで特性が安定した膜を得ることができる。

本発明の第４の態様は、酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体の製造方法において、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとして他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結したことを特徴とする酸化物焼結体の製造方法にある。

かかる第４の態様では、酸化シリコン原料粉末を所定の粒径とし且つ酸素雰囲気下で１４００℃以上で焼結するので、焼結体の焼結密度が著しく向上し、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られ、また、表面が平滑な透明導電膜が得られる酸化物焼結体が得られる。

本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の酸化物焼結体の製造方法において、得られた酸化物焼結体の相対密度が１０２％以上であることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法にある。

かかる第５の態様では、相対密度が１０２％以上の酸化物焼結体が得られ、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られ、また、表面が平滑な透明導電膜が得られる。

本発明の第６の態様は、第４又は５の態様に記載の酸化物焼結体の製造方法において、得られた焼結体内におけるフェレー径２μｍ以上のピンホール数が単位面積当たり５０個／ｍｍ²以下であることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法にある。

かかる第６の態様では、フェレー径２μｍ以上のピンホール数が単位面積当たり５０個／ｍｍ²以下であるというピンホール数が少ない焼結体が得られ、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、異常放電の発生が生じ難い。

本発明の第７の態様は、第４〜６の何れかの態様に記載の酸化物焼結体の製造方法において、得られた焼結体の任意の断面をＳＥＭ観察した際の析出相の割合が面積比で４０％以上であることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法にある。

かかる第７の態様では、析出相の割合が４０％以上と大きい焼結体が得られ、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、使用末期まで特性が安定した膜を得ることができる。

本発明の第８の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載の酸化物焼結体をバッキングプレートにボンディングしたことを特徴とするスパッタリングターゲットにある。

かかる第８の態様では、スパッタリングターゲットとした場合には、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られる。

本発明の第９の態様は、第８の態様に記載のスパッタリングターゲットにおいて、ガラス基板上にスパッタリングにより膜厚２００ｎｍで形成した透明導電膜の表面平滑性が、最大高低差Ｒｙが６．０ｎｍ以下となることを特徴とするスパッタリングターゲットにある。

かかる第９の態様では、最大高低差Ｒｙが６．０ｎｍ以下の透明導電膜が得られ、過電流の発生が防止される。

本発明の第１０の態様は、第８又は９の態様に記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングにより形成した透明導電膜であって、ガラス基板上にスパッタリングにより膜厚２００ｎｍで形成した透明導電膜の表面平滑性が、最大高低差Ｒｙが６．０ｎｍ以下であることを特徴とする透明導電膜にある。

かかる第１０の態様では、最大高低差Ｒｙが６．０ｎｍ以下の透明導電膜となり、過電流の発生が防止される。

本発明は、例えば、スパッタリングターゲットとして使用した場合、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られ、また、有機ＥＬや高精細ＬＣＤ等に用いられるＲａやＲｙの小さい透明導電膜を実現し得る酸化物焼結体及びその製造方法並びにスパッタリングターゲット及び透明導電膜を提供するという効果を奏する。

本発明に係る酸化物焼結体は、酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体であり、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとして他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結して相対密度が１０２％以上であることを特徴とし、例えば、スパッタリングターゲットとして使用した場合、使用初期から末期まで安定したスパッタ放電が得られるというものである。

ここで、安定したスパッタ放電とは、異常放電が極力発生せず、それによるパーティクル及びターゲットの割れやひびや欠けが発生しないこと及びスパッタで形成されるスパッタ膜の特性が使用初期から末期まで経時変化が小さいことをいう。

本発明の酸化物焼結体は、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとして他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結することにより得られるものである。よって、本発明の酸化物焼結体は、酸素雰囲気下で１４００℃以上での焼結という条件とすることにより、微粉末であるが市場で入手可能な粒径の酸化シリコンを用いて相対密度が１０２％以上としたものである。

なお、本発明者らは先に平均粒径が０．２μｍ〜０．６μｍの微粉末の酸化シリコンを用いて大気下で焼結して得た相対密度が１０２％以上の酸化物焼結体が安定したスパッタ放電となることを提案したが、平均粒径が０．２μｍ〜０．６μｍという微粉末の酸化シリコンを得るのに困難な作業が伴い、微粉化の際の汚染防止にも大きな労力をかけなければならないという問題があった。

ここで、本発明でいう酸素雰囲気下とは、酸素濃度が５０％以上、好ましくは９０％以上の雰囲気下をいう。このような酸素雰囲気下で焼結することにより、平均粒径を０．２μｍ〜０．６μｍという微粉末ではなく、平均粒径が０．９μｍ〜２．０μｍの酸化シリコンを用いることにより、相対密度が１０２％以上の、酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体を得ることができる。

また、このように得られる相対密度が１０２％以上の酸化物焼結体は、機械的強度が向上し、割れや欠けが発生し難く、安定したスパッタ放電が得られる。また、このような酸化物焼結体をスパッタした場合、得られるスパッタ膜は表面が非常に平滑であるという利点がある。

なお、相対密度が１０２％未満の場合には、機械的強度が１０２％以上より低く、割れや欠けが発生し易く、また、スパッタ膜の表面平滑性が劣化する傾向にある。

ここで、平滑であるとは、例えば、表面平滑性の最大高低差Ｒｙが１０．０ｎｍ以下、好ましくは６．０ｎｍ以下であることである。このように最大高低差Ｒｙが１０．０ｎｍ以下、好ましくは６．０ｎｍ以下となるほど平滑であり、スパッタ膜の先鋭部への過電流を防止することができ、先鋭部への過電流による有機ＥＬ表示素子への悪影響を排除することができる。また、高精細ＬＣＤの製造工程におけるウェットエッチングによる残渣を低減することができる。

また、相対密度とは、理論密度に対して相対的に算出した密度である。理論密度の算出の一例を示す。各原料であるＩｎ₂Ｏ₃の密度を７．１７９ｇ／ｃｍ³、ＳｎＯ₂の密度を６．９５０ｇ／ｃｍ³、ＳｉＯ₂の密度を２．２００ｇ／ｃｍ³とし、加重平均より算出した密度が理論密度であり、これを１００％とする。例えば、８５ｗｔ％Ｉｎ₂Ｏ₃−１０ｗｔ％ＳｎＯ₂−５ｗｔ％ＳｉＯ₂の場合の理論密度は６．４３ｇ／ｃｍ³であり、その組成で相対密度１００％の場合の実際の密度は６．４３ｇ／ｃｍ³となる。

また、このように相対密度が著しく高い酸化物焼結体は、ピンホール数が小さく、異常放電が発生し難いが、好ましい場合には、当該焼結体内におけるフェレー径２μｍ以上のピンホール数が単位面積当たり５０個／ｍｍ²以下となる。このように焼結体内部のフェレー径２μｍ以上のピンホールが５０個／ｍｍ²以下だと、ターゲット使用初期から末期まで異常放電を抑制でき、また、得られるスパッタ膜は非常に平滑である。

なお、焼結体内部のフェレー径２μｍ以上のピンホール数が５０個／ｍｍ²より多いと、ターゲット使用初期から末期までに異常放電が多発する傾向になって好ましくなく、また、得られるスパッタ膜の平滑性も低下する傾向にある。

ここで、フェレー径とは、ピンホールを粒子として見立てた場合に、粒子を挟むある一定方向の平行線間隔のことをいう。例えば、倍率１００倍のＳＥＭ像による観察で計測できる。具体的には、当該焼結体の任意の破断面を鏡面状態になるまで研磨し、倍率１００倍のＳＥＭ像を２値化処理することにより、ピンホールを特定し、画像処理ソフト（粒子解析III：エー・アイ・ソフト社製）により、フェレー径２μｍ以上のピンホール数をカウントした。

また、本発明の酸化物焼結体は、好ましい場合には、当該焼結体の任意の断面をＳＥＭ観察した際の析出相の割合が面積比で４０％以上である。このように析出相が４０％以上となると、例えば、スパッタリングターゲットとした場合には、ターゲット使用初期から末期において、スパッタ膜の特性が安定し、また、スパッタ膜がより平滑になる傾向となる。

なお、析出相の割合が面積比で４０％未満の場合には、スパッタリングターゲットとして使用した場合、ターゲット使用初期から末期において、スパッタ膜の特性が大きく変化する傾向が大きく好ましくなく、また、スパッタ膜の平滑性が低下する傾向となる。

ここで、析出相とは、酸化物焼結体の内部で結晶相として析出したものであり、任意の断面をＳＥＭ観察することにより検出できる。例えば、倍率５０００倍のＳＥＭ像の観察により検出できる。本発明では、任意断面における析出相の面積比を規定し、４０％以上が好ましいとしている。

具体的には、任意断面を出すために、破断面を鏡面状態になるまで研磨し、さらに、酸でエッチングし、その後、断面を、例えば、倍率５０００倍のＳＥＭ像を観察することにより、析出相の面積比を算出することができる。なお、この析出相は、後述するように、Ｘ線回折の結果、Ｉｎ₂Ｓｉ₂Ｏ₇相であると考えられる。

本発明の酸化物焼結体は、必要に応じて、錫（Ｓｎ）が含有されている。錫が含有される場合には、インジウム１モルに対して０．００１〜０．３モル、好ましくは、０．０１〜０．１５モル、より好ましくは０．０５〜０．１モルの範囲で含有されるのが望ましい。この範囲内であれば、スパッタリングターゲットのキャリア電子の密度並びに移動度を適切にコントロールして導電性を良好な範囲に保つことができる。また、この範囲を越えて添加すると、スパッタリングターゲットのキャリア電子の移動度を低下させると共に導電性を劣化させる方向に働くので好ましくない。

本発明の酸化物焼結体の製造方法を以下に説明する。

酸化物焼結体を構成する出発原料としては、一般的にＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＳｉＯ₂の粉末を用いるが、これらの単体、化合物、複合酸化物等を原料としてもよい。単体、化合物を使う場合はあらかじめ酸化物にするようなプロセスを通すようにする。なお、ここで、重要なのは、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとし且つ酸素雰囲気下で１４００℃以上で焼結することである。

すなわち、本発明の酸化物焼結体の好適な製造方法は、酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体の製造方法において、酸化シリコン原料粉として平均粒径が０．９μｍ〜２．０μｍのものを用いて他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結するというものである。さらに詳細には、まず、酸化インジウムと必要に応じて好ましくは５〜１５ｗｔ％の酸化錫を含有すると共に好ましくは２〜８ｗｔ％の酸化シリコンを含有する酸化物焼結体の製造方法において、酸化シリコン原料粉として平均粒径が０．９μｍ〜２．０μｍのものを用いて他の原料粉と乾式ボールミルにより５〜４８時間混合した後、得られた混合粉に＃１５００ＰＶＡバインダーを混合粉の重量に対して３〜８ｗｔ％添加し乳鉢等により混合する。これを２０〜３０ｍｅｓｈの篩などにより篩い分けした後、金型に均一に充填しコールドプレス法などにより５００ｋｇ／ｃｍ²〜５ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力でプレス成形する。５００ｋｇ／ｃｍ²未満だと成形密度が低下し、焼結の進行は不十分となり焼結密度が低下する。５ｔｏｎ／ｃｍ²より大きいと設備が大掛かりとなり好ましくない。この成形体を焼成温度１４００℃以上で酸素雰囲気下で焼成するが、昇温については、室温〜８００℃までは４０〜１００℃／ｈｒで昇温し、焼成体内の温度分布を均一にするために焼成体サイズにより必要に応じて８００℃で４時間以上保持し、８００〜１３００℃までは５０〜４５０℃／ｈｒで昇温し、１３００℃〜設定温度（例えば１４５０℃）までは５０〜１００℃／ｈｒで昇温し、設定温度にて４時間以上保持する。降温については、室温まで５０〜４００℃／ｈｒで冷却する。

このように、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９〜２．０μｍとし、焼成温度を１４００℃以上とすることにより、酸化物焼結体密度が著しく向上し、焼結体内部のピンホールが減少し、析出相を増加させることができる。

なお、酸化シリコン原料粉の平均粒径が０．９μｍより小さく、特に平均粒径０．６μｍ以下となると、酸素雰囲気下での焼成後の密度が低下して好ましくなく、また、平均粒径が２．０μｍより大きくなると、特に、３．０μｍより大きくなると、焼結密度が低下したり、析出相が減少したりするため、好ましくない。

ここで、酸化シリコン原料以外の原料粉の粒径は特に限定されないが、平均粒径が０．３〜１．５μｍ程度のもの、好ましくは、０．４〜１．１μｍ程度のものを用いることができる。

焼結温度は、１４００℃以上とすると相対密度が向上し好ましく、また、スパッタ膜の平滑性が向上するので好ましいが、さらに相対密度が向上し、焼成による焼結体の反りを小さくするためには、１４５０℃〜１５５０℃とするのがより好ましい。なお、１５５０℃を越え、特に１６００℃以上で焼成しても、効果の向上は顕著ではなく、焼成炉の設備費やランニングコストが高価となり、好ましくない傾向となる。一方、１４００℃より低いと、相対密度が低下して好ましくない。

なお、本発明においては、原料粉の所望の配合割合、混合方法、成形する方法は特に限定されず、従来から公知の各種湿式法又は乾式法を用いることができる。

乾式法としては、コールドプレス（Ｃｏｌｄ Ｐｒｅｓｓ）法やホットプレス（Ｈｏｔ Ｐｒｅｓｓ）法等を挙げることができる。コールドプレス法では、混合粉を成形型に充填して成形体を作製し、大気雰囲気下または酸素雰囲気下で焼成・焼結させる。ホットプレス法では、混合粉を成形型内で直接焼結させる。

湿式法としては、例えば、濾過式成形法（特開平１１−２８６００２号公報参照）を用いるのが好ましい。この濾過式成形法は、セラミックス原料スラリーから水分を減圧排水して成形体を得るための非水溶性材料からなる濾過式成形型であって、１個以上の水抜き孔を有する成形用下型と、この成形用下型の上に載置した通水性を有するフィルターと、このフィルターをシールするためのシール材を介して上面側から挟持する成形用型枠からなり、前記成形用下型、成形用型枠、シール材、およびフィルターが各々分解できるように組立てられており、該フィルター面側からのみスラリー中の水分を減圧排水する濾過式成形型を用い、混合粉、イオン交換水と有機添加剤からなるスラリーを調製し、このスラリーを濾過式成形型に注入し、該フィルター面側からのみスラリー中の水分を減圧排水して成形体を作製し、得られたセラミックス成形体を乾燥脱脂後、焼成する。

各方法において、焼結後は、所定寸法に成形・加工のための機械加工を施し、例えば、ターゲットとする。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。

（実施例１）
平均粒径が０．４８μｍの酸化インジウム粉末と平均粒径が０．９１μｍの酸化スズ粉末と平均粒径が０．９μｍの酸化シリコン粉末とを、重量比で８５：１０：５の割合で調合した。これを樹脂製ポットに投入し、乾式ボールミルにより２１時間混合した。この乾式ボールミルの際、メディアにはジルコニア製ボールを用いた。篩い分けによりメディアと原料粉とを分級し、得られた混合粉に濃度４％ＰＶＡバインダーを所定量添加し混合した。この粉を２３６×４４０サイズの金型に充填し、コールドプレス法により８００ｋg／ｃｍ²の圧力で成形した。この成形体を酸素雰囲気（酸素濃度９９％）にて次のように焼結した。室温から１４５０℃まで６０℃／時間で昇温し、１４５０℃にて５時間保持し、室温まで２００℃／時間で降温し焼結体を得た。この焼結体を直径６インチ（１５．２４ｃｍ）で厚さ５ｍｍに加工し、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てスパッタリングターゲットを得た。加工の際、スパッタリング面は♯１７０砥石により平面研削を行った。

（実施例２）
酸化シリコン粉末の平均粒径を１．２μｍとした以外、実施例１と全く同様の方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

（実施例３）
酸化シリコン粉末の平均粒径を１．５μｍとした以外、実施例１と全く同様の方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

（実施例４）
酸化シリコン粉末の平均粒径を２．０μｍとした以外、実施例１と全く同様の方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

（実施例５）
酸化シリコン粉末の平均粒径を１．５μｍとし、成形体の焼成条件を以下の方法に変えた以外、実施例１と全く同様の方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

酸素雰囲気（酸素濃度９９％）にて室温から１４００℃まで６０℃／時間で昇温し、１４００℃にて５時間保持した後、室温まで２００℃／時間で降温し、焼結体を得た。

（比較例１）
酸化シリコン粉末の平均粒径を０．２μｍとした以外、実施例１と全く同様の方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

（比較例２）
酸化シリコン粉末の平均粒径を３．０μｍとした以外、実施例１と全く同様の方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

（比較例３）
焼成雰囲気を大気雰囲気下とした以外、実施例３と全く同じ方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

（比較例４）
成形体の焼成条件を以下の方法に変えた以外、実施例３と全く同様の方法にて焼結体を作製しスパッタリングターゲットを得た。

室温から１３００℃まで６０℃／時間で昇温し、１３００℃にて５時間保持した後、１２００℃まで２００℃／時間で降温し、焼結体を得た。

（相対密度評価）
各実施例及び比較例の焼結体について電子秤により計測した重量およびアルキメデス法により計測した体積より相対密度を算出した。この際、各原料であるＩｎ₂Ｏ₃の密度を７．１７９ｇ／ｃｍ³、ＳｎＯ₂の密度を６．９５０ｇ／ｃｍ³、ＳｉＯ₂の密度を２．２００ｇ／ｃｍ³とし加重平均より算出した密度を１００％とした。例えば、Ｉｎ₂Ｏ₃ ８５ｗｔ％とＳｎＯ₂ １０ｗｔ％とＳｉＯ₂ ５ｗｔ％の原料比の場合、６．４３０ｇ／ｃｍ³が相対密度１００％となる。相対密度の結果を表１に示す。

（ピンホール評価）
各実施例及び比較例の焼結体について粉砕し、破断面を♯２０００サンドペーパーを用い回転研磨器により鏡面状態になるまで研磨を行い、倍率１００倍のＳＥＭ像を２値画処理して、画像処理ソフトを用いて視野内に存在するフェレー径２μｍ以上のピンホール数をカウントした。ピンホール評価結果を表１に示す。

（析出相の面積比評価）
各実施例及び比較例の焼結体について粉砕し、破断面を♯２０００サンドペーパーを用い回転研磨器により鏡面状態になるまで研磨を行い、４０℃に保持した酸（ＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ：ＨＮＯ₃＝１：１：０．０８ 重量比）に９分間浸し、焼結体表面をエッチングした後、倍率５０００倍にてＳＥＭ像を撮った。評価結果の例として、実施例３と比較例１のＳＥＭ像を図１、図２に示す。エッチングにより図１、図２のように析出相が現れた。

このＳＥＭ像を画像処理して２値画し、画像処理ソフトにより、析出相の全体に対する面積比を算出した。面積比の結果を表１に示す。また、これらの焼結体について、Ｘ線回折装置により分析した結果、Ｉｎ₂Ｏ₃相とＩｎ₂Ｓｉ₂Ｏ₇相のピークが出現した。これらのＳＥＭとＸＲＤの結果より、上記の析出相はＩｎ₂Ｓｉ₂Ｏ₇相であると考えられる。

（異常放電評価）
各実施例及び比較例のターゲットについて、デポダウン方式の直流マグネトロンスパッタ装置およびアーク（異常放電）カウンターを用いて異常放電をカウントした。以下のスパッタ条件にて、７３時間の連続スパッタ放電中に発生した異常放電の積算回数を表１に示す。これらのターゲットについて、７３時間放電後のターゲット残厚について三次元測定器を用いて測定したところ、何れも０．５ｍｍｔ以下であり、ターゲットライフ末期まで使用したことを確認した。また、目視にてターゲットを観察したところ、何れのターゲットにも割れやひびや欠けは無かった。

（スパッタ条件）
到達圧力 １×１０^-4Ｐａ
加熱温度 １００℃
導入アルゴン分圧 ０．５Ｐａ
導入酸素分圧 ５×１０^-3Ｐａ
直流電力 ３００Ｗ
放電時間 ７３時間
ガラス基板 コーニング社製＃１７３７（両面研磨品）

（膜特性の経時変化）
上記の連続放電中において、放電開始から１０時間、４０時間、７０時間経過後に、２００ｎｍのＩＴＯ膜をガラス基板上へ成膜した。これを四探針法にてシート抵抗値を測定し、経時変化を評価した。結果を表１に示す。

（膜の表面平滑性）
実施例１〜３及び比較例１、２、４、５について、前述の４０時間経過後に成膜した２００ｎｍの膜について表面形状測定器ＡＦＭにより１０μｍ□内の表面粗さ（最大高低差Ｒｙ）を評価した。結果を表１に示す。

（評価機器）
電子秤 ＧＰ３４００ＩＰ Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ社製
ＳＥＭ ＪＳＭ−６３８０Ａ ＪＥＯＬ社製
画像処理ソフト 粒子解析III エー・アイ・ソフト社製
Ｘ線回折装置 ＭＸＰ３ ＭＡＣ Ｓｃｉｅｎｃｅ社製
Ｘ線回折 測定条件
線源 ＣｕＫα₁ λ＝１．５４０５
管電圧 ４０ｋＶ
管電流 ３０ｍＡ
測定範囲 ２０〜４０゜
サンプリング間隔 ０．０２゜
スキャン速度 ４゜／ｍｉｎ．
発散スリット １゜
散乱スリット １゜
受光スリット ０．３ｍｍ
抗折試験器 オートグラフ 島津社製
アークカウンター Ａｒｃ Ｍｏｎｉｔｏｒ ランドマーク社製
三次元測定器 ＧＪ１０００Ｄ 東京精密
シート抵抗測定器 ＭＣＰ−ＴＰ０６Ｐ ダイアインスツルメント社製
表面形状測定器 ＡＦＭ ＳＰＩ３７００（ＳＩＩ社製）

（エッチング残渣評価）
各実施例及び比較例で作製したターゲットを用いて、それぞれ比抵抗が最小となる酸素分圧条件にてスパッタ成膜した。これらの試料にレジストを塗布し、関東化学社製ＩＴＯ−０６Ｎのエッチャレントを用い４０℃にてエッチングした試料について、ＦＥ−ＳＥＭ（日立社製Ｓ−４３００ＳＥ）を用い倍率２００００倍にて観察し、エッチング残渣を評価した。残渣があった試料を「×」、残渣がなかった試料を「○」とし表１に示す。

（試験結果）
表１に示す結果から明らかなように、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９〜２．０μｍとし、酸素雰囲気下で焼成温度を１４００℃以上として焼成した実施例１〜５は、焼結体密度が向上すると共に焼結体内部のピンホールが減少し、また、析出相が増加することがわかった。

このように焼結体密度が向上することにより機械的強度が大きくなり、異常放電発生時や熱衝撃時の焼結体の割れや欠けを抑制し、更にはスパッタによりＲａ、Ｒｙの小さな平滑な膜が得られることも確認された。また、ピンホール減少によってスパッタリング時における異常放電を抑制し、更にはスパッタによりＲａ、Ｒｙの小さな平滑な膜が得られることも確認された。さらに、析出相増加により、スパッタ膜の特性がターゲット使用初期から末期まで経時変化が小さくなり、更にはスパッタによりＲａ、Ｒｙの小さな平滑な膜が得られることが確認された。

一方、酸化シリコン原料粉末の平均粒径が０．２μｍの比較例１や、平均粒径が３．０μｍの比較例２の場合には、相対密度が１０２％未満となり、また、ピンホール数も多く、析出相も４０％未満であり、Ｒｙの大きな膜となった。また、酸化シリコン原料粉末の平均粒径が１．５μｍの場合でも大気雰囲気下とした比較例３や焼成温度が１３００℃と低い比較例４の場合には、相対密度が小さいと共にピンホール数も著しく多くなり、また、異常放電が著しく多くなり、Ｒａ、Ｒｙの大きな膜となることがわかった。

実施例３のＳＥＭ像を示す写真である。 比較例１のＳＥＭ像を示す写真である。

Claims (10)

1. 酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体であり、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとして他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結して相対密度が１０２％以上であることを特徴とする酸化物焼結体。
2. 請求項１に記載の酸化物焼結体において、当該焼結体内におけるフェレー径２μｍ以上のピンホール数が単位面積当たり５０個／ｍｍ²以下であることを特徴とする酸化物焼結体。
3. 請求項１又は２に記載の酸化物焼結体において、当該焼結体の任意の断面をＳＥＭ観察した際の析出相の割合が面積比で４０％以上であることを特徴とする酸化物焼結体。
4. 酸化インジウムと必要に応じて酸化錫を含有すると共に酸化シリコンを含有する酸化物焼結体の製造方法において、酸化シリコン原料粉の平均粒径を０．９μｍ〜２．０μｍとして他の原料粉と混合した後、酸素雰囲気下で焼成温度１４００℃以上で焼結したことを特徴とする酸化物焼結体の製造方法。
5. 請求項４に記載の酸化物焼結体の製造方法において、得られた酸化物焼結体の相対密度が１０２％以上であることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法。
6. 請求項４又は５に記載の酸化物焼結体の製造方法において、得られた焼結体内におけるフェレー径２μｍ以上のピンホール数が単位面積当たり５０個／ｍｍ²以下であることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法。
7. 請求項４〜６の何れかに記載の酸化物焼結体の製造方法において、得られた焼結体の任意の断面をＳＥＭ観察した際の析出相の割合が面積比で４０％以上であることを特徴とする酸化物焼結体の製造方法。
8. 請求項１〜３の何れかに記載の酸化物焼結体をバッキングプレートにボンディングしたことを特徴とするスパッタリングターゲット。
9. 請求項８に記載のスパッタリングターゲットにおいて、ガラス基板上にスパッタリングにより膜厚２００ｎｍで形成した透明導電膜の表面平滑性が、最大高低差Ｒｙが６．０ｎｍ以下となることを特徴とするスパッタリングターゲット。
10. 請求項８又は９に記載のスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングにより形成した透明導電膜であって、ガラス基板上にスパッタリングにより膜厚２００ｎｍで形成した透明導電膜の表面平滑性が、最大高低差Ｒｙが６．０ｎｍ以下であることを特徴とする透明導電膜。
    
    

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