説明

酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット

【解決手段】PbおよびCdの少なくとも一方を含有することを特徴とする酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットまたは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【効果】本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、焼結温度が低温、たとえば1300℃程度であっても高い焼結密度となることができる。このため高い焼結密度を得るために原料粉末を高温で焼結する必要がないので、焼結炉にかかる負担が小さく、焼結炉の早期劣化を避けることができ、また、原料粉末からの亜鉛等の成分の揮発を抑制することができ、予定していた組成を有する膜を容易に形成することができる。また、本発明のスパッタリングターゲットは、比抵抗が小さい。さらに本発明のスパッタリングターゲットは、スパッタレート減少率が小さい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに関し、さらに詳しくは、低温焼結でも製造でき、高密度で比抵抗の低い、透明導電膜形成等に好適に使用することのできる酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、酸化インジウムに錫をドープして形成された材料(ITO)からなる膜(ITO膜)が、フラットパネルディスプレイ、タッチパネルおよび太陽電池等の分野において透明導電膜その他の用途として幅広く用いられている。しかし、ITOの主成分であるインジウムは高価であるので、透明導電膜等の製造コストが高いという問題に直面している。そこで、ITOより安価な代替材料の開発が待ち望まれている。
【0003】
ITOの代替材料としては安価な酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛系材料、中でも酸化ガリウム−酸化亜鉛系材料(GZO)や酸化アルミニウム−酸化亜鉛系材料(AZO)が注目されている。GZOは、酸化亜鉛に酸化ガリウム(Ga23)をドープして形成される材料であり、無色透明で、かつ高導電性を有する。
【0004】
GZO膜は、一般にGZO系のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法によって形成される。このようなスパッタリングにおいては、スパッタリングの進行に伴いノジュールと呼ばれる突起物がターゲット表面に発生し、これが原因となってアーキングやスプラッシュが発生し、安定的な成膜が困難になることがある。また、アーキング等が原因となってパーティクルがスパッタチャンバ内に浮遊し、これが膜に付着してGZO膜の品質を低下させることがある。このため、スパッタリングターゲットの開発においては、ノジュールなどの発生を抑制する技術が要求されている。このような技術としてスパッタリングターゲットの高密度化などが図られている。また、スパッタ速度を上げ、効率的な成膜を実現するためにスパッタリングターゲットの比抵抗を低下させる技術が求められている。AZOについても、上記GZOと同様の事情が存在する。
【0005】
上記の要求を満たすGZO系のスパッタリングターゲットとして、たとえば酸化アルミニウムを20〜500質量ppm含有し、焼結密度が5.55g/cm3以上である酸化ガリウム−酸化亜鉛系焼結体スパッタリングターゲット(特許文献1)や、酸化ジルコニウムを20〜2000質量ppm含有し、焼結密度が5.55g/cm3以上である酸化ガリウム−酸化亜鉛系焼結体スパッタリングターゲット(特許文献2)などが提案されている。
【0006】
しかし、特許文献1および特許文献2に記載されたスパッタリングターゲットは、原料粉末をCIP(等方冷間プレス)により成形した後に焼結しなければ高密度にはならない。CIPは特殊な方法であり、広汎に用いられる方法ではなく、またその装置は高価であり、これを行うとスパッタリングターゲットの製造コストが増大するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第4054054号公報
【特許文献2】特許第4098345号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、ノジュール、アーキングやパーティクルの発生を抑制できる程度に高い焼結密度および低い比抵抗率を有し、特殊な装置を用いることなく、低コストで製造することができる酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにPbもしくはCd、またはその両方を含有させると、CIPによらなくても高い焼結密度が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち、前記目的を達成する本発明は、PbおよびCdの少なくとも一方を含有することを特徴とする酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットまたは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットである。
【0011】
前記酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットまたは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの好適な態様として、
PbおよびCdのうちPbのみを含有し、その含有量が4〜2000質量ppmであり、
PbおよびCdのうちCdのみを含有し、その含有量が3〜2000質量ppmであり、
PbおよびCdを含有し、それぞれの含有量の合計が4〜2000質量ppmである。
【0012】
他の発明は、前記酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットであって、酸化ガリウムの濃度が0.1〜10質量%である酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットである。
【0013】
他の発明は、前記酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットであって、酸化アルミニウムの濃度が0.1〜10質量%である酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットである。
【0014】
他の発明は、酸化ガリウム粉末と酸化亜鉛粉末とPbおよびCdの少なくとも一方を含有する粉末とを含む混合粉末を焼結することを特徴とする酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法である。
【0015】
また、他の発明は、酸化アルミニウム粉末と酸化亜鉛粉末とPbおよびCdの少なくとも一方を含有する粉末とを含む混合粉末を焼結することを特徴とする酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法である。
【発明の効果】
【0016】
本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、CIPのような特殊な装置を用いることなく、低コストで製造することができ、高い焼結密度を有する。特に、本発明のスパッタリングターゲットは、焼結温度が低温、たとえば1300℃程度であっても高い焼結密度となることができる。たとえばガリウム濃度が0.5質量%である場合には、焼結温度が1300℃であっても焼結密度が5.60g/cm3以上となる。このため高い焼結密度を得るために原料粉末を高温で焼結する必要がないので、焼結炉にかかる負担が小さく、焼結炉の早期劣化を避けることができる。また、低温焼結が可能なことから、焼結中に原料粉末からの亜鉛等の成分の揮発を抑制することができるのでターゲットの組成の調整が容易であり、スタッパリングにより予定していた組成を有する膜を容易に形成することができる。また、本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、比抵抗が小さい。さらに本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、ターゲット密度が高くなることでノジュールの生成を抑えることができ、さらにはアーキングやパーティクルの発生も抑制することができる。したがって、安定したスパッタを行うことができ、ひいてはスパッタレート減少率も小さくすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
<酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット>
本発明に係る酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、PbおよびCdの少なくとも一方を含有することを特徴とする。すなわち本ターゲットは、一定量のPbもしくはCdまたはPbおよびCdと、一定量の酸化ガリウムと、残部の酸化亜鉛とからなる。
【0018】
本発明のスタッパリングターゲットがPbおよびCdのうちPbのみを含有する場合には、Pbの含有量は4〜2000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは5〜1000質量ppmであり、さらに好ましくは5〜500質量ppmであり、特に好ましくは5〜100質量ppmである。
【0019】
本発明のスタッパリングターゲットがPbおよびCdのうちCdのみを含有する場合には、Cdの含有量は3〜2000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは3〜1000質量ppmであり、さらに好ましくは3〜500質量ppmであり、特に好ましくは3〜100質量ppmである。
【0020】
本発明のスタッパリングターゲットがPbおよびCdの両方を含有する場合には、Pbの含有量とCdの含有量との合計は4〜2000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは5〜1000質量ppmであり、さらに好ましくは5〜500質量ppmであり、特に好ましくは5〜100質量ppmである。
【0021】
酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットがPbもしくはCdまたはPbおよびCdをそれぞれ上記に示した含有量で含んでいると、高い焼結密度が得られる。特にPbおよびCdの少なくとも一方を上記の含有量で含む酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、混合粉末を低温で焼結しても高い焼結密度が得られる。酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、一般に酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して得られた混合粉末を焼結して製造される。このとき焼結体の焼結密度は、一般に焼結温度が高いほど高くなり、焼結温度が低くなると低下する。たとえば混合粉末中の酸化ガリウム濃度が0.5質量%の場合、これを1500℃という高温で焼結すれば、混合粉末がPbおよびCdを含有していなくても焼結密度が5.60g/cm3以上の焼結体が得られるが、1300℃という低温で焼結すると、混合粉末がPbおよびCdを含有していない場合、焼結密度が5.53g/cm3程度の焼結体しか得られない。これに対し、PbおよびCdの少なくとも一方を上記の含有量で含む混合粉末の場合、1500℃という高温で焼結しても1300℃という低温で焼結しても、焼結密度が5.60g/cm3以上の焼結体を得ることができる。
【0022】
1500℃以上の高温で焼結を行うと、焼結炉にかかる負担が大きく、焼結炉の劣化が激しくなる。また、このような高温で焼結を行うと、原料粉末から亜鉛等の成分が揮発し、各成分の組成が変化するので、予定されていた組成を有するターゲットを形成することができない場合がある。本発明のスパッタリングターゲットは、上記のとおり1300℃という低温焼結であっても高い焼結密度を得ることができるので、焼結炉にかかる負担を小さくすることができ、焼結炉の劣化を低減させることができる。また本発明のスパッタリングターゲットは、上記のような低温焼結により焼結中における混合粉末からの亜鉛等の成分の揮発を抑制することができるので、予定していた組成を得ることが容易である。
【0023】
このような効果は、Pb添加およびCd添加のいずれにおいても得ることができる。また、PbとCdとを共存させても得ることができ、このときの好適なPbとCdとの合計量はPbまたはCdの単独添加の場合と大差がない。これらのことから、上記効果に対してPbとCdとは酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおいて同様のメカニズムで作用をしているものと考えられる。また、PbおよびCdの添加効果は、後述の酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおいても酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの場合と同様に現れることから、PbおよびCdは、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおいて同様のメカニズムで作用をしているものと考えられる。
【0024】
本発明に係る酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおける酸化ガリウム濃度は、特に制限はないが通常0.1〜10質量%であり、好ましくは0.5〜5.7質量%である。酸化ガリウム濃度がこの範囲内であると、ITOの有効な代替材料とすることができ、またPbおよびCdによる効果を好適に発現させることができる。ここで、酸化ガリウム濃度とは、Ga23換算で表記した数値である。
【0025】
本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの組成としては、前記PbおよびCd、酸化ガリウム、ならびに不可避的不純物以外が酸化亜鉛となる。
本発明のスタッパリングターゲットの密度は、前述のとおり焼結温度が高いほど高くなり、また酸化ガリウム濃度が高いほど低くなる傾向がある。本発明のスタッパリングターゲットの密度は、酸化ガリウム濃度が0.5質量%の場合、1200℃の焼結では5.49〜5.54g/cm3、1300℃の焼結では5.60〜5.61g/cm3、1400℃の焼結では5.60〜5.61g/cm3、1500℃の焼結では5.60〜5.61g/cm3程度である。酸化ガリウム濃度が3.0質量%の場合、1200℃の焼結では5.23〜5.27g/cm3、1300℃の焼結では5.47〜5.50g/cm3、1400℃の焼結では5.48〜5.51g/cm3、1500℃の焼結では5.50〜5.54g/cm3程度である。酸化ガリウム濃度が5.7質量%の場合、1200℃の焼結では5.12〜5.16g/cm3程度、1300℃の焼結では5.27〜5.29g/cm3、1400℃の焼結では5.28〜5.35g/cm3、1500℃の焼結では5.40〜5.50g/cm3程度である。
【0026】
本発明のスタッパリングターゲットは、PbもしくはCdまたはPbおよびCdをそれぞれ上記に示した含有量で含んでいることにより比抵抗率が低い。本スタッパリングターゲットの密度も、焼結密度と同様に焼結温度が高いほど高くなり、また酸化ガリウム濃度が高いほど低くなる傾向がある。本発明のスタッパリングターゲットの比抵抗率は、酸化ガリウム濃度が0.5質量%の場合、1300℃の焼結では1.0×10-3 〜2.0×10-3Ω・cm程度である。
【0027】
また、本発明のスタッパリングターゲットは、PbもしくはCdまたはPbおよびCdをそれぞれ上記に示した含有量で含んでいることによりスパッタレート減少率が低い。本発明のスタッパリングターゲットのスパッタレート減少率は、酸化ガリウム濃度が0.5質量%、1300℃の焼結温度の場合、19〜23%程度である。なお、スパッタレート減少率の測定方法については実施例において詳述した。
【0028】
本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、たとえば以下のような方法で製造することができる。PbおよびCdのうちPbのみを含有するスパッタリングターゲットを製造する場合には、Pbの含有量が5〜1000質量ppmとなるように、Pbを含有する粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成し、この混合粉末を焼結する。PbおよびCdのうちCdのみを含有するスパッタリングターゲットを製造する場合には、Cdの含有量が3〜1000質量ppmとなるように、Cdを含有する粉末と酸化ガリウム粉末と酸化亜鉛粉末とを混合して混合粉末を作成し、この混合粉末を焼結する。PbおよびCdの両方を含有するスパッタリングターゲットを製造する場合には、Pbの含有量とCdの含有量との合計が5〜1000質量ppmとなるようにPbを含有する粉末とCdを含有する粉末と酸化ガリウム粉末と酸化亜鉛粉末とを混合して混合粉末を作成し、この混合粉末を焼結する。スパッタリングターゲットにおける酸化ガリウムの濃度を0.5〜5.7質量%とする場合には、上記の各場合において酸化ガリウムの濃度が0.5〜5.7質量%となるように酸化ガリウム粉末を混合して混合粉末を作成すればよい。
【0029】
前記Pbを含有する粉末としては、Pbの金属粉末、Pbの酸化物粉末およびその他のPb化合物粉末のいずれであってもよい。Pbの酸化物としては、PbO、PbO2およびPb34等が挙げられる。前記Cdを含有する粉末も、Cdの金属粉末、Cdの酸化物粉末およびその他のCd化合物粉末のいずれであってもよい。Cdの酸化物としては、CdOが挙げられる。
【0030】
前記Pbを含有する粉末、Cdを含有する粉末、酸化ガリウム粉末および酸化亜鉛粉末のBET(Brunauer-Emmett-Teller)法で測定された平均粒径は、通常0.05〜0.5μmである。
【0031】
混合粉末は、前記各粉末を、例えばボールミル等により混合することにより得られる。
混合粉末の焼結方法には、特に制限はないが、通常これを成形して成形体とし、これを焼結炉で焼結する方法が採られる。混合粉末は、そのまま成形して成形体としてもよいが、必要により混合粉末にバインダーを加えて成形してもよい。このバインダーとしては、公知の粉末冶金法において成形体を得るときに使用されるバインダー、例えばポリビニルアルコール等を使用することができる。また得られた成形体は、必要に応じて公知の粉末冶金法において採用される方法により脱脂してもよい。成形方法も、公知の粉末冶金法において採用される方法を適用することができる。すなわち、本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、CIPのような特殊な成形方法を用いることなく高密度に製造することができる。
【0032】
得られた成形体を焼結することにより焼結体を得る。焼結は、公知の粉末冶金法において採用される焼結炉を用いることができる。焼結雰囲気としては、酸素ガス含有ガスが好ましい。具体的には、大気をはじめとして、酸素ガス、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガス、および窒素ガスとアルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスなどを挙げることができる。酸素ガス含有ガスにおける酸素濃度は、5〜100vol%が好ましい。また、大気中で酸素ガスをフローさせながら焼結してもよい。
【0033】
前述のとおり、本発明の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、1500℃のような高温で焼結しなくても高密度とすることができる。たとえば、酸化ガリウム濃度が0.5質量%の場合、1300℃という低温で焼結しても5.60g/cm3以上の焼結密度が得られる。
【0034】
<酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット>
本発明に係る酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、PbおよびCdの少なくとも一方を含有することを特徴とする。すなわち本ターゲットは、一定量のPbもしくはCdまたはPbおよびCdと、一定量の酸化アルミニウムと、残部の酸化亜鉛とからなる。
【0035】
本発明のスタッパリングターゲットがPbおよびCdのうちPbのみを含有する場合には、Pbの含有量は4〜2000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは5〜1000質量ppmであり、さらに好ましくは5〜500質量ppmであり、特に好ましくは5〜100質量ppmである。
【0036】
本発明のスタッパリングターゲットがPbおよびCdのうちCdのみを含有する場合には、Cdの含有量は3〜2000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは3〜1000質量ppmであり、さらに好ましくは3〜500質量ppmであり、特に好ましくは3〜100質量ppmである。
【0037】
本発明のスタッパリングターゲットがPbおよびCdの両方を含有する場合には、Pbの含有量とCdの含有量との合計は4〜2000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは5〜1000質量ppmであり、さらに好ましくは5〜500質量ppmであり、特に好ましくは質量5〜100ppmである。
【0038】
酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットがPbもしくはCdまたはPbおよびCdをそれぞれ上記に示した含有量で含んでいると、高い焼結密度が得られる。特にPbおよびCdの少なくとも一方を上記の含有量で含む酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、混合粉末を低温で焼結しても高い焼結密度が得られる。酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、一般に酸化アルミニウム(Al23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して得られた混合粉末を焼結して製造される。このとき焼結体の焼結密度は、一般に焼結温度が高いほど高くなり、焼結温度が低くなると低下する。たとえば混合粉末中の酸化アルミニウムが2.0質量%の場合、これを1500℃という高温で焼結すれば、混合粉末がPbおよびCdを含有していなくても焼結密度が5.54g/cm3以上の焼結体が得られるが、1300℃という低温で焼結すると、混合粉末がPbおよびCdを含有していない場合、焼結密度が5.47g/cm3程度の焼結体しか得られない。これに対し、PbおよびCdの少なくとも一方を上記の含有量で含む混合粉末の場合、1500℃という高温で焼結しても1300℃という低温で焼結しても、焼結密度が5.54g/cm3以上の焼結体を得ることができる。
【0039】
1500℃以上の高温で焼結を行うと、焼結炉にかかる負担が大きく、焼結炉の劣化が激しくなる。また、このような高温で焼結を行うと、原料粉末から亜鉛等の成分が揮発し、各成分の組成が変化するので、予定されていた組成を有するターゲットを形成することができない場合がある。本発明のスパッタリングターゲットは、上記のとおり1300℃という低温焼結であっても高い焼結密度を得ることができるので、焼結炉にかかる負担を小さくすることができ、焼結炉の劣化を低減させることができる。また本発明のスパッタリングターゲットは、上記のような低温焼結により焼結中における混合粉末からの亜鉛等の成分の揮発を抑制することができるので、予定していた組成を得ることが容易である。
【0040】
このような効果は、Pb添加およびCd添加のいずれにおいても得ることができる。また、PbとCdとを共存させても得ることができ、このときの好適なPbとCdとの合計量はPbまたはCdの単独添加の場合と大差がない。これらのことから、上記効果に対してPbとCdとは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおいて同様のメカニズムで作用をしているものと考えられる。また、PbおよびCdの添加効果は、前述の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおいても酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの場合と同様に現れることから、PbおよびCdは、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおいて同様のメカニズムで作用をしているものと考えられる。
【0041】
本発明に係る酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおける酸化アルミニウム濃度は、特に制限はないが通常0.1〜10質量%であり、好ましくは0.5〜6.0質量%である。酸化アルミニウム濃度がこの範囲内であると、ITOの有効な代替材料とすることができ、またPbおよびCdによる効果を好適に発現させることができる。ここで、酸化アルミニウム濃度とは、Al23換算で表記した数値である。
【0042】
本発明の酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの組成としては、前記PbおよびCd、酸化アルミニウム、ならびに不可避的不純物以外が酸化亜鉛となる。
本発明の酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、密度、比抵抗率およびスパッタレート減少率については、前記酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットと同様の効果を有する。
【0043】
本発明の酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、たとえば以下のような方法で製造することができる。PbおよびCdのうちPbのみを含有するスパッタリングターゲットを製造する場合には、Pbの含有量が5〜1000質量ppmとなるように、Pbを含有する粉末と酸化アルミニウム(Al23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成し、この混合粉末を焼結する。PbおよびCdのうちCdのみを含有するスパッタリングターゲットを製造する場合には、Cdの含有量が3〜1000質量ppmとなるように、Cdを含有する粉末と酸化アルミニウム粉末と酸化亜鉛粉末とを混合して混合粉末を作成し、この混合粉末を焼結する。PbおよびCdの両方を含有するスパッタリングターゲットを製造する場合には、Pbの含有量とCdの含有量との合計が5〜1000質量ppmとなるようにPbを含有する粉末とCdを含有する粉末と酸化アルミニウム粉末と酸化亜鉛粉末とを混合して混合粉末を作成し、この混合粉末を焼結する。スパッタリングターゲットにおける酸化アルミニウムの濃度を0.5〜6.0質量%とする場合には、上記の各場合において酸化アルミニウムの濃度が0.5〜6.0質量%となるように酸化アルミニウム粉末を混合して混合粉末を作成すればよい。
【0044】
前記Pbを含有する粉末としては、Pbの金属粉末、Pbの酸化物粉末およびその他のPb化合物粉末のいずれであってもよい。Pbの酸化物としては、PbO、PbO2およびPb34等が挙げられる。前記Cdを含有する粉末も、Cdの金属粉末、Cdの酸化物粉末およびその他のCd化合物粉末のいずれであってもよい。Cdの酸化物としては、CdOが挙げられる。
【0045】
前記Pbを含有する粉末、Cdを含有する粉末、酸化アルミニウム粉末および酸化亜鉛粉末のBET(Brunauer-Emmett-Teller)法で測定された平均粒径は、通常0.05〜0.5μmである。
【0046】
混合粉末は、前記各粉末を、例えばボールミル等により混合することにより得られる。
混合粉末の焼結方法には、特に制限はないが、通常これを成形して成形体とし、これを焼結炉で焼結する方法が採られる。混合粉末は、そのまま成形して成形体としてもよいが、必要により混合粉末にバインダーを加えて成形してもよい。このバインダーとしては、公知の粉末冶金法において成形体を得るときに使用されるバインダー、例えばポリビニルアルコール等を使用することができる。また得られた成形体は、必要に応じて公知の粉末冶金法において採用される方法により脱脂してもよい。成形方法も、公知の粉末冶金法において採用される方法を適用することができる。すなわち、本発明の酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、CIPのような特殊な成形方法を用いることなく高密度に製造することができる。
【0047】
得られた成形体を焼結することにより焼結体を得る。焼結は、公知の粉末冶金法において採用される焼結炉を用いることができる。焼結雰囲気としては、酸素ガス含有ガスが好ましい。具体的には、大気をはじめとして、酸素ガス、窒素ガスと酸素ガスとの混合ガス、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガス、および窒素ガスとアルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスなどを挙げることができる。酸素ガス含有ガスにおける酸素濃度は、5〜100vol%が好ましい。また、大気中で酸素ガスをフローさせながら焼結してもよい。
【0048】
前述のとおり、本発明の酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、1500℃のような高温で焼結しなくても高密度とすることができる。たとえば、酸化アルミニウム濃度が0.5質量%の場合、1300℃という低温で焼結しても5.54g/cm3以上の焼結密度が得られる。
【0049】
上記酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、酸化ガリウムおよび酸化亜鉛系からなる系にPb等が含有されてなるスパッタリングターゲットであり、酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、酸化アルミニウムおよび酸化亜鉛からなる系にPb等が含有されてなるスパッタリングターゲットであるが、上述のとおりPb等の添加効果は、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットおよび酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットにおいて同様に現れることから、酸化ガリウム、酸化アルミニウムおよび酸化亜鉛系からなる系にPb等が含有されてなるスパッタリングターゲットにおいても、上記酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット等と同様な効果が得られるものと考えられる。
【0050】
なお、混合粉末中やスパッタリングターゲット中のPb、Cd、GaおよびAl等の化学組成については、ICP法等で測定することができる。以下の実施例では、混合粉末中のPb、Cd、GaおよびAl等の濃度とスパッタリングターゲット中のPb、Cd、GaおよびAl等の濃度とが同じであることが確認できている。
【実施例】
【0051】
まず、実施例において採用した測定方法を説明する。
〈密度および相対密度〉
前記スパッタリングターゲットの相対密度をアルキメデス法に基づき測定した。具体的には、スパッタリングターゲットの空中重量を体積(スパッタリングターゲットの水中重量/計測温度における水比重)で除して密度を算出し、この密度の、下記式(X)に基づく理論密度ρ(g/cm3)に対する百分率の値を相対密度(単位:%)とした。結果を表1に示した。
【0052】
【数1】

(式(X)中、C1〜Ciはそれぞれターゲット焼結体の構成物質の含有量(重量%)を
示し、ρ1〜ρiはC1〜Ciに対応する各構成物質の密度(g/cm3)を示す。)。
【0053】
〈比抵抗率〉
比抵抗率は、JIS K7194に準じた四探針法により、ロレスターGP MCP−T610(三菱化学(株)製)を用いて測定した。
【0054】
〈スパッタレート減少率〉
直径4inch、厚さ5mmのスパッタリングターゲットをバッキングプレートに接合し、下記のスパッタリング条件にしたがってスパッタリング処理を施した。この処理を投入電力量3W/cm2で行った。
【0055】
<スパッタリング条件>
装置;DCマグネトロンスパッタ装置、排気系クライオポンプ、ロータリーポンプ
到達真空度:3×10-6Pa
スパッタ圧力:0.4Pa
酸素分圧:1×10-3Pa
【0056】
上記条件でのスパッタリング処理により30、60、120および180分間成膜を行い、各時点での膜厚を測定した。横軸に処理時間、縦軸に膜厚をとり、曲線を作成した。スパッタリング開始時およびスパッタリング終了時における前記曲線の接線の傾きを、それぞれスパッタリング開始時のスパッタレートRiおよびスパッタリング終了時のスパッタレートReとし、次式によりスパッタレート減少率を求めた。スパッタリング終了時は、ターゲットのエロージョン部(スパッタリングにより最も深く掘れた部分)の厚みが1mmになった時点とした。
【0057】
【数2】

<酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット>
[PbおよびCdの含有量による効果ならびに焼結温度による効果の比較]
(実施例GP1〜GP9)
Pbの含有量が表1に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、PbO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合し、20Lのポリプロピレン製ポットに入れ、ボールミル混合することにより混合粉末を作成した。メディアは直径10mmのZrO2ボールとした。使用したPbO粉末、酸化ガリウム粉末および酸化亜鉛粉末のBET法で測定した平均粒径は、それぞれ0.24μm、0.12μmおよび0.35μmであった。
【0058】
混合粉末に、4質量%に希釈したポリビニルアルコールを混合粉末に対して6質量%添加し、乳鉢を用いてポリビニルアルコールを粉末によく馴染ませ、5.5メッシュの篩に通した。ポリビニルアルコールが混合された混合粉末をプレス用の型に充填し、プレス圧500kg/cm2で60秒間、一軸成形した。
【0059】
得られた成形体を容量が約1m3の焼結炉に入れ、大気中にて1200℃で8h焼結した。昇温速度を100℃/h、降温速度を100℃/hとした。
得られた焼結体を切削加工することにより、474×305×12mmtの酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。なお、スパッタレート減少率測定においては直径4inch、厚さ5mmとした。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表1に示した。
【0060】
(比較例G1)
PbO粉末を使用しなかったこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表1に示した。
【0061】
(実施例GP10〜GP18)
Pbの含有量が表2に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、PbO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度、比抵抗率およびスパッタレート減少率の測定を行った。結果を表2に示した。
【0062】
(比較例G2)
PbO粉末を使用しなかったことおよび焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度、比抵抗率およびスパッタレート減少率の測定を行った。結果を表2に示した。
【0063】
(実施例GP19〜GP27)
Pbの含有量が表3に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、PbO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1400℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表3に示した。
【0064】
(比較例G3)
PbO粉末を使用しなかったことおよび焼結温度を1400℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表3に示した。
【0065】
(実施例GP28〜GP36)
Pbの含有量が表4に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、PbO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1500℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表4に示した。
【0066】
(比較例G4)
PbO粉末を使用しなかったことおよび焼結温度を1500℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表4に示した。
【0067】
(実施例GC1〜GC9)
PbO粉末の代わりにCdO粉末を使用し、Cdの含有量が表5に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、CdO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したCdO粉末のBET法で測定した平均粒径は0.34μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表5に示した。
【0068】
(実施例GC10〜GC18)
PbO粉末の代わりにCdO粉末を使用し、Cdの含有量が表6に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、CdO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度、比抵抗率およびスパッタレート減少率の測定を行った。結果を表6に示した。
【0069】
(実施例GC19〜GC27)
PbO粉末の代わりにCdO粉末を使用し、Cdの含有量が表7に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、CdO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1400℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表7に示した。
【0070】
(実施例GC29〜GC36)
PbO粉末の代わりにCdO粉末を使用し、Cdの含有量が表8に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、CdO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1500℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表8に示した。
【0071】
(実施例GPC1〜GPC9)
PbO粉末の他にCdO粉末を使用し、PbおよびCdの含有量が表9に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、PbO粉末とCdO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
【0072】
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度、比抵抗率およびスパッタレート減少率の測定を行った。結果を表9に示した。
表1より、焼結温度が1200℃の場合には、Pb添加によりターゲットの密度が向上する効果が現れるが、焼結温度が低いため、焼結温度が1300℃以上の場合と比較して密度が大きくならないことがわかった。
【0073】
表2より、焼結温度が1300℃の場合には、Pb添加によりターゲットの密度が十分に高くなり、比抵抗率もそれに伴い低下することがわかった。スパッタレート減少率も、Pb添加量が10ppm以下である場合はPb添加量が多いほど低くなり、Pb添加量が10ppmを超えるとほぼ一定となった。この結果から、Pbを含有し、1300℃の焼結で得られたターゲットは、スパッタレート減少率が低く、安定したスパッタリングが可能であることがわかった。
【0074】
表3より、焼結温度が1400℃の場合には、Pb添加によりターゲットの密度がほぼ理論密度近くまで高くなることがわかった。
表4より、焼結温度が1500℃の場合には、Pbを添加しなくても大きな密度が得られるが、Pb添加によりさらに密度が向上することがわかった。
【0075】
表5〜表8より、Cd添加の場合にも、表1〜4に示されたPb添加の場合の効果と同様の効果が得られることがわかった。
表9より、PbおよびCdの両方を添加し、1300℃で焼結した場合にも、表2に示されたPbを単独で添加し、1300℃で焼結した場合の効果と同様の効果が得られることがわかった。
【0076】
[酸化ガリウムの含有量による効果の比較]
(実施例GP37〜GP42)
Pbの含有量および酸化ガリウム(Ga23)の含有量が表10に示した数値となるように、PbO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
【0077】
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度および相対密度の測定を行った。結果を表10に示した。また、実施例GP12およびGP14についても相対密度の測定を行い、その結果を表10に示した。
【0078】
(比較例P1〜P2)
Pbの含有量が表10に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)粉末を使用せず、PbO粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度および相対密度の測定を行った。結果を表10に示した。
【0079】
(比較例1)
PbO粉末および酸化ガリウム(Ga23)粉末を使用せず、酸化亜鉛(ZnO)粉末のみを使用したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度および相対密度の測定を行った。結果を表10に示した。
【0080】
(比較例G5〜G7)
PbO粉末を使用せず、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が表10に示した数値となるように、酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度および相対密度の測定を行った。結果を表10に示した。
【0081】
(実施例GC37〜GC42)
PbO粉末の代わりにCdO粉末を使用し、Cdの含有量および酸化ガリウム(Ga23)の含有量が表11に示した数値となるように、CdO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
【0082】
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度および相対密度の測定を行った。結果を表11に示した。また、実施例GC12およびGC14についても相対密度の測定を行い、その結果を表11に示した。
【0083】
(比較例C1〜C2)
PbO粉末の代わりにCdO粉末を使用し、Cdの含有量が表11に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)粉末を使用せず、CdO粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃としたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
【0084】
この酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度および相対密度の測定を行った。結果を表11に示した。
表10より、Ga23の含有量が多くなると焼結しにくくなり、ターゲットの密度が低下する傾向があるが、Pbを添加することでその傾向が抑えられ、高Ga23含有量であっても十分に高い密度が得られることがわかった。
表11より、Cd添加の場合にも、表10に示されたPb添加の場合の効果と同様の効果が得られることがわかった。
【0085】
[含有される金属の種類による効果の比較]
(比較例GAl1〜GAl2)
PbO粉末の代わりにAl23粉末を使用し、Alの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、Al23粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したAl23粉末のBET法で測定した平均粒径は0.33μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
【0086】
(比較例GZr1〜GZr2)
PbO粉末の代わりにZrO2粉末を使用し、Zrの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、ZrO2粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したZrO2粉末のBET法で測定した平均粒径は0.22μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
【0087】
(比較例GIn1〜GIn2)
PbO粉末の代わりにIn23粉末を使用し、Inの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、In23粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したIn23粉末のBET法で測定した平均粒径は0.13μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
【0088】
(比較例GSn1〜GSn2)
PbO粉末の代わりにSnO2粉末を使用し、Snの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、SnO2粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したSnO2粉末のBET法で測定した平均粒径は0.14μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
【0089】
(比較例GSb1〜GSb2)
PbO粉末の代わりにSb23粉末を使用し、Sbの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、Sb23粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したSb23粉末のBET法で測定した平均粒径は0.24μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
【0090】
(比較例GBi1〜GBi2)
PbO粉末の代わりにBi23粉末を使用し、Biの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、Bi23粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したBi23粉末のBET法で測定した平均粒径は0.37μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
【0091】
(比較例GCu1〜GCu2)
PbO粉末の代わりにCu2O粉末を使用し、Cuの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、Cu2O粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したCu2O粉末のBET法で測定した平均粒径は0.24μmであった。
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
【0092】
(比較例GNi1〜GNi2)
PbO粉末の代わりにNiO粉末を使用し、Niの含有量が表12に示した数値となるように、また酸化ガリウム(Ga23)の含有量が0.5質量%になるように、NiO粉末と酸化ガリウム(Ga23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合して混合粉末を作成したこと、焼結温度を1300℃にしたこと以外は実施例GP1と同様にして、酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したNiO粉末のBET法で測定した平均粒径は0.25μmであった。
【0093】
この酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表12に示した。
表12より、添加した種々の金属のうち、焼結密度にターゲットの大きな効果が現れたのはPbおよびCdのみであり、他の金属では効果が小さいか、むしろ逆効果であることがわかった。
【0094】
<酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット>
(実施例AP1〜AP10)
Pbおよび酸化アルミニウム(Al23)の含有量が表13に示した数値となるように、PbO粉末と酸化アルミニウム(Al23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合し、20Lのポリプロピレン製ポットに入れ、ボールミル混合することにより混合粉末を作成した。メディアは直径10mmのZrO2ボールとした。使用したPbO粉末、酸化アルミニウム粉末および酸化亜鉛粉末のBET法で測定した平均粒径は、それぞれ0.24μm、0.33μmおよび0.35μmであった。
【0095】
混合粉末に、4質量%に希釈したポリビニルアルコールを混合粉末に対して6質量%添加し、乳鉢を用いてポリビニルアルコールを粉末によく馴染ませ、5.5メッシュの篩に通した。ポリビニルアルコールが混合された混合粉末をプレス用の型に充填し、プレス圧500kg/cm2で60秒間、一軸成形した。
【0096】
得られた成形体を容量が約1m3の焼結炉に入れ、大気中にて1300℃で8h焼結した。昇温速度を100℃/h、降温速度を100℃/hとした。
得られた焼結体を切削加工することにより、474×305×12mmtの酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。なお、スパッタレート減少率測定においては直径4inch、厚さ5mmとした。
【0097】
この酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表13に示した。また、実施例AP3、実施例AP4および比較例A2については、上記の方法でスパッタレート減少率の測定を行った。結果を表13に示した。
【0098】
(比較例A1〜A5)
PbO粉末を使用せず、酸化アルミニウム(Al23)の含有量が表13に示した数値となるように、酸化アルミニウム(Al23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合したこと以外は実施例AP1と同様にして、酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表13に示した。
【0099】
(実施例AC1〜AC10)
Cdおよび酸化アルミニウム(Al23)の含有量が表14に示した数値となるように、CdO粉末と酸化アルミニウム(Al23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合し、20Lのポリプロピレン製ポットに入れ、ボールミル混合することにより混合粉末を作成したこと以外は実施例AP1と同様にして酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。使用したCdO粉末のBET法で測定した平均粒径は0.34μmであった。
【0100】
この酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表14に示した。また、実施例AC3および実施例AC4については、上記の方法でスパッタレート減少率の測定を行った。結果を表14に示した。
【0101】
表13より、Al23の含有量が多くなると焼結しにくくなり、ターゲットの密度が低下する傾向があるが、Pbを添加することでその傾向が抑えられ、高Al23含有量であっても十分に高い密度が得られることがわかった。また、スパッタレート減少率は、Pb添加量が多いほど低くなり、酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、Pbの添加により安定したスパッタリングが可能となることがわかった。
表14より、Cd添加の場合にも、表13に示されたPb添加の場合の効果と同様の効果が得られることがわかった。
【0102】
(実施例AP11〜AP16)
Pbの含有量が表15に示した数値となるように、また酸化アルミニウム(Al23)の含有量が2.0質量%となるように、PbO粉末と酸化アルミニウム(Al23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合し、さらに成形体を表15に示した焼結温度で焼結したこと以外は、実施例AP1と同様にして酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
この酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表15に示した。
【0103】
(実施例AC11〜AC16)
Cdの含有量が表16に示した数値となるように、また酸化アルミニウム(Al23)の含有量が2.0質量%となるように、CdO粉末と酸化アルミニウム(Al23)粉末と酸化亜鉛(ZnO)粉末とを混合し、さらに成形体を表16に示した焼結温度で焼結したこと以外は、実施例AC1と同様にして酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットを製造した。
【0104】
この酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットに対して、上記の方法で密度の測定を行った。結果を表16に示した。
表15より、1200℃、1400℃および1500℃の焼結の場合にも、1300℃の焼結の場合と同様なPb添加効果が得られることがわかった。
【0105】
表16より、1200℃、1400℃および1500℃の焼結の場合にも、1300℃の焼結の場合と同様なCd添加効果が得られることがわかった。
【0106】
【表1】

【0107】
【表2】

【0108】
【表3】

【0109】
【表4】

【0110】
【表5】

【0111】
【表6】

【0112】
【表7】

【0113】
【表8】

【0114】
【表9】

【0115】
【表10】

【0116】
【表11】

【0117】
【表12】

【0118】
【表13】

【0119】
【表14】

【0120】
【表15】

【0121】
【表16】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
PbおよびCdの少なくとも一方を含有することを特徴とする酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットまたは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項2】
PbおよびCdのうちPbのみを含有し、その含有量が4〜2000質量ppmであることを特徴とする請求項1に記載の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットまたは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項3】
PbおよびCdのうちCdのみを含有し、その含有量が3〜2000質量ppmであることを特徴とする請求項1に記載の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットまたは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項4】
PbおよびCdを含有し、それぞれの含有量の合計が4〜2000質量ppmであることを特徴とする請求項1に記載の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットまたは酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットであって、酸化ガリウムの濃度が0.1〜10質量%であることを特徴とする酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項6】
請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットであって、酸化アルミニウムの濃度が0.1〜10質量%であることを特徴とする酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット。
【請求項7】
酸化ガリウム粉末と酸化亜鉛粉末とPbおよびCdの少なくとも一方を含有する粉末とを含む混合粉末を焼結することを特徴とする酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項8】
酸化アルミニウム粉末と酸化亜鉛粉末とPbおよびCdの少なくとも一方を含有する粉末とを含む混合粉末を焼結することを特徴とする酸化アルミニウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲットの製造方法。

【公開番号】特開2013−100565(P2013−100565A)
【公開日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−46879(P2010−46879)
【出願日】平成22年3月3日(2010.3.3)
【出願人】(000006183)三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Fターム(参考)】