JP5727043B2

JP5727043B2 - 導電性酸化物焼結体及びその製造方法

Info

Publication number: JP5727043B2
Application number: JP2013551455A
Authority: JP
Inventors: 淳史奈良
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: CN103748055B; TWI568705B; KR101583124B1; TW201402517A; CN103748055A; KR20140019000A; WO2014010259A1; JPWO2014010259A1

Description

本発明は、硫黄を含有せず、バルク抵抗が低くＤＣスパッタリングが可能であり、低屈折率の光学薄膜形成用ターゲット及びその製造方法に関する。

従来、主として相変化型の光情報記録媒体の保護層に一般的に使用されるＺｎＳ−ＳｉＯ_２は、光学特性、熱特性、記録層との密着性等において、優れた特性を有し、広く使用されている。しかし、今日Ｂｌｕ−Ｒａｙに代表される書き換え型光ディスクは、さらに書き換え回数の増加、大容量化、高速記録化が強く求められている。

光情報記録媒体の書き換え回数等が劣化する原因の一つとして、保護層ＺｎＳ−ＳｉＯ_２に挟まれるように配置された記録層材への、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２からの硫黄成分の拡散が挙げられる。また、大容量化、高速記録化のため高反射率で高熱伝導特性を有する純ＡｇまたはＡｇ合金が反射層材に使用されるようになったが、このような反射層も保護層材であるＺｎＳ−ＳｉＯ_２と接するように配置されている。
したがって、この場合も同様に、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２からの硫黄成分の拡散により、純ＡｇまたはＡｇ合金反射層材も腐食劣化して、光情報記録媒体の反射率等の特性劣化を引き起こす要因となっていた。

これら硫黄成分の拡散防止対策として、反射層と保護層、記録層と保護層の間に、窒化物や炭化物を主成分とした中間層を設けた構成にすることも行なわれている。しかし、これは積層数の増加となり、スループット低下、コスト増加になるという問題を発生している。上記のような問題を解決するため、保護層材に硫化物を含まない酸化物のみの材料へと置き換え、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２と同等以上の光学特性、非晶質安定性を有する材料系が検討されている。

また、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２等のセラミックスターゲットは、バルク抵抗値が高いため、直流スパッタリング装置により成膜することができず、通常高周波スパッタリング（ＲＦ）装置が使用されている。ところが、この高周波スパッタリング（ＲＦ）装置は、装置自体が高価であるばかりでなく、スパッタリング効率が悪く、電力消費量が大きく、制御が複雑であり、成膜速度も遅いという多くの欠点がある。また、成膜速度を上げるため、高電力を加えた場合、基板温度が上昇し、ポリカーボネート製基板の変形を生ずるという問題がある。また、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２は膜厚が厚いために起因するスループット低下やコスト増も問題となっていた。

以上のようなことから、ＤＣスパッタリング可能なターゲットとして、ＺｎＯの使用すなわち硫黄成分を含有させずに透明導電性の薄膜を形成するために、ＺｎＯに正三価以上の原子価を有する元素を単独で添加するという焼結体ターゲットの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この場合は低バルク抵抗値と低屈折率化を両立させるということが十分にできないと考えられる。
また、透明導電膜及びそれを製造するための焼結体として、Ｉ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族元素を様々に組合せた高周波又は直流マグネトロンスパッタリング法による製造方法が提案されている（特許文献２参照）。しかし、この技術の目的は、ターゲットの低抵抗化を目途とするものではなく、さらに、低バルク抵抗値と低屈折率化を両立させるということが十分にできないと考えられる。

また、添加する元素の少なくとも１種がＺｎＯに固溶されるという条件のＺｎＯスパッタリングターゲットが提案されている（特許文献３参照）。これは添加元素の固溶が条件であるから、成分組成に制限があり、したがって光学特性にも制限が生ずるという問題がある。

以上から、本出願人は、下記の特許文献４に示す内容の発明を行い、すなわち、Ａｌ_２Ｏ_３：０．２〜３．０ａｔ％、ＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２：１〜２７ａｔ％、残部ＺｎＯからなる低屈折率でありかつ低バルク抵抗を備えているスパッタリングターゲットを提供することにより、ターゲット及び成膜特性は非常に向上させることができた。

特開平２−１４９４５９号公報特開平８−２６４０２２号公報特開平１１−３２２３３２号公報特許第４８２８５２９号公報

上記の特許文献４は、低屈折率の膜が成膜可能なスパッタリングターゲットであるが、さらなる屈折率を低下させるように成分組成を調整した場合、低バルク抵抗が得られず、ＤＣスパッタリングができないことがあった。
そこで、本発明は低屈折率の薄膜をＤＣスパッタリングによって成膜することのできる焼結体及びその製造方法を提供するものである。これによって、成膜速度の向上を可能とし、低屈折率の薄膜形成のスループットを大幅に改善することが可能となる。

上記の課題を解決するために本発明者らは鋭意研究を行った結果、低屈折率の組成領域においても、不活性ガス又は真空雰囲気下で焼結を行うことにより、低バルク抵抗を達成することができ、ＤＣスパッタリングが可能との知見を得た。そして、ＤＣスパッタリングによる高速成膜が可能となり、光情報記録媒体の特性改善、生産性向上が可能であるとの知見を得た。

本発明はこの知見に基づき、
１）亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）及び／又は珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）からなり、Ａｌの含有量がＡｌ_２Ｏ_３換算で０．１〜３．０ｍｏｌ％、Ｍｇ及び／又はＳｉの総含有量がＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２換算で２７〜７０ｍｏｌ％、残部がＺｎのＺｎＯ換算の含有量であることを特徴とする焼結体。
２）焼結体のバルク抵抗が１０Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする上記１）に記載の焼結体。
３）相対密度が９０％以上であることを特徴とする上記１）又は２）に記載の焼結体。
４）さらに融点が１０００°Ｃ以下の酸化物を形成する金属を含有し、前記酸化物を形成する金属の含有量が酸化物重量換算で０．１〜５ｗｔ％であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一に記載の焼結体。
５）前記酸化物として、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｋ_２Ｏ、Ｖ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＴｅＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３から選択した一種以上の材料であることを特徴とする上記４）記載の焼結体。
６）スパッタリングターゲットとして用いることを特徴とする上記１）〜５）のいずれか一に記載の焼結体。

７）上記６）に記載の焼結体を用いてスパッタリングにより形成した膜であって、屈折率が２．０以下であることを特徴とする薄膜。

８）Ａｌ_２Ｏ_３粉が０．１〜３．０ｍｏｌ％、ＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２粉が２７〜７０ｍｏｌ％、残部をＺｎＯ粉として、合計量が１００ｍｏｌ％となるようにこれらの原料粉を調整し、この原料粉を不活性ガス又は真空雰囲気下、１０５０°Ｃ以上、１５００°Ｃ以下で焼結することを特徴とする焼結体の製造方法。
９）さらに融点が１０００°Ｃ以下の酸化物粉を０．１〜５ｗｔ％添加して原料粉とすることを特徴とする上記８）記載の焼結体の製造方法。

以上により、本発明は、低屈折率の薄膜をＤＣスパッタリングによって成膜することのできる焼結体及びその製造方法を提供することができるという優れた効果を有する。また、特に光情報記録媒体用薄膜（特に保護膜、反射層、半透過膜層としての使用）に有用であるスパッタリングターゲットを提供できる。以上の通り、光情報記録媒体の特性の向上、設備コストの低減化、成膜速度の向上によるスループットを大幅に改善することが可能となるという優れた効果を有する。

本発明は、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）及び／又は珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）を構成元素とする焼結体であって、Ａｌの含有量がＡｌ_２Ｏ_３換算で０．１〜３．０ｍｏｌ％、Ｍｇ及び／又はＳｉの総含有量がＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２換算で２７〜７０ｍｏｌ％、残部がＺｎのＺｎＯ換算の含有量であり、ＤＣスパッタリングが可能な程度の低バルク抵抗を備えることを特徴とする。
原料の調整の際、残部をＺｎＯとして各酸化物の比率をその合計が１００ｍｏｌ％の組成となるように調整するため、Ｚｎの含有量は、残部のＺｎＯ換算から求めることができる。
なお、本発明では、焼結体中の各金属の含有量を酸化物換算で規定しているが、焼結体中の各金属はその一部又は全てが複合酸化物として存在している。また、通常用いられる焼結体の成分分析では、酸化物ではなく、金属として、それぞれの含有量が測定される。

本発明の焼結体は、導電性を付与するために、Ａｌの酸化物をＡｌ_２Ｏ_３換算で０．１〜３．０ｍｏｌ％添加することを特徴とする。この範囲を超えるＡｌの酸化物の添加は、所望の導電性を付与することが困難となる。
また、本発明の焼結体は、屈折率を低下させるために、Ｍｇ及び／又はＳｉの酸化物を添加することを特徴とする。ＭｇＯとＳｉＯ_２は、それぞれ単独添加又は複合添加が可能であり、いずれも本発明の目的を達成することができる。通常、ＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２が２７ｍｏｌ％以上では、バルク抵抗値が高くなってＤＣスパッタリングが困難となるが、本発明によれば、ＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２が２７ｍｏｌ％以上であっても、ＤＣスパッタリングが可能な程度のバルク抵抗値を得ることが可能となる。一方、７０ｍｏｌ％超となると、低バルク抵抗を維持することが困難となるため、好ましくない。

また、本発明の焼結体は、ＤＣスパッタリングが可能な程度のバルク抵抗値を有するものであるが、より好ましくは１０Ω・ｃｍ以下である。さらに好ましくは１Ω・ｃｍ以下である。

また、本発明の焼結体は、相対密度が９０％以上であることが好ましい。相対密度が９０％以上とすることにより、スパッタリングにより成膜した薄膜の膜厚均一性を向上することができる。

また、本発明は、融点が１０００°Ｃ以下の酸化物を形成する金属を、酸化物換算で０．１〜５ｗｔ％含有することを特徴とする。融点が１０００°Ｃ以下の酸化物の添加することにより、低温焼結化、高密度化が可能となり、異常放電がなく、安定したスパッタリングが可能となる。この低融点酸化物として、特にＢ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｋ_２Ｏ、Ｖ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＴｅＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３から選択した材料の添加が有効である。含有量が０．１ｗｔ％未満であると前記の効果が十分に得られず、５ｗｔ％を超えると、組成によっては特性に影響を与えるので好ましくない。

本発明の焼結体スパッタリングターゲットは、波長５５０ｎｍの光に対して、屈折率２．００以下の低屈折率の光ディスク用光学薄膜を工業的に製造するために有用である。特に、光情報記録媒体の保護層、反射層又は半透過層を形成するためのターゲットとして用いることができる。

本発明のスパッタリングターゲットの製造に際しては、原料となるＡｌ_２Ｏ_３粉を０．１〜３．０ｍｏｌ％、ＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２粉を２７〜７０ｍｏｌ％、残部をＺｎＯ粉として、これらが１００ｍｏｌ％となるように、基本となる原料粉を調整し、この混合粉を、１０５０℃以上、１５００℃以下で焼結する。
本発明において特に重要な点は、不活性ガス又は真空雰囲気下で焼結することである。不活性ガス又は真空雰囲気下で焼結することにより、ＺｎＯの一部に酸素欠損が生じる。この酸素欠損により導電性が得られるようになり、ＤＣスパッタが可能な低バルク抵抗値を備える焼結体を作製することができる。雰囲気ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガスなどがあるが、いわゆる不活性雰囲気として一般に用いられているものを使用することができる。

また、原料となるＡｌ_２Ｏ_３粉とＺｎＯ粉を予め混合して予め仮焼し、次にこの仮焼結したＡｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ粉（ＡＺＯ粉）に、ＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２粉を混合して焼結することもできる。単にＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２粉を添加する場合には、Ａｌ_２Ｏ_３とＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２が反応してスピネルとなり易く、バルク抵抗値が上昇する傾向にある。したがって、焼結体のより低バルク抵抗化を達成するためには、仮焼結したＡｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ分（ＡＺＯ粉）を使用して焼結することが望まれる。

さらに、原料となるＡｌ_２Ｏ_３粉とＺｎＯ粉を予め混合して予め仮焼してＡＺＯ粉とするとともに、原料となるＭｇＯ粉とＳｉＯ_２粉とを同様に混合して仮焼し、次に前記仮焼したＡｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ粉（ＡＺＯ粉）に、このＭｇＯ−ＳｉＯ_２仮焼粉を混合して焼結することが推奨される。これによって、スピネル化をさらに抑制でき低バルク抵抗化を達成できるからである。

本発明は、これにさらに、融点が１０００°Ｃ以下の低融点酸化物粉を０．１〜５ｗｔ％添加して焼結用原料とすることができる。また、この低融点酸化物粉を予め混合し仮焼した仮焼粉に混合することも有効である。

本発明は、このような成分組成を有する焼結体において、導電性を保有させることができ、直流スパッタ（ＤＣスパッタ）によって薄膜を形成することが可能となる。ＤＣスパッタリングはＲＦスパッタリングに比べ、成膜速度が速く、スパッタリング効率が良いという点で優れており、スループットを著しく向上できる。また、ＤＣスパッタリング装置は価格が安く、制御が容易であり、電力の消費量も少なくて済むという利点がある。保護膜自体の膜厚を薄くすることも可能となるため、生産性向上、基板加熱防止効果をさらに発揮できる。

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。

（実施例１）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は１００．０％に達し、バルク抵抗は３．２×１０^−３Ω・ｃｍ（３．２ｍΩ・ｃｍ）となった。なお、本明細書で表示する密度は相対密度を意味する。各相対密度は、原料の密度から計算されたターゲットの理論密度に対して、製造した複合酸化物であるターゲットの密度を計測し、それぞれの密度から相対密度を求めたものである。原料の単なる混合物でないため、表１に示すように、相対密度が１００％を超える例がある。

上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、ＤＣスパッタ、スパッタパワー５００Ｗ、Ａｒ−２％Ｏ_２混合ガス圧０．５Ｐａとし、膜厚１５００Åに成膜した。成膜速度は２．８Å／ｓｅｃが達成され、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９２、体積抵抗率：２Ｅ＋０５（２×１０^５Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。これらの条件及び結果を、まとめて表１に示す。

（実施例２）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９９．５％に達し、バルク抵抗は２．９×１０^−３Ω・ｃｍ（２．９ｍΩ・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９０、体積抵抗率：６Ｅ＋０４（６×１０^４Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例３）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９９．８％に達し、バルク抵抗は３．０×１０^−３Ω・ｃｍ（３．０ｍΩ・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９３、体積抵抗率：４Ｅ＋０５（４×１０^５Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例４）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は１０７．９％に達し、バルク抵抗は３．７×１０⁻¹Ω・ｃｍ（０．３７ｍΩ・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．７０、体積抵抗率：８Ｅ＋０８（８×１０^８Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例５）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９８．１％に達し、バルク抵抗は９．０×１０^−１Ω・ｃｍ（０．９Ω・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．８３、体積抵抗率：４Ｅ＋０５（４×１０^８Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例６）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は１０１．５％に達し、バルク抵抗は２．８×１０^−３Ω・ｃｍ（２．８ｍΩ・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．８８、体積抵抗率：５Ｅ＋０７（５×１０^７Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例７）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１２００°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９７．８％に達し、バルク抵抗は１．６×１０^−３Ω・ｃｍ（１．６ｍΩ・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９２、体積抵抗率：２Ｅ＋０５（２×１０^５Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例８）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、窒素雰囲気下、１４００°Ｃの温度で焼結した。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９４．５％に達し、バルク抵抗は３．０×１０^−３Ω・ｃｍ（３．０ｍΩ・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９２、体積抵抗率：３Ｅ＋０５（３×１０^５Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（比較例１）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、大気中、１２００°Ｃの温度で焼結した。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９０．９％であったが、バルク抵抗は１×１０^３Ω・ｃｍ（１ｋΩ・ｃｍ）を超える値となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行ったが、安定したＤＣスパッタができなかった。

（比較例２）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９８．７％であったが、バルク抵抗は１×１０^３Ω・ｃｍ（１ｋΩ・ｃｍ）を超える値となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行ったが、安定したＤＣスパッタができなかった。また、成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．６７であった。

（実施例９）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本組成の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９９．２％に達し、バルク抵抗は３．０×１０^−３Ω・ｃｍ（３．０Ω・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９３、体積抵抗率：３Ｅ＋０５（３×１０^５Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例１０）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＭｇＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これらの粉末を表１に示す配合比に調合し、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９９．６％に達し、バルク抵抗は２．０×１０^−３Ω・ｃｍ（３．０Ω・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９３、体積抵抗率：９Ｅ＋０４（９×１０^４Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

（実施例１１）
３Ｎ相当で５μｍ以下のＺｎＯ粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉、３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＳｉＯ_２粉を基本原料とし、これらを表１に示すように合計量が１００ｍｏｌ％となるように基本原料の比率を調整した後、これに融点が１０００℃以下の低融点酸化物である３Ｎ相当で平均粒径５μｍ以下のＢ_２Ｏ_３粉を表１に示す比率にて調合した。次に、これを混合した後、アルゴン雰囲気下、１０５０°Ｃの温度でホットプレス（ＨＰ）した。ホットプレスの圧力は２２０ｋｇ／ｃｍ^２とした。

焼結後、この焼結体を機械加工でターゲット形状に仕上げた。焼結体ターゲットの密度は９９．３％に達し、バルク抵抗は４．０×１０^−３Ω・ｃｍ（３．０Ω・ｃｍ）となった。また、上記の仕上げ加工した６インチφサイズのターゲットを使用して、実施例１と同様の条件でスパッタリングを行った。その結果、安定したＤＣスパッタができ、良好なスパッタ性を有した。成膜サンプルの屈折率（波長５５０ｎｍ）は１．９２、体積抵抗率：６Ｅ＋０７（６×１０^７Ω・ｃｍ）、消衰係数（λ＝４５０ｎｍ）：＜０．０１であった。

本発明の特徴は、屈折率を低下させるための成分調整を行った場合であっても、不活性ガス又は真空雰囲気下で焼結することにより、焼結体の低バルク抵抗化を達成し、安定したＤＣスパッタを可能とした点にある。そして、このＤＣスパッタリングの特徴である、スパッタの制御性を容易にし、成膜速度を上げ、スパッタリング効率を向上させることができるという著しい効果がある。また、成膜の際にスパッタ時に発生するパーティクル（発塵）やノジュールを低減し、品質のばらつきが少なく量産性を向上させることができる。
本発明の焼結体スパッタリングターゲットは、光学薄膜、有機ＥＬテレビ用、タッチパネル用電極用、ハードディスクのシード層等の薄膜形成のために極めて有用である。

Claims

亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）及び／又は珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）からなり、Ａｌの含有量がＡｌ_２Ｏ_３換算で０．１〜３．０ｍｏｌ％、Ｍｇ及び／又はＳｉの総含有量がＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２換算で２７〜７０ｍｏｌ％、残部がＺｎのＺｎＯ換算の含有量であり、さらに融点が１０００°Ｃ以下の酸化物を形成する金属を含有し、前記酸化物を形成する金属の含有量が酸化物重量換算で０．１〜５ｗｔ％であり、焼結体のバルク抵抗が１０Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする焼結体。
相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の焼結体。
前記酸化物として、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｋ_２Ｏ、Ｖ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＴｅＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３から選択した一種以上の材料であることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の焼結体。
スパッタリングターゲットとして用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の焼結体。
請求項４に記載の焼結体を用いてスパッタリングにより形成した膜であって、屈折率が２．０以下であることを特徴とする薄膜。
Ａｌ_２Ｏ_３粉が０．１〜３．０ｍｏｌ％、ＭｇＯ及び／又はＳｉＯ_２粉が２７〜７０ｍｏｌ％、残部をＺｎＯ粉として、合計量が１００ｍｏｌ％となるように、これらの原料粉を調整し、この原料粉を不活性ガス又は真空雰囲気下、１０５０°Ｃ以上、１５００°Ｃ以下で焼結することを特徴とする焼結体の製造方法。
さらに融点が１０００°Ｃ以下の酸化物粉を０．１〜５ｗｔ％添加して原料粉とすることを特徴とする請求項６に記載の焼結体の製造方法。