(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属成分元素の含有割合が、Ａｌ：０．５〜８原子％、Ｍｇ：５〜３０原子％、Ｇａ：０．０１〜０．１５原子％、残部：Ｚｎからなる酸化物ターゲットであって、
体積抵抗が、１×１０−２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする透明導電膜用スパッタリングターゲット。
【請求項２】
Ａｌの酸化物とＭｇの酸化物とＧａの酸化物とＺｎの酸化物とを、金属成分元素の含有割合が、Ａｌ：０．５〜８原子％、Ｍｇ：５〜３０原子％、Ｇａ：０．０１〜０．１５原子％、残部：Ｚｎからなるように配合し、前記酸化物を粉砕混合して混合粉末を作製する工程と、
前記混合粉末を真空または不活性ガス雰囲気中で圧力を加えながら加熱して焼結させる工程と、を有していることを特徴とする透明導電膜用スパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、帯電防止導電膜コーティング、ガスセンサー、太陽電池などに用いられる透明導電膜を形成するためのスパッタリングターゲットおよびそれを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、帯電防止導電膜コーティング、ガスセンサー、太陽電池などに用いられる透明導電膜の一種として、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系酸化物からなる透明導電膜が知られている。特に、ＡｌをドープしたＺｎ１−ＸＭｇＸＯで表されるＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系酸化物膜は、Ｍｇの添加量によってバンドギャップが３．５〜３．９７ｅＶで意図的に制御できるため、太陽電池、ＵＶ光デバイス用透明導電膜としての応用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／１２９４１０号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌ．８５，Ｎｏ．８，ｐ．１３７４〜１３７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の特許文献１に記載のＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系酸化物からなるスパッタリングターゲットでは、３０〜６０×１０−３Ω・ｃｍのバルク抵抗が得られているが、より成膜速度が高く安定したＤＣスパッタリングを行うには、さらに高い導電性が要望されている。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、さらに高い導電性を有する透明導電膜用スパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般的なＡｌドープ酸化亜鉛緻密焼結体（例えばＡｌ２Ｏ３を２〜３ｗｔ％添加したＺｎＯの焼結体）の電気抵抗が４〜８×１０−４Ω・ｃｍであるのに対し、特許文献１に記載の実施例中のＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系酸化物ターゲットの電気抵抗が３０〜６０×１０−３Ω・ｃｍとなっており、１００倍近く高くなっている。本出願の発明者らは、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系酸化物ターゲットの導電性が劣化した主の原因の一つが、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯとの反応による焼結体中のキャリアの減少であることを見出した。
【０００８】
Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯとの反応を抑えるために、特許文献１ではＡｌ２Ｏ３とＺｎＯとの混合粉を仮焼し、ある程度先に反応させてからＭｇＯと高温焼結させる方法を提案している。しかし、Ａｌ２Ｏ３とＺｎＯとの反応を十分にするために仮焼の温度を高くせざるを得なく、一方、高温で仮焼したＡｌ２Ｏ３とＺｎＯとの混合物は、ＭｇＯと混合し本焼結される際、緻密に焼結できる温度がより高くなる。この高い焼結温度で焼結すると、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３の反応及びＭｇＯとＺｎＯとの反応が激しくなり、Ａｌ２Ｏ３とＺｎＯとを仮焼しても焼結体は導電性を失う。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の透明導電膜用スパッタリングターゲットの製造方法は、Ａｌの酸化物とＭｇの酸化物とＧａの酸化物とＺｎの酸化物とを、金属成分元素の含有割合が、Ａｌ：０．５〜８原子％、Ｍｇ：５〜３０原子％、Ｇａ：０．０１〜０．１５原子％、残部：Ｚｎからなるように配合し、前記酸化物を粉砕混合して混合粉末を作製する工程と、前記混合粉末を真空または不活性ガス雰囲気中で圧力を加えながら加熱して焼結させる工程と、を有していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の透明導電膜用スパッタリングターゲットは、金属成分元素の含有割合が、Ａｌ：０．５〜８原子％、Ｍｇ：５〜３０原子％、Ｇａ：０．０１〜０．１５原子％、残部：Ｚｎからなる酸化物ターゲットであって、体積抵抗が、１×１０−２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
この透明導電膜用スパッタリングターゲットの製造方法では、Ａｌの酸化物とＭｇの酸化物とＧａの酸化物とＺｎの酸化物とを上記含有割合で配合した混合粉末を加圧焼結させるので、Ｇａが拡散助剤としてＡｌのＺｎ酸化物への拡散を促進し、導電性がさらに向上したＡｌ−Ｍｇ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲットを得ることができる。すなわち、体積抵抗が、１×１０−２Ω・ｃｍ以下のＡｌ−Ｍｇ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲットが得られる。
【００１２】
本発明の発明者の研究成果によれば、ＧａはＺｎＯ中での拡散速度がＡｌより早く、Ｇａの拡散に伴い、ＺｎＯ結晶中Ｚｎ２＋サイトへのＡｌイオンの置換も活発になる。よって、比較的に低い温度で焼結が進み、特許文献１よりも低い温度で高密度の焼結体を得ることができる。一方、ＧａイオンとＭｇＯとの反応が確認されなかったため、Ｇａの添加によるＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとの反応、及びＭｇＯとＺｎＯとの反応が促進されていない。すなわち、Ｇａの添加により、Ａｌ２Ｏ３とＺｎＯとの焼結温度が低くなり、比較的低い温度でも緻密な焼結体を得ることができる。従来の比較的高い焼結温度に比べ、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯとの反応、およびＭｇＯとＺｎＯとの反応が抑制され、焼結体の導電性が確保できる。
【００１３】
さらに、本発明では、ホットプレス等の加圧焼結を行い、焼結温度をより低くすることで、ターゲットの高密度化と高導電性化を実現した。すなわち、加圧焼結を行なうことにより緻密化温度を下げ、比較的低い焼結温度でスパッタに適した高密度の焼結体を製造し、高温での焼結時に生じるＡｌ２Ｏ３とＭｇＯとの反応、及びＭｇＯとＺｎＯとの反応を抑制した。
すなわち、Ｇａ添加による焼結促進効果、緻密化温度低減効果とホットプレス等の加圧焼結による、緻密化温度の低減効果とを同時に利用し、スパッタに適した高密度で、高い導電性を有するターゲットを実現する。
【００１４】
ここで、本発明の金属成分元素の含有割合を上記のごとく限定した理由は、以下のとおりである。
Ａｌ：
Ａｌは、スパッタリングすることにより得られた透明導電膜のキャリア密度を向上させ、膜に導電性を付与させる作用を有するので添加するが、その含有量が０．５原子％未満では導電性向上効果が十分でなく、一方、Ａｌを８原子％を超えて含有させるとターゲットの焼結性が劣化するので好ましくない。したがって、このスパッタリングターゲットに含まれる全金属成分元素に占めるＡｌの含有割合を、Ａｌ：０．５〜８原子％に定めた。
【００１５】
Ｍｇ：
Ｍｇは、スパッタリングすることにより得られた透明導電膜のバンドギャップを調整し、短波長の光に対する透明性の向上及び近赤外波長の光に対する透明性向上に有効である。Ｍｇ含有量が５原子％未満であると、短波長領域の透過率が低下してしまい、一方、Ｍｇ含有量が３０原子％を超えると、透明導電膜の導電性が著しく低下するようになることから、全金属成分元素に占めるＭｇの含有割合をＭｇ：５〜３０原子％に定めた。
【００１６】
Ｇａ：
Ｇａは、透明導電膜中の金属成分元素としてＧａを０．０１原子％以上含有させることによって、膜の透明性を損なうことなく且つバンドギャップを維持しつつ、高い導電性を得ることができる。Ｇａ含有量が０．０１原子％未満であると、ＡｌのＺｎ酸化物への拡散助剤としての機能が十分に得られず、一方、Ｇａ含有量が０．１５原子％を超えると、焼結後のターゲットの結晶粒子が異常成長しやすく、焼結体としての強度が低下しスパッタ中にターゲットが割れやすくなることから、透明導電膜中に含まれる全金属成分元素に占めるＧａの含有割合をＧａ：０．０１〜０．１５原子％と定めた。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る透明導電膜用スパッタリングターゲットの製造方法によれば、Ａｌの酸化物とＭｇの酸化物とＧａの酸化物とＺｎの酸化物とを上記含有割合で配合した混合粉末を加圧焼結させるので、Ｇａが拡散助剤として作用しＡｌのＺｎ酸化物への拡散を促進し、導電性がさらに向上したＡｌ−Ｍｇ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲットを得ることができる。
したがって、本発明の製造方法で作製した透明導電膜用スパッタリングターゲットは、高い導電性を有しているので、安定したＤＣスパッタリングを可能とし、また透明性および導電性に優れた透明導電膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る透明導電膜用スパッタリングターゲットおよびその製造方法の実施例において、作製した焼結体についてＥＰＭＡによる元素分布マッピングを示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る透明導電膜用スパッタリングターゲットおよびその製造方法の一実施形態を説明する。
本実施形態の透明導電膜用スパッタリングターゲットの製造方法は、Ａｌの酸化物とＭｇの酸化物とＧａの酸化物とＺｎの酸化物とを、金属成分元素の含有割合が、Ａｌ：０．５〜８原子％、Ｍｇ：５〜３０原子％、Ｇａ：０．０１〜０．１５原子％、残部：Ｚｎからなるように配合し、前記酸化物を粉砕混合して混合粉末を作製する工程と、この混合粉末を真空または不活性ガス雰囲気中で圧力を加えながら加熱して焼結させる工程と、を有している。
【００２０】
上記製法の一例について詳述すれば、例えば、まず原料粉末として、純度９９．９％以上および平均粒径０．０５〜１μｍを有した市販のＡｌ２Ｏ３粉、ＭｇＯ粉、Ｇａ２Ｏ３粉およびＺｎＯ粉を、所定の組成となるように秤量・配合する。平均粒径０．０５μｍ未満の原料粉は、焼結性がよいが、加圧による圧粉体密度が低く、焼結時の収縮率が大きく、割れを生じることがあり、一方、平均粒径１μｍを超える原料粉は、加圧による圧粉体密度は高いが、焼結性に乏しい。従って、低い焼結温度で高密度の焼結体を得るには平均粒径０．０５〜１μｍの原料粉が好ましい。これら粉末を、混合助剤のアルコールと共にボールミル用ポットに装入し、直径５ｍｍのジルコニアボールを用いて、好ましくは２４時間以上湿式混合する。得られた混合粉末は８０℃で５時間真空乾燥した。
【００２１】
作製した混合粉末を、黒鉛のモールドに充填し、真空中で１０℃／ｍｉｎの昇温温度、最高温度１０００〜１３５０℃、１５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力でホットプレスすることにより焼結体を作製し、この焼結体を機械加工により所定形状として透明導電膜形成用スパッタリングターゲットを作製する。また、焼結体に電流を通しながら加熱加圧する方法（プラズマ加圧焼結法）は焼結温度を更に低下させ、焼結時間を短縮する効果があり、より好ましい。このようにして作製された透明導電膜形成用スパッタリングターゲットは、金属成分元素の含有割合が、原子比で、Ａｌ：０．５〜８原子％、Ｍｇ：５〜３０原子％、Ｇａ：０．０１〜０．１５原子％、残部Ｚｎからなる酸化物スパッタリングターゲットである。また、この透明導電膜形成用スパッタリングターゲットは、体積抵抗が、１×１０−２Ω・ｃｍ以下、すなわち０．０００１〜０．０１Ω・ｃｍの良好な導電性を有している。
【００２２】
スパッタリングを行う際の好ましいスパッタ条件は、例えば、以下のとおりである。
まず、スパッタリングターゲットの相対密度は９０％以上であることが好ましく、相対密度が９０％未満では、成膜速度が低下する他、得られる膜の膜質が低下する。スパッタリングターゲットの相対密度は９５％以上であることがより好ましく、９７％以上であることがさらに好ましい。
なお、上記のスパッタリングターゲットの純度は、９９％以上であることが好ましい。純度が９９％未満では、不純物により、得られる膜の導電性や化学的安定性が低下する。さらに、スパッタリングターゲットの純度は９９．９％以上であることがより好ましく、９９．９９％以上であることがさらに好ましい。
【００２３】
さらに、上述したスパッタリングターゲットを用いてＤＣスパッタリングを行うにあたっては、まず、スパッタリング装置の真空槽内に成膜用の基板（以下「成膜基板」という。）およびスパッタリングターゲットを装着し、装置，成膜基板，スパッタリングターゲット等に吸着されている水分の除去を行うことが望ましい。
【００２４】
上記水分の除去は、例えば、真空槽の到達真空圧力が５×１０−４Ｐａ以下（５×１０−４Ｐａ以下の低圧）になるまで真空引きすることによって行うことができる。真空引きの間は加熱することが好ましく、この加熱によって、水分の除去をより確実に行うことが可能になると共に、真空引きの時間を短縮することが可能になる。このときの到達真空圧力が５×１０−４Ｐａを超える（５×１０−４Ｐａより圧力が高い）と、装置，成膜基板，スパッタリングターゲット等に吸着されている水分の除去が不十分となり易いことから、得られる膜の緻密性が低下し、膜の導電性および耐湿性に影響を与える。なお、使用するスパッタリング装置の排気系は、クライオポンプを用いたり水分を除去するためのトラップまたはゲッタを有していることが好ましい。
【００２５】
上記の真空引きを行った後、透明導電膜の成膜を行うが、成膜時のスパッタガス圧は１×１０−２〜２×１００Ｐａとすることが好ましい。このスパッタガス圧が１×１０−２Ｐａ未満（１×１０−２Ｐａより低圧）では成膜時の放電安定性が低下し、１×１００Ｐａを超える（１×１００Ｐａより圧力が高い）とスパッタリングターゲットへの印加電圧を高くすることが困難になる。成膜時のスパッタガス圧は０．１〜１Ｐａとすることがさらに好ましい。
【００２６】
また、平板型ターゲットを用いて成膜時の直流電源出力は１Ｗ／ｃｍ２以上１０Ｗ／ｃｍ２以下にすることが好ましい。この出力が１０Ｗ／ｃｍ２を超えると、得られる膜の緻密性が低下する。そして、成膜時の出力は３〜８Ｗ／ｃｍ２とすることがより好ましい。また、成膜時のスパッタ電圧は２００〜５００Ｖとすることが好ましい。
【００２７】
成膜時の雰囲気ガスとしては、通常、アルゴンガス（Ａｒガス）のみでも十分な高透明性膜が得られるが、アルゴンガス（Ａｒガス）と酸素ガス（Ｏ２ガス）との混合ガスを用いることも可能である。ＡｒガスとＯ２ガスの混合比は、用いるスパッタリングターゲットの酸化状態や成膜時の真空状態および出力により異なってくるが、雰囲気ガスに占めるＯ２ガスの体積濃度が５％を超えると、得られる膜の導電性が低下し易くなる。したがって、成膜時の雰囲気ガスに占めるＯ２ガスの体積濃度は５％以下とすることが好ましく、３％以下とすることがより好ましい。
なお、雰囲気ガスの純度は９９．９９１％以上とすることが好ましく、９９．９９５％以上とすることがより好ましく、９９．９９９％以上とすることが特に好ましい。
【００２８】
成膜時の基板温度は、室温〜成膜基板の耐熱温度の範囲内で適宜選択可能であるが、基板温度が２００℃を超えると、多くの樹脂基板ではその耐熱温度を超えるため、使用できる基板の種類が強く制限される。また、基板温度が５０℃未満では、得られる膜の緻密性が低下するので、成膜時の基板温度は５０〜２００℃とすることが好ましく、８０〜２００℃とすることがより好ましく、１００〜２００℃とすることが特に好ましい。
【００２９】
成膜基板は、目的とする透明導電膜の用途等に応じて適宜選択可能であり、ガラス基板，金属基板，耐熱性樹脂基板，太陽電池（作製途中のもの）等、特に制限はない。前記のガラス基板の具体例としては、ソーダ石灰ガラス，鉛ガラス，硼硅酸ガラス、高硅酸ガラス，無アルカリガラス等からなるガラス基板や、これらのガラス基板上にＳｉＯ２，ＳｉＯｘ（１≦ｘ＜２），ＴｉＯｘ（１≦ｘ≦２）等をコートしたものが挙げられる。
【００３０】
また、前記の金属基板の具体例としては、ステンレス箔，銅箔，アルミ箔等の金属箔の他、こられの金属箔と同質の金属板，金属シート等が挙げられる。そして、前記の耐熱性樹脂基板の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリアリレート樹脂，ポリエーテルスルホン樹脂，アモルファスポリオレフィン樹脂，ポリスチレン樹脂，アクリル樹脂等、熱変形温度が概ね７０℃以上の樹脂からなる成形体，フィルム，シート等や、これらの表面にガスバリヤ層，耐溶剤層，ハードコート層等を形成したものが挙げられる。
【００３１】
このように本実施形態の透明導電膜用スパッタリングターゲットの製造方法では、Ａｌの酸化物とＭｇの酸化物とＧａの酸化物とＺｎの酸化物とを上記含有割合で配合した混合粉末を加圧焼結させるので、Ｇａが拡散助剤としてＡｌのＺｎ酸化物への拡散を促進し、導電性がさらに向上したＡｌ−Ｍｇ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲットを得ることができる。すなわち、体積抵抗が、１×１０−２Ω・ｃｍ以下のＡｌ−Ｍｇ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲットが得られる。
また、本実施形態では、Ｇａを添加すると共にホットプレス等の加圧焼結を行うので、Ｇａ添加による焼結促進、緻密化温度低減の効果とホットプレス等の加圧焼結による焼結促進、緻密化温度低減の効果とを同時に利用し、その相乗効果でスパッタに適した高密度、高電気伝導性のターゲットを得ることができる。
【実施例】
【００３２】
上記本実施形態に基づいて、実際に透明導電膜用スパッタリングターゲットを製造した際の実施例について以下に説明する。
【００３３】
本発明の実施例の原料粉末として、純度９９．９％以上平均粒子径０．４μｍのＡｌ２Ｏ３原料粉、純度９９．９％以上平均粒子径１μｍのＭｇＯ原料粉、純度９９．９％以上平均粒子径０．３μｍのＧａ２Ｏ３原料粉および純度９９．９％以上平均粒子径０．４μｍのＺｎＯ原料粉を表１の所定の組成となるように秤量・配合した。この配合した粉末を、ポリエチレン製ポットに投入し、直径３ｍｍのジルコニアボールを使用してボールミルを行い、混合、粉砕（なお、ボールミルに使用する溶媒はエタノールであり、分散剤や他の助剤は添加せず）し、目標平均粒子径（０．３μｍ）に到達したスラリーを真空乾燥機にて８０℃で５時間真空乾燥した。５００μｍの篩いの目を用いた篩い分けを行って、混合粉の平均粒子径を５００μｍ以下に造粒した。
【００３４】
【表１】
0005613926.tif 000002
【００３５】
この乾燥した混合粉を黒鉛のモールドに充填し、真空中で１０℃／ｍｉｎの昇温温度、最高温度１０００〜１３５０℃、１５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力でホットプレスすることにより、直径１６５×厚さ９ｍｍの焼結体を作製し、その後、機械加工により、直径１５２．４×厚さ６ｍｍのサイズの透明導電膜形成用スパッタリングターゲット（本実施例１〜６）を作製した。
さらに、比較例として、上記同様な方法で、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ添加量が当該範囲を超える組成を用いて、ターゲットを作製した（比較例１〜５）。
【００３６】
また、比較のため、特許文献１と同様の製法で透明導電膜形成用スパッタリングターゲット（表１の従来例１〜４）を作製した。
【００３７】
まず、従来例の原料粉末として、純度９９．９％以上平均粒子径０．４μｍのＡｌ２Ｏ３原料粉、純度９９．９％以上平均粒子径１μｍのＭｇＯ原料粉および純度９９．９％以上平均粒子径０．４μｍのＺｎＯ原料粉を所定の組成となるように秤量した。秤量した原料粉のうち、Ａｌ２Ｏ３とＺｎＯとを配合し、配合した粉末を、ポリエチレン製ポットに投入し、直径３ｍｍのジルコニアボールを使用してボールミルを８時間行い、混合、粉砕した（なお、ボールミルに使用する溶媒はエタノールであり、分散剤や他の助剤は添加せず）。この後、真空乾燥機にて８０℃で５時間真空乾燥した後に、５００μｍの篩いの目を用いた篩い分けを行って、混合粉の平均粒子径を５００μｍ以下にした。
【００３８】
次に、この造粒した混合粉を、大気中にて１０００℃で３時間仮焼してＡｌ２Ｏ３とＺｎＯとの仮焼粉を作製し、この仮焼粉にさらに上述のＭｇＯ原料粉を加え、直径３ｍｍのジルコニアボールを使用してボールミルを８時間行い、混合、粉砕した（なお、ボールミルに使用する溶媒はエタノールであり、分散剤や他の助剤は添加せず）。この後、真空乾燥機にて８０℃で５時間真空乾燥した後に、５００μｍの篩いの目を用いた篩い分けを行って、混合粉の平均粒子径を５００μｍ以下に造粒した。
【００３９】
次に、この造粒した混合粉を、１０００℃で３時間仮焼してＡｌ２Ｏ３とＺｎＯとＭｇＯとの仮焼粉を作製し、直径３ｍｍのジルコニアボールを使用してボールミルを２４時間行い、混合、粉砕した（なお、ボールミルに使用する溶媒はエタノールであり、分散剤や他の助剤は添加せず）。この後、この仮焼粉を真空乾燥機にて８０℃で５時間真空乾燥した後に、５００μｍの篩いの目を用いた篩い分けを行って、混合粉の平均粒子径を５００μｍ以下に造粒した。
【００４０】
次に、この造粒した仮焼粉を、圧力５００ｋｇｆ／ｃｍ２の金型プレスで加圧成形し、さらに１４００℃、５時間、酸素雰囲気中で焼成することにより、焼結体を作製し、その後、機械加工により、本発明の実施例と同様のサイズの透明導電膜形成用スパッタリングターゲット（従来例１〜４）を作製した。
【００４１】
このように従来例および本発明の実施例、比較例の製法で作製したそれぞれの焼結体の理論密度比を計算し、表１に記載した。理論密度比は、以下のように計算した
理論密度比％＝（焼結体の体積密度／理論密度）×１００
理論密度＝１／（原料中Ａｌ２Ｏ３の重量％／Ａｌ２Ｏ３の密度＋原料中Ｇａ２Ｏ３の重量％／Ｇａ２Ｏ３の密度＋原料中ＭｇＯの重量％／ＭｇＯの密度＋原料中ＺｎＯの重量％／ＺｎＯの密度）
【００４２】
さらに、ターゲットの比抵抗を、三菱化学製抵抗測定器ロレスターを用いて測定した。測定の結果、従来例１〜４による焼結体では比抵抗が高くレンジオーバーとなり測定できず、導電性がなかったのに対し、本発明の実施例１〜６による焼結体は、最大７×１０−３Ω・ｃｍと良好な導電性が得られた。なお、特許文献１では、３０〜６０×１０−３Ω・ｃｍのバルク抵抗が得られたと記載されているが、上記のように追試の結果、従来例１〜４による焼結体では導電性を得ることができなかった。たとえ従来例による焼結体が特許文献１に記載のような比抵抗であっても、本発明の実施例による焼結体では、従来例に比べて１桁以上低い比抵抗が得られていることがわかる。
【００４３】
このように、本発明の実施例の製造方法では、Ｇａが拡散助剤としてＡｌのＺｎ酸化物への拡散を促進し、Ｚｎ２＋中にＡｌ３＋が固溶することで、導電性がさらに向上したＡｌ−Ｍｇ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲットが得られるものと考えられる。
なお、図１に本発明の実施例の製法で作製した焼結体について、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）測定による元素分布マッピングを示す画像を示す。このＥＰＭＡ画像からも、Ａｌが組織中に分散していることがわかる。
【００４４】
次に、従来例及び本発明の実施例、比較例のターゲットを、直流スパッタ法を用いて評価を行った。すなわち、直流スパッタ電源（ＭＫＳ社製ＲＰＧ−５０）を用いて、各ターゲットがスパッタ可能かどうかをテストした。
【００４５】
スパッタ時のスパッタガスはＡｒのみ、スパッタ時のガス圧は０．６Ｐａ、基板とターゲットとの間の距離は７０ｍｍ、基板温度は室温とした。各ターゲット（φ１５２．４）に投入した電力は１２００Ｗである。さらに、１２００Ｗで３０ｍｉｎ連続放電を行い、電源に備えた異常放電カウンターを用いて、３０ｍｉｎ連続スパッタした際の異常放電回数を計測し、またスパッタによるターゲットの割れの有無を目視で確認した。その後、ガラス基板（コーニング１７３７＃）上に３００ｎｍ成膜し、膜の電気抵抗を四探針法を用いて（三菱化学製抵抗測定器ロレスター）測定した。全ての結果を、表２に示す。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
表２の実験結果から、従来例１〜４のターゲットは電気抵抗が高いため、直流スパッタが出来なかった。一方、比較例１はＡｌの添加量が少ないため、ターゲット抵抗が高く、同様に直流スパッタが出来なかった。比較例２は、Ａｌの添加量が多いため、ターゲットの焼結性が低下し、ターゲット密度が低く、スパッタ時の異常放電が多く膜の電気抵抗も高くなった。比較例３は、Ｍｇの含有量が多いため、ターゲットの抵抗が高くスパッタ時の異常放電も多くなった。さらに、膜の電気抵抗も高いことが判る。
【００４８】
比較例４は、Ｇａの添加が過剰に多かったため、焼結中ターゲットの結晶粒が成長し、バルクとしての強度が低下し、ＤＣ連続スパッタではターゲットにひび割れが発生し、それによって異常放電が激増した。比較例５はＧａが添加されていなく、Ｇａの焼結促進効果が得られていない。そのため、ターゲットの密度が低く、スパッタ中に割れが発生した。
【００４９】
以上の比較結果から、本発明の実施例による製造方法では、Ｇａが拡散助剤としてＡｌのＺｎ酸化物への拡散を促進し、Ｚｎ２＋中にＡｌ３＋が固溶することで、導電性がさらに向上したＡｌ−Ｍｇ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物スパッタリングターゲットは、長時間スパッタ時の異常放電の発生が顕著に少なく、さらに耐スパッタ割れ性が優れる。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態および上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のとおり、本発明の透明導電膜用スパッタリングターゲットの製造方法は、高い導電性を有する透明導電膜用スパッタリングターゲットを作製できるため、例えば、太陽電池用や有機ＥＬ用などの透明導電膜を高い成膜速度で安定してＤＣスパッタリング可能なスパッタリングターゲットを作製する方法として期待される。
【図１】
0005613926.tif 000004