JP2022108736A - Ｉｇｚｏスパッタリングターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スパッタリングターゲットの使用時のターゲットライフによって、スパッタリング条件や得られたＩＧＺＯの膜特性への影響を抑制可能なＩＧＺＯスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のＩＧＺＯスパッタリングターゲットは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）及び不可避的不純物からなる酸化物焼結体を有するスパッタリングターゲットであって、前記酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）および最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）は、Ｒｍｉｎ≧５０ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ≦２００ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≦１．３を満たすことを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、ＩＧＺＯスパッタリングターゲットに関する。

従来、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）において、そのバックプレーンのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）に、α－Ｓｉ（アモルファスシリコン）が用いられてきた。しかし、α－Ｓｉでは十分な電子移動度が得られず、近年では、α－Ｓｉよりも電子移動度が高いＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系酸化物（ＩＧＺＯ）を用いたＴＦＴの研究開発が行われている。そして、ＩＧＺＯ－ＴＦＴを用いた次世代高機能フラットパネルディスプレイが一部実用化され、注目を集めている。

ＩＧＺＯ膜は、主として、ＩＧＺＯ焼結体から作製されるスパッタリングターゲットをＤＣスパッタリングして成膜することで得ることができる。ＤＣスパッタリングでは、安定したＤＣスパッタリングを可能とするため、バルク抵抗が低いターゲットが好ましいとされており（例えば特許文献１参照）、酸化物の焼結温度、焼結時の雰囲気等を調整して当該焼結体の酸素欠損量を比較的高く制御することで、焼結体のバルク抵抗を例えば５０ｍΩ・ｃｍ以下としている。

国際公開第２０１６／１３６６１１号

ところで、ＩＧＺＯ焼結体を有するスパッタリングターゲットでは、その酸素欠損量（バルク抵抗）が、それを用いて行うスパッタリング条件に合わせて、所望の範囲に調整されている。理由は定かでないが、スパッタリング時の酸素分圧を高く設定する場合、焼結体として、酸素欠損量が少ない、換言すればバルク抵抗が比較的高い方が好ましいことが分かっている。しかし比較的高いバルク抵抗（例えば８０ｍΩ・ｃｍ以上）を有するＩＧＺＯ焼結体を備えるスパッタリングターゲットは、スパッタリング条件を使用初期から使用終期まで同一条件とした場合、スパッタリング中のアーキング発生頻度が断続的に増加したり、得られたＩＧＺＯの膜特性・素子特性が変化することがあった。また、得られたＩＧＺＯの膜特性・素子特性を変化させないようにするため、スパッタリングターゲットのターゲットライフ（使用経過）に合わせてスパッタリング条件を微調整する必要があることがあった。

そこで、本発明は、スパッタリングターゲットの使用時のターゲットライフによって、スパッタリング条件や得られたＩＧＺＯの膜特性への影響を抑制可能なＩＧＺＯスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、比較的高いバルク抵抗を有するＩＧＺＯ焼結体を備えるスパッタリングターゲットにおいて、当該焼結体は、厚み方向でバルク抵抗に分布が存在することを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は以下の通りである。

本発明のＩＧＺＯスパッタリングターゲットは一実施形態において、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）及び不可避的不純物からなる酸化物焼結体を有するスパッタリングターゲットであって、前記酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）および最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）は、Ｒｍｉｎ≧５０ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ≦２００ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≦１．３を満たす。

本発明の一実施形態によれば、スパッタリングターゲットの使用時のターゲットライフによって、スパッタリング条件や得られたＩＧＺＯの膜特性への影響を抑制可能なＩＧＺＯスパッタリングターゲットを提供することができる。

以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）を詳細に説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

本実施形態のＩＧＺＯスパッタリングターゲット（以下、「スパッタリングターゲット」とも称す）は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）及び不可避的不純物からなる酸化物焼結体を有するスパッタリングターゲットである。本実施形態のスパッタリングターゲットは、半導体膜を形成するために用いることができ、具体的には有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）やフレキシブルディスプレイなどのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等を形成するために用いることができる。

ここで、本実施形態のスパッタリングターゲットの酸化物焼結体は、Ｉｎ₂Ｏ₃－Ｇａ₂Ｏ₃－ＺｎＯを主成分とし、主としてインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）の複合酸化物から構成されている。なお、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛の単独の酸化物を含んでもよい。
より詳細には、たとえば酸化物焼結体中のＩｎ含有量を１００としたときのＧａ含有量目標値１００、Ｚｎ含有量目標値１００の組成では、原子数比率でＧａが１００±２０、Ｚｎが１００±２０であることが好ましく、より好ましくは、Ｇａが１００±１０、Ｚｎが１００±１０であり、さらに好ましくは、Ｇａが１００±３、Ｚｎが１００±３である。なお、酸化物焼結体中のＩｎ、Ｇａ、Ｚｎの含有量は、蛍光Ｘ線、ＩＣＰ－ＡＥＳなどの方法で測定することができる。

また、本実施形態において、酸化物焼結体は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）の他に、酸化物として他の添加元素を更に含有することができ、具体的には、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｔｉの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物を含有してもよい。これらの他の添加元素の総量は、金属量換算で５０～１０００質量ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは、１００～５００質量ｐｐｍである。これら他の添加元素の総量を、１０００質量ｐｐｍ以下とすることにより、バルク抵抗値を調整することができ、５０質量ｐｐｍ以上とすることにより、添加元素を添加することによる効果を十分に得ることができる。なおここでの添加元素は粉砕メディア摩耗による不可避的不純物としての混入も含む。
また、本実施形態においては、酸化物焼結体は、酸化物として他の添加元素をさらに含有する場合には、少なくとも錫（Ｓｎ）を含有することが好ましく、これにより、酸化物焼結体のバルク抵抗を比較的大きくすることができる。また、少なくとも錫を含有する場合には、錫の含有量は１０００質量ｐｐｍ以下が好ましく、より好ましくは５００ｐｐｍ以下である。

また、不可避的不純物とは、概ね金属あるいは金属酸化物製品において、原料中に存在したり、製造工程において不可避的に混入したりするもので、例えば原料粉粉砕時のメディアなどが挙げられる。本来は不要なものであるが、微量であり、金属あるいは金属酸化物製品の特性に影響を及ぼさないため、許容されている不純物である。本実施形態に係るスパッタリングターゲットにおいて、不可避的不純物の総量は一般的には１０００質量ｐｐｍ以下であり、典型的には５００質量ｐｐｍ以下であり、より典型的には２００質量ｐｐｍ以下である。

本実施形態のスパッタリングターゲットの酸化物焼結体において、酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値をＲｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）とし、最大値をＲｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）とする。
この場合において、本実施形態では、Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）、Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）が、
Ｒｍｉｎ≧５０ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ≦２００ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≦１．３
を満たしている。
本実施形態において、酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）、最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）が上記関係を有することにより、スパッタリングターゲットの使用時のターゲットライフによって、スパッタリング条件や得られたＩＧＺＯの膜特性への影響を抑制することができる。具体的には、厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎが５０ｍΩ・ｃｍ以上であることにより、酸素欠損量が少ない酸化物焼結体を備えるスパッタリングターゲットを得ることができ、スパッタリング時の酸素分圧を高く設定することができる。また、厚み方向でのバルク抵抗の最大値Ｒｍａｘが２００ｍΩ・ｃｍ以下であることにより、スパッタリングターゲットをＤＣスパッタリングすることができる。さらに、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≦１．３であることにより、厚み方向でのバルク抵抗の分布を抑制することができ、それゆえに、スパッタリングターゲットの使用時のターゲットライフによって、スパッタリング条件や得られたＩＧＺＯの膜特性への影響を抑制することができる。

なお、酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）は、スパッタリングターゲット中の酸素欠損量低減の観点から、好ましくはＲｍｉｎ≧８０ｍΩ・ｃｍである。
また、酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）は、スパッタリングターゲットを効果的にＤＣスパッタリングする観点から、好ましくはＲｍａｘ≦１８０ｍΩ・ｃｍである。
さらに、厚み方向でのバルク抵抗の分布をより低減する観点からは、好ましくはＲｍａｘ／Ｒｍｉｎ≦１．２である。

スパッタリングターゲット中の酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗は、酸化物焼結体の、最表面からｋ（ｍｍ）（ｋ＝１～７の整数）研削して現れる面の合計７面（研削した面が７面）のそれぞれにおいて、任意の３点でバルク抵抗を四探針法により測定し、その算術平均値を当該厚み方向位置（当該特定の面）についてのバルク抵抗値とした。また、バルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ、最大値Ｒｍａｘは、上記７面のバルク抵抗値のうち最小であるものを最小値Ｒｍｉｎ、最大であるものを最大値Ｒｍａｘとした。酸化物焼結体のバルク抵抗の平均値Ｒａｖｅは、上記７面についてのバルク抵抗値の算術平均を意味する。また、バルク抵抗の測定は、四探針法により行った。

なお、本実施形態において、酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）、バルク抵抗の最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）、バルク抵抗の比Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ、および後述のバルク抵抗の平均値Ｒａｖｅ（ｍΩ・ｃｍ）のそれぞれの値は、酸化物焼結体を得るための原料の成型体を焼結する際、高い酸素分圧下で行うとともに、焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気、昇降温速度の調整、焼成後のアニール処理、組成の微調整等により、制御することができ、具体的には、これら条件を複雑に調整することにより所望の範囲のバルク抵抗とすることができる。
より具体的には、酸化物焼結体の形成時の最高焼成温度によって、ＩｎＺｎＧａＯ₄相の形成過程における、酸素が焼成雰囲気から金属原子へ吸着される程度が変わるとともに、また、焼結体表面からの酸素成分昇華による酸素欠損の発生の程度も変わる。より具体的には、酸化物焼結体の形成時の焼成温度が相対的に低温度の領域では、ＩｎＺｎＧａＯ₄相の形成過程において、酸素欠損が形成されやすく（バルク抵抗が小さくなりやすく）、焼成温度が相対的に中温度の領域では、酸素が焼成雰囲気から金属原子へ吸着されやすい（酸素欠損が形成されにくくバルク抵抗が大きくなりやすい）。一方、焼結体表面からの酸素成分昇華の観点では、焼成温度が相対的に低温度の領域では、酸素成分昇華が生じにくく、それ故に、酸素欠損が形成されにくい（バルク抵抗が大きい）。また、焼成温度が相対的に高くなるに従い、酸素成分昇華が生じやすくなり、それ故に、酸素欠損が形成されやすい（バルク抵抗が小さい）。
また、酸化物焼結体の形成時の最高焼成温度の保持時間によって、焼結体表面から焼結体全体への酸素行きわたりの程度（浸透の程度）も変わる。酸素成分昇華が生じにくい、焼成温度が相対的に低温度の領域および中温度の領域では、保持時間が長いほど、焼結体表面から焼結体全体へ酸素行きわたり酸素欠損の程度が平衡状態に達しやすい（バルク抵抗の比Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎが１に近づく）。
なお、本実施形態のスパッタリングターゲットの酸化物焼結体を所望のバルク抵抗にするための条件としては、例えば、後述する実施例の欄に記載の各実施例が例示される。

また従来技術（特開２０１５－１８９６３０）には、焼成工程で得られた酸化物焼結体を不活性ガス中での還元処理（熱処理）を実施することで、酸化物焼結体のバルク抵抗をターゲット全体で均一化することができるという報告もあるが、後述する実施例の欄に記載する比較例に示すように、本実施形態のスパッタリングターゲットにおいては、顕著な効果は確認されなかった。

また、酸化物焼結体のバルク抵抗の平均値Ｒａｖｅ（ｍΩ・ｃｍ）は、５５～１８０ｍΩ・ｃｍであることが好ましく、より好ましくは６０～１３０ｍΩ・ｃｍであり、さらに好ましくは８０～１２０ｍΩ・ｃｍである。
バルク抵抗の平均値Ｒａｖｅ（ｍΩ・ｃｍ）を５５ｍΩ・ｃｍ以上とすることにより、酸素欠損量が少ない、すなわち含有酸素量が相対的に多い酸化物焼結体を備えるスパッタリングターゲットを得ることができ、スパッタリング時の酸素分圧を低く設定することができる。また、平均値Ｒａｖｅ（ｍΩ・ｃｍ）を１８０ｍΩ・ｃｍ以下とすることにより、スパッタリングターゲットをＤＣスパッタリングすることができる。

また、本実施形態において、コード法で測定される酸化物焼結体の組織粒径が１．７μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは３．０μｍ以上１０μｍ以下である。当該組織粒径が大きく１５μｍ超となる場合、スパッタリング時に粗大パーティクルが生じる懸念がある。また、当該組織粒径が１．７μｍ未満となる場合、焼結が不十分となり十分な密度が得られない懸念がある。

また、コード法で測定される組織粒径は、まず、ターゲットから観察用サンプルを切り出し、切り出したサンプルの表面について鏡面研磨を施し、鏡面研磨されたサンプルの表面の組織写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で１０００倍の倍率で５視野撮影し、撮影した画像上に２本直線を引いて、各直線が結晶粒子と交わる長さの算術平均値の結晶粒径を測定し、算術平均値を組織粒径（結晶粒径）とした。
コード法で測定される酸化物焼結体の組織粒径は、焼結最高温度、焼結保持時間、焼結雰囲気などを調整することで制御することができる。

本実施形態のスパッタリングターゲットの酸化物焼結体は、相対密度が９７％以上であることが好ましい。相対密度が９７％以上であることにより、スパッタリング時のノジュール発生を抑制することができる。
なお、相対密度は、組成によって定まる理論密度に対するアルキメデス密度の比で求められる。

ここで、上記理論密度は、スパッタリングターゲットの酸化物焼結体の各構成元素において、酸素を除いた元素の酸化物の理論密度から算出される密度の値である。酸化物焼結体の成分分析を行い、それにより得られる構成元素Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの合計１００ａｔ％に対するＩｎ、Ｇａ、Ｚｎのそれぞれの原子比（ａｔ％）から換算して求めた酸化物質量比（質量％）、並びにＩｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃及びＺｎＯの単体密度を用いて理論密度を算出する。具体的には、Ｉｎ₂Ｏ₃の単体密度を７．１８（ｇ／ｃｍ³）、Ｇａ₂Ｏ₃の単体密度を５．９５（ｇ／ｃｍ³）、ＺｎＯの単体密度を５．６１（ｇ／ｃｍ³）とし、また、Ｉｎ₂Ｏ₃の質量比をＷ_In2O3（質量％）、Ｇａ₂Ｏ₃の質量比をＷ_Ga2O3（質量％）、ＺｎＯの質量比をＷ_ZnO（質量％）として、理論密度（ｇ／ｃｍ³）＝（７．１８×Ｗ_In2O3＋５．９５×Ｗ_Ga2O3＋５．６１×Ｗ_ZnO）／１００で算出される。

なお、この相対密度は、スパッタリングターゲットの焼結体をＩｎ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃、ＺｎＯの混合物と仮定して計算される理論密度を基準とするものであり、対象とする焼結体の密度の真の値は上記の理論密度より高くなることもあることから、ここでいう相対密度は１００％を超えることもあり得る。

本実施形態のスパッタリングターゲットの酸化物焼結体の相対密度は、焼結最高温度、焼結保持時間、焼結雰囲気などを調整することにより上記の範囲に制御することができる。

ここで、本実施形態において、酸化物焼結体はスパッタリングターゲットの一部として、必要に応じてバッキングプレートとボンディング材により接合されたものとすることができるが、スパッタリングターゲット中の酸化物焼結体は、円形平板状、矩形平板状、または円筒形状とすることができる。
また、スパッタリングターゲットの酸化物焼結体の厚みは、２０ｍｍ以下とすることができ、好ましくは３．０～１５ｍｍであり、より好ましくは６．０～１２ｍｍである。ターゲットの厚みが厚すぎると、焼結時に十分な密度を得られなかったり、バルク抵抗の最大値と最小値の比が所定の範囲になりくい傾向があることから、２０ｍｍ以下であることが好ましい。また、厚みが３．０ｍｍ以上であることにより、ターゲットの使用期間を長くすることができ、スパッタ装置のダウンタイムを減少させ、生産性を向上させることができる。

つづいて、本実施形態のスパッタリングターゲットの製造方法を説明する。
本実施形態のスパッタリングターゲットは、原料の混合粉砕工程、造粒工程、成型工程、焼成工程の各工程を経て作製することができる。
混合粉砕工程では、原料粉として、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）粉、酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）粉、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉を準備する。原料粉の酸化インジウム粉としては、メジアン径（Ｄ５０）：０．５～３．０μｍ、比表面積：４．０～１０ｍ²／ｇ、であり、酸化ガリウム粉としては、メジアン径（Ｄ５０）：０．５～４．０μｍ、比表面積：６．０～３０ｍ²／ｇ、であり、酸化亜鉛粉としては、メジアン径（Ｄ５０）：０．１～２．０μｍ、比表面積：２．０～２０ｍ²／ｇを使用することが好ましい。

次に、各原料粉を所望の組成比となるように秤量後、混合粉砕を行う。粉砕方法には求める粒度、被粉砕物質に応じて様々な方法があるが、湿式または乾式によるボールミル、振動ミル、ビーズミル等を用いることができる。均一で微細な結晶粒を得るには、短時間で凝集体の解砕効率が高く、添加物の分散状態も良好となるビーズミル混合法が好ましい。

次に、造粒工程において、微粉砕したスラリーの造粒を行う。これは、造粒により粉体の流動性を向上させることで、次工程のプレス成型時に粉体を均一に金型へ充填し、均質な成型体を得るためである。造粒には様々な方式があるが、プレス成型に適した造粒粉を得る方法の一つに、噴霧式乾燥装置（スプレードライヤー）を用いる方法がある。これは粉体をスラリーとし、熱風中に液滴として分散させ、瞬間的に乾燥させる方法であり、１０～５００μｍの球状の造粒粉を連続的に得ることができる。

スプレードライヤーによる乾燥では、熱風の入口温度、および出口温度の管理が重要である。入口と出口との温度差が大きければ単位時間当たりの乾燥量が増加し生産性が向上するが、入口温度が高すぎる場合には粉体、および添加したバインダーが熱により変質し、望まれる特性が得られない場合がある。また、出口温度が低すぎる場合は造粒粉が十分に乾燥されない場合がある。

また、スラリー中にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のバインダーを添加し造粒粉中に含有させることで、成型体の強度を向上させることができる。ＰＶＡの添加量は、ＰＶＡ６質量％含有水溶液を原料粉に対して５０～２５０ｃｃ／ｋｇ添加することができる。さらに、バインダーに適した可塑剤も添加することで、プレス成型時の造粒粉の圧壊強度を調節することもできる。また、得られた造粒粉に、少量の水を添加し湿潤させることで成型体の強度を向上する方法もある。

次いで、成型工程において、造粒粉に対して、金型プレスまたは冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により、例えば１ｔｏｎ／ｃｍ²以上の圧力で１～３分間保持して成型を施し、成型体を得る。

続いて、焼成工程において、例えば電気炉を使用し、常圧焼結法のほか、ホットプレス、酸素加圧、熱間静水圧等の加圧焼結法も採用することができる。ただし、製造コストの低減、大量生産の可能性、容易に大型の焼結体を製造できるといった観点から、常圧焼結法を採用することが好ましい。

また焼成工程における焼成雰囲気は、雰囲気中に酸素が含まれることが好ましく、より好ましくは酸素雰囲気である。酸素を含むことで（酸素分圧を高くすることで）、酸化物焼結体のバルク抵抗を比較的大きく、また所望の範囲にしやすくすることができる。
また、常圧焼結法では、通常、成型体を大気中にて焼成して焼結させるところ、酸素を導入して焼成する場合の酸素流量としては、５．０～２０００Ｌ／ｍｉｎが好ましい。

焼成工程における最高焼成温度は、１２００～１５００℃とすることができ、好ましくは１２２０～１３６０℃である。当該最高焼成温度を当該範囲にすることにより、酸化物焼結体のバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）、最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）およびバルク抵抗の比Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎを所望の範囲にしやすくすることができる。
また、最高焼成温度での保持時間は、１０～１００時間とすることができ、好ましくは２０～８０時間である。当該最高焼成温度の保持時間を当該範囲にすることにより、焼結体の組織粒径を所望の範囲に保ちながら、酸化物焼結体のバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）、最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）およびバルク抵抗の比Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎを所望の範囲にしやすくすることができる。

さらに、焼結に際しての昇温速度は、１０００℃以上の温度範囲における昇温速度を０．１～５．０℃／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは０．３～３．０℃／ｍｉｎであり、さらに好ましくは０．５～２．０℃／ｍｉｎである。この温度範囲での昇温速度を５．０℃／ｍｉｎ超とすると量産時の工程安定性の観点から好ましくない。また、この温度範囲での昇温速度を０．１℃／ｍｉｎ未満とすると生産性の観点から好ましくない。
また、上記の所定の温度範囲外における昇温速度は、特に限定されず任意の昇温速度で行うことができる。

さらに、焼結後の成型体（焼結体）の６００℃以上の温度範囲での降温を、降温速度１０℃／ｍｉｎ以下で行うことができる。降温速度を１０℃／ｍｉｎ以下にすることにより、熱応力による焼結体の割れを抑制することができる。なお、ここで、降温速度を１０℃／ｍｉｎ以下とする温度範囲を６００℃以上とするのは、焼結体の降温時において６００℃以上の焼結体で熱応力が大きくなりやすいためである。
なお、降温速度は５．０℃／ｍｉｎ以下であることが好ましく、より好ましくは３．０℃／ｍｉｎ以下である。また、降温速度は、生産性の観点から０．１℃／ｍｉｎ以上であることが好ましく、より好ましくは０．５℃／ｍｉｎ以上である。
また、上記の所定の温度範囲外における降温速度は、特に限定されず任意の降温速度で行うことができる。

本実施形態のスパッタリングターゲットの製造方法において、上記の焼成工程を経て得られた焼結体は、必要に応じて、平面研削機、円筒研削機、マシニング等の加工機で所望の形状に加工することにより、スパッタリングターゲットを作製できる。スパッタリングターゲットの形状には特に制約はない。例えば、円盤状、矩形状、円筒状などとすることができる。スパッタリングターゲットは必要に応じてバッキングプレートとボンディング材により接合して用いてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明のスパッタリングターゲットは、上記の例に限定されることは無く、適宜変更を加えることができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではない。

（スパッタリングターゲットの作製）
実施例１～２２、及び比較例１～１７のスパッタリングターゲットの酸化物焼結体の原料粉として、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）粉、酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）粉、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉を準備した。
実施例１～３、６、８、１４、１８～２２、及び比較例３、８、１５～１７のスパッタリングターゲットでは、酸化インジウム粉として、メジアン径（Ｄ５０）：１．６μｍ、比表面積：４．２ｍ²／ｇ、酸化ガリウム粉として、メジアン径（Ｄ５０）：１．７μｍ、比表面積：１１．７ｍ²／ｇ、酸化亜鉛粉として、メジアン径（Ｄ５０）：０．６μｍ、比表面積：３．９ｍ²／ｇであるものを使用した。
実施例４、５、７、９～１３、１５～１７、及び比較例１、２、４～７、９～１４のスパッタリングターゲットでは、酸化インジウム粉として、メジアン径（Ｄ５０）：１．４μｍ、比表面積：５．０ｍ²／ｇ、酸化ガリウム粉として、メジアン径（Ｄ５０）：１．７μｍ、比表面積：１１．７ｍ²／ｇ、酸化亜鉛粉として、メジアン径（Ｄ５０）：０．６μｍ、比表面積：３．９ｍ²／ｇであるものを使用した。また、実施例４、５、７、９～１３、１５～１７、及び比較例１、２、４～７、９～１４では、原料として酸化錫（ＳｎＯ₂）粉も表１に記載の量で含有させており（表１では錫原子の含有量）、酸化錫粉は、メジアン径（Ｄ５０）：１．５μｍ、比表面積：５．７ｍ²／ｇであるものを使用した。

次に、各原料粉を表１に記載の組成比（原子比率）となるように秤量後、ビーズミルにて湿式で混合粉砕を行った。なお、粉砕した後のスラリー中の各原料粉末は粒度が０．６μｍであった。次いで、粉砕したスラリーの造粒を行った。造粒は粉体をスラリーとし、スプレードライヤーを用いて熱風中に液滴として分散させ、瞬間的に乾燥させることで、４９μｍの球状の造粒粉を連続的に得た。

次に、実施例１、２、９～１３、１５～１８、２０～２２及び比較例３、６～９、１１～１７については、造粒粉を金型に充填しコールドプレスののち、１８００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力を、１分間保持して成型し、直径１３０ｍｍ、厚さ２１ｍｍの円盤状の成型体を得た。また、実施例１４、１９、比較例４、１０については、造粒粉をゴム型に充填し、１８００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力を、１分間保持して成型後切削加工により、軸方向長さ１６００ｍｍ、外径１９７ｍｍ、内径１５７ｍｍの円筒状の成型体を得た。また、実施例３～８、比較例１、２、５については、造粒粉を金型に充填しコールドプレスののち、１８００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力を、１分間保持して成型し、幅５５０ｍｍ、長さ５９５ｍｍ、厚さ１６ｍｍの矩形状の成型体を得た。
そして、それらの成型体を、電気炉を使用し、表１の雰囲気下で焼成して酸化物焼結体を得た。具体的には、表１に記載の条件で、成型体を昇温した後、表１に記載の焼結温度および時間で焼成した。なお、１０００℃から最高温度に到達するまでの昇温速度は１℃／ｍｉｎとし、最高温度保持完了後、６００℃に冷却されるまでの降温速度は１．５℃／ｍｉｎとした。

得られた酸化物焼結体から、実施例１、２、９～１３、１５～１８、２０～２２及び比較例３、６～９、１１～１７については、直径１００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円盤状に加工し、実施例１４、１９、比較例４、１０については、軸方向長さ５０ｍｍ、外径１５３ｍｍ、内径１３５ｍｍの円筒状に加工した。また、実施例３～８、比較例１、２、５では、幅４５０ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの矩形状に加工した。
各酸化物焼結体について、後述する評価を行った。

なお、比較例１３では、比較例１２で得られた焼結体を、窒素雰囲気下６００℃で５時間の還元処理を行い、また、比較例１４では、比較例１２で得られた焼結体を、酸素雰囲気下６００℃で５時間の熱処理を行った。
また、各成型体を焼成するために用いた電気炉は、炉容積２．２ｍ³のものと（表１では炉（大）と表記）、炉容積０．０６ｍ³のもの（表１では炉（小）と表記）を用いた。

得られた酸化物焼結体について、下記のような評価を行った。下記の評価結果について、表２に示す。
（１）酸化物焼結体の密度および相対密度
ＪＩＳ Ｒ １６３４に準拠して、アルキメデス法により下記式により算出した焼結体の体積と乾燥重量からかさ密度を算出し、これを理論密度で除することにより相対密度とした。
焼結体体積＝（抱水重量－水中重量）／水の密度
焼結体の理論密度は、構成元素Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの合計１００ａｔ％に対するＩｎ、Ｇａ、Ｚｎのそれぞれの原子比（ａｔ％）から換算して求めたＩｎ₂Ｏ₃の質量比Ｗ_In2O3（質量％）、Ｇａ₂Ｏ₃の質量比Ｗ_Ga2O3（質量％）、ＺｎＯの質量比Ｗ_ZnO（質量％）、並びに、Ｉｎ₂Ｏ₃の単体密度７．１８（ｇ／ｃｍ³）、Ｇａ₂Ｏ₃の単体密度５．９５（ｇ／ｃｍ³）、ＺｎＯの単体密度５．６１（ｇ／ｃｍ³）を用いて、下記式のように算出した。
理論密度（ｇ／ｃｍ³）＝（７．１８×Ｗ_In2O3＋５．９５×Ｗ_Ga2O3＋５．６１×Ｗ_ZnO）／１００

（２）コード法で測定される酸化物焼結体の組織粒径
コード法で測定される酸化物焼結体の組織粒径は、研磨材で表面仕上げした後の酸化物焼結体から観察用サンプルを切り出し、切り出したサンプルの表面について鏡面研磨を施した。鏡面研磨されたサンプルの表面の組織写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で１０００倍の倍率で５視野撮影し、コード法の評価方法で複数視野（５視野）の結晶粒径（組織粒径）を算術平均値として算出した。コード法では、各表面組織写真に任意の長さの２本の直線を引き、直線が横切った粒子の数で当該直線の長さを割り、この値を表面組織写真の縮尺に当てはめて換算し、合計１０本の直線から得た値に基づいて算術平均の結晶粒径を算出した。
なお、表２の組織粒径の項目中の「－」は、測定結果がないことを意味する。

（３）バルク抵抗の厚み方向での最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）および最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）、平均値Ｒａｖｅ（ｍΩ・ｃｍ）
酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗は、酸化物焼結体の最表面からｋ（ｍｍ）（ｋ＝１～７の整数）研削して現れた面の合計７面のそれぞれにおいて、任意の３点でバルク抵抗を四探針法により測定し、その算術平均値を当該面のバルク抵抗値とした。バルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ、最大値Ｒｍａｘは、上記７面のバルク抵抗値のうち最小であるものを最小値Ｒｍｉｎ、最大であるものを最大値Ｒｍａｘとした。酸化物焼結体のバルク抵抗の平均値Ｒａｖｅは、上記７面についてのバルク抵抗値の算術平均した値とした。

（４）スパッタリング評価
実施例３、７、８、比較例５で得られた焼結体を、それぞれ１２７ｍｍ×２５４ｍｍの大きさに加工し、その２枚を組み合わせて１２７ｍｍ×５０８ｍｍサイズとしたスパッタリングターゲットを作製した。当該スパッタリングターゲットを用いて、ＤＣスパッタリング装置（シンクロン社製、型番：ＢＳＣ－７０１１）を使用し、Ａｒ＋Ｏ₂ １０ｖｏｌ％雰囲気、全ガス流量３００ｓｃｃｍ、スパッタ圧力０．６Ｐａ、パワー２．３Ｗ／ｃｍ²の条件でスパッタリングを行った。実施例３、７、８の焼結体より得たスパッタリングターゲットでは、安定して放電していることが確認され、一方、比較例５の焼結体より得たスパッタリングターゲットでは、断続的にアーキング回数が急増することが確認され、すなわち、バルク抵抗の比をＲｍａｘ／Ｒｍｉｎ≦１．３とすることにより、スパッタリングターゲットの使用時のターゲットライフによって、スパッタリング条件や得られたＩＧＺＯの膜特性への影響を抑制可能であることが分かる。

表２に示されるように、酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）、バルク抵抗の最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）、バルク抵抗の比Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎのそれぞれの値は、酸化物焼結体を得るための原料の成型体を焼結する際、高い酸素分圧下で行うとともに、焼成温度、焼成時間、焼成雰囲気、昇降温速度の調整、焼成後のアニール処理、組成の微調整等により、所望の範囲にすることができる。
なお、比較例１２～１４の酸化物焼結体は、比較例１で得られた焼結体を上記のような熱処理を行ったものであるが、熱処理を行うことで、バルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）、バルク抵抗の最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）、バルク抵抗の比Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎが所望の範囲外になることが分かる。

本発明によれば、スパッタリングターゲットの使用時のターゲットライフによって、スパッタリング条件や得られたＩＧＺＯの膜特性への影響を抑制可能なＩＧＺＯスパッタリングターゲットを提供することができる。

Claims (6)

1. インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、酸素（Ｏ）及び不可避的不純物からなる酸化物焼結体を有するスパッタリングターゲットであって、
   前記酸化物焼結体の厚み方向でのバルク抵抗の最小値Ｒｍｉｎ（ｍΩ・ｃｍ）および最大値Ｒｍａｘ（ｍΩ・ｃｍ）は、
   Ｒｍｉｎ≧５０ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ≦２００ｍΩ・ｃｍ、Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ≦１．３
   を満たす、ＩＧＺＯスパッタリングターゲット。
2. コード法で測定される前記酸化物焼結体の組織粒径が１．７～１５μｍであり、相対密度が９７％以上である、請求項１に記載のＩＧＺＯスパッタリングターゲット。
3. 前記酸化物焼結体が円形平板状、矩形平板状、または円筒形状である、請求項１または２に記載のＩＧＺＯスパッタリングターゲット。
4. 前記酸化物焼結体中のＩｎ含有量を１００とするとき、原子数比率でＧａが１００±２０、Ｚｎが１００±２０である、請求項１～３のいずれかに記載のＩＧＺＯスパッタリングターゲット。
5. 前記酸化物焼結体のバルク抵抗の平均値Ｒａｖｅ（ｍΩ・ｃｍ）は、５５～１８０ｍΩ・ｃｍである、請求項１～４のいずれかに記載のＩＧＺＯスパッタリングターゲット。
6. 前記酸化物焼結体の厚みが１５ｍｍ以下である、請求項１～５のいずれかに記載のＩＧＺＯスパッタリングターゲット。