(57)【要約】少なくとも酸化インジウム及び酸化ガリウムを含有する焼結体であって、体積１４０００μｍ３以上の空隙が０．０３体積％以下である焼結体。
2012127883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも酸化インジウム及び酸化ガリウムを含有する焼結体であって、体積１４０００μｍ３以上の空隙の空隙率が０．０３体積％以下である焼結体。
【請求項２】
前記焼結体の一表面の面積が２５０００ｍｍ２以上であり、厚さが５ｍｍ以上である請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で表わされる原子比が０．０１〜０．１３であり、
Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造を含有する請求項１又は２に記載の焼結体。
【請求項４】
錫を１００〜１００００ｐｐｍ含む請求項１〜３のいずれかに記載の焼結体。
【請求項５】
Ａｌを１００〜１００００ｐｐｍ含む請求項１〜４のいずれかに記載の焼結体。
【請求項６】
少なくともインジウム含有化合物及びガリウム含有化合物を混合して混合物を得る混合工程、
前記混合物を成形して成形体を得る成形工程、及び
前記成形体を焼結する焼結工程を有し、
前記焼結工程は、酸素含有雰囲気で、７００〜１４００℃における平均昇温速度を０．１〜０．９℃／分とする昇温工程、及び１２５０〜１６５０℃を５〜３０時間保持する保持工程を有する、焼結体の製造方法。
【請求項７】
前記昇温工程が以下の昇温パターンである請求項６に記載の焼結体の製造方法。
４００℃以上７００℃未満における平均昇温速度（第１の平均昇温速度）：０．２〜１．５℃／分
７００℃以上１１００℃未満における平均昇温速度（第２の平均昇温速度）：０．１５〜０．８℃／分
１１００℃以上１４００℃以下における平均昇温速度（第３の平均昇温速度）：０．１〜０．５℃／分
第１の平均昇温速度＞第２の平均昇温速度＞第３の平均昇温速度
【請求項８】
前記昇温工程において、７００℃以上１１００℃未満における平均昇温速度を０．３〜０．５℃／分とする請求項６又は７に記載の焼結体の製造方法。
【請求項９】
前記昇温工程において、１１００℃以上１４００℃以下における平均昇温速度を０．１５〜０．４℃／分とする請求項６〜８のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【請求項１０】
前記混合物のＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で表わされる原子比が０．０１〜０．１３であり、
前記焼結体がＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造を含有する請求項６〜９のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【請求項１１】
前記混合物が錫を１００〜１００００ｐｐｍ含む請求項６〜１０のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【請求項１２】
前記混合物がＡｌを１００〜１００００ｐｐｍ含む請求項６〜１１のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【請求項１３】
前記焼結体の一表面の面積が２５０００ｍｍ２以上であり、厚さが５ｍｍ以上である請求項６〜１２のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
【請求項１４】
請求項６〜１３のいずれかに記載の焼結体の製造方法により製造された焼結体。
【請求項１５】
請求項１〜５及び１４のいずれかに記載の焼結体を用いたスパッタリングターゲット。
【請求項１６】
請求項１５に記載のスパッタリングターゲットを、３〜２０Ｗ／ｃｍ２の出力のスパッタリング法により成膜する酸化物薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体、その製造方法、スパッタリングターゲット、及びそのスパッタリングターゲットを用いる酸化物薄膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大面積、高精細の次世代ディスプレイを実現するためには高移動度のトランジスタが必要であり、酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体の候補材料として、アモルファスの酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）薄膜が有望であり、同じ組成の焼結体からなるターゲットをスパッタリングすることで得ることができる。
スパッタリング法は、一般に、約１０Ｐａ以下のアルゴンガス圧下で、基板を陽極、ターゲットを陰極とし、これらの間にグロー放電を起こしてアルゴンプラズマを発生させる。このプラズマ中のアルゴン陽イオンを陰極のターゲットに衝突させてターゲット成分の粒子を弾き飛ばし、この粒子を基板上に堆積させて成膜するというものである。【０００３】
スパッタリング法は、アルゴンプラズマの発生方法で分類され、高周波プラズマを用いるものは高周波スパッタリング法、直流プラズマを用いるものは直流スパッタリング法という。また、ターゲットの裏側にマグネットを配置してアルゴンプラズマをターゲット直上に集中させ、アルゴンイオンの衝突効率を上げて低ガス圧でも成膜可能としたものをマグネトロンスパッタ法という。【０００４】
通常、酸化物半導体ターゲットとしてＩＧＺＯ焼結体が用いられ、実質的にインジウム酸化物、ガリウム酸化物、亜鉛酸化物を所望の組成に配合し、加圧成形した後、１４００℃以上の温度で焼結する粉末焼結法により製造されている（特許文献１）。
また、さらにトランジスタ性能を向上させるために、酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）のような結晶系酸化物半導体を得るための焼結体の開発が検討されている（特許文献２）。ＩＧＯターゲットの焼結方法に関しては、１２００℃〜１６００℃の範囲で２時間以上焼結することで、ガリウムをインジウムサイトに固溶させ、高密度のターゲットが得られるとしている。【０００５】
ところが、これらの条件で製造した長辺又は一辺が５インチを超える中・大型サイズのターゲット、具体的には面積が２５０００ｍｍ２を超えるターゲットを用いて３Ｗ／ｃｍ２以上の大出力でスパッタリングを行うと、パーティクルの発生を招く恐れのあることが分かった。
また、このような現象は４インチ以下の小型ターゲットでは発生しにくいことが確認されている。このため、酸化物半導体は本来ディスプレイの大面積化の要求に応える材料であるが、その中でＩＧＯ等インジウムとガリウムを同時に含む材料はパーティクルの発生が課題であり、これを解決する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３８７７０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０−０３２４２２号パンフレット
【発明の概要】
【０００７】
本発明の課題は、前述した従来技術の問題に鑑み、高出力スパッタにおいてもパーティクルが発生せず、長期にわたって高品質の酸化物半導体薄膜を得ることが可能なスパッタリングターゲットを得ることにある。
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、空隙率の少ない焼結体は、パーティクルの発生を抑制できることを見出した。
本発明によれば、以下の焼結体等が提供される。
１．少なくとも酸化インジウム及び酸化ガリウムを含有する焼結体であって、体積１４０００μｍ３以上の空隙の空隙率が０．０３体積％以下である焼結体。
２．前記焼結体の一表面の面積が２５０００ｍｍ２以上であり、厚さが５ｍｍ以上である１に記載の焼結体の製造方法。
３．Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で表わされる原子比が０．０１〜０．１３であり、
Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造を含有する１又は２に記載の焼結体。
４．錫を１００〜１００００ｐｐｍ含む１〜３のいずれかに記載の焼結体。
５．Ａｌを１００〜１００００ｐｐｍ含む１〜４のいずれかに記載の焼結体。
６．少なくともインジウム含有化合物及びガリウム含有化合物を混合して混合物を得る混合工程、
前記混合物を成形して成形体を得る成形工程、及び
前記成形体を焼結する焼結工程を有し、
前記焼結工程は、酸素含有雰囲気で、７００〜１４００℃における平均昇温速度を０．１〜０．９℃／分とする昇温工程、及び１２５０〜１６５０℃を５〜３０時間保持する保持工程を有する、焼結体の製造方法。
７．前記昇温工程が以下の昇温パターンである６に記載の焼結体の製造方法。
４００℃以上７００℃未満における平均昇温速度（第１の平均昇温速度）：０．２〜１．５℃／分
７００℃以上１１００℃未満における平均昇温速度（第２の平均昇温速度）：０．１５〜０．８℃／分
１１００℃以上１４００℃以下における平均昇温速度（第３の平均昇温速度）：０．１〜０．５℃／分
第１の平均昇温速度＞第２の平均昇温速度＞第３の平均昇温速度
８．前記昇温工程において、７００℃以上１１００℃未満における平均昇温速度を０．３〜０．５℃／分とする６又は７に記載の焼結体の製造方法。
９．前記昇温工程において、１１００℃以上１４００℃以下における平均昇温速度を０．１５〜０．４℃／分とする６〜８のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
１０．前記混合物のＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で表わされる原子比が０．０１〜０．１３であり、
前記焼結体がＩｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造を含有する６〜９のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
１１．前記混合物が錫を１００〜１００００ｐｐｍ含む６〜１０のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
１２．前記混合物がＡｌを１００〜１００００ｐｐｍ含む６〜１１のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
１３．前記焼結体の一表面の面積が２５０００ｍｍ２以上であり、厚さが５ｍｍ以上である６〜１２のいずれかに記載の焼結体の製造方法。
１４．６〜１３のいずれかに記載の焼結体の製造方法により製造された焼結体。
１５．１〜５及び１４のいずれかに記載の焼結体を用いたスパッタリングターゲット。
１６．１５に記載のスパッタリングターゲットを、３〜２０Ｗ／ｃｍ２の出力のスパッタリング法により成膜する酸化物薄膜の製造方法。
【０００９】
本発明によれば、高出力スパッタにおいてもパーティクルが発生せず、長期にわたって高品質の酸化物半導体薄膜を得ることが可能なスパッタリングターゲットが提供できる。
このようなターゲットを用いることで、大型液晶ディスプレイや大型ＥＬディスプレイ等で代表される表示用デバイスの半導体や、又は大面積太陽電池用の透明電極材料を歩留まりよく、効率的に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の酸化物薄膜の製造方法で用いるスパッタ装置の一例を示す図である。
【図２】実施例１で得られた成形体の加熱温度依存性を示す図である。
【図３】実施例１で得られた焼結体のＸ線ＣＴ測定結果を示す図である。
【図４】比較例１で得られた焼結体のＸ線ＣＴ測定結果を示す図である。
【図５】実施例７で得られた成形体の加熱温度依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の焼結体の製造方法は、少なくとも酸化インジウム及び酸化ガリウムを混合して混合物を得る原料混合工程、前記混合物を成形して成形体を得る成形工程、及び酸素含有雰囲気で前記成形体を焼結する焼結工程を有する。
上記焼結工程は、昇温工程及び保持工程を有し、昇温工程は７００〜１４００℃における平均昇温速度が０．１〜０．９℃／分（好ましくは０．２〜０．５℃／分）であり、保持工程では１２５０〜１６５０℃を５〜３０時間保持する。
昇温工程の７００〜１４００℃における昇温速度は０．１〜０．９℃／分の範囲内であることが好ましい。
【００１２】
中・大型サイズのターゲットを用いた場合のパーティクル発生の原因は、ターゲットの密度の大小ではなく、ターゲット内部に存在する微小な空孔であることを、Ｘ線ＣＴの測定結果から見出した。
中・大型サイズのターゲットにおいては、このパーティクル発生の原因となる微小空孔は、体積が１４０００μｍ３以上（体積から求めた相当球直径で約３０μｍ以上）の空隙であり、これ以上のサイズから構成される空孔の、焼結体中（ターゲット）に占める体積の割合（以下空孔率という）を０．０３％以下とすることで、スパッタによるパーティクルの発生を抑制することができる。
【００１３】
焼結体内部に体積が１４０００μｍ３以上の空孔が発生する理由は、成形体の昇温過程において、ビックスバイト型結晶の粒界に隙間が生じるためと考えられる。一般に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の場合はインジウムサイトに固溶しきれなかった錫が粒界に偏析するため、体積が１４０００μｍ３以上の空孔はできにくいが、錫以外の材料では空孔ができやすい傾向がある。この隙間の体積が１４０００μｍ３以上になると、長時間スパッリングした場合、凹凸形状が起点となって、形成した膜上のパーティクルの発生を招くものと考えられる。
【００１４】
上記本発明の製造方法によれば、体積１４０００μｍ３以上の空孔が焼結体中に発生するのを減らし、スパッタ時のパーティクルの発生を抑制することができる。
尚、７００〜１４００℃の温度範囲における平均昇温速度は、７００℃から昇温到達温度までの温度差を、昇温に要した時間で除して求める。
【００１５】
上記昇温工程において、４００℃以上７００℃未満における平均昇温速度（第１の平均昇温速度）を０．２〜１．５℃／分とすると好ましい。昇温速度は０．２〜２．０℃／分の範囲内であることが好ましい。
【００１６】
また、上記７００〜１４００℃における平均昇温速度を以下の昇温パターンとすることが好ましい。
７００℃以上１１００℃未満における平均昇温速度（第２の平均昇温速度）：０．１５〜０．８℃／分
１１００℃以上１４００℃以下における平均昇温速度（第３の平均昇温速度）：０．１〜０．５℃／分
上記第２の平均昇温速度は、より好ましくは０．３〜０．５℃／分である。
上記第３の平均昇温速度は、より好ましくは０．１５〜０．４℃／分である。
【００１７】
また、上記平均昇温速度は、第２の平均昇温速度＞第３の平均昇温速度であると好ましく、第１の平均昇温速度＞第２の平均昇温速度＞第３の平均昇温速度であるとより好ましい。
【００１８】
また、７００℃以上１１００℃未満における昇温速度は０．０５〜１．２℃／分の範囲内であることが好ましい。
１１００℃以上１４００℃以下における昇温速度は０．０８〜１．０℃／分の範囲内であることが好ましい。
【００１９】
昇温工程を上記のようにすると、スパッタ時のパーティクルの発生をより抑制できるため好ましい。
【００２０】
第１の平均昇温速度が０．２℃／分を下回ると、所用時間の増大を招き、製造効率の低下を招く恐れがある。第１の平均昇温速度が１．５℃／分を超えると、混合時に分散性を上げるために投入したバインダが残留し、ターゲットのクラック等の原因になる恐れがある。
【００２１】
第２の平均昇温速度が０．１５℃／分を下回ると、所要時間の増大を招くばかりでなく、結晶が異常成長することがあり、得られた焼結体の内部に５０μｍ以上の空孔が発生する可能性がある。第２の平均昇温速度が０．８℃／分を上回ると、焼結の開始場所に分布が生じるため、反りの原因となる恐れがある。
【００２２】
第３の平均昇温速度が０．１℃／分を下回ると、所要時間の増大を招くばかりでなく、Ｇａが蒸散し、組成ズレを招く恐れがある。第３の平均昇温速度が０．５℃／分を上回ると、焼き締まりの分布によっては、引っ張り応力が発生し、焼結密度が上がらない可能性がある。
【００２３】
特に、第２の平均昇温速度＞第３の平均昇温速度となることで、長時間スパッリングしたとしても、さらに効果的にパーティクルの発生を抑制することが期待できる。
【００２４】
成形体を１４００℃超１６５０℃以下まで昇温する場合は特に制限されないが、通常０．１５〜０．４℃／分程度である。
【００２５】
昇温が完了した後、１２５０〜１６５０℃の焼結温度で５〜３０時間保持して焼結を行う（保持工程）。焼結温度は好ましくは１３００〜１６００℃である。焼結時間は好ましくは１０〜２０時間である。
【００２６】
焼結工程は、酸素含有雰囲気、例えば酸素雰囲気又は大気下で行う。また、酸素で予め置換して焼結しても、空気又は酸素を導入しながら焼結してもよい。酸素含有雰囲気は好ましくは酸素を２０体積％以上、より好ましくは５０体積％以上含む。
【００２７】
原料混合工程では、焼結体の原料として、少なくともインジウム含有化合物（酸化インジウム等）及びガリウム含有化合物（酸化ガリウム等）を混合する。原料としてさらに錫含有化合物（酸化錫等）、アルミニウム含有化合物（アルミナ等）を加えてもよい。
好ましくは、Ｇａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で表わされる原子比が０．０１〜０．１３、好ましくは０．０１〜０．０９、より好ましくは０．０２〜０．０８とする。
原料に錫を含む場合、錫濃度（原子比）は通常１００〜１００００ｐｐｍであり、好ましくは２００〜２０００ｐｐｍである。
原料にＡｌを含む場合、Ａｌ濃度（原子比）は通常１００〜１００００ｐｐｍであり、好ましくは２００〜５０００ｐｐｍである。
【００２８】
上記の混合物を加圧して成形体を製造できる。
【００２９】
本発明の焼結体は上記の製造方法によって得られる。
【００３０】
また、本発明の焼結体は、少なくとも酸化インジウム及び酸化ガリウムを含有する焼結体であって、体積１４０００μｍ３以上の空隙の空隙率が０．０３体積％以下である。この焼結体は、本発明の製造方法によって得ることができる。
【００３１】
本発明の焼結体は、少なくとも酸化インジウム及び酸化ガリウムを含有する。また、錫及び／又はアルミニウムを含んでいてもよい。
上記焼結体は、好ましくはＧａ／（Ｉｎ＋Ｇａ）で表わされる原子比が０．０１〜０．１３、好ましくは０．０１〜０．０９、より好ましくは０．０２〜０．０８である。
また、Ｉｎ２Ｏ３で表されるビックスバイト構造を含有すると好ましい。ビックスバイト構造はＸＲＤ測定により確認できる。
【００３２】
上記焼結体が錫を含む場合、錫濃度は通常１００〜１００００ｐｐｍであり、好ましくは２００〜２０００ｐｐｍである。
上記焼結体がＡｌを含む場合、Ａｌ濃度は１００〜１００００ｐｐｍであり、好ましくは２００〜５０００ｐｐｍである。
【００３３】
本発明の焼結体は、好ましくは、実質的に、インジウムとガリウムの酸化物、又はインジウム、ガリウム並びに錫及び／又はアルミニウムの酸化物である。本発明において「実質的」とは、本発明の効果を損なわない範囲で他に不可避不純物を含んでいてもよいことである。
【００３４】
また、本発明の焼結体の主面の面積は、好ましくは２５０００ｍｍ２以上、より好ましくは３００００〜１００００００ｍｍ２、さらに好ましくは４００００〜８０００００ｍｍ２である。厚さは、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは５〜２０ｍｍである。
【００３５】
上記の焼結体を加工・整形しバッキングプレートにボンディングすることにより、本発明のスパッタリングターゲットとすることができる。
【００３６】
本発明の酸化物薄膜の製造方法は、上記のスパッタリングターゲットを用いて、３〜２０Ｗ／ｃｍ２、好ましくは４〜２０Ｗ／ｃｍ２の出力でスパッタリングして成膜する。
本発明の酸化物薄膜の製造方法の一実施形態においては、真空チャンバー内に所定の間隔を置いて並設された３枚以上のターゲットに対向する位置に、基板を順次搬送し、上記各ターゲットに交流電源から負電位及び正電位を交互に印加して、ターゲット上にプラズマを発生させて基板表面上に成膜する。
このとき、交流電源からの出力の少なくとも１つを２枚以上のターゲットに接続し、接続した２枚以上のターゲットの間で、電位を印加するターゲットの切替を行いながら成膜を行う。即ち、上記交流電源からの出力の少なくとも１つを２枚以上のターゲットに接続し、隣り合うターゲットに異なる電位を印加しながら成膜を行う。
【００３７】
このスパッタリングに用いることができる装置としては、例えば特開２００５−２９０５５０に記載の大面積生産用のＡＣ（交流）スパッタ装置が挙げられる。この装置を用いることにより、さらなる高速成膜が可能となり、また膜キャリア濃度を再現性よく所定の値とすることができる。
【００３８】
上記のＡＣスパッタ装置は、具体的には、真空槽と、真空槽内部に配置された基板ホルダと、この基板ホルダと対向する位置に配置されたスパッタ源とを有する。スパッタ源の要部を図１に示す。
スパッタ源は、複数のスパッタ部を有し、板状のターゲット１００ａ〜１００ｆをそれぞれ有し、各ターゲット１００ａ〜１００ｆのスパッタされる面をスパッタ面とすると、各スパッタ部はスパッタ面が同じ平面上に位置するように配置される。
各ターゲット１００ａ〜１００ｆは長手方向を有する細長に形成され、各ターゲットは同一形状であり、スパッタ面の長手方向の縁部分（側面）が互いに所定間隔を空けて平行に配置される。従って、隣接するターゲット１００ａ〜１００ｆの側面は平行になる。
【００３９】
真空槽の外部には、交流電源３００ａ〜３００ｃが配置されており、各交流電源３００ａ〜３００ｃの２つの端子のうち、一方の端子は隣り合う２つの電極のうちの一方の電極に接続され、他方の端子は他方の電極に接続されている。各交流電源３００ａ〜３００ｃの２つの端子は正負の異なる極性の電圧を出力するようになっており、ターゲット１００ａ〜１００ｆは電極に密着して取り付けられているので、隣り合う２つのターゲット１００ａ〜１００ｆには互いに異なる極性の交流電圧が交流電源３００ａ〜３００ｃから印加される。従って、互いに隣り合うターゲット１００ａ〜１００ｆのうち、一方が正電位に置かれる時には他方が負電位に置かれた状態になる。
【００４０】
電極のターゲット１００ａ〜１００ｆとは反対側の面には磁界形成手段２００ａ〜２００ｆが配置されている。各磁界形成手段２００ａ〜２００ｆは、外周がターゲット１００ａ〜１００ｆの外周と略等しい大きさの細長のリング状磁石と、リング状磁石の長さよりも短い棒状磁石とをそれぞれ有している。
【００４１】
各リング状磁石は、対応する１個のターゲット１００ａ〜１００ｆの真裏位置で、ターゲット１００ａ〜１００ｆの長手方向に対して平行に配置されている。上述したように、ターゲット１００ａ〜１００ｆは所定間隔を空けて平行配置されているので、リング状磁石もターゲット１００ａ〜１００ｆと同じ間隔を空けて配置されている。
【００４２】
ＡＣスパッタの周波数は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲が好ましい。１０ｋＨｚ未満であると、騒音の問題が発生するおそれがある。１ＭＨｚを超えるとプラズマが広がりすぎるため、所望のターゲット位置以外でスパッタが行われ、均一性が損なわれることがある。より好ましいＡＣスパッタの周波数は２０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚである。
【００４３】
また、上記の装置を用いる場合、成膜速度は好ましくは７０〜２５０ｎｍ／ｍｉｎ、より好ましくは１００〜２００ｎｍ／ｍｉｎである。
【００４４】
本発明の酸化物薄膜の製造方法においては、パワー密度は、３〜２０Ｗ／ｃｍ２が好ましい。３Ｗ／ｃｍ２未満の場合、成膜速度が遅く、生産上経済的でない。２０Ｗ／ｃｍ２を超えるとターゲットが破損する場合がある。パワー密度は、より好ましくは５〜１２Ｗ／ｃｍ２である。
【実施例】
【００４５】
実施例１
平均粒径０．５μｍの酸化インジウム粉末９５．２重量部と平均粒径０．５μｍの酸化ガリウム粉末４．８重量部（Ｉｎ：Ｇａ（ａｔ％）＝９３：７）とをポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより７２時間混合し、混合粉末を調製した。得られた粉末に水、分散剤及びバインダーを添加してスラリー化した。得られたスラリーの粘度は１０００ｃＰであった。【００４６】
次に、得られたスラリーをジルコニア製の直径３ｍｍのビーズを入れたビーズミルに入れ２パス処理した。処理時間は６時間であった。このスラリーをスプレードライにて造粒し、造粒粉末を得た。【００４７】
このようにして得られた造粒粉末を、縦２５０ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１５ｍｍのモールドに充填し、２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で成形した後、３ｔ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰ（冷間静水等方圧加圧）処理をした（成形体Ａ）。成形体Ａは同じものを３６個作製した。
また、熱機械分析用に、上記造粒粉末を縦６０ｍｍ、横６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのモールドに充填後、同条件でＣＩＰ成形体（成形体Ｂ）を作製した。【００４８】
１つの成形体Ｂについては、４００℃で仮焼後、３ｍｍ×３ｍｍ×１．４ｍｍに加工し、熱機械分析を行って、熱収縮の加熱温度依存性を測定した。結果を図２に示す。
この結果、８３３℃から熱収縮が始まり、１２００℃前後で最も熱収縮速度が速くなることが分かった。
この結果をもとに、成形体Ａ及び成形体Ｂを酸素雰囲気焼結炉内に設置して、以下の条件で焼結した（焼結体Ａ，Ｂ）。【００４９】
（１）第１の昇温速度（４００℃以上７００℃未満）  ０．５℃／分
（２）第２の昇温速度（７００℃以上１１００℃未満）  ０．２℃／分
（３）第３の昇温速度（１１００℃以上１４００℃以下）  ０．１℃／分
（４）１４００℃で１０時間保持
（５）炉冷【００５０】
３６個の焼結体Ａを、それぞれ縦２００ｍｍ×横２８０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの直方体に加工し、６個ずつバッキングプレートにボンディングして、長尺のスパッタリングターゲット（幅２００ｍｍ、長さ１７００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの６分割品）を６個準備した。【００５１】
次に、図１に示す特開２００５−２９０５５０記載のＡＣスパッタ装置を使用し、幅１１００ｍｍ、長さ１２５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を加熱せずにスパッタリングを行った。【００５２】
上記６個の長尺スパッタリングターゲット１００ａ〜１００ｆを基板の幅方向に平行に、ターゲット間の距離が２ｍｍになるように配置した。磁界形成手段２００ａ〜２００ｆの幅はターゲット１００ａ〜１００ｆと同じ２００ｍｍとした。
ガス供給系からスパッタガスであるＡｒとＨ２Ｏをそれぞれ９９：１の流量比で系内に導入した。このときの成膜雰囲気は０．５Ｐａとなった。交流電源のパワーは３Ｗ／ｃｍ２（＝１０．２ｋＷ／３４００ｃｍ２）とし、周波数は１０ｋＨｚとした。【００５３】
以上の条件で８秒成膜し、得られたＩＧＯ膜の膜厚を測定すると１５ｎｍであった。また、表面は鏡面のように平滑で、ランプ反射光による目視を行ったが、パーティクルの存在は認められなかった。【００５４】
また、焼結体Ｂから３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの直方体を５本切出し、３点曲げ強度試験を行った。その結果、平均曲げ強度は１９６ＭＰａであった。
また、焼結体Ｂから１ｍｍ×１ｍｍ×５ｍｍの直方体を切り出し、ヤマト科学株式会社製のＸ線ＣＴ測定機により内部を観察した。結果を図３に示す。
その結果、体積が１４０００μｍ３以上の空隙が１箇所存在し、測定範囲内の空隙率は０．００７％であった。尚、空隙の観察方法は、下記条件により３次元で可視化することによって行った。【００５５】
測定装置：ＴＤＭ１０００−ＩＳ  Ｘ線ＣＴ装置（ヤマト科学株式会社製）
拡大率：３０倍
Ｘ線管電圧：１００ｋＶ
Ｘ線管電流：０．０２２ｍＡ
視野サイズ：Φ２ｍｍ×ｈ２ｍｍ
Ｘ線ＣＴ装置：ＴＤＭ１０００−ＩＳ（ヤマト科学株式会社製）
Ｘ線管電圧［ＫＶ］：１００．０００
Ｘ線管電流［ｍＡ］：０．０２２
拡大率：３０倍
視野サイズ：φ２ｍｍ×ｈ２ｍｍ
解析ソフト：ＴＲＩ／３Ｄ−ＢＯＮ（ラトックシステムエンジニアリング株式会社製）【００５６】
本装置・本条件において、体積１４０００μｍ３以上の明瞭な空隙が観察された場合、この空隙の体積の総計を、測定領域の体積で除算したものを空隙率と定義した。【００５７】
また、実施例１〜９について、ＸＲＤにより結晶相を調べたところ、いずれの焼結体でもビックスバイト相が認められた。【００５８】
比較例１
実施例１において、昇温過程を以下のように変更した以外は全く同様にして焼結体ＣとＤを得た（焼結体Ｃ，Ｄ（Ｄ：熱機械分析用））。
（１）第１の昇温速度（４００℃以上７００℃未満）  ０．５℃／分
（２）第２の昇温速度（７００℃以上１１００℃未満）  ０．０５℃／分
（３）第３の昇温速度（１１００℃以上１３５０℃以下）  ０．０５℃／分
（４）１３５０℃で１５時間保持
（５）炉冷【００５９】
３６個の焼結体Ｃを、縦２００ｍｍ×横２８０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの直方体に加工し、６個ずつバッキングプレートにボンディングして、長尺のスパッタリングターゲット（幅２００ｍｍ、長さ１７００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの６分割品）を６個準備した。【００６０】
次に、図１のＡＣスパッタ装置を使用し、幅１１００ｍｍ、長さ１２５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を加熱せずに実施例１と同様にスパッタリングを行った。【００６１】
得られたＩＧＯの膜厚を測定すると１５ｎｍであった。表面は鏡面のように平滑だが、ランプ反射光による目視を行うと、パーティクルの存在が多数認められた。【００６２】
また、成形体Ｄを加工成形する際に得られた欠片を３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍの直方体に５本切出し、３点曲げ強度試験を行った。その結果、平均曲げ強度は９５ＭＰａと、実施例１で得られた強度の半分以下であった。
また、焼結体Ｄから１ｍｍ×１ｍ×５ｍｍの直方体を切り出し、上記のＸ線ＣＴ測定機により内部を観察した。結果を図４に示す。
その結果、体積が１４０００μｍ３以上の空隙が７箇所存在し、測定範囲内の空隙率は０．０５％であった。昇温速度を遅くしすぎると、体積が１４０００μｍ３以上の空孔が成長することが確認された。【００６３】
実施例２〜５、比較例２、３
組成、昇温条件、焼結体サイズを表１、２のように変更した以外は実施例１と同様にして焼結体を作製し、スパッタリングを行い、成膜上のパーティクル個数、平均曲げ強度、及びＸ線ＣＴによる空孔の量、及び空孔率を評価した。
尚、焼結体のサイズに合わせて、スパッタリングターゲットのサイズ及びガラス基板のサイズを変更した。
実施例２〜５の結果を表１に、比較例２、３の結果を表２に示す。【００６４】
実施例６
原料混合粉末のスラリーを、スプレードライを行わずにそのまま実施例１と同様の鋳型に入れて自然乾燥させた。得られた粉末は造粒粉末と比較して幅広い粒度分布を有するため、熱収縮パターンは緩慢となった。結果を図５に示す。
次に表１の昇温条件により焼結を行い、実施例１と同様にしてスパッタリングを行い、成膜上のパーティクル個数、平均曲げ強度及びＸ線ＣＴによる空孔の量、及び空孔率を評価した。【００６５】
実施例７，８
実施例６と同様にして作製したターゲットを、１０時間（実施例７）、５０時間（実施例８）スパッタリングで使用した後にスパッタリングを行い、得られた膜上のパーティクルの個数を実施例６と同様にして確認した。結果を表１に示す。【００６６】
実施例９
平均粒径０．５μｍの酸化インジウム粉末９９．３重量部と平均粒径０．５μｍの酸化ガリウム粉末０．７重量部を用いた他は実施例１と同様にして造粒粉末を得た。
次に、上記の混合酸化物粉末を金型に入れ、金型プレス成形機により１００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で予備成形を行った後、冷間性水圧プレス成形機で４ｔ／ｃｍ２の圧力で圧密化して、直径３４０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円柱状を呈する成形物を得た。【００６７】
この成形物を焼却炉に入れ、空気雰囲気中で以下のように焼結して、酸化物焼結体を得た。
（１）第１の昇温速度（４００℃以上７００℃未満）  １．０℃／分
（２）第２の昇温速度（７００℃以上１１００℃未満）  ０．５℃／分
（３）第３の昇温速度（１１００℃以上１３５０℃以下）  ０．３℃／分
（４）１３５０℃で１５時間保持
（５）炉冷【００６８】
得られた酸化物焼結体を旋盤にセットし、外径３００ｍｍ、内径２９０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒状に加工した。これをバッキングプレートにＩｎボンダーを用いて固定することで、酸化物焼結体からなるターゲットを得た。この円筒型ターゲットの一部について、実施例１と同様にしてＸ線ＣＴ測定機により内部を観察した。その結果、体積１４０００μｍ３以上の空隙個数は１個、空隙率は０．００６％であった。尚、曲げ強度は２０９ＭＰａであった。
次に、この円筒型のＩＧＯターゲットを用いてスパッタリングし、得られたＩＧＯ膜のパーティクル個数を測定した結果、パーティクルは２個確認された。【００６９】
比較例４，５
比較例３と同様にして作製したターゲットを、１０時間（比較例４）、５０時間（比較例５）スパッタリングで使用した後にスパッタリングを行い、得られた膜上のパーティクルの個数を比較例３と同様にして確認した。結果を表２に示す。【００７０】
【表１】
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【００７１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の焼結体（ターゲット）を用いることで、大型液晶ディスプレイや大型ＥＬディスプレイ等で代表される表示用デバイスの半導体や、又は大面積太陽電池用の透明電極材料を歩留まりよく、効率的に得ることが可能となる。【００７３】
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
この明細書に記載の文献の内容を全てここに援用する。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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