JP2011080116A - Ｉｔｏスパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察して得られた組織画像の中から任意に２０μｍ×２０μｍの領域を３０個選択し、波長分散型電子線マイクロアナライザーにて各領域におけるＩｎおよびＳｎの質量組成（質量％）を分析し、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）比を求め、この比から換算して得られた３０個のＳｎＯ₂組成の平均である平均
組成ｘと、前記３０個のＳｎＯ₂組成の標準偏差σとが、２≦ｘ／σ≦６の関係を満足す
ることを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲット。
【効果】本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、圧縮強さが大きく、高パワーを負荷してスパッタリングを行っても割れが発生することが少なく、アーキングおよびノジュールの発生も抑制することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＩＴＯスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、ＳｎＯ₂組成の分布に適度なバラツキがあり、スパッタリング時に割れやアーキング
の発生のすくないＩＴＯスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。

ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）膜は高い透過性と電気伝導性を有することから、フラットパネルディスプレイの透明電極等に利用されている。このＩＴＯ膜の形成は、ＩＴＯ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行われる。スパッタリング時には、高レートを得るためにスパッタリングターゲットに高パワーが負荷されるので、ＩＴＯスパッタリングターゲットのようなセラミックスターゲットにおいては、割れが生じやすい。タッチパネル用のＩＴＯ膜の製造においては、３質量％前後のＳｎＯ₂を含有して
いるＩＴＯスパッタリングターゲットが使用されており、このような濃度のＳｎＯ₂を含
有しているＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、上記の割れが特に起こりやすいことが知られている。このため、３質量％前後のＳｎＯ₂を含有しているＩＴＯスパッタ
リングターゲットにおいては、割れの発生を防止することが特に重要視されている。

また、ＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、成膜の歩留まりを良くするために、スパッタリング時におけるアーキングやノジュールの発生を低減あるいは防止することも重要視されている。

従来、このようなＩＴＯスパッタリングターゲットの割れ、アーキングおよびノジュールの発生等を防止するために、ターゲット中におけるＳｎＯ₂の分布のバラツキを小さく
することや、ターゲットの密度を９９％以上に上げることなどが提案されてきた。

特開平７−１６６３４１号公報には、スズ量が２〜６wt％に調整された平均粒径０．１μｍ以下の酸化インジウム−酸化スズ複合粉末を焼結して得られる、相対密度が９０％以上で、ＩｎＯ₂相以外のＳｎＯ₂相および中間化合物相がほとんど存在しない単相構造を有するインジウム・スズ酸化物膜用スパッタリング用ターゲットが開示されている。

特開平４−５１４０９号公報には、ＳｎＯ₂の平均組成が４〜１２重量％であり、スズ
組成が平均組成の０．８〜１．２倍の範囲内にある、スズ組成の分布のバラツキが小さいＩＴＯ焼結体が開示されている。

特開平８−６７５１７号公報には、酸化物粒子の平均粒度が２〜２０μｍであり且つ密度が理論密度の９５％以上であるインジウム−スズ酸化物からなり、少なくとも９７重量％の該酸化物粒子が混晶としてインジウム酸化物の結晶格子中に存在する、インジウム及びスズの特に均一且つ均質な分布が保証された焼結体が開示されている。

特開２００１−５８８２２号公報には、インジウムとスズを溶解した酸性溶液に重炭酸アンモニウム溶液を加えることにより生成したインジウムとスズの共沈水酸化物を不活性ガス中で共沈水酸化物を焼成することによって得られた、スズの分散性のよいスズドープ酸化インジウム粉末が開示されている。

特開平７−１４５４７８号公報には、酸化インジウム粉９０重量％と酸化スズ粉１０重量％とを混合した混合粉を焼結して得られた、粒径１０μｍ以下のＳｎリッチ相が焼結体中に均一に分散存在しているＩＴＯ焼結体からなるＩＴＯスパッタリングターゲットが開
示されている。

しかし、これら従来の技術では、割れ、アーキングおよびノジュールの発生等を実用上十分に抑制することのできるＩＴＯスパッタリングターゲットを得ることができていないのが実情であった。

特開平７−１６６３４１号公報 特開平４−５１４０９号公報 特開平８−６７５１７号公報 特開２００１−５８８２２号公報 特開平７−１４５４７８号公報

本発明は、スパッタリング時の割れ、アーキングおよびノジュールの発生を抑制することのできるＩＴＯスパッタリングターゲット、およびその効率的な製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究した結果、ＩＴＯスパッタリングターゲットにおいてスズの分散性や密度を過度に高めると、かえってターゲットの割れがおきやすく、アーキングも発生しやすくなるという知見を得た。本発明は、この知見に基づき完成されたものである。

すなわち本発明は、走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察して得られた組織画像の中から任意に２０μｍ×２０μｍの領域を３０個選択し、波長分散型電子線マイクロアナライザーにて各領域におけるＩｎおよびＳｎの質量組成（質量％）を分析し、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）比を求め、この比から換算して得られた３０個のＳｎＯ₂組成の平均で
ある平均組成ｘと、
前記３０個のＳｎＯ₂組成の標準偏差σとが、
２≦ｘ／σ≦６
の関係を満足することを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲットである。

前記ＩＴＯスパッタリングターゲットの好適な態様として、
ＳｎＯ₂の平均組成ｘが１〜５質量％であり、
相対密度が９５％以上であり、
圧縮強さが１０００〜１６００ＭＰａであり、
走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察して得られた組織画像に現れる結晶粒の粒径が５〜３５μｍであり、
走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察して得られた組織画像に現れる、微細粒子を含んだ結晶粒の面積に対する、該結晶粒中に含まれる微細粒子の総面積の比率の平均が７〜３０％である。

他の発明は、Ｉｎ₂Ｏ₃粉末および ＳｎＯ₂粉末の混合粉末を１２５０〜１４００℃で焼成して得られる合成原料の粉末を含有する焼成用粉末を焼成することを特徴とする前記ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法である。

前記製造方法の好適な態様として、
前記合成原料が、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂として存在するＳｎを含有し、
前記焼成用粉末がＩｎ₂Ｏ₃粉末、またはＩｎ₂Ｏ₃粉末およびＳｎＯ₂粉末を含有し、
前記焼成用粉末が前記合成原料の粉末を５〜５０質量％含有する。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、圧縮強さが大きく、高パワーを負荷してスパッタリングを行っても割れが発生することが少なく、アーキングおよびノジュールの発生も抑制することができる。ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法によれば、前記ＩＴＯスパッタリングターゲットを効率的に製造することができる。

図１は、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの一具体例を、走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察したときに得られた組織画像である。

＜ＩＴＯスパッタリングターゲット＞
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットは、
走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察して得られた組織画像の中から任意に２０μｍ×２０μｍの領域を３０個選択し、波長分散型電子線マイクロアナライザーにて各領域におけるＩｎおよびＳｎの質量組成（質量％）を分析し、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）比を求め、この比から換算して得られた３０個のＳｎＯ₂組成の平均であるＳｎＯ₂組成の平均組成ｘと、
前記３０個のＳｎＯ₂組成の標準偏差σとが、
２≦ｘ／σ≦６
の関係を満足することを特徴とする。

本発明において平均組成ｘおよび標準偏差σは、以下のようにして求められる。

本ＩＴＯスパッタリングターゲットを、走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察して写真撮影を行い、たとえば約１００μｍ×１３０μｍの組織画像を得る。この組織画像の中で、視野を変えて任意に２０μｍ×２０μｍの領域を、相互に重ならないように３０個規定する。この３０個の領域それぞれに対して、波長分散型電子線マイクロアナライザーを用いてＩｎおよびＳｎの質量組成（質量％）を分析し、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）比を求める。この比をＳｎＯ₂組成に換算する。すなわち、この比に１．２６９６（ＳｎＯ₂の分子量／Ｓｎの原子量＝150.6888／118.69）を乗じてＳｎＯ₂組成とする。

この３０個のそれぞれの領域におけるＳｎＯ₂組成をｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ₃₀とすると
、平均組成ｘは次式により求められる。

また、標準偏差σは次式により求められる。

ｘ／σは、ターゲット中におけるＳｎＯ₂組成の高低に依存しない、ＳｎＯ₂組成の分布
のバラツキを示す指標であって、ｘ／σの数値が大きいほど、ターゲット中におけるＳｎＯ₂組成の分布のバラツキが小さい、つまりＳｎＯ₂が均一に分散していることを意味し、ｘ／σの数値が小さいほど、ターゲット中におけるＳｎＯ₂組成の分布のバラツキが大き
い、つまりＳｎＯ₂の分散状態が悪いことを意味する。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、２≦ｘ／σ≦６である。本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、ｘ／σがこのように特定の数値範囲をとることにより、つまり数十〜数百μｍの組織範囲におけるＳｎＯ₂組成の分布が適当な範囲のバラ
ツキを有することにより、高パワーを負荷してスパッタリングを行っても割れが発生することが少なく、またアーキングおよびノジュールの発生頻度も少ないという効果を有する。本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットにおけるｘ／σの範囲としては、より好ましくは２．５≦ｘ／σ≦５．６であり、さらに好ましくは３．０≦ｘ／σ≦５．０である。

ＩＴＯスパッタリングターゲットにおいて、ＳｎＯ₂組成の分布がある程度のバラツキ
を有することにより割れの発生が抑制される理由は明らかではないが、ＳｎＯ₂組成の分
布のバラツキが大きい場合には、ＳｎＯ₂組成の高い部分はＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂のような硬質
な組成を有していると考えられ、ターゲット組織を構成している結晶粒間に亀裂が生じても、その亀裂が硬いＳｎＯ₂組成の高い部分に到達することによりその亀裂の進行が止ま
り、その結果ターゲットの割れが阻止されるものと考えられる。一方、ＳｎＯ₂組成の分
布のバラツキが小さい場合には、ＳｎＯ₂組成の高い部分が存在しないか、あっても少な
いため、一旦結晶粒間に亀裂が発生するとその亀裂の進行が止まらず、その結果ターゲットの割れに至るものと考えられる。

このようにＳｎＯ₂組成の分布のバラツキは大きい方が割れの発生防止には有効である
と考えられるが、バラツキが大きすぎるとアーキングが発生しやすくなるので好ましくない。このため、割れ、アーキングおよびノジュールの発生を有効に抑制できる好適なバラツキの程度として２≦ｘ／σ≦６という範囲が決定される。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、ＳｎＯ₂の平均組成ｘが１〜５質量％で
ある場合に特に有用である。このような低スズ含有量のＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、割れが特に起こりやすく、ＳｎＯ₂組成の分布のバラツキを上記の範囲に設
定することにより、この割れの発生を効果的に防止することができる。ＳｎＯ₂の平均組
成ｘが５質量％を超えると、平均組成ｘが１〜５質量％の場合よりも、ターゲットの割れが生じにくい。これは、ＳｎＯ₂の平均組成ｘが５質量％を超えると、ＳｎＯ₂が固溶しきれなくなって、結晶粒間にＳｎがリッチな相が現れて（特開平７−１４５４７８号公報参照）、結晶粒間に生じた亀裂の進行がこのＳｎリッチ相により阻止されるためであると考えられる。このため、平均組成ｘが１〜５質量％の場合は、ＳｎＯ₂の平均組成ｘが５質
量％より大きい場合よりも、上記のＳｎＯ₂組成の分布のバラツキを考慮する必要性が大
きい。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、上記のようにＳｎＯ₂組成の分布が適度
なバラツキを有することにより圧縮強さが大きく、パワー割れが発生することが少ない。本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの圧縮強さとしては、好ましくは１０００〜１６００ＭＰａであり、より好ましくは１１００〜１６００ＭＰａであり、さらに好ましくは
１２００〜１６００ＭＰａである。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、相対密度が好ましくは９５％以上であり、より好ましくは９７％以上であり、さらに好ましくは９８％以上である。前記相対密度の上限値については特に限定されないが、通常１００％以下である。上記相対密度を有す
るターゲット、いわゆる高密度のターゲットであると、該ターゲットをスパッタリングしたときの熱衝撃や温度差などに起因するターゲットの割れが生じにくく、ターゲット厚を無駄なく有効に活用することができる。また、パーティクルおよびアーキングの発生を有効に低減することができ、スパッタリング速度を向上させることもできる。なお、前記相対密度は、焼結後のスパッタリングターゲットについてアルキメデス法に基づき測定した値である。

図１に、後述の製造方法で原料粉末として合成原料粉末およびＩｎ₂Ｏ₃粉末を用いて製造された本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの一具体例を、走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察したときに得られる組織画像を示す。この組織画像において粒界線によって区画された多角形状の領域が結晶粒を表す。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察して得られた約３３μｍ×４３μｍの組織画像に現れる結晶粒の平均粒径が５〜３５μｍであることが好ましい。

ここで結晶粒の粒径は、前記組織画像上で水平フェレ径として求められる。水平フェレ径は、上記走査型電子顕微鏡観察における粒子解析により求められる値である。結晶粒の平均粒径すなわち水平フェレ径の平均値は、倍率３０００倍で走査型電子顕微鏡観察したときの約３３μｍ×４３μｍ視野内において、結晶粒をランダムに２０個抽出し、それぞれの結晶粒について求めた水平フィレ径の値を平均したものである。

前記結晶粒の平均粒径が５〜３５μｍであると、 ＳｎＯ₂組成のバラツキが好適な範
囲内になるので好ましい。平均粒径が５μｍより小さいとＳｎＯ₂組成のバラツキが小さ
くなりすぎ、平均粒径が３５μｍより大きいとＳｎＯ₂組成のバラツキが大きくなりすぎ
る傾向がある。前記結晶粒の平均粒径としては、より好ましくは５〜１５μｍであり、さらに好ましくは７〜１４μｍである。

図１に示した組織画像には、白く点状に表される微細粒子を含んだ結晶粒と、微細粒子を含まない結晶粒とが存在する。微細粒子を含んだ結晶粒は、後述する理由により、合成原料の粉末由来の結晶粒であり、微細粒子を含まない結晶粒はＩｎ₂Ｏ₃粉末由来の結晶粒であると考えられる。また微細粒子は、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂またはＳｎＯ₂であると考えられ
る。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットにおいては、走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察して得られた約３３μｍ×４３μｍの組織画像に現れる、微細粒子を含んだ結晶粒の面積に対する、該結晶粒中に含まれる微細粒子の総面積の比率の平均（以下、面積率という）が７〜３０％であることが好ましい。前記面積率が７〜３０％であると、微細粒子を含む結晶粒中のＳｎＯ₂組成が高くなり、ＳｎＯ₂組成のバラツキが好適な範囲になりやすい。前記面積率が７％より小さいとＳｎＯ₂組成のバラツキが小さくなりす
ぎ、前記面積率が３０％より大きいとＳｎＯ₂組成のバラツキが大きくなりすぎる傾向が
ある。前記面積率としては、より好ましくは８〜２８％であり、さらに好ましくは１０〜２５％である。

前記面積率の求め方については、実施例において詳述した。

本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する方法には特に制限はないが、以下の製造方法によれば、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットを効率的に製造することができる。
＜ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法＞
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法は、Ｉｎ₂Ｏ₃粉末および ＳｎＯ₂粉末の混合粉末を１２５０〜１４００℃で焼成して得られる合成原料の粉末を含有する焼成用粉末を焼成することを特徴とする。この製造方法においては、通常、前記合成原料粉末および他の原料粉末を含有した前記焼成用粉末に必要によりバインダーを加えて圧縮成形し、得られた成形体を必要に応じて脱脂した後、該成形体を焼成して得られた焼結体を適宜加工してＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する。

原料粉末であるＩｎ₂Ｏ₃粉末としては、通常ＢＥＴ(Brunauer-Emmett-Teller)法で測定した平均粒径が０．０８〜０．３μｍであるＩｎ₂Ｏ₃粉末が使用される。原料粉末であるＳｎＯ₂粉末としては、通常ＢＥＴ法で測定した平均粒径が０．１〜０．５μｍであるＳ
ｎＯ₂粉末が使用される。なお平均粒径Ｄは、ＢＥＴ法により求められた比表面積をＳ、
比重をｄとしたとき、Ｄ＝６／ｄ・Ｓにより求められる。

混合粉末は、Ｉｎ₂Ｏ₃粉末とＳｎＯ₂粉末とを混合することにより得られる。混合粉末
におけるＳｎＯ₂粉末の含有比率としては、好ましくは３〜２０質量％、より好ましくは
５〜１５質量％、さらに好ましくは７〜１２質量％である。このような含有比率であると、ＳｎＯ₂組成が１〜５質量％のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造する際、焼成用
粉末中の合成原料の配合割合を少なくすることができ、その結果ＳｎＯ₂組成のバラツキ
を大きくすることができる点で好ましい。混合方法には特に制限はなく、例えばポットに入れて、ボールミル混合により行うことができる。

合成原料は、混合粉末を１２５０〜１４００℃で焼成して得られる。この焼成により得られた合成原料は、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂として存在するＳｎを含有する。焼成温度が１２５０℃より低いとＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂が十分には生成されず、１４００℃より高いと焼成により得られた合成原料を粉砕することが困難になる。焼成温度としては、より好ましくは１２５０〜１３８０℃であり、さらに好ましくは１２５０〜１３５０℃である。

合成原料は、例えば圧縮粉砕および乳鉢による粉砕により粉砕され、合成原料粉末とされる。この合成原料粉末のＢＥＴ法による平均粒径としては、好ましくは０．１〜０．８μｍ、より好ましくは０．１〜０．５μｍである。合成原料粉末の平均粒径がこの範囲内であると、ＳｎＯ₂組成のバラツキが好適な範囲内にあり、かつ高密度の焼結体を得やす
くなる。

焼成用粉末は、合成原料粉末を含有する。焼成用粉末は、通常、合成原料粉末の他に、原料粉末としてＩｎ₂Ｏ₃粉末、またはＩｎ₂Ｏ₃粉末および ＳｎＯ₂粉末を含有する。焼成用粉末における合成原料粉末の含有割合は、好ましくは５〜５０質量％であり、より好ましくは１０〜３０質量％であり、さらに好ましくは１５〜２５質量％である。焼成用粉末における合成原料粉末の含有割合がこの範囲内であると、面積率が７〜３０％の範囲内にあり、ＳｎＯ₂組成のバラツキが好適な範囲内にある焼結体を得やすくなる。

焼成用粉末に含有されるＩｎ₂Ｏ₃粉末としては、通常ＢＥＴ法で測定した平均粒径が０．０８〜０．３μｍ、好ましくは０．１〜０．２μｍであるＩｎ₂Ｏ₃粉末が使用される。焼成用粉末に含有されるＳｎＯ₂粉末としては、通常ＢＥＴ法で測定した平均粒径が０．
１〜０．５μｍ、好ましくは０．１〜０．２μｍであるＳｎＯ₂粉末が使用される。焼成
用粉末に含有されるＩｎ₂Ｏ₃粉末およびＳｎＯ₂粉末の平均粒径が前記範囲内であると、
結晶粒の粒径が５〜３５μｍであり、ＳｎＯ₂組成のバラツキが好適な範囲内にある焼結
体を得やすくなる。焼成用粉末に含有されるＩｎ₂Ｏ₃粉末および ＳｎＯ₂粉末はそれぞれ、合成原料の調製に使用されたＩｎ₂Ｏ₃粉末および ＳｎＯ₂粉末と同じ粉末であってもよく、異なる粉末であってもよい。

焼成用粉末におけるＩｎ₂Ｏ₃粉末の含有割合は、好ましくは５０〜９５質量％であり、より好ましくは７０〜９５質量％である。焼成用粉末におけるＳｎＯ₂粉末の含有割合は
、好ましくは０〜５質量％であり、より好ましくは０〜３質量％である。

焼成用粉末は、合成原料粉末と他の原料粉末とを、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。

この焼成用粉末は、そのまま成形して成形体とし、これを焼結して焼結体とすることもできるが、必要により焼成用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。

得られた成形体を焼結することにより焼結体を得る。焼成は、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。

昇温速度は、高密度化および割れ防止の観点から、通常１００〜５００℃／ｈである。最高焼結温度は、通常１４５０〜１７００℃、好ましくは１５００〜１６００℃であり、最高焼結温度での保持時間は通常３〜３０ｈ、好ましくは５〜１０ｈである。最高焼結温度および保持時間が前記範囲内であると、上述したＳｎＯ₂組成の分布のバラツキを有す
るＩＴＯスパッタリングターゲットを確実に得ることができる。最高焼結温度および保持時間をそれぞれ適宜決定することにより、ＳｎＯ₂組成の分布のバラツキの程度、すなわ
ちｘ／σを適宜調整することが可能である。降温速度は、割れ防止の観点から、通常２０〜２００℃／ｈである。

このようにして得られたＩＴＯ焼結体を、必要に応じて所望の形状に切り出し、研削等することによりＩＴＯスパッタリングターゲットとすることができる。

図１は、この製造方法により、原料粉末として合成原料粉末およびＩｎ₂Ｏ₃粉末を用いて製造されたＩＴＯスパッタリングターゲットの、走査型電子顕微鏡により得られた組織画像の一例である。

この製造方法により上記本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットを製造することができる。この製造方法により、ＳｎＯ₂組成の平均組成ｘと標準偏差σとが上記の関係を満
たすようなＳｎＯ₂組成の分布に適度なバラツキを有するＩＴＯスパッタリングターゲッ
トが得られる理由は必ずしも明らかではないが、この製造方法において使用される合成原料中のＳｎが前述のとおりＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂として存在しており、このＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂は焼結時における組織中への拡散がＳｎＯ₂に比べて遅いために、焼結終了時においても組織
全体に均一に分散することができず、その結果ＳｎＯ₂組成の分布に適度なバラツキが生
じるものと考えられる。前述のとおり、図１に示した組織は、白く点状に表される微細粒子を含んだ結晶粒と、微細粒子を含まない結晶粒とからなるモザイク状の組織となっている。微細粒子を含んだ結晶粒は、合成原料粉末由来の結晶粒であり、微細粒子を含まない結晶粒はＩｎ₂Ｏ₃粉末由来の結晶粒であると考えられる。微細粒子はＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂またはＳｎＯ₂であると考えられる。前述のように合成原料粉末中のＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂は拡散が
遅いため、焼結終了時においても合成原料粉末由来の結晶粒中に留まる割合が高く、その合成原料粉末由来の結晶粒中に留まったＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂が微細粒子として現れていると考えられる。

これに対して、上記合成原料を用いず、Ｉｎ₂Ｏ₃粉末およびＳｎＯ₂粉末のみを使用す
る従来の製造方法においては、ＳｎＯ₂の焼結時の拡散が速いために、短時間で組織全体
に分散してしまい、その結果ＳｎＯ₂組成の平均組成ｘと標準偏差σとが上記の関係を満
たすようなＳｎＯ₂組成の分布に適度なバラツキを有する組織を得ることが困難なものと
考えられる。
（実施例）
［実施例１］
ＢＥＴ法で測定した平均粒径が０．１μｍであるＩｎ₂Ｏ₃粉末の含有量が９０質量％、同じく平均粒径が０．２μｍであるＳｎＯ₂粉末の含有量が１０質量％となるように、両
者を混合して混合粉末を調製した。この混合粉末を１３５０℃で、３時間焼結することにより合成原料を作成した。この合成原料を、圧縮粉砕した後、ボールミル粉砕をして、合成原料粉末とした。メディアは直径１０ｍｍのＺｒＯ₂ボールとした。

この合成原料粉末の含有量が１０質量％、前記Ｉｎ₂Ｏ₃粉末の含有量が９０質量％になるように両者を混合し、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焼結用粉末を得た。メディアは直径１０ｍｍのＺｒＯ₂ボールとした。

焼結用粉末に、４質量％に希釈したポリビニルアルコールを焼結用粉末に対して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。得られた焼結用原料をプレス用の型に充填し、プレス圧１ｔ／ｃｍ²で６０
秒間成形した。

得られた成形体を容量が約１ｍ³の焼結炉に入れ、炉内に１Ｌ／ｈで酸素をフローさせ
、焼成雰囲気を酸素フロー雰囲気とし、１５５０℃で１０ｈ焼結した。昇温速度を３５０℃／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、ＩＴＯスパッタリングターゲットを製造した。

このＩＴＯスパッタリングターゲットに対して、以下の評価を行った。結果を表１に示した。
結晶粒の平均粒径
結晶粒の平均粒径すなわち水平フェレ径の平均値は、以下のようにして求めた。

得られたＩＴＯスパッタリングターゲットを、上面から５ｍｍの位置で厚み方向に水平にダイヤモンドカッターにより切断して得られた切断面を、エメリー紙＃170、＃320、＃800、＃1500、＃2000を用いてそれぞれ９０度ずつ回転させながら段階的に研磨し、最後
にバフ研磨して鏡面に仕上げた後、４０℃のエッチング液（硝酸（60〜61％水溶液、関東化学（株）製、硝酸1.38 鹿１級 製品番号28161-03）、塩酸（35.0〜37.0％水溶液、関東化学（株）製、塩酸 鹿１級 製品番号18078-01）および純水を体積比でHCl：H₂O：HNO₃＝１：１：0.08の割合で混合）に９分間浸漬してエッチングし、現れた面を走査型電子顕微鏡（ＪＸＡ-８８００-Ｒ、ＪＥＯＬ社製）を用いて、加速電圧１５ｋＶ、電子電流０．０５μＡの条件で、倍率３０００倍にて観察した。写真撮影を行い、組織画像を得た。得られた約３３μｍ×４３μｍ視野内において、結晶粒をランダムに２０個抽出した。

粒子解析ソフト（粒子解析Version３．０、住友金属テクノロジー株式会社製）を用い
、まず結晶粒のＳＥＭ像をトレースしてスキャナで画像認識させ、この画像を二値化した。この際、１画素がμｍ単位で表示されるように換算値を設定した。次いで、計測項目として水平フェレ径を選択することにより、結晶粒の水平方向の全画素数より算出した水平フェレ径（μｍ）の値を得た。この操作を抽出した２０個の結晶粒について行った。２０個の結晶粒の水平フェレ径の平均値を結晶粒の平均粒径とした。
ＳｎＯ₂の平均組成および標準偏差
得られたＩＴＯスパッタリングターゲットを、走査型電子顕微鏡（ＪＸＡ-８８００-Ｒ、ＪＥＯＬ社製）を用いて、加速電圧１５ｋＶ、電子電流０．０５μＡの条件で、倍率１０００倍で観察して写真撮影を行い、約１００μｍ×１３０μｍの組織画像を得た。この組織画像の中から、任意に２０μｍ×２０μｍの領域を、相互に重ならないように３０個選択した。この３０個の領域それぞれに対して、波長分散型電子線マイクロアナライザー（ＪＥＯＬ社製）を用いてＳｎＯ₂組成を測定した。具体的には、各領域におけるＩｎお
よびＳｎの質量組成（質量％）を分析し、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の比率（質量％）を求め、これをＳｎＯ₂量に換算した。すなわちＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）の比率に１．２６９６（
ＳｎＯ₂の分子量／Ｓｎの原子量＝150.6888／118.69）を乗じて得た数値をＳｎＯ₂量（質量％）とした。

３０個のそれぞれの領域におけるＳｎＯ₂組成をｘ₁、ｘ₂、・・・、ｘ₃₀とし、平均組
成ｘを次式により求めた。

標準偏差σは次式により求めた。

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焼結体の水中重量/計測温度における水比重）で除し、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。

（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。）。

具体的には、理論密度（真密度または計算密度）ρは、ρiをＩｎ₂Ｏ₃で７．１７９ｇ
／ｃｍ³、ＳｎＯ₂で６．９５ｇ／ｃｍ³として、各組成の焼結体で計算した。たとえば理
論密度ρは、１％ＳｎＯ₂では７．１７７ｇ／ｃｍ³、３％ＳｎＯ₂では７．１７２ｇ／ｃ
ｍ³、５％ＳｎＯ₂では７．１６７ｇ／ｃｍ³である。
微粒子の面積率
得られたＩＴＯスパッタリングターゲットに対し上記「結晶粒の平均粒径」と同様の処理を行い、走査型電子顕微鏡（ＪＸＡ-８８００-Ｒ、ＪＥＯＬ社製）にて倍率３０００倍で約３３×４３μｍ²の組織画像を得た。

粒子解析ソフト（粒子解析Version３．０、住友金属テクノロジー株式会社製）を用い
、まず結晶粒のＳＥＭ像をトレースしてスキャナで画像認識させ、この画像を二値化した。この際、１画素がμｍ単位で表示されるように換算値を設定した。微細粒子を含む結晶粒を任意に１０個選択し、それぞれに対して、まず結晶粒の面積（Ａ１）を求め、次いでその結晶粒に含まれる微細粒子の面積の合計（Ａ２）を求め、（Ａ２／Ａ１）×１００を計算した。１０個の結晶粒の（Ａ２／Ａ１）×１００の平均をこのＩＴＯスパッタリングターゲットの微粒子の面積率とした。
圧縮強さ
圧縮強度は、ＪＩＳファインセラミックスの圧縮強さ試験R1608-1990に従って測定した。
アーキング
スパッタリングターゲットを直径１５２．４ｍｍ、厚さ６ｍｍに加工し、これ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２Ｗ／ｃｍ²で１０時間行った。以下のアーキングカウン
ターを用いて、この処理中に発生したアーキング回数をカウントした。

＜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
＜アーキングカウンター＞
型式；μArc Moniter MAM Genesis MAM データコレクター Ver.2.02
（LANDMARK TECHNOLOGY社製）
高パワー割れ
前記「アーキング」で示した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、投入電力量を１〜１０Ｗ／ｃｍ²の範囲内で徐々に出力アップしなが
ら行った。この処理中にスパッタリングターゲットの割れの発生を観察し、以下の基準で高パワー割れを評価した。
○：投入電力量５Ｗ／ｃｍ²で割れが発生しなかった
×：投入電力量５Ｗ／ｃｍ²未満で割れが発生した
［実施例２〜１３、比較例４］
混合粉末を調製する際に、前記Ｉｎ₂Ｏ₃粉末および前記ＳｎＯ₂粉末の含有量が表１に
示した割合となるように両者を混合し、また焼結用粉末を調製する際に、合成原料、前記Ｉｎ₂Ｏ₃粉末および前記ＳｎＯ₂粉末の含有量が表１に示した割合となるようにこれらを
ボールミル混合したこと以外は実施例１と同様にしてＩＴＯスパッタリングターゲットを製造した。

このＩＴＯスパッタリングターゲットに対して、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示した。
［比較例１〜３］
焼結用粉末を調製する際に合成原料を使用せず、前記Ｉｎ₂Ｏ₃粉末およびＳｎＯ₂粉末
の含有量が表１に示した割合となるように両者を混合したこと以外は実施例１と同様にしてＩＴＯスパッタリングターゲットを製造した。

このＩＴＯスパッタリングターゲットに対して、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示した。

Claims (10)

1. 走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察して得られた組織画像の中から任意に２０μｍ×２０μｍの領域を３０個選択し、波長分散型電子線マイクロアナライザーにて各領域におけるＩｎおよびＳｎの質量組成（質量％）を分析し、Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）比を求め、この比から換算して得られた３０個のＳｎＯ₂組成の平均である平均組成ｘと、
   前記３０個のＳｎＯ₂組成の標準偏差σとが、
   ２≦ｘ／σ≦６
   の関係を満足することを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲット。
2. ＳｎＯ₂の平均組成ｘが１〜５質量％であることを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ
   スパッタリングターゲット。
3. 相対密度が９５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
4. 圧縮強さが１０００〜１６００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
5. 走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察して得られた組織画像に現れる結晶粒の粒径が５〜３５μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
6. 走査型電子顕微鏡を用いて倍率３０００倍で観察して得られた組織画像に現れる、微細粒子を含んだ結晶粒の面積に対する、該結晶粒中に含まれる微細粒子の総面積の比率の平均が７〜３０％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
7. Ｉｎ₂Ｏ₃粉末および ＳｎＯ₂粉末の混合粉末を１２５０〜１４００℃で焼成して得られる合成原料の粉末を含有する焼成用粉末を焼成することを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
8. 前記合成原料が、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂として存在するＳｎを含有することを特徴とする請求項７に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
9. 前記焼成用粉末がＩｎ₂Ｏ₃粉末、またはＩｎ₂Ｏ₃粉末およびＳｎＯ₂粉末を含有するこ
   とを特徴とする請求項７または８に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
10. 前記焼成用粉末が前記合成原料の粉末を５〜５０質量％含有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。