(57)【要約】【課題】  ノジュールの発生を抑制して初期安定性を著しく向上させ、且つ低コストで製造できるスパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】  酸化インジウムを主成分とする酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットにおいて、前記酸化物焼結体のアルキメデス密度ＡＤ（ｇ／ｃｍ３）とＸ線回折により求めた格子定数から算出される理論密度ＴＤ（ｇ／ｃｍ３）とをＡＤ／ＴＤ＞０．９９５の関係を満たすようにする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウムを主成分とする酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットにおいて、前記酸化物焼結体のアルキメデス密度ＡＤ（ｇ／ｃｍ３）とＸ線回折により求めた格子定数から算出される理論密度ＴＤ（ｇ／ｃｍ３）とがＡＤ／ＴＤ＞０．９９５の関係にあることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
請求項１において、前記ＡＤ及び前記ＴＤが、ＡＤ／ＴＤ＞０．９９８の関係にあることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記酸化物焼結体のバルク抵抗が、１．５×１０−４Ω・ｃｍ以上であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記格子定数が、１．０１２８５ｎｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記格子定数が、１．０１２８０ｎｍ以下であ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】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記酸化物焼結体が、さらに、酸化錫を含むことを特徴とする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】
本発明は、スパッタリングターゲットに関し、ノジュールの発生を抑制するように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、薄膜を成膜する方法の１つとしてスパッタリング法が知られている。スパッタリング法とは、スパッタリングターゲットをスパッタリングすることにより薄膜を得る方法であり、大面積化が容易であり、高性能の膜が効率よく成膜できるため、工業的に利用されている。また、近年、スパッタリングの方式として、反応性ガスの中でスパッタリングを行う反応性スパッタリング法や、ターゲットの裏面に磁石を設置して薄膜形成の高速化を図るマグネトロンスパッタリング法なども知られている。
【０００３】
このようなスパッタリング法で用いられる薄膜のうち、特に、酸化インジウム−酸化錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２の複合酸化物、以下、「ＩＴＯ」という）膜は、可視光透過性が高く、かつ導電性が高いので透明導電膜として液晶表示装置やガラスの結露防止用発熱膜、赤外線反射膜等に幅広く用いられている。
【０００４】
このため、より効率よく低コストで成膜するために、現在においてもスパッタ条件やスパッタ装置などの改良が日々行われており、装置を如何に効率的に稼働させるかが重要となる。
【０００５】
このようなＩＴＯスパッタリングにおいては、新しいスパッタリングターゲットをセットしてから初期アーク（異常放電）がなくなって製品を製造できるまでの時間が短いことと、一度セットしてからどれくらいの期間使用できるか（積算スパッタリング時間：ターゲットライフ）が問題となる。
【０００６】
従来、スパッタリングターゲットの初期アークは、ターゲット表面を研磨して平滑にすればするほど低減するといわれており、表面を平滑にした表面研磨ターゲットが主流となっている。
【０００７】
また、スパッタリングを連続的に行っていくと、ターゲット表面にノジュールという黒色の付着物が生じ、これが異常放電の原因となったり、パーティクルの発生源となったりするといわれている。従って、薄膜欠陥を防止するためには、定期的なノジュール除去が必要となり、生産性の低下につながるという問題がある。
【０００８】
例えば、ターゲットの表面粗さを所定の範囲内とすると共に、密度とバルク抵抗を所定の範囲とすることでアーキングやノジュールの発生を防止しようとする技術が開発されている（特許文献１参照）。また、表面粗さを所定の範囲に設定することでアーキングやノジュールの発生を防止しようとする技術も開発されている（特許文献２参照）。しかしながら、このような所定の表面粗さを有するＩＴＯスパッタリングターゲットを製造するためには、焼結後、研削により厚さを調整した後、徐々に細かい研磨砥石を用いて３〜４回の研磨工程が必要となり、製造時間及びコストが嵩むという問題があった。
【０００９】
一方、Ｘ線回折により面間隔が所定の範囲にある回折面を持つ相が形成され且つこれらの相の回折ピークの積分強度を所定の範囲に記載したＩＴＯターゲットが提案されている（特許文献３参照）が、基板温度が低い条件においても比抵抗値が低いＩＴＯ膜を成膜できるというものである。
【００１０】
【特許文献１】特許第２７５０４８３号公報
【特許文献２】特許第３１５２１０８号公報
【特許文献３】特許第２９７９６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、酸化物焼結体の密度及び電気伝導度がノジュールの発生と関係するが、特にアルキメデス密度ＡＤ（ｇ／ｃｍ３）とＸ線回折により求めた格子定数から算出される理論密度ＴＤとの比がノジュールの発生と強い相関を示すことを知見し、ノジュールの発生を抑制して初期安定性を著しく向上させ、且つ低コストで製造できる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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、酸化インジウムを主成分とする酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットにおいて、前記酸化物焼結体のアルキメデス密度ＡＤ（ｇ／ｃｍ３）とＸ線回折により求めた格子定数から算出される理論密度ＴＤ（ｇ／ｃｍ３）とがＡＤ／ＴＤ＞０．９９５の関係にあることを特徴とするスパッタリングターゲットにある。
【００１３】
かかる第１の態様では、アルキメデス密度ＡＤとＸ線回折により求めた格子定数から算出される理論密度ＴＤとの比が所定の値より大きいので、ノジュールの発生が抑制される。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ＡＤ及び前記ＴＤが、ＡＤ／ＴＤ＞０．９９８の関係にあることを特徴とするスパッタリングターゲットにある。
【００１５】
かかる第２の態様では、アルキメデス密度ＡＤとＸ線回折により求めた格子定数から算出される理論密度ＴＤの比が０．９９８より大きく、ノジュールがさらに抑制される。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記酸化物焼結体のバルク抵抗が、１．５×１０−４Ω・ｃｍ以上であることを特徴とするスパッタリングターゲットにある。
【００１７】
かかる第３の態様では、バルク抵抗が所定の値より大きいので、ノジュールがさらに抑制される。
【００１８】
本発明の第４の態様では、第１〜３の何れかの態様において、前記格子定数が、１．０１２８５ｎｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲットにある。
【００１９】
かかる第４の態様は、格子定数が所定の値より小さいので、ノジュールの発生がさらに抑制される。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記格子定数が、１．０１２８０ｎｍ以下であることを特徴とするスパッタリングターゲットにある。
【００２１】
かかる第５の態様では、格子定数が１．０１２８０ｎｍ以下であるので、ノジュールの発生がさらに抑制される。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記酸化物焼結体が、さらに、酸化錫を含むことを特徴とするスパッタリングターゲットにある。
【００２３】
かかる第６の態様では、酸化物焼結体が酸化錫を含むＩＴＯターゲットであるので、ノジュールの発生が抑制される。
【００２４】
本発明で、アルキメデス密度ＡＤ（ｇ／ｃｍ３）とは、実際の酸化物焼結体について、置換法、すなわち、アルキメデス法により測定される密度をいい、本発明では、室温で水を使用して測定した。一方、理論密度ＴＤ（ｇ／ｃｍ３）は、Ｘ線回折により求めた格子定数から算出されるもので、例えば、鉄マンガン鉱構造の（Ｉｎ０．９０５Ｓｎ０．０９５）２Ｏ３において酸素欠損などの格子欠陥がないと仮定して算出したものである。具体的には、例えば、（６２２）、（６６２）、（８４０）、（７６１）、（８４４）、（８６４）面からの回折ピークデータを用いて精密化計算を実施することより、格子定数の計算を行うことができる。
【００２５】
本発明では、ＡＤ／ＴＤ＞０．９９５、好ましくは、ＡＤ／ＴＤ＞０．９９８となる。
【００２６】
このような密度比を有する酸化物焼結体を得るためには、後で例示する製造工程において、酸素分圧ができるだけ高い雰囲気下で焼結する必要があるが、密度比は、原料粉末の種類、粒径、原料粉末のプレス圧、焼結時の雰囲気、焼結温度等の種々の条件によって変化し得るものである。何れにしても、製造後、アルキメデス法による密度の測定及びＸ線回折による理論密度の算出を行うことにより、ノジュールが抑制されたものであるか否かを判断することができる。
【００２７】
また、本発明のスパッタリングターゲットでは、酸化物焼結体のバルク抵抗が、１．５×１０−４Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。すなわち、バルク抵抗が大きいほどノジュールが抑制される。一方、上述したように、高い酸素分圧の雰囲気下で焼結するほど、バルク抵抗が低下する傾向にあるので、バルク抵抗を付加的な指標とする必要がある。また、バルク抵抗が小さくなると、ＤＣマグネトロンによるスパッタリングを行う際に好ましくなくなる。
【００２８】
さらに、酸化物焼結体中の酸素濃度が大きくなるほど、格子定数が低くなることが知られており、従って、格子定数が所定の値より小さいという点も付随的な指標となる。すなわち、本発明においては、格子定数が、１．０１２８５ｎｍ以下、好ましくは、１．０１２８０ｎｍ以下であるのが望ましく、これにより、ノジュールの発生がさらに抑制される。
【００２９】
ここで、本発明に係るスパッタリングターゲットの製造方法の一例をセラミックスターゲットを例として説明する。
【００３０】
まず、原料となる粉末を、所望の配合率で混合し、従来から公知の各種湿式法又は乾式法を用いて成形し、焼成する。
【００３１】
乾式法としては、コールドプレス（Ｃｏｌｄ  Ｐｒｅｓｓ）法やホットプレス（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓ）法等を挙げることができる。コールドプレス法では、混合粉を成形型に充填して成形体を作製し、大気雰囲気下または酸素雰囲気下で焼成・焼結させる。ホットプレス法では、混合粉を成形型内で直接焼結させる。
【００３２】
湿式法としては、例えば、濾過成形法（特開平１１−２８６００２号公報参照）を用いるのが好ましい。この濾過成形法は、セラミックス原料スラリーから水分を減圧排水して成形体を得るための非水溶性材料からなる濾過式成形型であって、１個以上の水抜き孔を有する成形用下型と、この成形用下型の上に載置した通水性を有するフィルターと、このフィルターをシールするためのシール材を介して上面側から挟持する成形用型枠からなり、前記成形用下型、成形用型枠、シール材、およびフィルターが各々分解できるように組立てられており、該フィルター面側からのみスラリー中の水分を減圧排水する濾過式成形型を用い、混合粉、イオン交換水と有機添加剤からなるスラリーを調製し、このスラリーを濾過式成形型に注入し、該フィルター面側からのみスラリー中の水分を減圧排水して成形体を製作し、得られたセラミックス成形体を乾燥脱脂後、焼成する。
【００３３】
各方法において、焼成温度は、例えば、ＩＴＯターゲットの場合には、１３００〜１６００℃が好ましく、さらに好ましくは、１４５０〜１６００℃である。その後、所定寸法に成形・加工のための機械加工を施しターゲットとする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のスパッタリングターゲットは、アルキメデス密度ＡＤとＸ線回折により求めた格子定数から算出される理論密度ＴＤとの比が所定の値より大きいので、ノジュールの発生が抑制され、特に、比抵抗が所定の値より大きいと、また、格子定数が所定の値以下であると、さらにノジュールが低減されるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、これに限定されるものではない。
【００３６】
（試験品１〜５）
酸化インジウム粉末と酸化錫粉末とをＩｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２＝９０：１０ｗｔ％の割合で混合し、バインダーを添加後、１４０ｍｍφの金型でプレス成形した。プレス成形された成形体を自然乾燥し、バインダーの脱脂を行った後、酸素雰囲気下で０．１ＭＰａ（ゲージ圧）、焼成温度１５５０℃、保持時間８時間で焼成を行うことにより得た量産品５種類を用意した。
【００３７】
これらの板材から、直径１０１．６ｍｍに切り出し、表面をダイヤモンド砥石＃１０００にて平面研削盤で仕上げ、５ｍｍの厚みとした。
【００３８】
研削後のターゲットをＩｎにて銅製バッキングプレートにボンディングし試験品１〜５のターゲットとした。
【００３９】
（試験例１）
試験品１〜５のターゲットをスパッタ装置に装着し、下記条件にてスパッタを行い、ランドマークテクノロジー社のアークカウンターにて、スパッタ時に発生するアーキングの累積発生回数を、アーキングモニターでカウントした。この結果を表１に示す。
【００４０】
スパッタ条件：
プロセス圧力（Ａｒ）＝０．４Ｐａ
酸素分圧（Ｏ２）＝２．７ｍＰａ
投入電力＝２Ｗ／ｃｍ  ２
投入積算電力量＝６０Ｗｈｒ／ｃｍ２
【００４１】
アーキングモニター：ランドマークテクノロジー社製のμＡｒｃＭｏｎｉｔｏｒ（ＭＡＭ  Ｇｅｎｅｓｉｓ）
アークモニター条件：
検出モード：エネルギー
アーク検出電圧：１００Ｖ
大−中エネルギー境界：５０ｍＪ
ハードアーク最低時間：１００μｓ
【００４２】
（試験例２）
スパッタ後の各ターゲットをバッキングプレートから剥離した後、Ｘ線回折法による格子定数及び密度、さらに、アルキメデス法による密度及びバルク抵抗を測定した。Ｘ線回折装置にはマックサイエンス社製のＭＸＰ１８を用い、格子定数の計算には、（６２２）、（６６２）、（８４０）、（７６１）、（８４４）、（８６４）面からの回折ピークデータを用いて精密化計算を実施した。また、バルク抵抗はＨａｌｌ計測器（東陽テクニカ社製のＲｅｓｉｔｅｓｔ８２００）で測定した。これらの結果も併せて表１に示す。
【００４３】
【表１】
2005060798.tif 000002
【００４４】
以上の結果、密度比が０．９９５より大きい、好ましくは０．９９８より大きい場合には、ノジュールが抑制されるため、累積アーク回数が低減され、また、そのなかでも、比抵抗が０．１５ｍΩ・ｃｍより小さいと、アーク回数が多少多くなり、さらに、格子定数が１．０１２８５以下、好ましくは１．０１２８０以下であると、アーク回数が多少少なくなることがわかった。