JP2001039771A - 焼結体及びスパッタリングターゲット並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｚｎ、Ｓ、Ｓｉ及びＯからなる焼結体の作製
時にクラックや割れが発生せず、製造歩留りが高く、か
つ大電力でのスパッタを行っても割れが発生しない光記
録媒体の保護膜形成に有用なスパッタリングターゲット
を提供する。 【解決手段】 原料粉末の硫化亜鉛と二酸化ケイ素に、
酸化亜鉛を０．５〜５ｗｔ％添加し、ホットプレス焼結
を行うことにより、製造歩留りが高く、高密度のスパッ
タリングターゲットを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ビームを用いて情
報を記録、再生及び消去することができる光記録メディ
アの保護膜を形成するために用いられる硫化亜鉛と二酸
化ケイ素を主成分とする焼結体及び該焼結体を用いて成
るスパッタリングターゲット並びにその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】光ビームを用いて情報を記録、再生及び
消去することができる光ディスクの保護膜としては硫化
亜鉛（ＺｎＳ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の混合膜が
多く用いられており、また、その形成方法としては硫化
亜鉛と二酸化ケイ素から成る焼結体をスパッタリングタ
ーゲットに用いたスパッタリング法が多く用いられてい
る。

【０００３】このような光ディスクに代表される光記録
媒体の保護膜形成用に使用されるスパッタリングターゲ
ットに用いられる硫化亜鉛と二酸化ケイ素から成る焼結
体の製造は、ＣＩＰ（低温静水圧プレス）法とＨＩＰ
（高温静水圧プレス）法を併用する方法、ホットプレス
法等の方法で行われており、中でも工業的にはホットプ
レス法が主に採用されている。

【０００４】しかし、硫化亜鉛と二酸化ケイ素からなる
ようなセラミックスの焼結体では、割れやクラックが製
造工程中に発生しやすく、それらが歩留りを低下させる
主な要因として知られており、製造中に発生する割れや
クラックの防止が急務となっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光記録媒体の保護膜形
成用に使用されるスパッタリングターゲットに用いられ
る焼結体の構成成分である硫化亜鉛と二酸化ケイ素とは
加圧焼結してもほとんど固溶せず、また、硫化亜鉛と二
酸化ケイ素では熱膨張率が異なるため、加圧焼結による
焼結体の製造時において、焼結体を焼結温度から室温ま
で冷却する際に、焼結体中の結晶粒界に残留応力が生ず
る。応力が残留したまま空気中の水分を吸湿した場合、
焼結体の体積が増加して容易に焼結体に割れやクラック
が生じてしまうという問題点があった。

【０００６】特に、より高密度の焼結体を得るために
は、より高温で焼結させることが有利であるが、硫化亜
鉛の閃亜鉛鉱型構造からウルツ鉱型構造への転移温度以
上の高温で焼結させると、前述の影響がより顕著となる
ため、割れやクラックのない焼結体を得ることが困難で
ある。

【０００７】さらにスパッタリングターゲットの密度が
低い場合、熱伝導性、抗折力等が低く機械的強度が十分
ではないため、スパッタリング中のターゲットに割れや
クラックが発生してしまい、高パワーをかけられず、そ
の結果、光ディスクの製造スループットを上げられない
という問題があった。さらに、低密度ターゲットではタ
ーゲット組織中に多数の空隙が存在し、それらがノジュ
ールと呼ばれる再付着物の集合体を形成し、パーティク
ルの発生源になり、製品歩留りを低下させるという問題
点があった。

【０００８】本発明はこのような事情に着目してなされ
たものであり、光記録媒体の保護膜形成に有用なスパッ
タリングターゲットであって、高速成膜が可能な高密度
のスパッタリングターゲット及びそのようなスパッタリ
ングターゲットを製造することのできる焼結密度が高
く、機械的強度が強く、熱衝撃にも強い焼結体を提供す
るとともに、そのような焼結体をホットプレス法等の加
圧焼結法を用いて、簡便に製造歩留り良く製造すること
が可能な製造方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題に
鑑みて、鋭意検討を行った結果、光記録媒体の保護膜形
成用に使用されるスパッタリングターゲットに用いられ
る硫化亜鉛（ＺｎＳ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）から
成る焼結体の製造において、原料である硫化亜鉛と二酸
化ケイ素に酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合して得られた混合
粉末を特定のホットプレス条件で焼結させることによ
り、焼結時に割れやクラックが発生せず、再現性良く高
密度で機械的強度が強く、熱衝撃にも強い焼結体を製造
できることを見出した。

【００１０】また、このようにして得られた焼結体を用
いたスパッタリングターゲットは、焼結体の焼結性が高
いため機械的強度が増加し、熱衝撃にも強く、より高出
力のスパッタリングを行っても割れやクラックが発生す
ることがなく、大電力の投入が可能となり、高速でかつ
安定なスパッタリングが可能となるという知見を得た。

【００１１】すなわち、本発明の焼結体は、硫化亜鉛及
び二酸化ケイ素を主成分とする焼結体であって、亜鉛と
ケイ素の複酸化物をさらに含むことを特徴とする焼結
体、及びこの焼結体よりなるスパッタリングターゲッ
ト、更に本発明の焼結体は、硫化亜鉛と二酸化ケイ素を
主成分とする焼結体であって、該焼結体が以下の又は
の少なくとも一方を満たすことを特徴とする焼結体、
及びこの焼結体よりなるスパッタリングターゲット、 ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく焼結体の３点曲げ強さ
が６０ＭＰａ以上である。

【００１２】ＪＩＳ Ｒ １６１１に基づく焼結体の
熱伝導率が９．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。

【００１３】並びに、焼結体の製造方法に関する。

【００１４】以下に本発明をさらに詳細に説明する。

【００１５】本発明の焼結体は、硫化亜鉛粉末、二酸化
ケイ素粉末及び酸化亜鉛粉末を均一に混合した後、得ら
れた混合粉末を焼結して得られる。

【００１６】混合粉末中の酸化亜鉛粉末の含有量は０．
５〜５ｗｔ％であることが好ましく、より好ましくは
０．５ｗｔ％を越え５ｗｔ％以下、より好ましくは１〜
５ｗｔ％であり、スパッタリングして得られる光記録媒
体の保護膜の特性への影響を考慮すると、特に１〜３ｗ
ｔ％が好ましい。酸化亜鉛の含有量が０．５ｗｔ％未満
では焼結体密度向上の効果が不十分であったり、製造時
に割れやクラックが発生することがあり製造歩留りが十
分には向上しない場合があり、一方、５ｗｔ％を越えて
含有してもその焼結密度向上の効果が飽和し経済的では
なく、また、添加されている酸化亜鉛の量が多くなる
と、スパッタリングして得られる光記録媒体の保護膜の
特性に影響する場合がある。

【００１７】なお、本発明で添加される酸化亜鉛は、硫
化亜鉛及び二酸化ケイ素の構成元素である亜鉛と酸素の
みから構成されるものであるので、他の焼結助剤等の添
加に比べて、形成される薄膜の光記録媒体保護膜として
の特性に対する添加の影響を非常に少なくすることがで
きる。

【００１８】混合粉末中の硫化亜鉛粉末と二酸化ケイ素
粉末の比率はモル比で９０：１０〜７０：３０とするの
が好ましいが、これは、その組成において、光記録媒体
の保護膜として最も好ましい特性の膜が得られるからで
ある。

【００１９】焼結温度は、１０００〜１２００℃が好ま
しく、硫化亜鉛の閃亜鉛鉱型構造からウルツ鉱型構造へ
の転移温度、すなわち、１０２０℃以上１２００℃以下
とすることがより好ましい。１０００℃未満ではウルツ
鉱型構造の高温型硫化亜鉛が得られず、焼結密度向上の
効果を得るためには非常に高い圧力や長時間の焼成が必
要となり、また、１２００℃を超えると硫化亜鉛の昇華
により焼結体の組成が変化してしまう場合がある。な
お、焼結温度を１１００℃以上１２００℃以下とするこ
とによりさらに高密度の焼結体を容易に得ることが可能
となる。

【００２０】このようにして得られる本発明の焼結体
は、硫化亜鉛及び二酸化ケイ素を主成分とする焼結体で
あって、該焼結体が亜鉛とケイ素の複酸化物をさらに含
むことを特徴とする焼結体である。なお、焼結体中の硫
化亜鉛及び二酸化ケイ素の含有量は、両者の合計で９０
ｗｔ％以上であることが好ましく、９５ｗｔ％以上であ
ることがさらに好ましい。

【００２１】上記のように、硫化亜鉛粉末、二酸化ケイ
素粉末及び酸化亜鉛粉末を混合した後、得られた混合粉
末を加圧焼結した場合、硫化亜鉛と二酸化ケイ素とは殆
ど反応も固溶もしないが、酸化亜鉛の少なくとも一部は
二酸化ケイ素と反応して亜鉛とケイ素の複酸化物を形成
する。図１（ｃ）に酸化亜鉛を５ｗｔ％添加して得られ
た焼結体のＸ線回折プロファイルを示すが、図に示され
るように亜鉛とケイ素の複酸化物の回折ピーク（Ｘ）が
認められる。なお、図中、Ｘを付した回折ピーク以外は
全てウルツ鉱型構造を有する高温型硫化亜鉛の回折ピー
クである。この亜鉛とケイ素の複酸化物は、少なくと
も、３．４９Å付近（２θ＝２５．５付近）、２．８４
Å付近（２θ＝３１．５付近）及び２．６４Å付近（２
θ＝３４．０付近）に回折ピークを有しており、表１に
示すＡＳＴＭ ８−４９２との比較より明らかなよう
に、オルトケイ酸亜鉛（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄）が生成している
ものと考えられる。

【００２２】本発明においては、添加した酸化亜鉛が必
ずしも全て１種類の亜鉛とケイ素の複酸化物の結晶とな
っている必要はなく、その一部が他の複酸化物や非晶質
物質を形成しているものであっても良い。また、この亜
鉛とケイ素の複酸化物のＸ線回折ピークは、その結晶性
等の影響で、±０．０２Å程度ずれることもあり、必ず
しも、３．４９Å、２．８４Å及び２．６４Åに厳密に
一致するものでなくても良い。さらに、Ｘ線回折プロフ
ァイル上で認められない程度であれば、添加された酸化
亜鉛の一部が未反応のまま残留していても特に影響はな
い。

【００２３】上記のように、硫化亜鉛粉末、二酸化ケイ
素粉末及び酸化亜鉛粉末を混合した後、得られた混合粉
末を焼結して得られた焼結体では、酸化亜鉛の添加量に
よっては、亜鉛とケイ素の複酸化物がＸ線回折プロファ
イル上で認められない場合であっても、焼結密度向上等
の本発明の効果が得られるが、亜鉛とケイ素の複酸化物
がＸ線回折プロファイル上で認めらる場合には、より顕
著な本発明の効果が得られる。

【００２４】焼結体中の硫化亜鉛と二酸化ケイ素の含有
量の比は、光記録媒体の保護膜として最も好ましい特性
の膜が得られるため、モル比で９０：１０〜７０：３０
とすることが好ましい。

【００２５】焼結体の製造における混合粉末中の酸化亜
鉛の含有量を、０．５〜５ｗｔ％とするとし、酸化亜鉛
が全てオルトケイ酸亜鉛（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄）を生成してい
るとすると、焼結体中のオルトケイ酸亜鉛（Ｚｎ₂Ｓｉ
Ｏ₄）の含有量は０．６８〜６．８ｗｔ％となる。

【００２６】また、焼結体の密度を増大させることによ
り、スパッタリングターゲットの機械的強度を増大さ
せ、大電力の投入を可能とするとともに、パーティクル
の発生を低減できるため、本発明のスパッタリングター
ゲットを構成する焼結体の相対密度は９５％以上である
ことが好ましく、９７％以上であることがさらに好まし
い。本発明のスパッタリングターゲットを構成する焼結
体の相対密度は大きいほど効果的であり、可能な限り１
００％に近いものであることが望ましいので、焼結体の
相対密度の好ましい範囲としては９５〜１００％、さら
に好ましくは９７〜１００％である。

【００２７】なお、焼結体のかさ密度は、例えば、アル
キメデス法等により測定することができるが、その相対
密度は、焼結体中に含まれる亜鉛とケイ素の複酸化物の
種類と存在量が明確ではなく、正確な焼結体の理論密度
が不明なため、厳密な値を算出することが困難な場合が
あるが、そのような場合には、焼結体は硫化亜鉛、二酸
化ケイ素及び酸化亜鉛から成るものと仮定して得られる
理論密度で代用しても良い。この場合、添加した酸化亜
鉛が全てオルトケイ酸亜鉛を形成していると仮定して得
られる理論密度と比べて、酸化亜鉛の含有量が５ｗｔ％
の場合で０．０３％程度小さくなる。

【００２８】また、本発明の焼結体は、硫化亜鉛と二酸
化ケイ素を主成分とする焼結体であって、該焼結体が以
下の又はの少なくとも一方を満たすことを特徴とす
る焼結体である。

【００２９】ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく焼結体の
３点曲げ強さが６０ＭＰａ以上である。

【００３０】ＪＩＳ Ｒ １６１１に基づく焼結体の
熱伝導率が９．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。

【００３１】なお、焼結体の３点曲げ強さは、日本工業
規格「ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」（Ｊ
ＩＳ Ｒ １６０１（１９９５））に基づいて、焼結体
から３６×４×３ｍｍの試験片を切り出して測定する。

【００３２】この３点曲げ強さは焼結体の機械的強度に
直接関係するものであり、３点曲げ強さが大きいほど機
械衝撃や熱衝撃による割れを抑制することができ、６０
ＭＰａ以上とすることにより、焼結体作製時やスパッタ
リング時における割れの発生を防止することが可能とな
る。３点曲げ強さの上限については特に限定されない
が、効果が確認された範囲としては、６０〜８０ＭＰａ
であることが好ましく、６８〜８０ＭＰａであることが
さらに好ましい。

【００３３】また、焼結体の熱伝導率は、日本工業規格
「ファインセラミックスのレーザーフラッシュ法による
熱拡散率・比熱容量・熱伝導率試験方法」（ＪＩＳ Ｒ
１６１１（１９９１））に基づいて、焼結体から内接
円及び外接円の直径が８〜１０ｍｍ、厚さ４ｍｍ以下の
試験片を切り出して測定を行い、κ＝α・Ｃ・ρ（ここ
で、κは熱伝導率、αは熱拡散率の実測値、Ｃは比熱容
量の実測値、ρは試験片のかさ密度）の計算式により熱
伝導率を算出する。なお、試験片のかさ密度は、例え
ば、アルキメデス法により測定することができる。

【００３４】焼結体の熱伝導率は、大きいほどスパッタ
リング時の冷却効果が向上し、熱衝撃による割れを抑制
することができ、より高いスパッタリングパワーで使用
しても割れが発生せず、安定な高速成膜を実現すること
が可能となるが、焼結体の熱伝導率を９．８Ｗ／ｍ・Ｋ
以上とすることにより、スパッタリング時の割れの発生
を充分に防止することが可能となる。熱伝導率の上限に
ついても特に限定されないが、効果が確認された範囲と
しては、９．８〜１２．８Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ま
しく、１１．２〜１２．８Ｗ／ｍ・Ｋであることがさら
に好ましい。

【００３５】本発明の上記焼結体の相対密度は９５％以
上であることが好ましく、９７％以上であることがさら
に好ましい。また、上記焼結体はウルツ鉱型構造を有す
る高温型硫化亜鉛で構成されていることが好ましく、物
質同定のために用いられる通常のＸ線回折測定では、閃
亜鉛鉱型構造を有する低温型硫化亜鉛の（２００）回折
線が認められないものであることが好ましいが、痕跡程
度のピークが認められるものであっても、定量分析に用
いられる通常の測定条件で精査した場合、ウルツ鉱型構
造を有する高温型硫化亜鉛の（１００）回折線の積分強
度（Ｉ_α（１００））に対する閃亜鉛鉱型構造を有する
低温型硫化亜鉛の（２００）回折線の積分強度（Ｉ
_β（２００））の比（Ｉ_β（２００）／Ｉ_α（１０
０））が０．０１以下であれば良く、０．００１以下で
あればさらに好ましい。すなわち、前記の強度比（Ｉ_β
（２００）／Ｉ_α（１００））は０〜０．０１であるこ
とが好ましく、０〜０．００１であることがさらに好ま
しい。

【００３６】なお、焼結体のＸ線回折測定における定量
分析に用いられる通常の測定条件としては、例えば、特
性Ｘ線：ＣｕＫα₁、印加電圧：５０ｋＶ、ターゲット
電流：２００ｍＡ、スキャン速度：０．２゜／ｍｉｎ、
発散スリット／散乱スリット／受光スリット：０．５゜
／０．５゜／０．１５ｍｍ等の条件を例示することがで
きる。また、特性Ｘ線としてＣｕＫα₁線を用いた場合
には、ウルツ鉱型構造を有する高温型硫化亜鉛の（１０
０）回折線は２θ＝２６．９゜（ｄ＝３．３０９Å）付
近、閃亜鉛鉱型構造を有する低温型硫化亜鉛の（２０
０）回折線は２θ＝３３．１゜（ｄ＝２．７０５Å）付
近の回折ピークとして得られる。

【００３７】また、前述の硫化亜鉛及び二酸化ケイ素を
主成分とする焼結体であって、該焼結体が亜鉛とケイ素
の複酸化物をさらに含む焼結体においても、上記と同様
に、該焼結体のＸ線回折測定において、高温型硫化亜鉛
の（１００）回折線の積分強度（Ｉ_α（１００））に対
する低温型硫化亜鉛の（２００）回折線の積分強度（Ｉ
_β（２００））の比（Ｉ_β（２００）／Ｉ_α（１０
０））が０．０１以下であることが好ましく、０．００
１以下であることがさらに好ましい。

【００３８】本発明の焼結体のより詳細な製造方法とし
ては、硫化亜鉛、二酸化ケイ素及び酸化亜鉛の原料粉末
を所定の組成となるように配合し、例えば、ボールミル
にて均一に混合した後、得られた混合粉末を、例えば、
ホットプレス黒鉛型に充填し、アルゴン雰囲気あるいは
真空中で、圧力２００〜３００ｋｇ／ｃｍ²、温度：１
０００〜１２００℃、時間：１〜５ｈｒ、昇温速度：２
００〜３００℃／ｈｒ、降温速度：２００〜３００℃／
ｈｒの範囲内のホットプレス条件で焼結する。ここで、
降温速度が３００℃／ｈｒより大きいと冷却過程で焼結
体に残留応力が発生し、焼結体に割れやクラック等の欠
陥が生じる場合があるため、降温速度は２００℃／ｈｒ
以下とするのが好ましい。

【００３９】本発明の焼結体を作成するための原料粉末
として用いられる硫化亜鉛粉末、二酸化ケイ素粉末及び
酸化亜鉛粉末としては特には限定されず、市販の粉末を
使用することができるが、より均一で高密度の焼結体を
得るために、硫化亜鉛粉末及び二酸化ケイ素粉末につい
ては平均粒径が１０μｍ以下の粉末を用いることが好ま
しく、酸化亜鉛粉末については平均粒径が５μｍ以下の
粉末を用いることが好ましい。

【００４０】また、使用する二酸化ケイ素粉末としては
球状の粒子からなる粉末を使用することもできるが、特
定の形状を持たない比較的大きな粒子を破砕して得られ
る角の多い不規則な形状を有し、平均粒径が１０μｍ以
下の粒子からなる粉末を用いることにより、焼結体から
の二酸化ケイ素粒子の脱落を効果的に防止することがで
き、スパッタリング中のパーティクルの発生をより効果
的に防止することができる。

【００４１】なお、本発明における二酸化ケイ素は、多
少の酸素欠陥及びケイ素欠陥を有するものであっても良
く、焼結体中の二酸化ケイ素及び原料粉末として用いら
れる二酸化ケイ素とも、ケイ素に対する酸素の原子比
（Ｏ／Ｓｉ）が必ずしも厳密に２とならないものであっ
ても良い。

【００４２】上記のようにして得られた焼結体は、乾式
または湿式の機械加工により所定の形状に加工され、必
要に応じて、スパッタリング中の熱を効果的に放冷する
ためのバッキングプレートにボンディングされて、本発
明のスパッタリングターゲットが作製される。特に、本
発明によれば、大型の焼結体を容易に作製することが可
能であり、円柱状の焼結体（インゴット）をスライスし
て、複数の円板状のターゲット材とし、必要に応じて、
整形、研磨、バッキングプレートへのボンディング等を
施して、本発明のスパッタリングターゲットが作製され
る。なお、円柱状の焼結体（インゴット）は、例えば、
直径７５〜２５０ｍｍ、高さ１００ｍｍ程度とすること
により、例えば、厚さ６ｍｍのターゲット材を１２枚程
度得ることができる。

【００４３】スパッタリングターゲットの形状として
は、使用するスパッタリング装置によって適宜選択する
ことができ、例えば、直径３〜８インチ程度の円形、ま
たは（４〜６インチ）×（５〜２０インチ）程度の方形
などが一般的である。また、スパッタリングターゲット
の厚さとしては、通常３〜２０ｍｍ程度である。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００４５】（実施例１，２）原料粉末として５μｍの
平均粒径を有するＺｎＳ粉末、５μｍの平均粒径を有す
るＳｉＯ₂粉末及び０．５μｍの平均粒径を有するＺｎ
Ｏ粉末を使用した。

【００４６】ＺｎＳ粉末とＳｉＯ₂粉末をモル比で８
０：２０となるように配合し、これにＺｎＯ粉末を全量
に対して０．５ｗｔ％添加し、これをジルコニアボール
とともに樹脂製のポットに投入して、ボールミルにて１
６時間混合した。得られた混合粉末をホットプレス黒鉛
型に充填し、真空中で、温度１１００℃（実施例１）又
は１１５０℃（実施例２）、圧力２００ｋｇ／ｃｍ²の
条件にてホットプレス焼結を行い、焼結体を作製した。
なお、昇温速度、降温速度は２００℃／ｈｒ、保持時間
は５時間とした。

【００４７】得られた各々の焼結体を機械加工により、
円板状（厚さ５ｍｍ、２００ｍｍφ）に加工した後、銅
製のバッキングプレートにボンディングしてスパッタリ
ングターゲットを得た。

【００４８】（実施例３〜６）原料粉末として５μｍの
平均粒径を有するＺｎＳ粉末、５μｍの平均粒径を有す
るＳｉＯ₂粉末及び０．５μｍの平均粒径を有するＺｎ
Ｏ粉末を使用した。

【００４９】ＺｎＳ粉末とＳｉＯ₂粉末をモル比で８
０：２０となるように配合し、これにＺｎＯ粉末を全量
に対して１ｗｔ％（実施例３，４）又は５ｗｔ％（実施
例５，６）添加し、これをジルコニアボールとともに樹
脂製のポットに投入して、ボールミルにて１６時間混合
した。得られた混合粉末をホットプレス黒鉛型に充填
し、真空中で、温度１１００℃（実施例３，５）又は１
１５０℃（実施例４，６）、圧力２００ｋｇ／ｃｍ²の
条件にてホットプレス焼結を行い、焼結体を作製した。
なお、昇温速度、降温速度は２００℃／ｈｒ、保持時間
は３時間とした。

【００５０】得られた各々の焼結体を機械加工により、
円板状（厚さ５ｍｍ、２００ｍｍφ）に加工した後、銅
製のバッキングプレートにボンディングしてスパッタリ
ングターゲットを得た。

【００５１】（比較例１，２）ＺｎＯ粉末を添加しなか
ったこと以外は実施例３〜６と同様にしてスパッタリン
グターゲットを製造した（比較例１：焼結温度１１００
℃、比較例２：焼結温度１１５０℃）。

【００５２】上記実施例１〜６及び比較例１，２のＺｎ
Ｏ添加量及び焼結条件を表２に示す。

【００５３】上記実施例１〜６及び比較例１，２におい
て、焼結体作成時における割れやクラックの発生の有無
の観察を行うとともに、得られた焼結体について、Ｘ線
回折測定、３点曲げ強さ測定、熱伝導率測定及び密度測
定を行い、さらに、得られたスパッタリングターゲット
の成膜評価を実施した。

【００５４】Ｘ線回折測定は、ＣｕＫα₁特性Ｘ線を用
いて行い、通常の定性分析に加えて、測定条件を、印加
電圧：５０ｋＶ、ターゲット電流：２００ｍＡ、スキャ
ン速度：０．２゜／ｍｉｎ、湾曲結晶モノクロメータ使
用、発散スリット／散乱スリット／受光スリット：０．
５゜／０．５゜／０．１５ｍｍ、積算回数：５回とし
て、２θ＝２１．０〜２３．０、２θ＝２５．０〜２
６．０、２θ＝３１．０〜３５．０及び２θ＝４８．０
〜５０．０の範囲の測定を行った。

【００５５】３点曲げ強さの測定は、実施例１〜６及び
比較例１，２の各々において得られた焼結体から、３６
×４×３ｍｍの試験片を１０個づつ切り出し、曲げ強度
試験機（島津製作所製、商品名「オートグラフ ＡＧ−
２０００Ｂ」）により、クロスヘッド速度を０．５ｍｍ
／ｍｉｎとし、ＪＩＳ Ｒ １６０１に準拠して測定し
た。

【００５６】焼結体の熱伝導率は、実施例１〜６及び比
較例１，２の各々において得られた焼結体から、直径１
０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円板状の試験片を１枚づつ切り出
し、熱定数測定装置（真空理工株式会社製、商品名「全
自動レーザーフラッシュ法熱定数測定装置 ＴＣ７００
０」）により、ＪＩＳ Ｒ １６１１に準拠して測定を
行い、κ＝α・Ｃ・ρ（κは熱伝導率、αは熱拡散率の
実測値、Ｃは比熱容量の実測値、ρは試験片のかさ密
度）の計算式により熱伝導率を算出した。なお、試験片
のかさ密度はアルキメデス法により測定した。

【００５７】また、焼結体の相対密度はアルキメデス法
により測定されたかさ密度から算出した。なお、焼結体
の理論密度は、焼結体が硫化亜鉛、二酸化ケイ素及び酸
化亜鉛からなるものと仮定して算出した。具体的には、
硫化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化亜鉛の理論密度として各
々４．０９ｇ／ｃｍ³、２．２０ｇ／ｃｍ³、５．７８ｇ
／ｃｍ³の値を用い、焼結体の理論密度の値として、比
較例１，２に対しては３．６７ｇ／ｃｍ³、実施例１〜
４に対しては３．６８ｇ／ｃｍ³、実施例５，６に対し
ては３．７４ｇ／ｃｍ³の値を用いた。

【００５８】成膜評価についてはＲＦマグネトロンスパ
ッタリング装置により、アルゴン圧力０．４Ｐａ、投入
パワー３００Ｗにて、１分間のプレスパッタリングを実
施した後、アルゴン圧力０．４Ｐａ、投入パワー３００
Ｗの条件でターゲット寿命までスパッタリングを行い、
スパッタリングターゲットに割れやクラックが生じたか
否かを調べた。

【００５９】図１は得られた焼結体のＸ線回折プロファ
イルを示したものであり、（ａ）はＺｎＯを添加してい
ない比較例２、（ｂ）はＺｎＯ添加量が１ｗｔ％の実施
例４、（ｃ）はＺｎＯ添加量が５ｗｔ％の実施例６で得
られた焼結体のＸ線回折プロファイルである。図中、Ｘ
は亜鉛とケイ素の複酸化物の回折ピークであることを示
す。なお、これ以外の回折ピークは全て高温型硫化亜鉛
の回折ピークである。図２は前述の測定条件で、２θ＝
２１．０〜２３．０、２θ＝２５．０〜２６．０、２θ
＝３１．０〜３５．０及び２θ＝４８．０〜５０．０の
部分を測定して得られたＸ線回折プロファイルを示した
ものであり、ａは比較例２、ｂは実施例４、ｃは実施例
６で得られた焼結体のＸ線回折プロファイルである。

【００６０】表１は実施例６で得られた焼結体のＸ線回
折プロファイルから得られた回折ピークの位置とオルト
ケイ酸亜鉛（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄）（ＡＳＴＭ ８−４９２）
の回折ピークの位置とを比較して示したものであるが、
これらの図及び表から明らかなように、ＺｎＯを添加し
た焼結体では、少なくとも、３．４９Å、２．８４Å及
び２．６４Åに回折ピークが認められ、オルトケイ酸亜
鉛（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄）が形成されているものと考えられ
る。

【００６１】なお、これらはいずれも焼結温度が１１５
０℃のものであるが、焼結温度１１００℃の比較例１、
実施例３及び実施例５で得られた焼結体のＸ線回折プロ
ファイルについても、上記とほぼ同様であった。

【００６２】また、ＺｎＯの添加量が０．５ｗｔ％の実
施例１，２では、高温型硫化亜鉛以外には、ＺｎＯや複
酸化物の回折ピークは認められなかった。

【００６３】さらに、図２の２θ＝３１〜３５゜の図
に、比較例２、実施例４及び実施例６の場合が例示され
ているように、実施例１〜６及び比較例１，２のいずれ
の焼結体においても、閃亜鉛鉱型構造を有する低温型硫
化亜鉛の（２００）回折線（２θ＝３３．１゜（ｄ＝
２．７０５Å））は認められなかった。

【００６４】

【表１】

【００６５】表２に上記の実施例１〜６及び比較例１，
２について、ＺｎＯ添加量、焼結温度及び圧力の作成条
件とともに、得られた焼結体の３点曲げ強さ、熱伝導
率、相対密度、焼結体作成時の割れ発生の有無、成膜評
価における割れ発生の有無の測定結果を示す。

【００６６】表２から明らかなように、ＺｎＯを０．５
〜５ｗｔ％添加した本発明のスパッタリングターゲット
（実施例１〜６）では、３点曲げ強さ６０ＭＰａ以上、
熱伝導率９．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上、相対密度９５％以上の
ものが得られており、焼結時、スパッタリング時ともに
割れは全く発生しなかった。これに対して、ＺｎＯを添
加していないスパッタリングターゲットでは（比較例
１，２）、３点曲げ強さ５６ＭＰａ以下、熱伝導率９．
５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、相対密度９５．６％以下であり、焼
結時に割れが発生し、焼結時に割れずに残った焼結体を
用いて作製したスパッタリングターゲットにはスパッタ
リング時に割れが発生した。さらに、スパッタリング中
におけるパーティクル発生量についての観察結果では、
実施例１〜６で製造されたスパッタリングターゲットに
おいては比較例１，２で製造されたスパッタリングター
ゲットに比較してパーティクルの発生量が極めて少なく
非常に良好であった。

【００６７】

【表２】

【００６８】

【発明の効果】上述のように本発明により、硫化亜鉛及
び二酸化ケイ素を主成分とする焼結体であって、焼結密
度が非常に高く、機械的強度が強く、かつ、熱衝撃にも
強い焼結体を得ることができ、スパッタリングターゲッ
トを構成する焼結体として好適に使用することができ
る。特に、本発明によれば、大型の焼結体を容易に作製
することが可能であり、円柱状又は角柱状の焼結体（イ
ンゴット）を切断・分割して複数のターゲット材とする
ことができ、スパッタリングターゲットを安価に製造す
ることが可能となる。

【００６９】また、本発明のスパッタリングターゲット
は、その製造時に割れやクラックが発生せず、製造歩留
りを大幅に向上させることができ、加えて、非常に高密
度のスパッタリングターゲットを得ることができ、高強
度で優れた熱特性を有するため、これを用いて高出力ス
パッタリングを行っても割れやクラックが発生すること
なく、高速かつ安定に成膜することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例及び比較例で得られた焼結体の
Ｘ線回折プロファイルを示す図である。（ａ）比較例
２、（ｂ）実施例４、（ｃ）実施例６

【図２】本発明の実施例及び比較例で得られた焼結体
の、特定の角度範囲を精査して得られたＸ線回折プロフ
ァイルを示す図である。 （ａ）比較例２、（ｂ）実施例４、（ｃ）実施例６

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫化亜鉛及び二酸化ケイ素を主成分とす
   る焼結体において、亜鉛とケイ素の複酸化物をさらに含
   むことを特徴とする焼結体。
2. 【請求項２】 硫化亜鉛と二酸化ケイ素を主成分とする
   焼結体において、該焼結体が以下の又はの少なくと
   も一方を満たすことを特徴とする焼結体。 ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく焼結体の３点曲げ強さ
   が６０ＭＰａ以上である。 ＪＩＳ Ｒ １６１１に基づく焼結体の熱伝導率が
   ９．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。
3. 【請求項３】 硫化亜鉛と二酸化ケイ素を主成分とする
   焼結体において、硫化亜鉛粉末、二酸化ケイ素粉末及び
   酸化亜鉛粉末を混合して得られた混合粉末を焼結して得
   られたことを特徴とする焼結体。
4. 【請求項４】 硫化亜鉛、二酸化ケイ素、及び亜鉛とケ
   イ素の複酸化物を含む焼結体を用いて成ることを特徴と
   するスパッタリングターゲット。
5. 【請求項５】 亜鉛とケイ素の複酸化物が、少なくと
   も、３．４９Å、２．８４Å、２．６４ÅにＸ線回折ピ
   ークを有することを特徴とする請求項４記載のスパッタ
   リングターゲット。
6. 【請求項６】 亜鉛とケイ素の複酸化物が、オルトケイ
   酸亜鉛（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄）であることを特徴とする請求項
   ４記載のスパッタリングターゲット。
7. 【請求項７】 硫化亜鉛と二酸化ケイ素を主成分とする
   焼結体を用いて成るスパッタリングターゲットにおい
   て、前記焼結体が以下の又はの少なくとも一方を満
   たすことを特徴とするスパッタリングターゲット。 ＪＩＳ Ｒ １６０１に基づく焼結体の３点曲げ強さ
   が６０ＭＰａ以上である。 ＪＩＳ Ｒ １６１１に基づく焼結体の熱伝導率が
   ９．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。
8. 【請求項８】 硫化亜鉛と二酸化ケイ素を主成分とする
   焼結体を用いて成るスパッタリングターゲットにおい
   て、硫化亜鉛粉末、二酸化ケイ素粉末及び酸化亜鉛粉末
   を混合して得られた混合粉末を焼結して得られた焼結体
   を用いて成ることを特徴とするスパッタリングターゲッ
   ト。
9. 【請求項９】 混合粉末を、硫化亜鉛の閃亜鉛鉱型構造
   からウルツ鉱型構造への転移温度以上の温度で焼結して
   得られた焼結体を用いて成ることを特徴とする請求項８
   記載のスパッタリングターゲット。
10. 【請求項１０】 混合粉末中の酸化亜鉛粉末含有量が
    ０．５〜５ｗｔ％であることを特徴とする請求項８又は
    請求項９記載のスパッタリングターゲット。
11. 【請求項１１】 焼結体のＸ線回折測定において、ウル
    ツ鉱型構造を有する高温型硫化亜鉛の（１００）回折線
    の積分強度（Ｉ_α（１００））に対する閃亜鉛鉱型構造
    を有する低温型硫化亜鉛の（２００）回折線の積分強度
    （Ｉ_β（２００））の比（Ｉ_β（２００）／Ｉ_α（１０
    ０））が０．０１以下であることを特徴とする請求項４
    〜１０のいずれか１項に記載のスパッタリングターゲッ
    ト。
12. 【請求項１２】 焼結体の相対密度が９５％以上である
    ことを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項に記載
    のスパッタリングターゲット。
13. 【請求項１３】 硫化亜鉛粉末、二酸化ケイ素粉末及び
    酸化亜鉛粉末を混合した後、得られた混合粉末を焼結す
    ることを特徴とする焼結体の製造方法。
14. 【請求項１４】 混合粉末を、硫化亜鉛の閃亜鉛鉱型構
    造からウルツ鉱型構造への転移温度以上の温度で焼結す
    ることを特徴とする請求項１３記載の焼結体の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 混合粉末中の酸化亜鉛粉末含有量が
    ０．５〜５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１３又
    は請求項１４記載の焼結体の製造方法。