JP5688179B1

JP5688179B1 - 酸化物焼結体、スパッタリングターゲット及び薄膜並びに酸化物焼結体の製造方法

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Publication number: JP5688179B1
Application number: JP2014184377A
Authority: JP
Inventors: 淳史奈良
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: KR101738742B1; CN105986230B; TWI525060B; KR20160030432A; TW201609603A; CN105986230A; JP2016056065A

Abstract

亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で７０〜９０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ２Ｏ３換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ２換算で１〜１０ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ２Ｏ３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする酸化物焼結体。本発明によれば、バルク抵抗が低くＤＣスパッタリングが可能であり、所望の屈折率や透過率を備えた透明導電膜を形成することができる。【選択図】なし

Description

本発明は、酸化物焼結体、酸化物スパッタリングターゲット及び薄膜並びに酸化物焼結体の製造方法に関し、特には、ＤＣスパッタリングが可能な酸化物スパッタリングターゲット及び所望の特性を備えた薄膜に関する。

有機ＥＬ、液晶ディスプレイやタッチパネル等の各種光デバイスにおいて可視光を利用する場合、使用する材料は透明である必要があり、特に可視光領域の全域において、高い透過率をもつことが望まれる。また、各種光デバイスでは、構成される膜材料や基板との界面での屈折率差による光損失が生じることがある。このような、高透過率や光損失低減、反射防止のために光学調整層（膜）を導入するという方法がある。

光学調整層に必要とされる特性として、従来は、屈折率や消衰係数（高透過率）が主であったが、近年では、更なる高性能化のために、屈折率や消衰係数（高透過率）以外にも、導電性やエッチング性（エッチング可能）、耐水性、アモルファス膜といった、複数の特性の共存が求められている。このような複数の特性を共存させるためには、単体の酸化物膜では難しく、複数の酸化物を混合させた複合酸化物膜が必要である。特に、三元系以上の酸化物を混合させた複合酸化物膜が有効である。

一般に、透明で導電性のある材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛）、ＧＺＯ（酸化ガリウム−酸化亜鉛）、ＡＺＯ（酸化アルミニウム−酸化亜鉛）などが知られている（特許文献１〜３）。しかし、これらの材料は短波長域に吸収をもっていたり、結晶化しやすかったりと、上述した複数の特性を十分に制御することができないといった問題がある。

特許文献４には、ＩＺＯにさらに別の元素を添加することで、膜の移動度やキャリア密度を向上させることが記載されている。また、特許文献５には、ビックスバイト構造とスピネル構造を含むＩＧＺＯ（酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛）は抵抗率が低く、成膜安定性に優れていることが開示されている。しかし、いずれも主として導電性向上を企図するものであり、上述した複数の特性を同時に制御するものではない。

また、特許文献６には、製造方法を工夫することで、緻密なＡＺＯやＧＺＯを製造する技術が開示されており、特許文献７は、本発明者によるものであるが、良好な透過率と導電率を備えた透明導電膜を得るための酸化物焼結体が開示されている。しかし、いずれの技術においても、複数の特性を同時に調整することが困難という問題があった。
なお、以上の技術はいずれも透明導電膜（電極）として使用されるものであって、電極に隣接配置して、光学特性等を制御するための膜（光学調整膜、保護膜等）とは、用途も異なるものである。

特開２００７−００８７８０号公報特開２００９−１８４８７６号公報特開２００７−２３８３７５号公報特開２０１３−００１９１９号公報国際公開ＷＯ２０１１／０４００２８国際公開ＷＯ２００８／０１８４０２特許第５５５０７６８号

本発明は、所望の光学特性と電気的特性を備えた導電性酸化物薄膜を得ることが可能な焼結体を提供することを課題とする。この薄膜は、透過率が高く、且つ、所望の屈折率を有し、さらに、良好な導電性を有しており、有機ＥＬ、液晶ディスプレイ、タッチパネルなどの光デバイス用の薄膜、特に光学調整用薄膜として有用である。また、本発明は、バルク抵抗が低く、ＤＣスパッタが可能な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。本発明は、光デバイスの特性向上、生産コストの低減化、成膜特性を大幅に改善することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明者は鋭意研究を行った結果、下記に提示する材料系を採用することで、所望の光学特性と電気的特性を備えた薄膜を得ることが可能となり、さらにはＤＣスパッタによる安定的な成膜が可能であり、該薄膜を使用する光デバイスの特性改善、生産性向上が可能であるとの知見を得た。

本発明者はこの知見に基づき、下記の発明を提供する。
１）亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で７０〜９０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ_２Ｏ_３換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ_２換算で１〜１０ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ_２Ｏ_３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ_２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする酸化物焼結体。
２）Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦４．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．５≦Ｇａ／Ｇｅ≦２．５、ＩｎとＴｉとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦５．０、の関係式を満たすことを特徴とする上記１）記載の酸化物焼結体。
３）相対密度が９０％以上であることを特徴とする上記１）又は２）記載の酸化物焼結体。
４）バルク抵抗が１０Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一に記載の酸化物焼結体。
５）上記１）〜４）のいずれか一に記載される酸化物焼結体を用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
６）亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で７０〜９０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ_２Ｏ_３換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ_２換算で１〜１０ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ_２Ｏ_３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ_２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする薄膜。
７）Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦４．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．５≦Ｇａ／Ｇｅ≦２．５、ＩｎとＴｉとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦５．０、の関係式を満たすことを特徴とする上記６）記載の薄膜。
８）波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．９５〜２．１０であることを特徴とする上記６）又は７）記載の薄膜。
９）波長４０５ｎｍにおける消衰係数が０．０５以下であることを特徴とする上記６）〜８）のいずれか一に記載の薄膜。
１０）体積抵抗率が１ｋΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする上記６）〜９）のいずれか一に記載の薄膜。

本発明によれば、上記に示す材料系を採用することにより、抵抗率と屈折率とを調整することが可能となり、良好な光学特性と導電性を確保することができると共に、良好なエッチング特性や耐水性等を確保することできる。さらに、本発明は、ＤＣスパッタによる安定的な成膜が可能であり、これより、生産性向上が可能となる。

本発明は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で７０〜９０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ_２Ｏ_３換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ_２換算で１〜１０ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ_２Ｏ_３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ_２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする。このような組成からなる酸化物焼結体スパッタリングターゲットを用いることにより、所望の光学特性（屈折率、透過率）と電気的特性が共存する導電性酸化物薄膜を形成することができる。

本発明は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）を構成元素とするが、該材料中には、不可避的不純物も含まれる。また、焼結体中の各金属は、その一部又は全てが複合酸化物として存在している。本発明では、焼結体中の各金属の含有量を酸化物換算で規定しているが、これは、原料の配合を酸化物で調整しているためであり、その範囲と技術的意義を説明するのに都合が良いからである。なお、通常の分析装置においては、酸化物ではなく各金属元素の含有量（重量％）が特定可能である。したがって、ターゲットの各組成を特定するには、各金属元素の含有量を、各酸化物を想定して換算した量（ｍｏｌ％）で特定すればよい。

本発明において、Ｚｎ含有量は、ＺｎＯ換算で７０〜９０ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると、所望の光学特性や電気的特性が得られないため好ましくない。特に、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で７０ｍｏｌ％未満であると、薄膜の抵抗が高くなり導電膜としての機能を損なうため好ましくない。一方、９０ｍｏｌ％超であると、屈折率などの光学特性の制御が困難になり、さらにエッチング性や耐水性が低下するため好ましくない。

本発明において、Ｉｎ含有量は、Ｉｎ_２Ｏ_３換算で２〜１５ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的、電気的特性が得られないため好ましくない。特に、Ｉｎ含有量が２ｍｏｌ％未満であると、導電性付与のための添加の効果が得られず（すなわち、高抵抗となるため好ましくない）、一方、１５ｍｏｌ％を超えると可視光の短波長領域における光の吸収が大きくなるため好ましくない。また、Ｉｎは３価の金属元素であるが、他の同価数金属（例えば、ＡｌやＢなど）への置き換えは、抵抗が上昇したり、耐水性を低下させたりするため好ましくない。

本発明において、Ｔｉ含有量は、ＴｉＯ_２換算で１〜１０ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的、電気的特性が得られないため好ましくない。特に、Ｔｉ含有量が１ｍｏｌ％未満であると、光学調整のための添加の効果が得られず、一方、１０ｍｏｌ％超であると薄膜の抵抗が高くなり導電膜としての機能を損なうため好ましくない。また、Ｔｉ酸化物は高屈折率材として知られているが、他の同様の効能を備えた金属（例えば、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｏなど）への置き換えは、可視光短波長域での吸収が生じてしまうため好ましくない。

本発明において、Ｇａ含有量は、Ｇａ_２Ｏ_３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的や電気的特性が得られないため好ましくない。特にＧａ含有量が０．５ｍｏｌ％未満であると、光学調整や導電性付与のための添加の効果が得られず、一方、１０ｍｏｌ％を超えると、焼結体や膜の抵抗が高くなるため好ましくない。また、Ｇａは３価の金属元素であるが、他の同価数金属（例えば、ＡｌやＢなど）への置き換えは、抵抗が上昇したり、耐水性を低下させたりするため好ましくない。

本発明において、Ｇｅ含有量は、ＧｅＯ_２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％とする。この範囲を超えると所望の光学的、電気的特性が得られないため好ましくない。特にＧｅ含有量が０．５ｍｏｌ％未満であると、光学調整のための添加の効果が得られず、一方、１０ｍｏｌ％を超えると、焼結体や膜の抵抗が高くなるため好ましくない。また、Ｇｅは低屈折率且つガラス形成酸化物を構成する金属元素であるが、他のガラス形成酸化物を構成する金属（例えば、ＳｉやＢなど）への置き換えは、抵抗が上昇したり、耐水性を低下させたりするため好ましくない。

本発明において、Ｔｉに対するＩｎの含有量を原子数比で２．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦４．０、且つ、Ｇｅに対するＧａの含有量を原子数比で１．５≦Ｇａ／Ｇｅ≦２．５、の関係式を満たすようにするのが好ましい。この範囲を超えると、所望の光学特性と電気的特性の共存が困難となる。さらに、ＩｎとＴｉとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量を原子数比で２．０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦５．０の関係式を満たすようにするのが好ましい。この範囲を超えると、所望の光学特性と電気的特性の共存が困難となるとともに、５．０を超えると、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｇｅの添加効果が得られず、耐水性、エッチング性を損なうことがある。また、２．０未満では、所望の導電性が得られず、導電膜としての機能を損なうことがある。

本発明の焼結体は、スパッタリングターゲットとして使用する場合、相対密度９０％以上とすることが好ましい。密度の向上は、スパッタ膜の均一性を高め、またスパッタ時のパーティクルの発生を抑制することができるという効果を有する。相対密度９０％以上は、後述する本発明の焼結体の製造方法により、実現することができる。
また、本発明の焼結体は、スパッタリングターゲットとして使用する場合、バルク抵抗１０Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。バルク抵抗の低下により、ＤＣスパッタによる成膜が可能となる。ＤＣスパッタはＲＦスパッタに比べて、成膜速度が速く、スパッタリング効率が優れており、スループットを向上できる。なお、製造条件によっては、ＲＦスパッタを行う場合もあるが、その場合でも、成膜速度の向上がある。

一般に、反射防止や光損失低減のために、特定の屈折率を持つ材料が必要とされるが、必要な屈折率はデバイス構造（光学調整膜の周辺層の屈折率）によって異なる。本発明では、薄膜の波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎを１．９５≦ｎ≦２．１０の範囲に制御することが可能となる。また、光学調整膜自体、高い透過率（消衰係数が小さい）ことが好ましく、本発明では、波長４０５ｎｍにおける消衰係数が０．０５以下と可視光の短波長域において吸収がほとんどない膜を得ることができる。さらに、光学調整層は、隣接する電極層の補助のため適度な導電性が必要とされることがあり、本発明では、薄膜の体積抵抗率を１ｋΩ・ｃｍ以下に制御することが可能となる。さらに、本発明の薄膜は、良好なエッチング特性と優れた高温高湿耐性を備えることを特徴とする。

本発明の焼結体は、各構成金属の酸化物粉末からなる原料粉末を秤量、混合した後、この混合粉末を不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気の下、加圧焼結（ホットプレス）するか、又は、原料粉末をプレス成形した後、この成形体を常圧焼結することによって、製造することができる。このとき、焼結温度は、９００℃以上１５００℃以下とすることが好ましい。９００℃未満とすると高密度の焼結体が得られず、一方、１５００℃超とすると、材料の蒸発による組成ズレや密度の低下が生じるため、好ましくない。また、プレス圧力は、１５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２とするのが好ましい。
さらに密度を向上させるためには、原料粉末を秤量、混合した後、この混合粉末を仮焼（合成）し、その後、これを微粉砕したものを焼結用粉末として用いることが有効である。このように予め合成と微粉砕を行うことで均一微細な原料粉末を得ることができ、緻密な焼結体を作製することができる。微粉砕後の粒径については、平均粒径５μｍ以下、好ましくは、平均粒径２μｍ以下とする。また、仮焼温度は、好ましくは８００℃以上１２００℃以下とする。このような範囲とすることで、焼結性が良好となり、さらなる高密度化が可能となる。

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。

実施例、比較例における評価方法等は、以下の通りである。
（成分組成について）
装置：ＳＩＩ社製ＳＰＳ３５００ＤＤ
方法：ＩＣＰ-ＯＥＳ（高周波誘導結合プラズマ発光分析法）
（密度測定について）
寸法測定（ノギス）、重量測定
（相対密度について）
下記、理論密度を用いて算出する。
相対密度（％）＝寸法密度／理論密度×１００
理論密度は、各金属元素の酸化物換算配合比から計算する。
ＺｎのＺｎＯ換算重量をａ（ｗｔ％）、ＩｎのＩｎ_２Ｏ_３換算重量をｂ（ｗｔ％）、
ＴｉのＴｉＯ_２換算重量をｃ（ｗｔ％）、ＧａのＧａ_２Ｏ_３換算重量をｄ（ｗｔ％）、ＧｅのＧｅＯ_２換算重量をｅ（ｗｔ％）としたとき、
理論密度＝１００／（ａ／５．６１＋ｂ／７．１８＋ｃ／４．２６＋ｄ／５．９５
＋ｅ／４．７０）
また、各金属元素の酸化物換算密度は下記値を使用。
ＺｎＯ：５．６１ｇ／ｃｍ^３、Ｉｎ_２Ｏ_３：７．１８ｇ／ｃｍ^３、
ＴｉＯ_２：４．２６ｇ／ｃｍ^３、Ｇａ_２Ｏ_３：５．９５ｇ／ｃｍ^３、
ＧｅＯ_２：４．７０ｇ／ｃｍ^３
（バルク抵抗、体積抵抗率について）
装置：ＮＰＳ社製抵抗率測定器 Σ−５＋
方法：直流４探針法
（成膜方法、条件について）
装置：ＡＮＥＬＶＡＳＰＬ−５００
基板：φ４ｉｎｃｈ
基板温度：室温
（屈折率、消衰係数について）
装置：ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製分光光度計ＵＶ−２４５０
方法：透過率、表裏面反射率から算出

（実施例１）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を真空中、温度１１００℃、圧力２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９８．４％に達し、バルク抵抗は０．０４Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。また、スパッタリングターゲットの成分組成を分析した結果、原料粉末の配合比と同等になることを確認した。

上記仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、ＤＣスパッタ、スパッタパワー５００Ｗ、酸素を０．８ｖｏｌ％含有するＡｒガス圧０．５Ｐａとし、膜厚５０００〜７０００Åに成膜した。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した。表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が１．９７、消衰係数が０．０１未満、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。

（実施例２）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９８．０％に達し、バルク抵抗は０．０３Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が２．０５、消衰係数が０．０３、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。

（実施例３）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９８．０％に達し、バルク抵抗は０．０３Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が２．０５、消衰係数が０．０３、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。

（実施例４）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９８．５％に達し、バルク抵抗は０．０１Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が２．０４、消衰係数が０．０４、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。

（実施例５）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９８．４％に達し、バルク抵抗は０．０２Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が１．９９、消衰係数が０．０１、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。

（実施例６）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を真空中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９７．７％に達し、バルク抵抗は０．０６Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が１．９６、消衰係数が０．０１、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。

（実施例７）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。次に、この混合粉末を真空中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗と相対密度を測定した結果、表１に示す通り、相対密度は９９．２％に達し、バルク抵抗は０．０１Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタが可能であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、屈折率が２．０２、消衰係数が０．０２、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以下と、所望の光学特性と導電性が得られた。

（比較例１）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。このとき、Ｉｎ_２Ｏ_３量を規定量より多くして、ＺｎＯの量を規定量より少なくした。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、消衰係数（波長４０５ｎｍ）などを測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、消衰係数が０．０５超となり、低波長域において光の吸収が生じ、所望の透過率が得られなかった。

（比較例２）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。このとき、ＴｉＯ_２量を規定量より多くして、ＺｎＯの量を規定量より少なくした。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗などを測定した結果、表１に示す通り、バルク抵抗は１５Ω・ｃｍとなり、安定したＤＣスパッタは困難であった。。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、体積抵抗率などを測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以上となり、所望の導電性が得られなかった。

（比較例３）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。このとき、Ｇａ_２Ｏ_３量を規定量より多くして、ＺｎＯの量を規定量より少なくした。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗などを測定した結果、表１に示す通り、バルク抵抗は５００ｋΩ・ｃｍ超となり、ＤＣスパッタは困難であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、ＲＦスパッタ、スパッタパワー５００Ｗ、酸素を０．８ｖｏｌ％含有するＡｒガス圧０．５Ｐａとし、膜厚５０００〜７０００Åに成膜した。成膜サンプルの、体積抵抗率などを測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以上となり、所望の導電性が得られなかった。

（比較例４）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。このとき、ＧｅＯ量を規定量より多くして、ＺｎＯの量を規定量より少なくした。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。得られたターゲットのバルク抵抗などを測定した結果、表１に示す通り、バルク抵抗は５００ｋΩ・ｃｍ超となり、ＤＣスパッタは困難であった。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、比較例３と同様とした。成膜サンプルの、体積抵抗率などを測定した結果、表１に示す通り、スパッタにより形成した薄膜は、体積抵抗率が１×１０^３Ω・ｃｍ以上となり、所望の導電性が得られなかった。

（比較例５）
ＺｎＯ粉、Ｉｎ_２Ｏ_３粉、ＴｉＯ_２粉、Ｇａ_２Ｏ_３粉、ＧｅＯ_２粉を準備し、これらの粉末を表１に記載される配合比に調合し、これを混合した。このとき、ＺｎＯ量を規定量より多くして、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２の量を規定量より少なくした。次に、この混合粉末を大気中、温度１０５０℃で仮焼した後、湿式微粉砕（ＺｒＯ_２ビーズ使用）にて平均粒径２μｍ以下に粉砕し、乾燥後、目開き１５０μｍの篩で篩別を行った。その後、この微粉砕粉を実施例１と同様の条件でホットプレス焼結した。その後、この焼結体を機械加工でスパッタリングターゲット形状に仕上げた。
次に、仕上げ加工したターゲットを使用して、スパッタリングを行った。スパッタ条件は、実施例１と同様とした。成膜サンプルの、屈折率（波長５５０ｎｍ）、消衰係数（波長４０５ｎｍ）、体積抵抗率、を測定した結果、表１に示す通り、所望の光学特性と導電性が得られた。その後、この成膜サンプルについて、エッチング耐性試験（各種酸によりエッチング可能なものを〇、エッチングできない若しくは溶解し過ぎるものを×、と判断する）及び高温高湿耐性試験（温度８０℃、湿度８０％条件下にて４８時間保管後、光学定数及び抵抗測定を実施し、高温高湿試験前後において、特性差が１０％未満の場合には〇、１０％以上の場合には×、と判断する）を行った結果、ＺｎＯが多い組成の場合には、エッチング特性に劣り（溶解し過ぎる）、また、高温高湿特性が劣り、所望の特性を有する膜が得られなかった。

本発明の焼結体は、スパッタリングターゲットとすることができ、スパッタリングターゲットを使用して形成された薄膜は、各種ディスプレイにおける透明導電膜や光ディスクの保護膜、光学調整用の膜として、透過率、屈折率、導電性において、極めて優れた特性を有するという効果がある。

また、本発明のスパッタリングターゲットは、バルク抵抗値が低く、相対密度が９０％以上と高密度であることから、安定したＤＣスパッタを可能とする。そして、このＤＣスパッタリングの特徴であるスパッタの制御性を容易にし、成膜速度を上げ、スパッタリング効率を向上させることができるという著しい効果がある。必要に応じてＲＦスパッタを実施するが、その場合でも成膜速度の向上が見られる。また、成膜の際にスパッタ時に発生するパーティクル（発塵）やノジュールを低減し、品質のばらつきが少なく量産性を向上させることができる。

Claims

亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で７０〜９０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ_２Ｏ_３換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ_２換算で１〜１０ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ_２Ｏ_３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ_２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする酸化物焼結体。
Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦４．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．５≦Ｇａ／Ｇｅ≦２．５、ＩｎとＴｉとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦５．０、の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の酸化物焼結体。
相対密度が９０％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の酸化物焼結体。
バルク抵抗が１０Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の酸化物焼結体。
請求項１〜４のいずれか一項に記載される酸化物焼結体を用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、チタン（Ｔｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、及び、酸素（Ｏ）からなり、Ｚｎ含有量がＺｎＯ換算で７０〜９０ｍｏｌ％、Ｉｎ含有量がＩｎ_２Ｏ_３換算で２〜１５ｍｏｌ％、Ｔｉ含有量がＴｉＯ_２換算で１〜１０ｍｏｌ％、Ｇａ含有量がＧａ_２Ｏ_３換算で０．５〜１０ｍｏｌ％、Ｇｅ含有量がＧｅＯ_２換算で０．５〜１０ｍｏｌ％であることを特徴とする薄膜。
Ｔｉに対するＩｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｉｎ／Ｔｉ≦４．０、Ｇｅに対するＧａの含有量が原子数比で１．５≦Ｇａ／Ｇｅ≦２．５、ＩｎとＴｉとＧａとＧｅに対するＺｎの含有量が原子数比で２．０≦Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｔｉ＋Ｇａ＋Ｇｅ）≦５．０、の関係式を満たすことを特徴とする請求項６記載の薄膜。
波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．９５〜２．１０であることを特徴とする請求項６６又は７記載の薄膜。
波長４０５ｎｍにおける消衰係数が０．０５以下であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の薄膜。
体積抵抗率が１ｋΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の薄膜。