(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で４０〜８０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ２Ｏ３換算で３〜２５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｓｎ含有量がＳｎＯ２換算で５〜３５ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする酸化物焼結体。
【請求項２】
Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で３．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦５．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．２≦Ｇａ／Ｇｅ≦３．０、ＩｎとＴｉとＳｎとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で０．５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦３．０、ＧａとＧｅに対するＳｎとＩｎとＴｉの含有量が原子数比で１．０≦（Ｓｎ＋Ｉｎ＋Ｔｉ）／（Ｇａ＋Ｇｅ）の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の酸化物焼結体。
【請求項３】
相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の酸化物焼結体。
【請求項４】
バルク抵抗が１０Ω・ｃｍ以下であ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酸化物焼結体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載される酸化物焼結体を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】
亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で４０〜８０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ２Ｏ３換算で３〜２５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｓｎ含有量がＳｎＯ２換算で５〜３５ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする薄膜。
【請求項７】
Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で３．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦５．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．２≦Ｇａ／Ｇｅ≦３．０、ＩｎとＴｉとＳｎとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で０．５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦３．０、ＧａとＧｅに対するＳｎとＩｎとＴｉの含有量が原子数比で１．０≦（Ｓｎ＋Ｉｎ＋Ｔｉ）／（Ｇａ＋Ｇｅ）の関係式を満たすことを特徴とする請求項６記載の薄膜。
【請求項８】
波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．９５〜２．１０であることを特徴とする請求項６又は７記載の薄膜。
【請求項９】
波長４０５ｎｍにおける消衰係数が０．０５以下であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の薄膜。
【請求項１０】
体積抵抗率が１ｋΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物焼結体、スパッタリングターゲット及び酸化物薄膜に関し、特には、ＤＣスパッタリングが可能な酸化物スパッタリングターゲット及び所望の特性を備えた薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ、液晶ディスプレイやタッチパネル等の各種光デバイスにおいて可視光を利用する場合、使用する材料は透明である必要があり、特に可視光領域の全域において、高い透過率をもつことが望まれる。また、各種光デバイスでは、構成される膜材料や基板との界面での屈折率差による光損失が生じることがある。このような、高透過率や光損失低減、反射防止のために光学調整層（膜）を導入するという方法がある。
【０００３】
光学調整層に必要とされる特性として、従来は、屈折率や消衰係数（高透過率）が主であったが、近年では、更なる高性能化のために、屈折率や消衰係数（高透過率）以外にも、導電性やエッチング性（エッチング可能）、耐水性、アモルファス膜といった、複数の特性の共存が求められている。このような複数の特性を共存させるためには、単体の酸化物膜では難しく、複数の酸化物を混合させた複合酸化物膜が必要である。特に、三元系以上の酸化物を混合させた複合酸化物膜が有効である。
【０００４】
一般に、透明で導電性のある材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛）、ＧＺＯ（酸化ガリウム−酸化亜鉛）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム−酸化亜鉛）などが知られている（特許文献１〜３）。しかし、これらの材料は短波長域に吸収をもっていたり、結晶化しやすかったりと、上述した複数の特性を十分に制御することができないといった問題がある。
【０００５】
特許文献４には、ＩＺＯにさらに別の元素を添加することで、膜の移動度やキャリア密度を向上させることが記載されている。また、特許文献５には、ビックスバイト構造とスピネル構造を含むＩＧＺＯ（酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛）は抵抗率が低く、成膜安定性に優れていることが開示されている。しかし、いずれも主として導電性向上を企図するものであり、上述した複数の特性を同時に制御するものではない。
【０００６】
また、特許文献６には、製造方法を工夫することで、緻密なＡＺＯやＧＺＯを製造する技術が開示されており、特許文献７は、本発明者によるものであるが、良好な透過率と導電率を備えた透明導電膜を得るための酸化物焼結体が開示されている。しかし、いずれの技術においても、複数の特性を同時に調整することが困難という問題があった。
なお、以上の技術はいずれも透明導電膜（電極）として使用されるものであって、電極に隣接配置して、光学特性等を制御するための膜（光学調整膜、保護膜等）とは、用途も異なるものである。
【０００７】
また、本発明者は、先に、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸素（Ｏ）からなるスパッタリングターゲット、及びそのターゲットから作製した薄膜に関する発明を行った（特許文献８）。その薄膜は所望の光学特性や導電性や、良好なエッチング性や耐候性（高温高湿耐性）を示したが、フォトリソグラフィによるパターニング時に用いるアルカリ溶液に溶けやすい（耐アルカリ性が低い）という問題があった。これに対して、構成元素の比率を調整すると、他の特性が損なわれ、耐アルカリ性とその他複数の特性を同時に制御することが困難という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−００８７８０号公報
【特許文献２】特開２００９−１８４８７６号公報
【特許文献３】特開２００７−２３８３７５号公報
【特許文献４】特開２０１３−００１９１９号公報
【特許文献５】国際公開ＷＯ２０１１／０４００２８
【特許文献６】国際公開ＷＯ２００８／０１８４０２
【特許文献７】特許第５５５０７６８号
【特許文献８】特願２０１４−１８４３７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、所望の光学特性と電気的特性、さらには良好な化学的特性を備えた導電性酸化物薄膜を得ることが可能な焼結体を提供することを課題とする。この薄膜は、透過率が高く、且つ、所望の屈折率を有し、さらに、良好な導電性とエッチング性、耐アルカリ性等を有しており、有機ＥＬ、液晶ディスプレイ、タッチパネルなどの光デバイス用の薄膜、特に光学調整用薄膜として有用である。また、本発明は、バルク抵抗率が低く、ＤＣスパッタが可能なスパッタリングターゲットを提供することを課題とする。本発明は、光デバイスの特性向上、生産コストの低減化、成膜特性を大幅に改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を行った結果、下記に提示する材料系を採用することで、所望の光学特性と電気的特性と、さらには優れた化学的特性を備えた薄膜を得ることが可能となり、さらにはＤＣスパッタによる安定的な成膜が可能であり、該薄膜を使用する光デバイスの特性改善、生産性向上が可能であるとの知見を得た。
【００１１】
本発明者はこの知見に基づき、下記の発明を提供する。
１）亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で４０〜８０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ２Ｏ３換算で３〜２５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｓｎ含有量がＳｎＯ２換算で５〜３５ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする酸化物焼結体。
２）Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で３．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦５．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．２≦Ｇａ／Ｇｅ≦３．０、ＩｎとＴｉとＳｎとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で０．５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦３．０、ＧａとＧｅに対するＳｎとＩｎとＴｉの含有量が原子数比で１．０≦（Ｓｎ＋Ｉｎ＋Ｔｉ）／（Ｇａ＋Ｇｅ）の関係式を満たすことを特徴とする上記１）記載の酸化物焼結体。
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）記載の酸化物焼結体。
４）バルク抵抗が１０Ω・ｃｍ以下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酸化物焼結体。
５）上記１）〜４）のいずれか一に記載される酸化物焼結体を用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。      
６）亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で４０〜８０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ２Ｏ３換算で３〜２５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｓｎ含有量がＳｎＯ２換算で５〜３５ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする薄膜。
７）Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で３．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦５．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．２≦Ｇａ／Ｇｅ≦３．０、ＩｎとＴｉとＳｎとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で０．５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦３．０、ＧａとＧｅに対するＳｎとＩｎとＴｉの含有量が原子数比で１．０≦（Ｓｎ＋Ｉｎ＋Ｔｉ）／（Ｇａ＋Ｇｅ）の関係式を満たすことを特徴とする上記６）記載の薄膜。
８）波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．９５〜２．１０であることを特徴とする上記６）又は７）記載の薄膜。
９）波長４０５ｎｍにおける消衰係数が０．０５以下であることを特徴とする上記６）〜８）のいずれか一に記載の薄膜。
１０）体積抵抗率が１ｋΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする上記６）〜９）のいずれか一に記載の薄膜。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記に示す材料系を採用することにより、抵抗率と屈折率とを調整することが可能となり、良好な光学特性と導電性を確保することができると共に、良好な化学的特性（エッチング特性、耐候性、耐アルカリ性が共存）を確保することできる。また、本発明は、ＤＣスパッタによる安定的な成膜が可能であり、これより、生産性向上が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で４０〜８０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ２Ｏ３換算で３〜２５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｓｎ含有量がＳｎＯ２換算で５〜３５ｍｏｌ％、
Ｇａ含有量がＧａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする。このような組成からなる酸化物焼結体スパッタリングターゲットを用いることにより、所望の光学特性（屈折率、透過率）及び電気的特性、さらに、良好な化学的特性（エッチング性、耐候性、耐アルカリ性）が共存する導電性酸化物薄膜を形成することができる。特に、Ｓｎの添加により、他の特性を損なうことなく、耐アルカリ性を向上させることができる。
【００１４】
本発明は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）を構成元素とするが、該材料中には、不可避的不純物も含まれる。また、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。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、これは、原料の配合を酸化物で調整しているためであり、その範囲と技術的意義を説明するのに都合が良いからである。なお、通常の分析装置においては、酸化物ではなく、各金属元素の含有量（重量％）が特定可能である。したがって、ターゲットの各組成を特定するには、各金属元素の含有量を、各酸化物を想定して換算した量（ｍｏｌ％）で特定すればよい。
【００１５】
本発明において、Ｚｎ含有量は、ＺｎＯ換算で４０〜８０ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると、所望の光学特性や電気的特性が得られないため好ましくない。特に、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で４０ｍｏｌ％未満であると、薄膜の抵抗が高くなり導電膜としての機能を損なうため好ましくない。一方、８０ｍｏｌ％超であると、屈折率などの光学特性の制御が困難になり、さらにエッチング性や耐水性、耐アルカリ性が低下するため好ましくない。
【００１６】
本発明において、Ｉｎ含有量は、Ｉｎ２Ｏ３換算で３〜２５ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的、電気的特性が得られないため好ましくない。特に、Ｉｎ含有量が３ｍｏｌ％未満であると、導電性付与のための添加の効果が得られず（すなわち、高抵抗となるため好ましくない）、一方、２５ｍｏｌ％を超えると可視光の短波長領域における光の吸収が大きくなるため好ましくない。また、Ｉｎは３価の金属元素であるが、他の同価数金属（例えば、ＡｌやＢなど）への置き換えは、薄膜の抵抗率が上昇したり、耐水性を低下させたりするため好ましくない。
【００１７】
本発明において、Ｔｉ含有量は、ＴｉＯ２換算で２〜１５ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的、電気的特性が得られないため好ましくない。特に、Ｔｉ含有量が２ｍｏｌ％未満であると、光学調整のための添加の効果が得られず、一方、１５ｍｏｌ％超であると薄膜の抵抗が高くなり導電膜としての機能を損なうため好ましくない。また、Ｔｉ酸化物は高屈折率材として知られているが、他の同様の効能を備えた金属（例えば、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｏなど）への置き換えは、可視光短波長域での吸収が生じてしまうため好ましくない。
【００１８】
本発明において、Ｓｎ含有量は、ＳｎＯ２換算で５〜３５ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の化学的特性（特に、耐アルカリ性）が得られないため好ましくない。特に、Ｓｎ含有量が５ｍｏｌ％未満であると、耐アルカリ性が低下し（アルカリに溶けてしまう）、一方、３５ｍｏｌ％を越えると、他の特性（特に、エッチング性：エッチングのし易さ）が低下するため好ましくない。また、Ｓｎ酸化物以外に、耐アルカリ性を有する酸化物としては、Ｔｉ酸化物、Ｉｎ酸化物、Ｚｒ酸化物があるが、Ｔｉ酸化物、Ｉｎ酸化物は元々構成成分であり、耐アルカリ性向上のために添加量を増やすと他特性との共存が困難となるため好ましくない。Ｚｒ酸化物への置き換えについては、薄膜の抵抗率が上昇するために好ましくない。
【００１９】
本発明において、Ｇａ含有量は、Ｇａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的や電気的特性が得られないため好ましくない。特にＧａ含有量が０．５ｍｏｌ％未満であると、光学調整や導電性付与のための添加の効果が得られず、一方、１０ｍｏｌ％を超えると、焼結体や膜の抵抗が高くなるため好ましくない。また、Ｇａは３価の金属元素であるが、他の同価数金属（例えば、ＡｌやＢなど）への置き換えは、抵抗が上昇したり、耐水性を低下させたりするため好ましくない。
【００２０】
本発明において、Ｇｅ含有量は、ＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的、電気的特性が得られないため好ましくない。特にＧｅ含有量が０．５ｍｏｌ％未満であると、光学調整のための添加の効果が得られず、一方、１０ｍｏｌ％を超えると、焼結体や膜の抵抗が高くなるため好ましくない。また、Ｇｅは低屈折率且つガラス形成酸化物を構成する金属元素であるが、他のガラス形成酸化物を構成する金属（例えば、ＳｉやＢなど）への置き換えは、抵抗が上昇したり、耐水性を低下させたりするため好ましくない。
【００２１】
本発明において、Ｔｉに対するＩｎの含有量を原子数比で３．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦５．０、且つ、Ｇｅに対するＧａの含有量を原子数比で１．２≦Ｇａ／Ｇｅ≦３．０、の関係式を満たすようにするのが好ましい。この範囲を超えると、所望の光学特性と電気的特性の両立が困難となる。さらに、ＩｎとＴｉとＳｎとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量を原子数比で０．５≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｓｎ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦３．０の関係式を満たすようにするのが好ましい。この範囲を超えると、所望の光学特性と電気的特性、良好な化学的特性の共存が困難となるとともに、３．０を超えると、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｇｅの添加効果が低下し、耐候性（高温高湿耐性）、エッチング性、耐アルカリ性を損なうことがある。また、０．５未満では、所望の導電性が得られず、導電膜としての機能を損なうことがある。さらに、ＧａとＧｅに対するＳｎとＩｎとＴｉの含有量が原子数比で１．０≦（Ｓｎ＋Ｉｎ＋Ｔｉ）／（Ｇａ＋Ｇｅ）の関係式を満たすようにするのが好ましい。この範囲を超えると、耐アルカリ性が低下するため好ましくない。
【００２２】
本発明の焼結体は、スパッタリングターゲットとして使用する場合、相対密度９０％以上とすることが好ましい。密度の向上は、スパッタ膜の均一性を高め、また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という効果を有する。相対密度９０％以上は、後述する本発明の焼結体の製造方法により、実現することができる。
また、本発明の焼結体は、スパッタリングターゲットとして使用する場合、バルク抵抗１０Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。バルク抵抗の低下により、ＤＣスパッタによる成膜が可能となる。ＤＣスパッタはＲＦスパッタに比べて、成膜速度が速く、スパッタリング効率が優れており、スループットを向上できる。
【００２３】
本発明の薄膜は、上述した焼結体スパッタリングターゲットを用いて成膜することができる。得られる薄膜は、スパッタリングターゲット（焼結体）の成分組成と実質的に同一になることが確認される。ところで、一般に反射防止や光損失低減のために、特定の屈折率を持つ材料が必要とされるが、必要な屈折率はデバイス構造（光学調整膜の周辺層の屈折率）によって異なる。本発明では、薄膜の波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎを１．９５≦ｎ≦２．１０の範囲に制御することが可能となる。また、光学調整膜自体、高透過率（低消衰係数）であることが好ましく、本発明では、波長４０５ｎｍにおける消衰係数が０．０５以下と可視光の短波長域において吸収の少ない膜を得ることができる。さらに、光学調整層は、隣接する電極層の補助のため適度な導電性が必要とされることがあり、本発明では、薄膜の体積抵抗率を１ｋΩ・ｃｍ以下に制御することが可能となる。さらに、本発明の薄膜は、良好なエッチング特性、優れた耐候性（高温高湿耐性）及び耐アルカリ性を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の焼結体は、各構成金属の酸化物粉末からなる原料粉末を秤量、混合した後、この混合粉末を不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気の下、加圧焼結（ホットプレス）するか、又は、原料粉末をプレス成形した後、この成形体を常圧焼結することによって、製造することができる。このとき、焼結温度は、９００℃以上１５００℃以下とすることが好ましい。９００℃未満とすると高密度の焼結体が得られず、一方、１５００℃超とすると、材料の蒸発による組成ズレや密度の低下が生じるため、好ましくない。また、プレス圧力は、１５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２とするのが好ましい。
さらに密度を向上させるためには、原料粉末を秤量、混合した後、この混合粉末を仮焼（合成）し、その後、これを微粉砕したものを焼結用粉末として用いることが有効である。このように予め合成と微粉砕を行うことで均一微細な原料粉末を得ることができ、緻密な焼結体を作製することができる。微粉砕後の粒径については、平均粒径５μｍ以下、好ましくは、平均粒径２μｍ以下とする。また、仮焼温度は、好ましくは８００℃以上１２００℃以下とする。このような範囲とすることで、焼結性が良好となり、さらなる高密度化が可能となる。
【実施例】
【００２５】
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。
【００２６】
実施例、比較例における評価方法等は、以下の通りである。
（成分組成について）
装置：ＳＩＩ社製ＳＰＳ３５００ＤＤ
方法：ＩＣＰ-ＯＥＳ（高周波誘導結合プラズマ発光分析法）
（密度測定について）
寸法測定（ノギス）、重量測定
（相対密度について）
下記、理論密度を用いて算出する。
相対密度（％）＝寸法密度／理論密度×１００
理論密度は、各金属元素の酸化物換算配合比から計算する。
ＺｎのＺｎＯ換算重量をａ（ｗｔ％）、ＩｎのＩｎ２Ｏ３換算重量をｂ（ｗｔ％）、
ＴｉのＴｉＯ２換算重量をｃ（ｗｔ％）、ＳｎのＳｎＯ２換算重量をｄ（ｗｔ％）、
ＧａのＧａ２Ｏ３換算重量をｅ（ｗｔ％）、ＧｅのＧｅＯ２換算重量をｆ（ｗｔ％）としたとき、
理論密度＝１００／（ａ／５．６１＋ｂ／７．１８＋ｃ／４．２６＋ｄ／７．００＋ｅ／５．９５＋ｆ／４．７０）
また、各金属元素の酸化物換算密度は下記値を使用。
ＺｎＯ：５．６１ｇ／ｃｍ３、Ｉｎ２Ｏ３：７．１８ｇ／ｃｍ３、
ＴｉＯ２：４．２６ｇ／ｃｍ３、ＳｎＯ２：７．００ｇ／ｃｍ３、
Ｇａ２Ｏ３：５．９５ｇ／ｃｍ３、ＧｅＯ２：４．７０ｇ／ｃｍ３
（バルク抵抗、体積抵抗率について）
装置：ＮＰＳ社製  抵抗率測定器  Σ−５＋
方法：直流４探針法
（成膜方法、条件について）
装置：ＡＮＥＬＶＡ  ＳＰＬ−５００
基板：φ４ｉｎｃｈ
基板温度：室温
（屈折率、消衰係数について）
装置：ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製  分光光度計  ＵＶ−２４５０
測定サンプル：
膜厚５００ｎｍ以上のガラス基板上成膜サンプル、及び、未成膜ガラス基板
測定データ：
（成膜サンプル）：薄膜面からの反射率及び透過率及び基板面からの反射率（いずれも裏面反射あり）
（ガラス基板）：裏面反射あり反射率及び透過率、裏面反射なし反射率
計算方法：測定データから以下の資料に基づき算出（小檜山光信著、光学薄膜の基礎理論、株式会社オプトロニクス社、（２００６）、１２６−１３１）
（エッチング性、高温高湿耐性、耐アルカリ性について）
エッチング性試験：各種酸によりエッチング可能なものを〇、エッチングできな
い若しくは溶解し過ぎるものを×、と判断する。
高温高湿耐性（耐候性）試験：温度８０℃、湿度８０％条件下にて４８時間保管後、
光学定数及び抵抗測定を実施し、高温高湿試験前後において、特性差が１０％未満の場合には〇、１０％以上の場合には×、と判断する。
耐アルカリ性試験：成膜サンプルをアルカリ性溶液（３ｗｔ％ＫＯＨ水溶液：ｐＨ１３程度、３５℃）に５分間浸した前後において、光学定数及び抵抗測定を実施し、特性差が１０％未満の場合には〇、１０％以上の場合には×と判断する。
【００２７】
（実施例１）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉をＡｒ雰囲気中、温度１１００℃、圧力２５０ｋｇｆ／ｃｍ２の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗率と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９９．３％に達し、バルク抵抗は０．１０Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。また、スパッタリングターゲットの成分組成を分析した結果、原料粉末の配合比と同等になることを確認した。
【００２８】
上記仕上げ加工した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、酸素を０．８ｖｏｌ％含有するＡｒガス圧０．５Ｐａとし、膜厚５０００〜７０００Åに成膜した。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した。表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が２．００、消衰係数が０．０１未満、体積抵抗率が１×１０３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。またエッチング性、高温高湿耐性（耐候性）、耐アルカリ性の化学的特性は、いずれも良好であった。
【００２９】
【表１】
0005735190.tif 000002
【００３０】
（実施例２〜１１）
実施例２〜１１について、ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は、いずれも９０％以上であり、バルク抵抗は、いずれも１０Ω・ｃｍ以下と、安定したＤＣスパッタが可能であった。
【００３１】
次に、仕上げ加工した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、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率がいずれも１．９５〜２．１０、消衰係数が０．０５以下、体積抵抗率が１×１０３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。また、エッチング性、高温高湿耐性（耐候性）、耐アルカリ性の化学的特性は、いずれも良好であった。
【００３２】
（比較例１）
比較例１は、Ｓｎを含有しない例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工した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、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、化学的特性などについて確認した結果、表１に示すとおり、耐アルカリ性が劣る結果となった。
【００３３】
（比較例２）
比較例２は、Ｓｎの含有量が本発明で規定する量より少ない例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工した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、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、化学的特性などについて確認した結果、表１に示す通り、耐アルカリ性が劣る結果となった。
【００３４】
（比較例３）
比較例３は、Ｓｎの含有量が本発明で規定する量より多い例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。但し、得られたターゲットは、表１に示す通り、バルク抵抗が５００ｋΩ・ｃｍ超となり、ＤＣスパッタは困難であったため、ＲＦスパッタを行った。スパッタ条件は、スパッタパワー５００Ｗ、酸素を０．８ｖｏｌ％含有するＡｒガス圧０．５Ｐａとし、膜厚５０００〜７０００Åに成膜した。成膜サンプルの、化学的特性などについて確認した結果、表１に示す通り、膜が高抵抗となり、エッチング性が劣る結果となった。
【００３５】
（比較例４）
比較例４は、Ｚｎの含有量が本発明で規定する量より多い例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工した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、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、化学的特性などについて確認した結果、表１に示す通り、エッチング性（溶け過ぎる）、耐候性、耐アルカリ性のいずれにおいても劣る結果となった。
【００３６】
（比較例５）
比較例５は、Ｇｅの含有量が本発明で規定する量より多い（Ｇａ／Ｇｅの比が小さい）例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。但し、得られたターゲットは、表１に示す通りバルク抵抗が５００ｋΩ・ｃｍ超となり、ＤＣスパッタは困難であったため、ＲＦスパッタを行った。スパッタ条件は、比較例３と同様とした。成膜サンプルの、化学的特性などについて確認した結果、表１に示す通り、膜が高抵抗となり、耐アルカリ性が劣る結果となった。
【００３７】
（比較例６）
比較例６は、Ｉｎの含有量が本発明で規定する量より少ない（Ｉｎ／Ｔｉの比が小さい）例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工した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、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、化学的特性などについて確認した結果、表１に示す通り、膜が高抵抗となり、耐アルカリ性が劣る結果となった。
【００３８】
（比較例７）
比較例７は、Ｉｎの含有量が本発明で規定する量よりも多い（Ｉｎ／Ｔｉの比が大きい）例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工した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、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）などについて測定した結果、表１に示す通り、消衰係数が０．０６と、所望の光学特性が得られなかった。
【００３９】
（比較例８）
比較例８は、Ｚｎの含有量が本発明で規定する量よりも少ない例である。
ＺｎＯ粉、Ｉｎ２Ｏ３粉、ＴｉＯ２粉、ＳｎＯ２粉、Ｇａ２Ｏ３粉、ＧｅＯ２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を実施例１と同様に仮焼、粉砕、乾燥、篩分けを行った後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。次に、仕上げ加工した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、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、体積抵抗率、などを測定した結果、表１に示す通り、体積抵抗率が１×１０３Ω・ｃｍ超と、所望の導電性が得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の焼結体は、スパッタリングターゲットとすることができ、スパッタリングターゲットを使用して形成された薄膜は、各種ディスプレイにおける透明導電膜や光ディスクの保護膜、光学調整用の膜として、透過率、屈折率、導電性、等において、極めて優れた特性を有するという効果がある。さらには、良エッチング性、耐候性（耐水性）、耐アルカリ性といった化学的特性を共存させることが出来るという効果がある。
また、本発明のスパッタリングターゲットは、バルク抵抗値が低く、相対密度が９０％以上と高密度であることから、安定したＤＣスパッタを可能とする。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。
【要約】亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で４０〜８０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ２Ｏ３換算で３〜２５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｓｎ含有量がＳｎＯ２換算で５〜３５ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする酸化物焼結体。本発明によれば、バルク抵抗率が低くＤＣスパッタリングが可能であり、所望の屈折率や透過率、さらには優れた化学的特性を備えた透明導電膜を形成することができる。
【選択図】なし