(57)【要約】【課題】スパッタ中にパーティクル発生の少ないエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜形成用スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ａｌ：２０〜５０質量％、Ｅｕ：１〜１０質量％、酸素：１．５質量％以下を含有し、残部がＢａおよび不可避不純物からなる組成、並びにＥｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相からなる組織を有するターゲットであって、前記Ｅｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相は、ＢａＡｌ４金属間化合物相とＢａ７Ａｌ１３金属間化合物相からなりかつＥｕは前記ＢａＡｌ４金属間化合物とＢａ７Ａｌ１３金属間化合物におけるＢａにそれぞれ固溶している金属間化合物相である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ：２０〜５０質量％、Ｅｕ：１〜１０質量％、酸素：１．５質量％以下を含有し、残部がＢａおよび不可避不純物からなる組成、並びにＥｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相を有する組織からなることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記Ｅｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相は、ＢａＡ１４金属間化合物におけるＢａにＥｕが固溶している金属間化合物相とＢａ７Ａｌ１３金属間化合物におけるＢａにＥｕが固溶している金属間化合物相とからなることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種電子機器、情報機器のディスプレイなどに使用されるエレクトロルミネッセンス素子を構成する蛍光体膜をスパッタリングにより形成するためのスパッタリングターゲットに関するものであり、特にユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜（ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ）をＨ２Ｓガスを含む雰囲気中で行う反応性スパッタリング法により形成する際にパーティクル発生の少ないエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電子機器、情報機器のディスプレイなどにエレクトロルミネッセンス素子が使用されるようになり、このエレクトロルミネッセンス素子には蛍光体膜が使用されている。エレクトロルミネッセンス素子は一般にガラス基板の上に下部透明電極を形成し、この下部透明電極の上に第一絶縁膜を形成し、この第一絶縁膜の上に蛍光体膜を形成し、この蛍光体膜の上に蛍光体膜が第二絶縁膜および第一絶縁膜に包まれるように第二絶縁膜を形成し、この第二絶縁膜の上に上部電極を形成した構造を有しており、この構造は広く知られている。
このエレクトロルミネッセンス素子に使用される蛍光体膜一つとしてユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜（ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ）が知られている。このユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜は、母体成分がバリウムチオアルミネート（ＢａＡｌ２Ｓ４）からなり、発光中心となる不純物がユーロピウム（Ｅｕ）からなるもので、このユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜はＡｌ２Ｓ３ペレットとＥｕＦ３とを添加したＢａＳペレットを蒸発源として二元パルス電子ビーム蒸着法によって最初にアモルファス相の薄膜を作製し、その後アニール炉により熱処理を行うことで結晶化させることにより作製している。しかし、この方法によると、蛍光体膜は最終工程で熱処理を行う必要があり、この熱処理は９００℃以上の高温に加熱する必要があることから、エレクトロルミネッセンス素子を構成する電極や絶縁層に悪影響を与えるため、完全に結晶化したＥｕを添加したバリウムチオアルミネートを得ることは困難であった。
そくで、近年、トリエチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ２Ｈ５）３）、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３）またはトリイソブチルアルミニウム（Ａｌ（ｉ−Ｃ４Ｈ９）３）有機金属材料と、金属バリウム（Ｂａ）と金属ユーロピウム（Ｅｕ）、塩化ユーロピウム（ＥｕＣｌ３）および弗化ユーロピウム（ＥｕＦ３）のいずれか１種と硫化水素（Ｈ２Ｓ）を原料とし、電子線（ＥＢ）蒸着法によりユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜を製造する方法が開発され提案されている（特許文献１参照）。さらに、ユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜（ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ）そのものの記載はないが、一般に、エレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を多元スパッタリング法により形成することは知られている（特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開２００１―２９７８７７号公報
【特許文献２】特開２００１―１１８６７７号公報
【特許文献３】特開平８―１３８８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、ディスプレイはますます大型化し、したがってこの大型のディスプレイに使用するエレクトロルミネッセンス素子もますます大型化しているが、前記蒸着方法で広い面積のユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜を製造するには限界があること、一層広い面積の薄膜を形成するには蒸着法よりもスパッタリング法で形成する方が有利であることなどから、近年、大型のエレクトロルミネッセンス素子に使用する広い面積のユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜を多元スパッタリング法により製造する研究がなされている。
【０００４】
しかし、多元スパッタリング法でユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜を製造とすると、Ｂａ、ＡｌおよびＥｕの各元素を同時にスパッタさせるためにＢａ、ＡｌおよびＥｕの各元素からなる大型のターゲットをスパッタリング装置に同時にセットする必要があることから、スパッタリング装置を大型化しなければならない。
そのために、Ｂａ、ＡｌおよびＥｕの各要素粉末を膜特性から定めたＡｌ：２０〜５０質量％、Ｅｕ：１〜１０質量％を含有し、残部がＢａからなる成分組成となるように配合し混合して混合粉末を作製し、この混合粉末をプレス成形し、真空中で焼結またはホットプレスすることによりターゲットを作製し、このターゲットを用いて硫化水素雰囲気中でスパッタすることによりユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜（ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ）を形成する研究がなされている。
しかし、この成分組成を有するターゲットを用いて硫化水素雰囲気中でスパッタすることにより前記ユーロピウム添加バリウムチオアルミネート蛍光体膜形成すると、スパッタに際して異常放電を起こしやすく、したがってパーティクルが発生しやすいという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者らは、スパッタに際してパーティクル発生の少ないエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を形成するためのスパッタリングターゲットを開発すべく研究を行った。その結果、
（イ）前記蛍光体膜を形成するためのスパッタリングターゲットに含まれる酸素がスパッタに際してパーティクル発生に大きく影響を及ぼすことからスパッタに際してパーティクルの発生を少なくするには前記蛍光体膜を形成するためのスパッタリングターゲットに含まれる酸素を可及的に少なくすることが好ましく、前記蛍光体膜を形成するためのスパッタリングターゲットに含まれる酸素を１．５質量％以下とすることが好ましいこと、
（ロ）前記蛍光体膜を形成するためのスパッタリングターゲットに含まれる酸素を１．５質量％以下とするには不活性ガス中で溶解し鋳造してインゴットを作製し、このインゴットを不活性ガス中で粉砕して合金粉末を作製し、この合金粉末を不活性ガス雰囲気中で黒鉛鋳型に充填することにより達成でき、このようにして得られた蛍光体膜を形成するためのスパッタリングターゲットの成分組成はＡｌ：２０〜５０質量％、Ｅｕ：１〜１０質量％、酸素：１．５質量％以下を含有し、残部がＢａおよび不可避不純物からなる組成を有すること、
（ハ）前記蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲットは、Ｅｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相を有する組織からなり、このＥｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相は、ＢａＡｌ４金属間化合物のＢａにＥｕが固溶している金属間化合物相と、Ｂａ７Ａｌ１３金属間化合物のＢａにＥｕが固溶している金属間化合物相とから構成されていること、などの研究結果が得られたのである。
【０００６】
この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）Ａｌ：２０〜５０質量％、Ｅｕ：１〜１０質量％、酸素：１．５質量％以下を含有し、残部がＢａおよび不可避不純物からなる組成、並びにＥｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相を有する組織からなるエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット、
（２）前記Ｅｕが固溶したＢａとＡｌの金属間化合物相は、ＢａＡｌ４金属間化合物におけるＢａにＥｕが固溶している金属間化合物相とＢａ７Ａｌ１３金属間化合物におけるＢａにＥｕが固溶している金属間化合物相とからなる前記（１）記載のエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。
【０００７】
この発明の蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲットを製造するには、先ず、原料として、金属Ｂａ、金属Ａｌおよび金属Ｅｕを用意し、これら原料をアルミナルツボに装入し、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気中で高周波真空溶解炉により溶解し、得られた溶湯を不活性ガス雰囲気中で金型に鋳込んでインゴットを作製し、得られたインゴットを高純度アルゴンガスブロー内で粉砕して粒径が５００μｍ以下の粉末を作製し、この粉末を不活性ガス中で黒鉛型に充填したのち温度：５００〜８００℃、圧力：１０〜５０ＭＰａにて１〜８時間保持する条件のホットプレスを行うことによりホットプレス体を作製し、このホットプレス体を切削加工することによりエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲットを作製することができる。このようにして得られた蛍光体膜を形成するためのパーティクル発生の少ないスパッタリングターゲットに含まれる酸素含有量は可及的に低いことが好ましく、１．５質量％以下（一層好ましくは１．０質量％以下）となることが好ましいが、工業的に生産しょうとすると、０．２質量％未満に下げることは不可能ではないがコストがかかる。
【発明の効果】
【０００８】
広い面積のエレクトロルミネッセンス素子における蛍光体膜をスパッタリング法により形成するに際し、パーティクルの発生を抑制することができ、ディスプレイ産業の発展に大いに貢献し得るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施例１
原料として、金属Ａｌ、金属Ｂａおよび金属Ｅｕを用意し、これら原料を表１に示される割合で配合し混合してアルミナルツボに装入し、高純度Ａｒガス雰囲気中、高周波真空溶解炉により表１に示される温度で溶解し、得られた溶湯を表１に示される鋳込み温度に保持したのち高純度Ａｒガス雰囲気中で金型に鋳込んでインゴットを作製し、得られたインゴットを高純度アルゴンガスブロー内で粉砕して平均粒径：７０μｍの粉末を作製し、この粉末を表１に示される雰囲気中で黒鉛型に充填し、Ａｒガス雰囲気中で温度：６５０℃、圧力：４０ＭＰａにて２時間保持する条件のホットプレスを行ったのち機械加工することにより表２に示される成分組成を有し、直径：１５０ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法を有する本発明ホットプレス体ターゲット１〜５を作製し、これら本発明ホットプレス体ターゲット１〜５からブロックを切り出してＸ線回折を行い、その結果を表２に示した。なお、酸素含有量は赤外線吸収法により測定した。
【００１０】
次に、これら本発明ホットプレス体ターゲット１〜５を使用し、下記の条件でスパッタを行い、パーティクルカウンターを用いて基板上に付着しているスパッタ中に発生した０．５μｍ以上のパーティクルの数を測定し、その結果を表２に示した。
【００１１】
従来例１
原料として、Ａｌ粉末、Ｂａ粉末およびＥｕ粉末を用意し、これら原料を表１に示される割合で配合し混合してアルミナルツボに装入し、高純度Ａｒガス雰囲気中、高周波真空溶解炉により表１に示される温度で溶解し、得られた溶湯を表１に示される鋳込み温度に保持したのち金型に鋳込んでインゴットを作製し、得られたインゴットを大気中で粉砕して平均粒径：７０μｍの原料粉末を作製し、これら原料粉末を表１に示される雰囲気中で黒鉛型に充填し、温度：６５０℃、圧力：４０ＭＰａにて２時間保持する条件のホットプレスを行うことにより表２に示される成分組成を有し直径：１５０ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法を有する従来ホットプレス体ターゲット１〜５を作製し、これら従来ホットプレス体ターゲット１〜５からブロックを切り出してＸ線回折を行い、その結果を表２に示した。
【００１２】
次に、これら本発明ホットプレス体ターゲット１〜５および従来ホットプレス体ターゲット１〜５を使用し、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を使用し、下記の条件でスパッタを行い、パーティクルカウンターを用いて基板に付着している０．５μｍ以上のパーティクルの数を測定し、その結果を表２に示した。
【００１３】
スパッタ条件：
スパッタガス：ＡｒガスとＨ２Ｓの混合ガス（混合ガス流量：５０ｓｃｃｍ）、
混合ガス圧力：０．６７Ｐａ（そのうちＨ２Ｓ分圧：０．２Ｐａ）
スパッタ電力：４００Ｗ（ＤＣ）、
基板ザイズ：直径１２５ｍｍ、
ターゲットと基板との距離：７０ｍｍ、
スパッタ時間：１分間、
【００１４】
【表１】
2008121091.tif 000002
【００１５】
【表２】
2008121091.tif 000003
【００１６】
表１〜２に示される結果から、Ａｌ：２０〜５０質量％、Ｅｕ：１〜１０質量％、酸素：１．５質量％以下を含有し、残部がＢａおよび不可避不純物からなる組成、並びにＢａにＥｕが固溶したＢａＡ１４金属間化合物とＢａにＥｕが固溶したＢａ７Ａｌ１３金属間化合物相を有する組織からなる本発明ホットプレス体ターゲット１〜５は、これより酸素を多く含む従来ホットプレス体ターゲット１〜５に比べて、スパッタ中に発生するパーティクルの数が少ないことが分かる。