ＩＴＯスパッタリングターゲットおよびその製造方法
【解決手段】ＳｎをＳｎＯ2換算で５質量％以下含有し、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａであ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。前記残留応力は、ＩＴＯスパッタリングターゲットがボンディングされるバッキングプレートの熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃以下である場合には−６００〜−２００ＭＰａ、熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃より大きい場合には−６５０〜−２５０ＭＰａであることが好ましい。
【効果】本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、ＳｎＯ2の含有量が５質量％以下であっても割れにくく、銅製のバッキングプレート等にボンディングするときであっても割れを生じにくい。
【効果】本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、ＳｎＯ2の含有量が５質量％以下であっても割れにくく、銅製のバッキングプレート等にボンディングするときであっても割れを生じにくい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＴＯスパッタリングターゲットに関し、さらに詳しくは、ＳｎＯ2の含有量が５質量％以下であっても、ボンディング時に割れが発生しにくいＩＴＯスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
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やタッチパネルなどに広く利用されている。透明電極用のＩＴＯ膜は、通常ＳｎＯ2換算で１０質量％程度のＳｎを含有するが、タッチパネル用のＩＴＯ膜としては、比較的高抵抗であることが要求されることから、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で３質量％前後のＩＴＯ膜が使用されている。ＩＴＯ膜は、一般に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形成される。ＩＴＯスパッタリングターゲットは一般にＣｕ製のバッキングプレートにボンディングされて使用される。このため、タッチパネル用のＩＴＯ膜を形成するときには、一般にＳｎの含有量がＳｎＯ2換算で３質量％程度であるＩＴＯスパッタリングターゲットをＣｕ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が行われている。
【０００３】
しかし、Ｓｎの含有量が少ないＩＴＯスパッタリングターゲット、たとえばＳｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットは脆く、割れやすいことが知られている。特に、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｃｕ製等のバッキングプレートにボンディングするときに割れを起こしやすいことが知られている。
【０００４】
ＩＴＯスパッタリングターゲットの割れを防止する技術としては、たとえば特開平９−１２５２３６号公報に、Ｉｎ、Ｏおよび０．１質量％以上のＳｎからなり、相対密度９０％以上であって、残留応力ｘが−２００≦ｘ≦２００ＭＰａであるインジウム酸化物系焼結体が開示されている。この文献においては、焼結体に−２００≦ｘ≦２００ＭＰａの範囲からはずれるような大きな残留応力ｘがあると、焼結体に割れやクラックが生じるので好ましくないとされている。
【０００５】
特開平６−３１６７６０号公報には、１〜２０重量％の酸化錫成分と、残部の酸化インジウム成分とからなる粉末を成形焼結したＩＴＯ多孔質焼結体で、前記粉末を大気中にて１２００〜１６００℃で仮焼を行い、仮焼後の粉末をボールミル混合した後、造粒、成形し、９００〜１１００℃にて焼結して得られるＩＴＯ多孔質焼結体が開示されている。特開平６−６４９５９号公報には、焼結密度が９０％以上１００％以下、焼結粒径が１μｍ以上２０μｍ以下、かつ（Ｉｎ０．６Ｓｎ０．４）2Ｏ3の量が１０％以下であるＩＴＯ焼結体が開示されている。 また特開平５−３１１４２８号公報には、焼結密度９０％以上１００％以下、焼結粒径１μｍ以上２０μｍ以下である高密度ＩＴＯ焼結体が開示されている。
【０００６】
しかし、これらいずれのＩＴＯ焼結体においても、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下である場合においては、割れを十分に防止することはできず、特に、バッキングプレートにボンディングするときに生じる割れを防止することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１２５２３６号公報
【特許文献２】特開平６−３１６７６０号公報
【特許文献３】特開平６−６４９５９号公報
【特許文献４】特開平５−３１１４２８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、Ｓｎの含有量が少なくても割れが生じにくく、特にバッキングプレートにボンディングするときに割れが発生しにくいＩＴＯ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、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特定の大きさの圧縮の残留応力を付与すると、Ｓｎの含有量を少なくしても割れが生じにくく、特にバッキングプレートにボンディングするときに割れが発生しにくくなることを見出し、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、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａであ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。
【００１１】
このＩＴＯスパッタリングターゲットの好ましい態様として、
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で４質量％以下であり、
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で１〜４質量％である。
【００１２】
また、前記ＩＴＯスパッタリングターゲットは、
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃以下である金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットである場合には、残留応力が−６００〜−２００ＭＰａであることが好ましく、
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃より大きい金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットである場合には、残留応力が−６５０〜−２５０ＭＰａであることが好ましい。
【００１３】
他の発明は、ＩＴＯスパッタリングターゲット製造用原料粉末を焼結炉内で１４５０〜１７００℃の焼結温度で焼結し、得られたＩＴＯ焼結体を、焼結炉内の温度を前記焼結温度から７００〜９００℃まで３００℃／ｈ以上の速度で降下させ、その後１０〜１００℃／ｈの速度で降下させることにより冷却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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であっても割れにくく、Ｃｕ製のバッキングプレート等にボンディングするときであっても割れを生じにくい。本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法によれば、上記ＩＴＯスパッタリングターゲットを効率良く製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であり、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａであることを特徴とする。以下、本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットを詳述する。
【００１６】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットは、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａである。残留応力は、その数値が正のときに引張りの残留応力となり、負のときに圧縮の残留応力となる。したがって、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは圧縮の残留応力を有する。
【００１７】
本発明において、残留応力は、一般的な残留応力の測定方法であるＸ線回折法を用いて測定した。具体的には、パナリティカル Ｘ'Pert PROを用いて、Ｘ線管球：Ｃｕターゲット、回折角：２θ＝３０．６゜（Ｉｎ2Ｏ3(222)）、測定法：ψ0側傾法、弾性定数：１７８ＧＰａ、ポアソン比：０．３３の測定条件で測定した。
【００１８】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、上記範囲の残留応力を有することにより、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であっても割れにくく、特にバッキングプレートにボンディングするときに割れを生じにくい。
【００１９】
これは次のような理由によると考えられる。バッキングプレートは通常Ｃｕ製である。スパッタリングターゲットとバッキングプレートとをボンディングするときには、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートを約２００℃に加熱し、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートのそれぞれのボンディング面にボンディング剤を塗布し、それぞれのボンディング面を貼り合わせて両者を圧着する。その後、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートを冷却することによりボンディングが完了する。この冷却のときに、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートはともに収縮するが、バッキングプレートの材料であるＣｕ等はＩＴＯよりも熱膨張係数が大きいので、バッキングプレートはスパッタリングターゲットよりも大きく収縮する。つまり、バッキングプレートより収縮率の小さいスパッタリングターゲットは、ボンディング面に平行な方向において、バッキングプレートが収縮した長さより短い長さしか収縮できない。このため、上記冷却により、スパッタリングターゲットは、その中央部が上側（バッキングプレートがある側の反対側）に持ち上がるように反り、パッタリングターゲットの上面（ボンディング面とは反対側の面）部に引張りの応力が生じることになる。ＩＴＯなどのセラミックスは一般に圧縮の力には強いが、引張りの力には弱い。このため、冷却時に加わる引張りの応力によりＩＴＯスパッタリングターゲットに割れが生じやすくなる。このとき本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットであれば、前述のとおり圧縮の残留応力を有するので、冷却により引張りの応力が加わっても、本スパッタリングターゲットが有する圧縮の残留応力によってその引張りの応力が打ち消される結果、割れが生じにくい。
【００２０】
スパッタリングターゲットの残留応力が−２００ＭＰａ以下である（スパッタリングターゲットの圧縮の残留応力が、−２００ＭＰａに相当する圧縮の残留応力以上である）と、上記の引張りの応力に対する十分な緩衝力が得られるので、スパッタリングターゲットの割れを十分に防止することができる。ただし、残留応力が−６５０ＭＰａより小さい（スパッタリングターゲットの圧縮の残留応力が、−６５０ＭＰａに相当する圧縮の残留応力より大きい）と、スパッタリングターゲットがその圧縮の残留応力に耐えられなくなり、焼成終了時や加工時などに割れが生じやすくなるので好ましくない。一方、スパッタリングターゲットの残留応力が−２００ＭＰａより大きい（スパッタリングターゲットの圧縮の残留応力が、−２００ＭＰａに相当する圧縮の残留応力より小さい）と、上記の引張りの応力に対する十分な緩衝力が得られないので、スパッタリングターゲットの割れを十分には防止できない。したがって、たとえば特開平９−１２５２３６号公報に記載された残留応力ｘが−２００≦ｘ≦２００ＭＰａである焼結体は、上記の引張りの応力を打ち消すだけの十分な圧縮の残留応力がないか、または逆に引張りの残留応力を有するので、バッキングプレートへのボンディング時に割れが生じやすい。
【００２１】
前述のとおり、ボンディング時のスパッタリングターゲットの割れは、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの熱膨張係数の差に起因して生じると考えられる。バッキングプレートの材料の種類により熱膨張係数は異なるので、バッキングプレートの材料の種類によりスパッタリングターゲットとバッキングプレートとの熱膨張係数の差も異なり、その熱膨張係数の差が大きいバッキングプレートの場合のほうが、スパッタリングターゲットは割れやすくなる。このため、ボンディング時のスパッタリングターゲットの割れを確実に防止するためには、バッキングプレートを形成する金属材料の熱膨張係数が大きいほどＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力を小さく（圧縮の残留応力を大きく）することが望ましい。
【００２２】
具体的には、バッキングプレートを形成する金属材料の熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃より大きい場合には、このバッキングプレートにボンディングするＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力としては−６５０〜−２５０ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは−５００〜−３００ＭＰａであり、最適値としては−４００ＭＰａ前後である。したがって、たとえば、Ａｌ製のバッキングプレートを使用する場合には、ＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力は前記範囲内であることが好ましい。
【００２３】
一方、バッキングプレートを形成する金属材料の熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃以下である場合には、このバッキングプレートにボンディングするＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力としては−６００〜−２００ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは−４５０〜−２５０ＭＰａであり、最適値としては−３５０ＭＰａ前後である。したがって、たとえば、Ｃｕ、ステンレス鋼、Ｎｉ合金およびＴｉ合金製のバッキングプレートを使用する場合には、ＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力は前記範囲内であることが好ましい。
なお、本発明において熱膨張係数の数値は化学大辞典（縮刷版、共立出版（株）（１９８４年））に準拠する。
【００２４】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットは、ＳｎをＳｎＯ2換算で０質量％を超えて５質量％以下含有し、好ましくは０質量％を超えて４質量％含有し、より好ましくは１〜４質量％含有する。Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％を超えると、スパッタリングターゲットの強度が高くなり、ボンディングの冷却時にバッキングプレートから上述のような引張りの応力を受けても割れが生じにくいので、スパッタリングターゲットの残留応力を制御する必要性は小さい。Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であると、スパッタリングターゲットの強度が低く、前記引張りの応力を受けたときに割れが生じやすいので、スパッタリングターゲットの残留応力を制御する必要性が大きく、また残留応力を前記範囲内にすることにより十分な割れ防止が可能である。Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で４質量％以下であると、特に前記引張りの応力を受けたときの割れが生じやすいので、スパッタリングターゲットの残留応力を制御する必要性が大きく、残留応力を前記範囲内にしたときの割れ防止効果が大きい。また、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で１〜４質量％であると、スパッタリングターゲットの残留応力を前記範囲にすることが容易であるので特に好ましい。
【００２５】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットの形状および大きさとしては、特に制限はなく、いかなる形状および大きさのスパッタリングターゲットであっても、その残留応力が前記範囲内であれば、割れの発生を有効に防止できる。ただし、スパッタリングターゲットのボンディング面に平行な面の面積が大きいほど冷却時に反る力が大きくなり、引張りの応力が大きくなるので、スパッタリングターゲットが有する圧縮の残留応力は大きいほうが割れにくい。また、スパッタリングターゲットの厚みが小さいほど、冷却時に反りやすく、引張りの応力が大きくなるので、スパッタリングターゲットが有する圧縮の残留応力は大きいほうが割れにくい。したがって、スパッタリングターゲットのボンディング面に平行な面の面積が大きいほど、またはスパッタリングターゲットの厚みが小さいほど、スパッタリングターゲットの残留応力は前記範囲内で小さい（圧縮の残留応力が大きい）ほうが好ましい。
【００２６】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットの相対密度としては、９５％以上であることが好ましく、９７％以上であることがより好ましい。相対密度が９５％以上であると、割れが生じにくく、またスパッタ時にアーキングやパーティクルの発生を抑制でき、良好なスパッタリングが可能になる。
【００２７】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法には特に制限はないが、好適な製造方法として、ＩＴＯ成形体を焼結した後、得られた焼結体を冷却するときに、焼結温度から一定の温度までは急冷し、その温度から室温まで徐冷する方法を挙げることができる。この方法においては、高温域において急冷を行うことによりスパッタリングターゲットに圧縮の残留応力を生じさせる。一方、低温域においては、冷却時にスパッタリングターゲットと外気との温度差が生じやすいので、高温域と同様に急冷を行うと、その温度差に起因して発生する熱応力によりスパッタリングターゲットに割れが生じやすいことから、割れを防止するために徐冷を行う。以下、この方法につき詳述する。
【００２８】
原料粉末であるＩｎ2Ｏ3粉末とＳｎＯ2粉末とを、ＳｎＯ2粉末の含有量が５質量％以下となるように混合して混合粉末を作製する。Ｉｎ2Ｏ3粉末のＢＥＴ(Brunauer-Emmett-Teller)法で測定した比表面積は通常１〜４０ｍ2／ｇであり、ＳｎＯ2粉末のＢＥＴ法で測定した比表面積は通常１〜４０ｍ2／ｇである。混合粉末のＢＥＴ法で測定した比表面積は通常１〜４０ｍ2／ｇである。
【００２９】
また、原料粉末としてＩｎ2Ｏ3粉末およびＳｎＯ2粉末の替わりに、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯ粉末を用いてもよく、ＩＴＯ粉末とＩｎ2Ｏ3粉末、ＩＴＯ粉末とＳｎＯ2粉末、またはＩＴＯ粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とＳｎＯ2粉末とを、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下となるように混合して使用してもよい。
【００３０】
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。
混合粉末は、そのまま成形して成形体とし、これを焼結することもできるが、必要により混合粉末にバインダーを加えて成形して成形体としてもよい。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、たとえば鋳込み成形を適用することができる。成形体の密度は通常５０〜７５％である。
【００３１】
得られた成形体を焼結して、焼結体を得る。焼結に使用する焼結炉としては、冷却時に冷却速度をコントロールすることができれば特に制限はなく、粉末冶金に一般的に使用される焼結炉で差し支えない。焼結雰囲気としては特に制限はなく、大気雰囲気とすることができる。
【００３２】
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。焼結温度は、通常１４５０〜１７００℃、好ましくは１５００〜１６００℃であり、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。焼結温度および保持時間が前記範囲内であると、高密度の焼結体を得ることができる。
【００３３】
焼結が完了した後、焼結炉内の温度を、前記焼結温度から７００〜９００℃まで、好ましくは７５０〜８５０℃まで、さらに好ましくは８００℃前後まで高速度で降下させる。つまり、この温度範囲において焼結体を急冷する。この温度範囲において焼結体を急冷することで、焼結体に残留応力を付与することができ、またこのような高温域であれば焼結体を急冷しても、焼結体に割れが発生する可能性は低い。この温度範囲での降温速度は３００℃／ｈ以上であり、好ましくは３００〜９００℃／ｈ、より好ましくは４００〜８００℃／ｈ、さらに好ましくは５００〜７００℃／ｈである。降温速度が３００℃／ｈより小さいと、スパッタリングターゲットに前記範囲の残留応力を確実に付与することが困難である。また、降温速度が大きいほどスパッタリングターゲットに大きな残留応力を付与することができるが、降温速度が大きすぎるとヒーターが急冷に耐え切れず、劣化しやすくなるので、降温速度は９００℃／ｈ以下であることが好ましい。
【００３４】
その後、焼結炉内の温度を、たとえば室温まで、低速度で降下させる。つまり、この温度範囲において焼結体を徐冷する。この温度範囲において焼結体を徐冷することにより、前述のとおり焼結体の割れを防止することができる。この温度範囲での降温速度は、１０〜１００℃／ｈであり、好ましくは１０〜５０℃／ｈ、より好ましくは１０〜３０℃／ｈである。このような降温速度で冷却を行うと、焼結体の割れを確実に防止できるとともに、製造効率を損なうことがない。
【００３５】
降温速度の調整方法には特に制限はない。高速度での降温は、たとえば焼結炉のヒーターを切ったり、炉内に冷却ガスを送風したりすることなどにより行うことができる。低速度での降温は、たとえば焼結炉のヒーターの温度を制御することによって行うことができる。
【００３６】
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。
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、通常バッキングプレートにボンディングして使用される。バッキングプレートは、通常Ｃｕ、Ａｌまたはステンレス製である。ボンディング剤は、従来のＩＴＯスパッタリングターゲットのボンディングに使用されるボンディング剤、たとえばＩｎメタルを用いることができる。ボンディング方法も、従来のＩＴＯスパッタリングターゲットのボンディング方法と同様である。たとえば、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットおよびバッキングプレートをボンディング剤が融解する温度、たとえば約２００℃に加熱し、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートのそれぞれのボンディング面にボンディング剤を塗布し、それぞれのボンディング面を貼り合わせて両者を圧着した後、冷却する。あるいは、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットおよびバッキングプレートのそれぞれのボンディング面にボンディング剤を塗布し、それぞれのボンディング面を貼り合わせて、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートをボンディング剤が融解する温度、たとえば約２００℃に加熱した後、冷却する。前述のとおり、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、このボンディング時において従来のＩＴＯスパッタリングターゲットよりも割れが生じる可能性がはるかに小さい。
【実施例】
【００３７】
［実施例１〜１２、比較例１〜６］
ＢＥＴ法で測定した比表面積が表１に示した値であるＩｎ2Ｏ3粉末とＳｎＯ2粉末とを、ＳｎＯ2の含有量が表１に示した量となるようにボールミルを用いて混合し、混合粉末を調製した。得られた混合粉末のＢＥＴ法で測定した比表面積を表１に示した。
【００３８】
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。得られた粉末をプレス用の型に充填し、プレス圧１ｔ／ｃｍ2で６０秒間成形して、２００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍの成形体を得た。
【００３９】
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、昇温速度を３５０℃／ｈ、焼結温度を１５５０℃、焼結温度での保持時間を９ｈとして焼結した。
【００４０】
その後、得られた焼結体を、表１に示す冷却条件で冷却した。
降温速度の調整は、高速度での降温の場合には、焼結炉のヒーターを切り、炉内に冷却ガスを送風することにより行い、低速度での降温（３０℃／ｈ）の場合には、焼結炉のヒーターの温度を制御することによって行った。
【００４１】
以上のようにして、１７６ｍｍ×４４０ｍｍ×８．８ｍｍのＩＴＯスパッタリングターゲットを得た。
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。
【００４２】
＜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。
【００４３】
【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。）。
【００４４】
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／ｃｍ3、５％ＳｎＯ2では７．１６７ｇ／ｃｍ3である。
【００４５】
＜残留応力の評価＞
得られたＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力は、パナリティカル Ｘ'Pert PROを用いて、Ｘ線管球：Ｃｕターゲット、回折角：２θ＝３０．６゜（Ｉｎ2Ｏ3(222)）、測定法：ψ0側傾法、弾性定数：１７８ＧＰａ、ポアソン比：０．３３の測定条件で測定した。
【００４６】
＜バッキングプレートへのボンディング時に生じる割れの評価＞
上記割れの評価を、実施例１〜６で得られたＩＴＯスパッタリングターゲットに対してはＣｕ製のバッキングプレート（寸法：１９０ｍｍ×４４０ｍｍ×６ｍｍ）を用いて行い、実施例７〜１２で得られたＩＴＯスパッタリングターゲットに対してはＡｌ製のバッキングプレート（寸法：１９０ｍｍ×４４０ｍｍ×６ｍｍ）を用いて行い、比較例１〜６で得られたＩＴＯスパッタリングターゲットに対しては前記Ｃｕ製のバッキングプレートおよび前記Ａｌ製のバッキングプレートの両方を用いて行った。
【００４７】
バッキングプレートおよびＩＴＯスパッタリングターゲットのそれぞれのボンディング面にＩｎを下塗りし、それぞれのボンディング面が密着するようにＩＴＯスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを貼り合わせた。Ｉｎが融解する２００℃まで温度を上げた後、室温まで冷却（放冷）することによりＩＴＯスパッタリングターゲットとバッキングプレートとのボンディングを行った。ボンディングされたＩＴＯスパッタリングターゲットに割れが生じているか否かを肉眼で観察し、以下の基準で割れを評価した。
○：割れが観察されなかった
×：割れが観察された
【００４８】
【表１】
表１より、Ｃｕ製およびＡｌ製のいずれのバッキングプレートの場合にも、ＳｎＯ2含有量が同じであっても、残留応力が−２００ＭＰａより大きいＩＴＯスパッタリングターゲットにはボンディング時に割れが発生し、残留応力が−２００〜−６５０ＭＰａの範囲のＩＴＯスパッタリングターゲットにはボンディング時に割れが発生しなかった。このように、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であっても、Ｃｕ製およびＡｌ製のバッキングプレート等にボンディングするときに割れが発生しにくいことが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＴＯスパッタリングターゲットに関し、さらに詳しくは、ＳｎＯ2の含有量が５質量％以下であっても、ボンディング時に割れが発生しにくいＩＴＯスパッタリングターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
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やタッチパネルなどに広く利用されている。透明電極用のＩＴＯ膜は、通常ＳｎＯ2換算で１０質量％程度のＳｎを含有するが、タッチパネル用のＩＴＯ膜としては、比較的高抵抗であることが要求されることから、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で３質量％前後のＩＴＯ膜が使用されている。ＩＴＯ膜は、一般に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形成される。ＩＴＯスパッタリングターゲットは一般にＣｕ製のバッキングプレートにボンディングされて使用される。このため、タッチパネル用のＩＴＯ膜を形成するときには、一般にＳｎの含有量がＳｎＯ2換算で３質量％程度であるＩＴＯスパッタリングターゲットをＣｕ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が行われている。
【０００３】
しかし、Ｓｎの含有量が少ないＩＴＯスパッタリングターゲット、たとえばＳｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットは脆く、割れやすいことが知られている。特に、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｃｕ製等のバッキングプレートにボンディングするときに割れを起こしやすいことが知られている。
【０００４】
ＩＴＯスパッタリングターゲットの割れを防止する技術としては、たとえば特開平９−１２５２３６号公報に、Ｉｎ、Ｏおよび０．１質量％以上のＳｎからなり、相対密度９０％以上であって、残留応力ｘが−２００≦ｘ≦２００ＭＰａであるインジウム酸化物系焼結体が開示されている。この文献においては、焼結体に−２００≦ｘ≦２００ＭＰａの範囲からはずれるような大きな残留応力ｘがあると、焼結体に割れやクラックが生じるので好ましくないとされている。
【０００５】
特開平６−３１６７６０号公報には、１〜２０重量％の酸化錫成分と、残部の酸化インジウム成分とからなる粉末を成形焼結したＩＴＯ多孔質焼結体で、前記粉末を大気中にて１２００〜１６００℃で仮焼を行い、仮焼後の粉末をボールミル混合した後、造粒、成形し、９００〜１１００℃にて焼結して得られるＩＴＯ多孔質焼結体が開示されている。特開平６−６４９５９号公報には、焼結密度が９０％以上１００％以下、焼結粒径が１μｍ以上２０μｍ以下、かつ（Ｉｎ０．６Ｓｎ０．４）2Ｏ3の量が１０％以下であるＩＴＯ焼結体が開示されている。 また特開平５−３１１４２８号公報には、焼結密度９０％以上１００％以下、焼結粒径１μｍ以上２０μｍ以下である高密度ＩＴＯ焼結体が開示されている。
【０００６】
しかし、これらいずれのＩＴＯ焼結体においても、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下である場合においては、割れを十分に防止することはできず、特に、バッキングプレートにボンディングするときに生じる割れを防止することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１２５２３６号公報
【特許文献２】特開平６−３１６７６０号公報
【特許文献３】特開平６−６４９５９号公報
【特許文献４】特開平５−３１１４２８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、Ｓｎの含有量が少なくても割れが生じにくく、特にバッキングプレートにボンディングするときに割れが発生しにくいＩＴＯ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、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特定の大きさの圧縮の残留応力を付与すると、Ｓｎの含有量を少なくしても割れが生じにくく、特にバッキングプレートにボンディングするときに割れが発生しにくくなることを見出し、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、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａであ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。
【００１１】
このＩＴＯスパッタリングターゲットの好ましい態様として、
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で４質量％以下であり、
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で１〜４質量％である。
【００１２】
また、前記ＩＴＯスパッタリングターゲットは、
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃以下である金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットである場合には、残留応力が−６００〜−２００ＭＰａであることが好ましく、
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃より大きい金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットである場合には、残留応力が−６５０〜−２５０ＭＰａであることが好ましい。
【００１３】
他の発明は、ＩＴＯスパッタリングターゲット製造用原料粉末を焼結炉内で１４５０〜１７００℃の焼結温度で焼結し、得られたＩＴＯ焼結体を、焼結炉内の温度を前記焼結温度から７００〜９００℃まで３００℃／ｈ以上の速度で降下させ、その後１０〜１００℃／ｈの速度で降下させることにより冷却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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であっても割れにくく、Ｃｕ製のバッキングプレート等にボンディングするときであっても割れを生じにくい。本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法によれば、上記ＩＴＯスパッタリングターゲットを効率良く製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であり、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａであることを特徴とする。以下、本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットを詳述する。
【００１６】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットは、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａである。残留応力は、その数値が正のときに引張りの残留応力となり、負のときに圧縮の残留応力となる。したがって、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは圧縮の残留応力を有する。
【００１７】
本発明において、残留応力は、一般的な残留応力の測定方法であるＸ線回折法を用いて測定した。具体的には、パナリティカル Ｘ'Pert PROを用いて、Ｘ線管球：Ｃｕターゲット、回折角：２θ＝３０．６゜（Ｉｎ2Ｏ3(222)）、測定法：ψ0側傾法、弾性定数：１７８ＧＰａ、ポアソン比：０．３３の測定条件で測定した。
【００１８】
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、上記範囲の残留応力を有することにより、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であっても割れにくく、特にバッキングプレートにボンディングするときに割れを生じにくい。
【００１９】
これは次のような理由によると考えられる。バッキングプレートは通常Ｃｕ製である。スパッタリングターゲットとバッキングプレートとをボンディングするときには、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートを約２００℃に加熱し、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートのそれぞれのボンディング面にボンディング剤を塗布し、それぞれのボンディング面を貼り合わせて両者を圧着する。その後、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートを冷却することによりボンディングが完了する。この冷却のときに、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートはともに収縮するが、バッキングプレートの材料であるＣｕ等はＩＴＯよりも熱膨張係数が大きいので、バッキングプレートはスパッタリングターゲットよりも大きく収縮する。つまり、バッキングプレートより収縮率の小さいスパッタリングターゲットは、ボンディング面に平行な方向において、バッキングプレートが収縮した長さより短い長さしか収縮できない。このため、上記冷却により、スパッタリングターゲットは、その中央部が上側（バッキングプレートがある側の反対側）に持ち上がるように反り、パッタリングターゲットの上面（ボンディング面とは反対側の面）部に引張りの応力が生じることになる。ＩＴＯなどのセラミックスは一般に圧縮の力には強いが、引張りの力には弱い。このため、冷却時に加わる引張りの応力によりＩＴＯスパッタリングターゲットに割れが生じやすくなる。このとき本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットであれば、前述のとおり圧縮の残留応力を有するので、冷却により引張りの応力が加わっても、本スパッタリングターゲットが有する圧縮の残留応力によってその引張りの応力が打ち消される結果、割れが生じにくい。
【００２０】
スパッタリングターゲットの残留応力が−２００ＭＰａ以下である（スパッタリングターゲットの圧縮の残留応力が、−２００ＭＰａに相当する圧縮の残留応力以上である）と、上記の引張りの応力に対する十分な緩衝力が得られるので、スパッタリングターゲットの割れを十分に防止することができる。ただし、残留応力が−６５０ＭＰａより小さい（スパッタリングターゲットの圧縮の残留応力が、−６５０ＭＰａに相当する圧縮の残留応力より大きい）と、スパッタリングターゲットがその圧縮の残留応力に耐えられなくなり、焼成終了時や加工時などに割れが生じやすくなるので好ましくない。一方、スパッタリングターゲットの残留応力が−２００ＭＰａより大きい（スパッタリングターゲットの圧縮の残留応力が、−２００ＭＰａに相当する圧縮の残留応力より小さい）と、上記の引張りの応力に対する十分な緩衝力が得られないので、スパッタリングターゲットの割れを十分には防止できない。したがって、たとえば特開平９−１２５２３６号公報に記載された残留応力ｘが−２００≦ｘ≦２００ＭＰａである焼結体は、上記の引張りの応力を打ち消すだけの十分な圧縮の残留応力がないか、または逆に引張りの残留応力を有するので、バッキングプレートへのボンディング時に割れが生じやすい。
【００２１】
前述のとおり、ボンディング時のスパッタリングターゲットの割れは、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの熱膨張係数の差に起因して生じると考えられる。バッキングプレートの材料の種類により熱膨張係数は異なるので、バッキングプレートの材料の種類によりスパッタリングターゲットとバッキングプレートとの熱膨張係数の差も異なり、その熱膨張係数の差が大きいバッキングプレートの場合のほうが、スパッタリングターゲットは割れやすくなる。このため、ボンディング時のスパッタリングターゲットの割れを確実に防止するためには、バッキングプレートを形成する金属材料の熱膨張係数が大きいほどＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力を小さく（圧縮の残留応力を大きく）することが望ましい。
【００２２】
具体的には、バッキングプレートを形成する金属材料の熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃より大きい場合には、このバッキングプレートにボンディングするＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力としては−６５０〜−２５０ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは−５００〜−３００ＭＰａであり、最適値としては−４００ＭＰａ前後である。したがって、たとえば、Ａｌ製のバッキングプレートを使用する場合には、ＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力は前記範囲内であることが好ましい。
【００２３】
一方、バッキングプレートを形成する金属材料の熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃以下である場合には、このバッキングプレートにボンディングするＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力としては−６００〜−２００ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは−４５０〜−２５０ＭＰａであり、最適値としては−３５０ＭＰａ前後である。したがって、たとえば、Ｃｕ、ステンレス鋼、Ｎｉ合金およびＴｉ合金製のバッキングプレートを使用する場合には、ＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力は前記範囲内であることが好ましい。
なお、本発明において熱膨張係数の数値は化学大辞典（縮刷版、共立出版（株）（１９８４年））に準拠する。
【００２４】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットは、ＳｎをＳｎＯ2換算で０質量％を超えて５質量％以下含有し、好ましくは０質量％を超えて４質量％含有し、より好ましくは１〜４質量％含有する。Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％を超えると、スパッタリングターゲットの強度が高くなり、ボンディングの冷却時にバッキングプレートから上述のような引張りの応力を受けても割れが生じにくいので、スパッタリングターゲットの残留応力を制御する必要性は小さい。Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であると、スパッタリングターゲットの強度が低く、前記引張りの応力を受けたときに割れが生じやすいので、スパッタリングターゲットの残留応力を制御する必要性が大きく、また残留応力を前記範囲内にすることにより十分な割れ防止が可能である。Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で４質量％以下であると、特に前記引張りの応力を受けたときの割れが生じやすいので、スパッタリングターゲットの残留応力を制御する必要性が大きく、残留応力を前記範囲内にしたときの割れ防止効果が大きい。また、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で１〜４質量％であると、スパッタリングターゲットの残留応力を前記範囲にすることが容易であるので特に好ましい。
【００２５】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットの形状および大きさとしては、特に制限はなく、いかなる形状および大きさのスパッタリングターゲットであっても、その残留応力が前記範囲内であれば、割れの発生を有効に防止できる。ただし、スパッタリングターゲットのボンディング面に平行な面の面積が大きいほど冷却時に反る力が大きくなり、引張りの応力が大きくなるので、スパッタリングターゲットが有する圧縮の残留応力は大きいほうが割れにくい。また、スパッタリングターゲットの厚みが小さいほど、冷却時に反りやすく、引張りの応力が大きくなるので、スパッタリングターゲットが有する圧縮の残留応力は大きいほうが割れにくい。したがって、スパッタリングターゲットのボンディング面に平行な面の面積が大きいほど、またはスパッタリングターゲットの厚みが小さいほど、スパッタリングターゲットの残留応力は前記範囲内で小さい（圧縮の残留応力が大きい）ほうが好ましい。
【００２６】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットの相対密度としては、９５％以上であることが好ましく、９７％以上であることがより好ましい。相対密度が９５％以上であると、割れが生じにくく、またスパッタ時にアーキングやパーティクルの発生を抑制でき、良好なスパッタリングが可能になる。
【００２７】
本発明に係るＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法には特に制限はないが、好適な製造方法として、ＩＴＯ成形体を焼結した後、得られた焼結体を冷却するときに、焼結温度から一定の温度までは急冷し、その温度から室温まで徐冷する方法を挙げることができる。この方法においては、高温域において急冷を行うことによりスパッタリングターゲットに圧縮の残留応力を生じさせる。一方、低温域においては、冷却時にスパッタリングターゲットと外気との温度差が生じやすいので、高温域と同様に急冷を行うと、その温度差に起因して発生する熱応力によりスパッタリングターゲットに割れが生じやすいことから、割れを防止するために徐冷を行う。以下、この方法につき詳述する。
【００２８】
原料粉末であるＩｎ2Ｏ3粉末とＳｎＯ2粉末とを、ＳｎＯ2粉末の含有量が５質量％以下となるように混合して混合粉末を作製する。Ｉｎ2Ｏ3粉末のＢＥＴ(Brunauer-Emmett-Teller)法で測定した比表面積は通常１〜４０ｍ2／ｇであり、ＳｎＯ2粉末のＢＥＴ法で測定した比表面積は通常１〜４０ｍ2／ｇである。混合粉末のＢＥＴ法で測定した比表面積は通常１〜４０ｍ2／ｇである。
【００２９】
また、原料粉末としてＩｎ2Ｏ3粉末およびＳｎＯ2粉末の替わりに、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯ粉末を用いてもよく、ＩＴＯ粉末とＩｎ2Ｏ3粉末、ＩＴＯ粉末とＳｎＯ2粉末、またはＩＴＯ粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とＳｎＯ2粉末とを、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下となるように混合して使用してもよい。
【００３０】
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。
混合粉末は、そのまま成形して成形体とし、これを焼結することもできるが、必要により混合粉末にバインダーを加えて成形して成形体としてもよい。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、たとえば鋳込み成形を適用することができる。成形体の密度は通常５０〜７５％である。
【００３１】
得られた成形体を焼結して、焼結体を得る。焼結に使用する焼結炉としては、冷却時に冷却速度をコントロールすることができれば特に制限はなく、粉末冶金に一般的に使用される焼結炉で差し支えない。焼結雰囲気としては特に制限はなく、大気雰囲気とすることができる。
【００３２】
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。焼結温度は、通常１４５０〜１７００℃、好ましくは１５００〜１６００℃であり、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。焼結温度および保持時間が前記範囲内であると、高密度の焼結体を得ることができる。
【００３３】
焼結が完了した後、焼結炉内の温度を、前記焼結温度から７００〜９００℃まで、好ましくは７５０〜８５０℃まで、さらに好ましくは８００℃前後まで高速度で降下させる。つまり、この温度範囲において焼結体を急冷する。この温度範囲において焼結体を急冷することで、焼結体に残留応力を付与することができ、またこのような高温域であれば焼結体を急冷しても、焼結体に割れが発生する可能性は低い。この温度範囲での降温速度は３００℃／ｈ以上であり、好ましくは３００〜９００℃／ｈ、より好ましくは４００〜８００℃／ｈ、さらに好ましくは５００〜７００℃／ｈである。降温速度が３００℃／ｈより小さいと、スパッタリングターゲットに前記範囲の残留応力を確実に付与することが困難である。また、降温速度が大きいほどスパッタリングターゲットに大きな残留応力を付与することができるが、降温速度が大きすぎるとヒーターが急冷に耐え切れず、劣化しやすくなるので、降温速度は９００℃／ｈ以下であることが好ましい。
【００３４】
その後、焼結炉内の温度を、たとえば室温まで、低速度で降下させる。つまり、この温度範囲において焼結体を徐冷する。この温度範囲において焼結体を徐冷することにより、前述のとおり焼結体の割れを防止することができる。この温度範囲での降温速度は、１０〜１００℃／ｈであり、好ましくは１０〜５０℃／ｈ、より好ましくは１０〜３０℃／ｈである。このような降温速度で冷却を行うと、焼結体の割れを確実に防止できるとともに、製造効率を損なうことがない。
【００３５】
降温速度の調整方法には特に制限はない。高速度での降温は、たとえば焼結炉のヒーターを切ったり、炉内に冷却ガスを送風したりすることなどにより行うことができる。低速度での降温は、たとえば焼結炉のヒーターの温度を制御することによって行うことができる。
【００３６】
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。
本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、通常バッキングプレートにボンディングして使用される。バッキングプレートは、通常Ｃｕ、Ａｌまたはステンレス製である。ボンディング剤は、従来のＩＴＯスパッタリングターゲットのボンディングに使用されるボンディング剤、たとえばＩｎメタルを用いることができる。ボンディング方法も、従来のＩＴＯスパッタリングターゲットのボンディング方法と同様である。たとえば、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットおよびバッキングプレートをボンディング剤が融解する温度、たとえば約２００℃に加熱し、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートのそれぞれのボンディング面にボンディング剤を塗布し、それぞれのボンディング面を貼り合わせて両者を圧着した後、冷却する。あるいは、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットおよびバッキングプレートのそれぞれのボンディング面にボンディング剤を塗布し、それぞれのボンディング面を貼り合わせて、スパッタリングターゲットおよびバッキングプレートをボンディング剤が融解する温度、たとえば約２００℃に加熱した後、冷却する。前述のとおり、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、このボンディング時において従来のＩＴＯスパッタリングターゲットよりも割れが生じる可能性がはるかに小さい。
【実施例】
【００３７】
［実施例１〜１２、比較例１〜６］
ＢＥＴ法で測定した比表面積が表１に示した値であるＩｎ2Ｏ3粉末とＳｎＯ2粉末とを、ＳｎＯ2の含有量が表１に示した量となるようにボールミルを用いて混合し、混合粉末を調製した。得られた混合粉末のＢＥＴ法で測定した比表面積を表１に示した。
【００３８】
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。得られた粉末をプレス用の型に充填し、プレス圧１ｔ／ｃｍ2で６０秒間成形して、２００ｍｍ×５００ｍｍ×１０ｍｍの成形体を得た。
【００３９】
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、昇温速度を３５０℃／ｈ、焼結温度を１５５０℃、焼結温度での保持時間を９ｈとして焼結した。
【００４０】
その後、得られた焼結体を、表１に示す冷却条件で冷却した。
降温速度の調整は、高速度での降温の場合には、焼結炉のヒーターを切り、炉内に冷却ガスを送風することにより行い、低速度での降温（３０℃／ｈ）の場合には、焼結炉のヒーターの温度を制御することによって行った。
【００４１】
以上のようにして、１７６ｍｍ×４４０ｍｍ×８．８ｍｍのＩＴＯスパッタリングターゲットを得た。
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。
【００４２】
＜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。
【００４３】
【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。）。
【００４４】
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／ｃｍ3、５％ＳｎＯ2では７．１６７ｇ／ｃｍ3である。
【００４５】
＜残留応力の評価＞
得られたＩＴＯスパッタリングターゲットの残留応力は、パナリティカル Ｘ'Pert PROを用いて、Ｘ線管球：Ｃｕターゲット、回折角：２θ＝３０．６゜（Ｉｎ2Ｏ3(222)）、測定法：ψ0側傾法、弾性定数：１７８ＧＰａ、ポアソン比：０．３３の測定条件で測定した。
【００４６】
＜バッキングプレートへのボンディング時に生じる割れの評価＞
上記割れの評価を、実施例１〜６で得られたＩＴＯスパッタリングターゲットに対してはＣｕ製のバッキングプレート（寸法：１９０ｍｍ×４４０ｍｍ×６ｍｍ）を用いて行い、実施例７〜１２で得られたＩＴＯスパッタリングターゲットに対してはＡｌ製のバッキングプレート（寸法：１９０ｍｍ×４４０ｍｍ×６ｍｍ）を用いて行い、比較例１〜６で得られたＩＴＯスパッタリングターゲットに対しては前記Ｃｕ製のバッキングプレートおよび前記Ａｌ製のバッキングプレートの両方を用いて行った。
【００４７】
バッキングプレートおよびＩＴＯスパッタリングターゲットのそれぞれのボンディング面にＩｎを下塗りし、それぞれのボンディング面が密着するようにＩＴＯスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを貼り合わせた。Ｉｎが融解する２００℃まで温度を上げた後、室温まで冷却（放冷）することによりＩＴＯスパッタリングターゲットとバッキングプレートとのボンディングを行った。ボンディングされたＩＴＯスパッタリングターゲットに割れが生じているか否かを肉眼で観察し、以下の基準で割れを評価した。
○：割れが観察されなかった
×：割れが観察された
【００４８】
【表１】
表１より、Ｃｕ製およびＡｌ製のいずれのバッキングプレートの場合にも、ＳｎＯ2含有量が同じであっても、残留応力が−２００ＭＰａより大きいＩＴＯスパッタリングターゲットにはボンディング時に割れが発生し、残留応力が−２００〜−６５０ＭＰａの範囲のＩＴＯスパッタリングターゲットにはボンディング時に割れが発生しなかった。このように、本発明のＩＴＯスパッタリングターゲットは、Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であっても、Ｃｕ製およびＡｌ製のバッキングプレート等にボンディングするときに割れが発生しにくいことが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａであることを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項２】
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で４質量％以下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。
【請求項３】
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で１〜４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。
【請求項４】
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃以下である金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６００〜−２００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項５】
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃より大きい金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６５０〜−２５０ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項６】
ＩＴＯスパッタリングターゲット製造用原料粉末を焼結炉内で１４５０〜１７００℃の焼結温度で焼結し、得られたＩＴＯ焼結体を、焼結炉内の温度を前記焼結温度から７００〜９００℃まで３００℃／ｈ以上の速度で降下させ、その後１０〜１００℃／ｈの速度で降下させることにより冷却することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【請求項１】
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で５質量％以下であるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６５０〜−２００ＭＰａであることを特徴とするＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項２】
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で４質量％以下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。
【請求項３】
Ｓｎの含有量がＳｎＯ2換算で１〜４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。
【請求項４】
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃以下である金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６００〜−２００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項５】
熱膨張係数が２．３８６×１０-5／℃より大きい金属材料からなるバッキングプレートにボンディングされて使用されるＩＴＯスパッタリングターゲットであって、残留応力が−６５０〜−２５０ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＩＴＯスパッタリングターゲット。
【請求項６】
ＩＴＯスパッタリングターゲット製造用原料粉末を焼結炉内で１４５０〜１７００℃の焼結温度で焼結し、得られたＩＴＯ焼結体を、焼結炉内の温度を前記焼結温度から７００〜９００℃まで３００℃／ｈ以上の速度で降下させ、その後１０〜１００℃／ｈの速度で降下させることにより冷却することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法。
【公開番号】特開２０１１−２５２２２３（Ｐ２０１１−２５２２２３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８９２４（Ｐ２０１０−１２８９２４）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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