(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、密度および抗折強度が高く、スパッタリングターゲットに使用された場合においても割れの少ないＩＧＺＯ焼結体、及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】  Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有し、焼結体の結晶粒径が５μｍ以下、かつ焼結体の相対密度が９８％以上であり、焼結体の結晶粒界に存在するポア（気孔）の個数と結晶粒内に存在するポア（気孔）の個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上であることを特徴とする焼結体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有し、焼結体の結晶粒径が５μｍ以下、かつ焼結体の相対密度が９８％以上であり、焼結体の結晶粒界に存在するポア（気孔）の個数と結晶粒内に存在するポア（気孔）の個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上であることを特徴とする焼結体。
【請求項２】
抗折強度が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載の焼結体。
【請求項３】
ターゲット面の面積が１３０２ｃｍ２以上であって、形状が平板形であることを特徴とする請求項１または２記載の焼結体。
【請求項４】
ターゲット面の面積が４８６ｃｍ２以上であって、形状が円筒形であることを特徴とする請求項１または２記載の焼結体。
【請求項５】
請求項１から４に記載の焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項６】
Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体の製造方法において、Ｘ線回折から求められる結晶子径が６０ｎｍ以下である原料粉末を成形し、得られた成形体を電磁波加熱を用いて焼成することを特徴とする請求項１から４記載の焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用いられるインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素からなるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＧＺＯ）半導体薄膜等の形成に用いられるスパッタリングターゲット、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）やフレキシブルディスプレイなど多様なフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が提案されており、低温で薄膜形成が可能で、比較的高い移動度を有するＴＦＴが要望されている。ＩＧＺＯ半導体薄膜は、結晶性のシリコン薄膜よりも低温で形成でき、かつ非結晶性のシリコン薄膜よりも移動度が高いことから、ＦＰＤ用のＴＦＴ材料として注目されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、ＩＧＺＯ膜は可視透過性を有しているため、液晶表示素子等のスイッチング素子や駆動回路素子等多岐にわたる用途に使用されている。このような用途では極力高い透過率を持つ薄膜材料が望まれている。
【０００３】
これらＩＧＺＯ薄膜の形成は、大面積化が容易でかつ高性能の膜が得られることから、スパッタリング法が用いられる。一般的に、平板形スパッタリングターゲットにおいても円筒形スパッタリングターゲットにおいても、ターゲットとしてはＩＧＺＯ焼結体が用いられる。ＩＧＺＯ焼結体としては、層状の構造を持つホモロガス結晶構造を有するものが主に用いられているが、層状構造による異方性のため焼結体強度が低く、放電時のプラズマによる熱応力が特定部位に集中すると、その応力によりターゲットが割れ易いという問題があった。
【０００４】
ＩＧＺＯ焼結体の強度の改善方法として、特許文献３でスピネル構造を含む結晶相とすることで抗折強度を５８ＭＰａに高くすることが示されている。また、特許文献４では、スピネル構造とビックスバイト含む結晶相とすることで抗折強度１４．３ｋｇ／ｍｍ２（約１４０ＭＰａ）を得ている。しかしながら、これらの方法ではＩＧＺＯ膜の組成が限定されてしまうために、膜特性の最適化のためにＩＧＺＯ焼結体のＩｎ，ＧａとＺｎの組成比を適宜決定することができず、焼結体の組成比によらないで焼結体の強度を高める方法が望まれていた。特に、ホモロガス結晶構造のみとなる組成比の場合、著しく強度が低いために焼結体の強度の改善が強く望まれていた。
【０００５】
焼結体の強度を改善する方法として、焼結体の高密度化が有効であることが知られているが、ＩＧＺＯ焼結体は結晶成長が比較的早いために、ポア（気泡）が焼結体内部に残り易く高密度な焼結体を得ることは難しい。特許文献５には、焼結の保持時間を２０時間以上とし、密度９８％の焼結体を得ている。しかし、焼結体の結晶成長が促進されるため粒径は７μｍ以上と大きくなり、焼結体の強度の記述はないが、一般的にこのように粒径が成長した場合には焼結体の強度は低い。特に、ホモロガス構造の様な層状構造のみの焼結体の場合には更に強度が低下し易い。
【０００６】
また、焼結体に不純物を添加し特性を改善する方法も知られており、特許文献６および特許文献７には１００ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの正四価以上の金属元素をＩＧＺＯターゲットに含有させ、焼結体の抵抗（バルクの抵抗）を１×１０−３Ω・ｃｍ未満に低下させてアーキングを低下させているが、不純物を多量に添加する場合、ＩＧＺＯ膜の特性が悪化する可能性があるため、有効な方法とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０４４２３６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３９５７号公報
【特許文献３】特開２００８−１６３４４１号公報
【特許文献４】特許国際公開２０１１／０４００２８号パンフレット
【特許文献５】特許国際公開２００９／１５７５３５号パンフレット
【特許文献６】特許国際公開ＷＯ２００８／０７２４８６号パンフレット
【特許文献７】特許国際公開ＷＯ２００９／１５７５３５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、密度および抗折強度が高く、スパッタリングターゲットに使用された場合においても割れの少ないＩＧＺＯ焼結体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体において、結晶粒径が５μｍ以下かつ焼結体の相対密度が９８％以上であり、焼結体の結晶粒界に存在するポア（気孔）の個数と結晶粒内に存在するポア（気孔）の個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）を０．５以上とすることで抗折強度を高められること、また、大型の焼結体においても研削加工で割れることなく、さらに、高いパワーを投入可能な円筒形スパッタリングターゲットとして用いた場合においても、割れることなく、優れた高パワー耐性を示すスパッタリングターゲットが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の態様は以下の通りである。
（１）Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有し、焼結体の結晶粒径が５μｍ以下、かつ焼結体の相対密度が９８％以上であり、焼結体の結晶粒界に存在するポア（気孔）の個数と結晶粒内に存在するポア（気孔）の個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上であることを特徴とする焼結体。
（２）抗折強度が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする、（１）記載の焼結体。
（３）ターゲット面の面積が１３０２ｃｍ２以上であって、形状が平板形であることを特徴とする、（１）または（２）記載の焼結体。
（４）ターゲット面の面積が４８６ｃｍ２以上であって、形状が円筒形であることを特徴とする（１）または（２）記載の焼結体。
（５）上述の（１）から（４）に記載の焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
（６）Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体の製造方法において、Ｘ線回折から求められる結晶子径が６０ｎｍ以下である原料粉末を成形し、得られた成形体を電磁波加熱を用いて焼成する上述の（１）から（４）記載の焼結体の製造方法。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明のＩＧＺＯ焼結体はインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素を含んでなり、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体である。本発明で言う「ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体」とは、Ｘ線回折パターンがＩｎＧａＺｎＯ４の回折パターンと一致し、ＩｎＧａＺｎＯ４の回折パターンに帰属されないピークを含まないことを意味する。
【００１３】
本発明によれば、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有するＩＧＺＯ焼結体の結晶粒径が５μｍ以下、かつ焼結体の相対密度が９８％以上であり、焼結体の結晶粒界に存在するポア（気孔）の個数と結晶粒内に存在するポアの個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上だと抗折強度が高く、スパッタリングターゲットに使用された場合においても割れの少ないＩＧＺＯ焼結体となる。
【００１４】
本発明のＩＧＺＯ焼結体の結晶粒径は５μｍ以下であり、好ましくは４．５μｍ以下であり、さらに好ましくは４μｍ以下である。焼結体の結晶粒径が小さいほど、スパッタリングターゲットとして用いる場合、ターゲットから元素が均一に飛び出すために結晶粒径は小さいほど好ましい。
【００１５】
本発明のＩＧＺＯ焼結体の相対密度は９８％以上であり、９９％以上が好ましい。相対密度が９８％を下回る焼結体をターゲットとして用いると、スパッタリング中に異常放電が発生しやすくなる場合があり、異常放電により発生したパーティクルにより膜の品質が悪化して歩留りが低下する可能性があるからである。
【００１６】
さらに、本発明のＩＧＺＯ焼結体は、結晶粒界に存在するポアと結晶粒内に存在するポアの個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上であることを特徴とする。ＩＧＺＯ焼結体がホモロガス結晶構造を有する場合、結晶粒内に層状の構造体を有している。この層状の構造体は焼結体の鏡面研磨面をエッチングすることで容易に確認することができるが、ＩＧＺＯ焼結体のクラックは、この結晶粒内に存在する層状構造体上を進行する場合が多い。このため、結晶粒内にポアが存在すると破壊源となり、焼結体の強度を著しく低下させてしまう。したがって、結晶粒内に存在するポアが少ない方が良く、粒内に存在するポアを減らし、粒界と粒内に存在するポアの比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）を大きくすることで焼結体の強度を効果的に高めることができる。粒界と粒内に存在するポアの比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）としては、０．５以上が好ましく、より好ましくは１以上で、さらに好ましくは３以上である。
【００１７】
本発明のＩＧＺＯ焼結体の抗折強度は１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。焼結体の強度が高ければ研削加工においても割れが発生しにくく、歩留りが高いために生産性が良い。更に、スパッタリング中に高いパワーが投入される円筒形スパッタリングターゲットに使用した場合においても、割れの問題が発生しにくい。なお、本発明において、抗折強度はＪＩＳ  Ｒ  １６０１の３点曲げ試験に準拠して測定した。
【００１８】
なお、焼結体のインジウム、ガリウムおよび亜鉛の比率は、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを生成する組成であれば特に制限はないが、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の組成とすることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のＩＧＺＯ焼結体は、Ｘ線回折から求められる結晶子径が６０ｎｍ以下である原料粉末を成形し、得られた成形体を電磁波加熱を用いて焼成することで製造することができる。
【００２０】
一般的にセラミックス材料の焼成に用いられる電気炉のような外部加熱の場合、焼結体の外表面から焼結が進行するために、焼結体の中心部でクローズドポアとなりポアが残り易く、特にＩＧＺＯのように結晶の成長速度が速い材料では、結晶粒子の内部（粒内）にポアが取り込まれ易く、高密度で均一な焼結体が得られ難い。さらに、層状で異方性を持つＩＧＺＯの結晶構造では、結晶粒子が成長するとその異方性のために結晶粒子の間（粒界）に隙間が発生し、ポアが集合し大きなポアとなり易い。したがって、特にＩＧＺＯのように結晶の粒成長が速く異方性を持つ材料は、電気炉のような外部加熱では、高密度でかつ微細な組織をもつ焼結体を得ることが困難である。
【００２１】
一方、電磁波加熱による自己発熱の場合、焼結体自身が内部から加熱され、オープンポアの状態で焼結体の中心部から均一に焼結が進行し、ポアが焼結体の外に吐き出される理想的な焼結が可能である。また、電磁波加熱は、急速に加熱しても焼結体自身の内部から自己発熱により加熱されるため、大型品でも温度分布が少なく、焼成において割れ難く、さらに、自己発熱により均一に加熱されるために、焼成の保持時間も短くすることができ、結晶粒子の成長を抑制することが可能である。
【００２２】
しかし、電磁波加熱による自己発熱は、外部加熱のようにどのような材料で適用できるものではなく、加熱のし易さは、被加熱材料の電磁波吸収特性に依存する。電磁波吸収特性は、誘電損失が大きい物質ほど良く、誘電損失の小さい物質では電磁波を吸収せず、電磁波加熱ができない。誘電損失は個々の物質により決まるが、誘電損失には温度依存性があり、物質によっては温度により電磁波吸収特性が大きく異なるものがある。電磁波吸収特性が異なる物質が共存する場合、吸収特性の良い物質が存在するところで局所的に加熱され、吸収特性の悪いところでは加熱されないため、試料内で温度分布が発生し割れたり、局所的な異常粒成長を引き起こしたりする。このため、電磁波吸収特性が異なる物質が共存する場合、割れのない均一な焼結体を得るのが困難である。
【００２３】
本発明のＩＧＺＯ焼結体において、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の組成となるように原料を配合する場合、原料として酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛を用いると、酸化インジウムは室温付近の低温から高温まで電磁波吸収特性が良好な自己発熱し易い物質であるが、酸化ガリウムは電磁波吸収特性が悪く自己発熱し難い物質であり、さらに酸化亜鉛は低温域では電磁波吸収特性が悪く特定の温度を超えると電磁波吸収特性が良くなる温度依存性を示す物質である。すなわち、ＩＧＺＯは、電磁波吸収特性が全く異なる材料が共存する複合材料系であり、上記説明のように電磁波加熱をした場合、局所的な加熱による割れや異常粒成長などを引き起こし、均一な焼結体を得ることが困難な材料である。
【００２４】
しかしながら、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有するＩＧＺＯ焼結体の製造において、原料粉末のＸ線回折から求められる結晶子径を６０ｎｍ以下に粉末を調製することで、電磁波加熱においても割れがない均一な焼結体を得ることが可能となる。複数の原料を混合した複合原料の場合、本願で言う原料粉末のＸ線回折から求められる結晶子径とは、各原料の結晶構造に由来するＸ線回折ピークからそれぞれ別々に結晶子径を算出したときの最大の値である。
【００２５】
電磁波を用いた加熱は、吸収した電磁波により物質内部の双極子が振動・回転・衝突・摩擦を引き起こし、物質の自己発熱によって加熱される。すなわち、結晶粒子の内部で自己発熱が起きるが、その発生する熱量は結晶粒子の大きさによって決まるため、原料粉末の結晶粒子を小さくすることで、局所的に発生する発熱を小さく、さらに分散することができ、自己発熱の違いによる温度分布を小さく抑えることができる。これにより、電磁波吸収特性が異なる材料が共存するＩＧＺＯでも、割れが無く、均一な焼結体を得ることが可能となる。
【００２６】
本発明のＩＧＺＯ焼結体は、電磁波加熱であり自己発熱による均一加熱のため、高密度化に必要な十分な焼成温度であるにも関わらず、急速加熱や保持時間を短くすることで、結晶粒子の成長を抑制し、高密度で、高強度な焼結体を得ることができる。
【００２７】
本発明で用いる電磁波としてはマグネトロンまたはジャイロトロン等から発生する連続またはパルス状の２．４５ＧＨｚ等のマイクロ波、２８ＧＨｚ等のミリ波、またはサブミリ波が利用できる。電磁波の周波数の選択は、被焼成物の電磁波吸収特性から適切なものを選択することができるが、発振器のコスト等の経済性を考慮すると２．４５ＧＨｚのマイクロ波が好ましい。
【００２８】
次に本発明の焼結体の製造方法について、工程毎に詳細に説明する。
【００２９】
（１）原料混合工程
原料粉末は特に限定されるものではなく、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛の塩化物、硝酸塩、炭酸塩等の金属塩粉末を用いることも可能であるが、取り扱い性を考慮すると酸化物粉末が好ましい。
【００３０】
各原料粉末の純度は、９９．９％以上が好ましく、より好ましくは９９．９９％以上である。純度が低いと、含有される不純物により、本発明のＩＧＺＯ焼結体を用いたスパッタリングターゲットで形成されたＴＦＴに、悪影響が及ぼされることがあるからである。
【００３１】
これらの原料の配合は、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を生成する組成であれば特に制限はないが、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の組成とすることが好ましい。
【００３２】
原料粉末の結晶子径が大きいと電磁波加熱において局所的に加熱され、割れたり、異常粒成長を引き起こしたりするため、原料粉末の結晶子径を６０ｎｍ以下とする。原料粉末の結晶子径が６０ｎｍよりも大きい場合、各原料粉末を混合する前に予め粉砕処理することや混合時の粉末処理で同時に粉砕することも可能である。原料粉末の粉砕と混合は同じ装置を用いて行う場合が多いので、製造工程の簡略化を考慮すると、粉砕と混合を同時に行う方が好ましい。
【００３３】
これら各粉末の粉砕混合処処理は、特に限定されるものではないが、ジルコニア、アルミナ、ナイロン樹脂等のボールやビーズを用いた乾式、湿式のメディア撹拌型ミルやメディアレスの容器回転式、機械撹拌式や気流式等の粉砕混合方法が例示される。具体的には、ボールミル、ビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル、二軸遊星撹拌式混合機等が挙げられる。
【００３４】
また、粉砕により結晶子径を小さくしても、粉末の凝集体が存在すると焼成後の密度が充分に上昇しない場合があるので、粉砕後の粉末の粒径は微細であるほど好ましい。粉末の粒径はレーザー回折／散乱法で測定した時に、平均粒径として１．０μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．１〜１．０μｍである。また、ＢＥＴ法により測定した粉末の比表面積は１１ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。更に好ましくは１２ｍ２／ｇ以上である。こうすることにより、焼結粒子が小さく、焼結密度の高い焼結体を得ることが可能となる。湿式法のボールミルやビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル等を用いる場合には、粉砕後のスラリーを乾燥する必要がある。この乾燥方法は特に限定されるものではないが、例えば、濾過乾燥、流動層乾燥、噴霧乾燥等が例示できる。
【００３５】
また、酸化物粉末以外の粉末を使用する場合や電磁波加熱を容易にするため予めＩｎＧａＺｎＯ４を生成させる場合は、混合後に９００〜１２００℃で仮焼を行うことも出来る。仮焼粉末を使用する場合も粉砕して、平均粒径を１．０μｍ以下とすることが好ましく、０．１〜１．０μｍとすることがさらに好ましい。なお、成形処理に際しては、ポリビニルアルコール、アクリル系ポリマー、メチルセルロース、ワックス類、オレイン酸等の成形助剤を原料粉末に添加しても良い。
【００３６】
（２）成形工程
成形方法は、原料粉末（仮焼した場合には仮焼した混合粉末）を目的とした形状に成形できる成形方法を適宜選択することが可能であり、特に限定されるものではない。プレス成形法、鋳込み成形法、射出成形法等が例示できる。
【００３７】
成形圧力は成形体にクラック等の発生がなく、取り扱いが可能な成形体であれば特に限定されるものではないが、成形密度は可能な限り高めた方が好ましい。そのために冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形等の方法を用いることも可能である。ＣＩＰ圧力は充分な圧密効果を得るため１ｔｏｎ／ｃｍ２以上が好ましく、さらに好ましくは２ｔｏｎ／ｃｍ２以上、とりわけ好ましくは２〜３ｔｏｎ／ｃｍ２である。
【００３８】
ここで初めの成形を鋳込法により行い、続いてＣＩＰを行った場合には、ＣＩＰ後の成形体中に残存する水分及びバインダー等の有機物を除去する目的で、脱バインダー処理を施してもよい。また、初めの成形をプレス法により行った場合でも、原料混合工程でバインダー等を添加したときは、同様の脱バインダー処理を行うこともできる。
【００３９】
（３）焼成工程
次に得られた成形体を電磁波焼成炉内に投入して焼成を行う。使用される焼成炉としては、バッチ式、連続式、外部加熱式とのハイブリット式等の種々の焼成炉を使用することができる。
【００４０】
電磁波による焼成の場合、成形体はセッターの上に置かれ、断熱材で囲まれる。この際、断熱材の内側に等温熱障壁を設置することも可能である。セッターや等温熱障壁の材質は焼成温度にて耐熱性を有する材料を選択すればよく、アルミナ、ムライト、ジルコニア、ＳｉＣ等が挙げられる。
【００４１】
被焼成物の昇温速度については特に限定されないが、高強度の焼結体を得るために、２０〜６００℃／時間、好ましくは１００〜６００℃／時間、より好ましくは２００〜６００℃／時間、さらに好ましくは３００〜６００℃／時間とする。電磁波による焼成は自己発熱による加熱であるため、被焼成物内の温度分布が小さく、特に大型焼成物を速い昇温速度で加熱しても割れの発生が非常に少ない。なお水分やバインダーを含む成形体の場合、特に大型の成形体では水分やバインダー成分が揮発する際に、急激な体積膨張を伴うと成形体が割れることがある。このため、水分やバインダー成分が揮発している温度領域、例えば１００〜４００℃の温度域においては昇温速度を２０〜１００℃／時間とすることが好ましい。
【００４２】
焼成温度は、１３００℃〜１５００℃とする。この温度範囲であれば、得られる焼結体は、十分にＩｎＧａＺｎＯ４のホモロガス結晶構造となる。
【００４３】
焼成温度での保持時間は特に限定しないが、５時間以内で十分である。また、降温速度は、焼成温度から１１００℃までは２５０℃／時間以上、好ましくは３００℃／時間以上である。この温度域を２５０℃／時間以上で降温することで焼結体の表面へ取り込まれる酸素を少なくすることができ、焼結体表面の色むらを抑制することが可能である。これ以外の温度域では、降温速度については特に限定されず、焼結炉の容量、焼結体のサイズ及び形状、割れ易さなどを考慮して適宜決定することができる。
【００４４】
焼成時の雰囲気としては特に制限されないが、亜鉛の昇華を抑制するために大気または酸素雰囲気とすることが好ましい。また、焼結体表面の色むらの抑制や焼結体の比抵抗を下げる目的で、焼成温度からの降温時に、窒素等の非酸化性雰囲気とすることも可能である。
【００４５】
（４）ターゲット化工程
得られた焼結体は、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンター等の機械加工機を用いて、板状、円状、円筒状等の所望の形状に研削加工する。さらに、必要に応じて無酸素銅やチタン等からなるバッキングプレート、バッキングチューブにインジウム半田等を用いて接合（ボンディング）することにより、本発明の焼結体をターゲット材としたスパッタリングターゲットを得ることができる。
【００４６】
焼結体のサイズは、特に限定されないが、本発明による焼結体は強度が高いため大型のターゲットを製造することが可能となる。平板形スパッタリングターゲットの場合、縦３１０ｍｍ×横４２０ｍｍ（ターゲット面の面積１３０２ｃｍ２）以上の大型の焼結体を作製することができる。また、円筒形スパッタリングターゲットの場合、外径９１ｍｍΦ×１７０ｍｍ（ターゲット面の面積４８６ｃｍ２）以上の大型の焼結体を作製することができる。なお、ここで言うターゲット面の面積とは、スパッタリングされる側の焼結体表面の面積を言う。なお、複数の焼結体から構成される多分割ターゲットの場合、それぞれの焼結体の中でスパッタリングされる側の焼結体表面の面積が最大のものを多分割ターゲットにおけるターゲット面の面積とする。
【００４７】
また、ターゲットの厚みは特に限定されないが、４ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましい。４ｍｍより薄い場合は、ターゲット利用率が低く経済的でない。また、１５ｍｍより厚い場合には、焼結体の重量が重くなるため、ターゲット化工程でハンドリング設備等が必要となる。
【００４８】
ターゲットの表面粗さは特に限定されないが、表面粗さを小さくするためには研削時間がかかり経済的で無いため、表面粗さ（Ｒａ）は１μｍ以上が好ましい。
【発明の効果】
【００４９】
本発明では、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有するＩＧＺＯ焼結体において、高密度かつ高強度を有する焼結体を得ることができる。このような焼結体を平板形スパッタリングターゲットまたは円筒形スパッタリングターゲットとして使用した場合、割れの問題の発生が少なく、異常放電（アーキング）の発生が少ない高品質のターゲットを製造することができる。また、焼結体の強度が高いために焼結体の加工が容易となり、大型のターゲットを歩留りよく作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例３、比較例３で得られたＩＧＺＯ焼結体の抗折強度とポア個数比（粒界／粒内）の関係を示す図である。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本実施例における各測定は以下のように行った。
【００５２】
（１）焼結体の密度
焼結体の相対密度は、ＪＩＳ  Ｒ  １６３４に準拠して、アルキメデス法によりかさ密度を測定し、真密度で割って相対密度を求めた。焼結体の真密度は、Ｘ線回折の結晶格子から算出される６．３８ｇ／ｃｍ３（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｄａｔａ  Ｉｎｃ．  ＪＡＤＥ７（ｖｅｒ．７ｊ）  Ｆｉｌｅ  Ｎｏ．  ００−０３８−１１０４参照）を用いた。
【００５３】
（２）結晶子径
各原料粉末のメインピークを含む範囲のＸ線回折パターンを測定し、Ｘ線回折ピークからＳｃｈｅｒｒｅｒの式により結晶子径を算出した。なお、複数の原料を混合した複合原料の場合、各原料の結晶構造に帰属できるＸ線回折ピークの中で最大強度のピークから算出した。
（Ｘ線回折試験の測定条件）
走査方法  ：ステップスキャン法（ＦＴ法）
Ｘ線源    ：ＣＵＫα
パワー    ：４０ｋＶ、４０ｍＡ
ステップ幅：０．０１°
（３）Ｘ線回折測定
鏡面研磨した焼結体試料の２θ＝２０〜７０°の範囲のＸ線回折パターンを測定し、ＩｎＧａＺｎＯ４の回折パターン（（株）リガク社のＸ線回折解析ソフトＪＡＤＥ７．０のデーターベースＮｏ：０１−０７０−３６２６）と比較した。
（Ｘ線回折試験の測定条件）
走査方法  ：ステップスキャン法（ＦＴ法）
Ｘ線源    ：ＣＵＫα
パワー    ：４０ｋＶ、４０ｍＡ
ステップ幅：０．０２°
（４）結晶粒径
鏡面研磨し、エッチング処理した焼結体試料を走査型電子顕微鏡で観察し、得られた焼結体組織画像から直径法で結晶粒径を測定した。少なくとも任意の３点以上を観察し、３００個以上の粒子の測定を行った。
（エッチング条件）
溶液    ：塩酸３Ｎ
温度    ：５０℃
時間    ：７０〜８０秒
（走査電子顕微鏡の測定条件）
加速電圧：４０ｋＶ、４０ｍＡ
（５）ポア個数
（４）と同様にして、得られた焼結体組織写真から結晶粒界と粒内に存在するポアの個数を測定した。少なくとも任意の３点以上を観察し、５００個以上のポアの測定を行った。
【００５４】
（６）抗折強度
ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に準拠して測定した。
（抗折強度の測定条件）
試験方法  ：３点曲げ試験
支点間距離：３０ｍｍ
試料サイズ：３×４×４０ｍｍ
ヘッド速度：０．５ｍｍ／ｍｉｎ
（実施例１）
純度９９．９９％以上の酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末、酸化亜鉛粉末を、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１となるように秤量し得た。秤量した粉末を純水にてスラリー化し、そのスラリー濃度を５０ｗｔ％とした状態で、０．３ｍｍφのジルコニアビーズを用いて湿式ビーズミルの処理回数を変えて、（ａ）〜（ｃ）の３種類のスラリーを得た。この時スラリー粘度が１０００ｐｓ以下となるように適宜分散剤を添加した。次に、これらの粉砕処理を行ったスラリーを噴霧乾燥機により造粒乾燥を行い、原料粉末を得た。粉砕の処理回数と得られた粉末のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果を表１に示す。
【００５５】
これら粉末を用いて、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で金型プレスにより３０ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍｔの成形体を作製後、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰ処理した。
【００５６】
次にこの成形体をマイクロ波焼成炉（周波数＝２．４５ＧＨｚ）でアルミナ製のセッターの上に設置して、以下の条件で焼成し、焼結体を得た。
（焼成条件）
焼成温度：１４００℃
保持時間：１時間
昇温速度：３００℃／時間
雰囲気  ：大気
降温速度：３００℃／時間（１４００℃から１１００℃まで）
得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表１に示す。
【００５７】
（実施例２）
実施例１と同様に原料粉末を秤量し、秤量した粉末と直径１５ｍｍの鉄心入り樹脂製ボール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２０時間混合し、混合粉末を調製した。この粉末を対向ジェットエアー式のカウンタジェットミルにて粉砕処理を３回行った。次に、粉末の成形性を改善させるために、粉砕処理を行った粉末をポリエチレン製のポットに入れ、上記樹脂製ボールを用いて回転ボールミルによる乾式混合により圧密処理を１０時間行った。得られた粉末（ｄ）のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果を表１に示す。
【００５８】
次に、この粉末を実施例１と同様の方法にて成形および焼成を行った。得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表１に示す。
【００５９】
（比較例１）
湿式ビーズミルにて粉砕処理を１回行った以外は、実施例１と同様の方法で焼結体を得た。得られた粉末（ｅ）のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果と、得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表１に示す。
【００６０】
（比較例２）
実施例１と同様に原料粉末を秤量し、秤量した粉末と直径１５ｍｍのジルコニアボール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２４時間混合し、混合粉末を調製した。得られた粉末（ｆ）のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果を表１に示す。
【００６１】
次に、この粉末を実施例１と同様の方法にて成形および焼成を行った。得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2014040348.tif 000003
（実施例３）
実施例１（ｃ）の粉末を用いて、成形体の大きさを１２０ｍｍ×２１０ｍｍ×１０ｍｍｔとし、マイクロ波焼成の条件を一部変更した以外、実施例１と同様の方法で（ｇ）〜（ｋ）の５種類の焼結体を得た。焼成条件と得られた焼結体の相対密度、結晶粒径、ポア個数比（粒界／粒内）、抗折強度、Ｘ線回折の測定結果を表２に示す。
【００６３】
（比較例３）
実施例１（ｃ）の粉末を用いて、成形体の大きさを１２０ｍｍ×２１０ｍｍ×１０ｍｍｔとした以外、実施例１と同様の方法で成形体を得た。次に、この成形体を電気炉でアルミナ製のセッターの上に設置して、表２に示した焼成条件以外は、以下の条件で焼成し、（ｌ）〜（ｎ）の３種類の焼結体を得た。
（焼成条件）
雰囲気  ：大気
降温速度：２００℃／時間（１４００℃から１１００℃まで）
得られた焼結体の相対密度、結晶粒径、ポア個数比（粒界／粒内）、抗折強度、Ｘ線回折の測定結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】
2014040348.tif 000004
（実施例４）
平板形および円筒形の種々の大きさの成形体を作製した以外、実施例３（ｉ）と同様の方法で焼結体を作製した。次に、これら焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。加工後の焼結体に割れは認められなかった。得られた焼結体のサイズおよび割れ発生の有無を表３に示す。
【００６５】
作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにそれぞれボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、下記条件にて残厚み１ｍｍまでスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。
（スパッタリング条件）
ガス：アルゴン、酸素（１０％）
圧力：０．３Ｐａ
電源：ＤＣ
投入パワー：１ｋＷ（１０．６Ｗ／ｃｍ２）
ターゲット回転：５ｒｐｍ
（比較例４）
平板形および円筒形の種々の大きさの成形体を作製した以外、比較例３（ｍ）と同様の方法で焼結体を作製した。次に、これら焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。得られた焼結体のサイズおよび割れ発生の有無を表３に示す。
【００６６】
作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、実施例４と同様の条件にてスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、スパッタリングの初期（３ｋＷｈ）に割れが発生したことを確認した。
【００６７】
【表３】
2014040348.tif 000005
【図１】
2014040348.tif 000006