JPH0726372A - 回転カソードターゲットとその製法及び該ターゲットにより成膜される膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】熱間等方圧プレスによりＺｎＯを主成分としＧ
ａ₂ Ｏ₃ を１〜１０％含有するセラミックス層が形成さ
れてなる回転カソードターゲットとその製造方法および
該ターゲットを用いて成膜される膜。 【効果】ターゲット中のＧａ₂ Ｏ₃ がＧａ固溶ＺｎＯ相
として存在するので使用中の黒化が、ほとんどなく長時
間使用しても膜の比抵抗の増加などの経時変化が少な
く、安定して高速成膜できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用方法】本発明は、透明導電膜を形成する
際に用いられる回転カソードターゲット、その製造方
法、該回転カソードターゲットを用いて成膜される膜に
関する。

【０００２】

【従来の技術】透明導電膜は可視光域で高い透過率と高
い導電性を合わせもつものであり、液晶表示素子、プラ
ズマ発光素子、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素
子等の表示素子用透明電極や、太陽電池、ＴＦＴ、その
他各種受光素子の透明電極として利用されている。また
自動車及び建築用の熱線反射膜、フォトマスクその他各
種用途の帯電防止膜、冷凍ショーケースをはじめとする
各種の防曇用の透明発熱体として広く用いられている。
さらに調光ガラスとしてのエレクトロクロミック素子用
基板としても用いられる。

【０００３】従来、透明導電膜としてはガラス基板上に
堆積したアンチモンやフッ素をドーパントとして含む酸
化錫（ＳｎＯ₂ ）、あるいは、錫をドーパントとして含
む酸化インジウム（Ｉｎ₂ Ｏ₃ ）、酸化亜鉛等が知られ
ており、特に錫を添加した酸化インジウム膜（以下ＩＴ
Ｏ膜とよぶ）は低抵抗膜が容易に得られることから主と
して液晶等の表示素子用電極として広く用いられてい
る。

【０００４】現在、ガラス基板上にＩＴＯ膜を形成する
一般的な方法は、真空蒸着法、またはスパッタリング法
である。しかし、いずれの方法でも出発原料をインジウ
ムとする場合、インジウムは希少金属であるため高価格
であることから、基板の低コスト化には限界がある。ま
たインジウムの資源埋蔵量は他の元素に比べても特に少
なく、亜鉛鉱の精練時の副産物として抽出されるために
その生産量も亜鉛生産量に依存しており、大幅な生産量
の増大は困難である。今後表示素子等の市場規模がさら
に拡大するに伴い透明導電膜の需要が拡大した場合、Ｉ
ＴＯの場合、原料であるインジウムの安定供給にも問題
がある。

【０００５】一方、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜を主成分とす
る透明導電膜は亜鉛を主原料とするため、極めて低価格
であり、かつ埋蔵量、生産量ともに極めて多く、資源枯
渇や安定供給の点で心配がない利点を有する。また、比
抵抗値もＡｌ等の不純物を添加することにより１０^-4Ω
・ｃｍ台とＩＴＯ並みの低抵抗膜が得られることが知ら
れている。このためＺｎＯ膜はＩＴＯ膜に替る低コスト
導電膜として期待されている。

【０００６】しかしＡｌ添加の場合、最も一般的なＺｎ
Ｏ製膜法であるスパッタ法によりガラス基板上に１０^-4
Ω・ｃｍ台の低抵抗膜を得るためには、例えば（Thin S
olidFilms,124,43,1985 ）で明らかにされているよう
に、ターゲットに対して基板を垂直配置する等の特別な
基板配置が必要であったり、外部磁場の印荷等の特別な
工夫が必要であった。

【０００７】また低抵抗化のためには製膜後の非酸化性
雰囲気での熱処理も必要とされた。さらにターゲットの
経時変化の影響が大きいため低抵抗膜を再現性良く製造
することは困難であった。これらの低抵抗膜の製膜速度
は５Å／秒程度以下と極めて小さいため、実際の工業生
産においては生産速度が遅いという致命的な問題があ
り、全体としてコスト低減の効果が少なくなるため、原
料コストが安いというＺｎＯと特徴を活かし切れていな
かった。

【０００８】表示素子等の電極に透明導電膜を応用する
場合、素子作製プロセスにおいて３００℃から５００℃
程度の高温での熱処理が行われる。この場合、不活性ガ
ス中での熱処理も可能であるが、雰囲気を保持するため
の設備が必要となるためコスト増加を招く。そこで実際
に工業的には大気中での熱処理が必要とされる。また、
透明導電膜を発熱体として使用する場合、導電膜は大気
中雰囲気で通電加熱された状態で使用される。このた
め、発熱による抵抗値変化が少ないこと、すなわち、酸
化性雰囲気中での耐熱性が要求される。

【０００９】熱線反射ガラスとして透明導電膜を応用す
る場合も曲げ加工や強化加工を行う際に、大気中で６０
０℃以上の高温熱処理が行われるため、同様な耐熱性が
要求される。このように、透明導電膜を工業分野に応用
する場合には単に非酸化性雰囲気での耐熱性ではなく、
大気中での高い耐熱性が要求される。

【００１０】この点でＩＴＯ膜は充分ではないが大気中
での耐熱性を有している。このためＩＴＯは主に液晶表
示素子等に用いられているが、これは３００℃付近の比
較的低温での耐熱性しか要求されないからである。これ
に対して、従来のＺｎＯ膜（添加物なし）は酸化性雰囲
気における耐熱性がＩＴＯに比べると著しく劣っており
酸化性雰囲気での耐熱性向上が実用化における課題であ
った。

【００１１】そこでこのＺｎＯ膜の耐熱性を改善するた
めに、従来、特公平３−７２０１１号公報に示されてい
るように、ＺｎＯに周期律表第３族の不純物を添加する
ことによって、アルゴン気流中や真空中等の非酸化性雰
囲気における耐熱性が改善されることが示されている。
しかし、３族の不純物を添加した場合で、不活性ガス雰
囲気や還元性ガス雰囲気での耐熱性は向上するが、大気
雰囲気における４００℃での高温熱処理では、電気抵抗
が４桁以上も増加するため導電膜としては使用不可能に
なることも同時に知られている（電子通信学会技術報
告、CPM84-8,55(1984)）。この大気中での耐熱性の欠如
のために、ＺｎＯ膜は透明導電膜としての実用化が遅れ
ている。

【００１２】このように表示素子基板、透明発熱体、熱
線反射ガラスとして透明導電膜を応用する場合、透明導
電膜は大気中での高温加熱を経るため、導電膜の電気的
及び光学的特性が損なわれない特性を有することが極め
て重要となる。しかし従来、ＺｎＯを主成分とする透明
導電膜はＩＴＯに替る低コスト材料として期待されなが
ら、酸化性雰囲気での耐熱性が不充分なため広範な実用
化、工業化が遅れており、大気中での耐熱性改善がＺｎ
Ｏ膜の最大の課題とされてきた。

【００１３】これらの要求に対して、本出願人は特願平
４−２０７４７０号にて、新しい透明導電膜用のスパッ
タリングターゲットを提案した。しかし、最近では、要
求されるスパッタリングターゲットも複雑な形状のもの
や、ターゲット厚みを部分的に変化させたような高効率
のプレーナーターゲットが必要とされている。前記の発
明の方法では一般的な常圧焼成により焼結体を得る方法
であるため、種々の形状、複雑な構造のターゲットの製
作は困難であり、また、原料混合、成形、焼結、加工、
ボンディングと長い工程を通って製作されるので、大が
かりな装置治具が必要である。このため任意の形状構造
に対応でき、また、大気中での耐熱性や低抵抗化可能な
透明導電膜ターゲットが望まれていた。

【００１４】さらに建築用の大面積ガラスのスパッタに
おいては、生産性を上げるため高いスパッタパワーをか
け成膜速度を上げているが、この場合ターゲットの冷却
が成膜速度を制限しており、ターゲットの割れ、剥離等
のトラブルが起きている。

【００１５】これらの点を改良した新しいタイプのマグ
ネトロン型回転カソードターゲットが知られている（特
表昭５８−５００１７４号公報参照）。これは、円筒状
ターゲットの内側に磁場発生手段を設置し、ターゲット
の内側から冷却しつつ、ターゲットを回転させながらス
パッタを行うものであるため、プレーナ型ターゲットよ
り、単位面積あたり大きなパワーを投入でき、したがっ
て高速成膜が可能とされている。かかるターゲットはほ
とんどがスパッタすべき金属や合金からなる円筒状の回
転カソードである、スパッタすべき物質が、柔らかく、
または脆い金属や合金の場合は円筒上のターゲットホル
ダー上に製作されている。

【００１６】しかし金属ターゲットの場合各種のスパッ
タ雰囲気で酸化物、窒化物、炭化物等の多層膜のコート
が可能であるが異種雰囲気によりコート膜が損傷し、目
的の組成のものが得られず、また低融点金属ターゲット
ではパワーをかけすぎると溶融してしまう等の欠点があ
り、セラミックスのターゲットが望まれる。

【００１７】特開昭６０−１８１２７０号に溶射による
スパッタターゲットの製法が提案されているが、セラミ
ックスと金属の熱膨張の差が大きくて溶射膜を厚くでき
ず、また使用時の熱ショックにより密着性が低下し剥離
する等の問題がある。また、セラミックス焼結体を円筒
状に製作してターゲットホルダー金属にＩｎ金属にて接
合する方法もあるが、作りにくくコストもかかる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
上記種々の課題を解決しようとするものであり、円筒状
ターゲットホルダーとセラミックス層との密着性を向上
し、製作面や使用面からも自由度の高い高密度で高速成
膜可能な回転カソードターゲット、その製造方法及び該
回転カソードターゲットを用いて形成される膜の提供を
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状ターゲ
ットホルダー上にアンダコートを形成し、次いで、Ｚｎ
Ｏを主成分としＧａ₂ Ｏ₃ を１〜１０％含有する粉末ま
たは該粉末の成形体を配置し、熱間等方圧プレスを行い
セラミックス層を形成して製造することを特徴とする回
転カソードターゲットの製造方法である。

【００２０】本発明は、また、円筒状ターゲットホルダ
ー上に、ＺｎＯを主成分としＧａ₂Ｏ₃ を１〜１０％含
有する粉末または該粉末の成形体を配置し、熱間等方圧
プレスを行うことにより形成されるセラミックス層を有
することを特徴とする回転カソードターゲットおよび該
回転カソードターゲットを用いてスパッタリングして形
成されることを特徴とする膜である。

【００２１】本発明の方法は、基本的にセラミックス粉
末を熱間等方圧プレス（Hot Isostatic Press 、以下、
ＨＩＰ処理という）によりターゲットホルダーに焼結・
接合せしめ、直接ターゲットとなるセラミックス層を形
成するものである。これによって従来の金型に粉末を詰
めてプレス成形する工程、それを電気炉中で焼結する工
程、またはホットプレスにより焼結する工程、適当な形
状に加工修正する工程、セラミックスとホルダーを接合
する工程を必要としない。

【００２２】本発明による方法は、原料粉末を得る工程
と、円筒形状ターゲットホルダーの外表面をセラミック
ス層と密着接合させるための表面処理工程と、ＨＩＰ処
理による焼結と接合を行う工程によって構成されてい
る。

【００２３】本発明に用いるセラミックス粉末は、特に
容易に入手できない複雑な化合物の場合、化学的合成あ
るいは固相反応を利用して作製する。この粉末を粉砕
し、造粒してＨＩＰ処理カプセル内に流動して振動充填
しやすい二次粒径に揃えることで利用できる。

【００２４】本発明のセラミックス粉末は、実質的に亜
鉛・ガリウムの酸化物であり、Ｇａ₂ Ｏ₃ として１〜１
０ｗｔ％を含有するものである。スパッタすべきターゲ
ットとなるセラミックス層としてＧａ₂ Ｏ₃ が１％以下
では、成膜した場合、薄膜の結晶性が不充分で高い耐熱
性が得られず、また１０％より多いと、薄膜の結晶相が
分離して２相となり低抵抗や高い耐熱性が得られない。

【００２５】なお、本発明のセラミックス粉末には、他
の成分が本発明の目的、効果を損なわない範囲において
含まれても差し支えないが、可及的に少量にとどめるこ
とが望ましい。

【００２６】本発明で用いるセラミックス粉末は次の方
法で作製することができる。即ち、平均粒径が１μｍ以
下のＺｎＯ粉末とＧａ₂ Ｏ₃ 粉末を所定量秤量し、ボー
ルミルを用いて３時間以上、水を溶媒として湿式混合で
泥装を作成し、スプレイドライヤーにて、二次粒子に造
粒した粉末を調整する。この造粒粉末の粒度は１５０μ
ｍ以下が好ましく、特には平均粒径８０μｍ程度のもの
が適当であり流動性が良く充填密度も良好な充填成形体
が得られる。

【００２７】円筒状ターゲットホルダーとしては、ステ
ンレスや銅などの種々の金属が使用できる。ターゲット
材料となるセラミックス粉末のプラズマ溶射に先だっ
て、密着性向上のため、そのターゲットホルダーの表面
を、Ａｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＣの砥粒を用いてサンドブラスト
するなどにより荒しておくことが必要である。あるいは
また、これらのターゲットホルダーの表面をＶ溝状やネ
ジ状に加工した後、Ａｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＣ砥粒を用いて、
サンドブラストしてより密着性を向上させることも好ま
しい。

【００２８】ターゲットホルダー表面を荒した後に、溶
射するターゲット材料とターゲットホルダーとの熱膨張
差を緩和し、また、機械的、熱的な衝撃による剥離にも
耐えるよう密着力を高めるため、アンダコート層を形成
しておくのが好ましい。

【００２９】かかるアンダコートとしては、前記円筒状
ターゲットホルダーの熱膨張係数と、前記セラミックス
層の熱膨張係数との中間の熱膨張係数を有する層（以下
Ａ層という）、及び前記セラミックス層に近似した熱膨
張係数を有する層（以下Ｂ層という）からなる群から選
ばれる少なくとも１層であることが好ましい。特に両方
の層を形成し、ターゲットホルダー／Ａ層／Ｂ層／ター
ゲット材料層という構成とするのが最適である。

【００３０】アンダコート層がＡ層あるいはＢ層だけで
あっても、それらが金属や合金である場合は、弾性が高
く、脆さが小さいので、ターゲットとなるセラミックス
層のターゲットホルダーへの密着力を高めることができ
る。

【００３１】Ｂ層の熱膨脹係数は、ターゲットとなるセ
ラミックス層の熱膨張係数±２×１０^-6／℃の範囲内で
あることが最適である。

【００３２】アンダコートの材料としては、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ、Ｎｉ−Ｃｏ
−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙなどの導電性粉末を用いることができ
る。アンダコートの膜厚は、それぞれ３０〜１００μｍ
程度が好ましい。

【００３３】具体的には、アンダコートの材料は、Ｇａ
とＺｎの酸化物セラミックス層の熱膨張係数に応じて変
える必要がある（ターゲットホルダーとして使用可能な
銅やステンレス等の熱膨脹係数は、１７〜１８×１０^-6
／℃である）。

【００３４】例えば前記セラミックス層の場合（熱膨張
係数５〜６×１０^-6／℃）では、アンダコートＡ層の好
ましい熱膨張係数は１２〜１５×１０^-6／℃であり、そ
の材料としてＮｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃｒ−
Ａｌ−Ｙ等があげられる。またアンダコートＢ層の好ま
しい熱膨張係数は５〜８×１０^-6／℃であり、その材料
としてはＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等があげられる。

【００３５】またかかるアンダコート材料の中から、タ
ーゲット材料に近い熱膨張係数をもつアンダコートと、
ターゲットホルダーに近い熱膨脹係数をもつアンダコー
トとを傾斜組成的に変化させたアンダコート層を設けて
もより密着性が高くなるので好ましい。

【００３６】前述のアンダコートを形成する際は、高温
プラズマガス中、好ましくは非酸化雰囲気下の高温プラ
ズマガス中でのプラズマ溶射法により形成するのが好ま
しい。

【００３７】次いで、前述のアンダコート処理されたタ
ーゲットホルダーを図１のＨＩＰ処理カプセル内に配置
し、前記セラミックス造粒粉末を充填し、ＨＩＰ処理に
て焼結・接合する。

【００３８】図１によってＨＩＰ処理用カプセルについ
て説明する。図１において、１はステンレス製カプセ
ル、２は表面処理を施した銅製の円筒ターゲットホルダ
ー、３はＡｌ₂ Ｏ₃ セラミックスファイバーペーパー、
４は充填されたセラミックス粉末である。

【００３９】ＨＩＰ処理用カプセルは底付ステンレス製
カプセル１とその中に配置した円筒状ターゲットホルダ
ー２によって構成され、これらは所定の位置、即ち底付
ステンレス製カプセル１の底部の中心に円筒状ターゲッ
トホルダーを溶接接合し固定されている。このＨＩＰ処
理用カプセルは鋼またはステンレス鋼が好ましくカプセ
ルの厚みは４ｍｍ以下が望ましい。

【００４０】また、このＨＩＰ処理カプセル１はカプセ
ル内部に充填された前記セラミックス層とのＨＩＰ処理
工程の焼結において、反応を抑制するためやＨＩＰ処理
後のセラミックス層との離型を容易にするためＨＩＰ処
理ステンレス製カプセル１内面にアルミナファイバーペ
ーパー（０．５ｍｍ〜１ｍｍ厚）またはシートを貼り付
けておくとよい。

【００４１】このステンレス製カプセル１と円筒状ター
ゲットホルダー２に挟まれた部分の間隙に、前記セラミ
ックス粉末を充填する。または予め表面処理された円筒
状ターゲットホルダー２を用いてＣＩＰ（冷間静水圧成
形）成形ゴム型内に円筒状ターゲットホルダー２を配置
し、その間隙に前記セラミックス粉末を充填し円筒形状
に予備ＣＩＰ成形する方法も採用することができる。

【００４２】上記の方法により、ＨＩＰ処理用ステンレ
ス製カプセル内に充填されたセラミックス粉末、または
円筒状ターゲットホルダー上に予備ＣＩＰ成形されたセ
ラミックス成形体をＨＩＰ処理カプセルに配置し、この
ＨＩＰ処理用ステンレス製カプセルを１０^-3ｍｍＨｇ以
下に減圧密封する。この減圧密封では１０^-3ｍｍＨｇ以
上ではセラミックス原料粉末に付着しているガスや成分
の除去が充分に行われないためである。

【００４３】この減圧密封したステンレス製ＨＩＰカプ
セルをＨＩＰ装置に配置してＨＩＰ処理する。ＨＩＰ処
理は高温高圧下の不活性ガス（Ａｒ）を圧力媒体として
カプセル内部のセラミックス粉末や予備成形されたセラ
ミックス成形体の焼結及び前記セラミックス層とターゲ
ットホルダーとの接合を同時に行うものである、この時
のＨＩＰ処理条件は温度９００〜１２００℃、圧力５０
ＭＰａ以上の条件で１時間以上行うことが望ましい。Ｈ
ＩＰ処理条件で温度９００℃以下、圧力５０ＭＰａ以下
ではセラミックス層の密度が低くターゲットホルダーと
の密着も低く、温度１２００℃以上では、ターゲットホ
ルダーとの反応が激しくなる、等のため好ましくない。

【００４４】このようにしてＨＩＰ処理されたステンレ
ス製ＨＩＰ処理カプセルをＨＩＰ装置より取り出し、外
面のステンレス製カプセルを剥離して取り外しセラミッ
クス回転カソードターゲットを得る。このようにしてセ
ラミックス層２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の緻密でターゲ
ットホルダーと密着性の高いセラミックス回転カソード
を得ることができる。

【００４５】

【作用】本発明において、ターゲット層中のＧａ₂ Ｏ₃
がＧａ固溶ＺｎＯ相として存在することにより、スパッ
タ成膜された場合、成膜した膜中のＧａ原子のＺｎ原子
位置への置換が容易になり、原子間に存在するＧａ原子
を少なくできるため、極めて結晶性の高い低抵抗の膜が
成膜でき、また空気のような酸素を含む雰囲気中におい
ても、高い耐熱性と低抵抗を有する透明導電膜が得られ
るものと考えられる。

【００４６】またこのようにして作成した回転カソード
スパッタリング用ターゲットは、ターゲットの化学組成
の変動もなく均質であり、ターゲット物質からターゲッ
トホルダー、さらにはカソード電極への熱伝導もよく、
また強固にターゲットホルダー上に密着しているので、
成膜速度を上げるための高いスパッタリングパワーをか
けた場合でも、冷却が充分行われ、急激な熱ショックに
よるターゲット層の剥離、割れもなく、単位面積当たり
に大きな電力を投入することが可能である。

【００４７】また、ターゲットの侵食ゾーンが全面にな
るため、ターゲットの利用効率もプレーナ型と比べ高い
という利点がある。また、ターゲットの侵食部分が薄く
なってもターゲット物質が減少した部分に同じ物質のセ
ラミックス粉末を同様の方法にてＨＩＰ処理することに
より、元の状態に再生することもできる。さらにターゲ
ットの厚みに場所による分布をもたせることも容易に可
能であり、それによってターゲット表面での磁界の強さ
や温度の分布をもたせて生成する薄膜の厚み分布をコン
トロールすることもできる。

【００４８】さらに、本発明のセラミックス回転カソー
ドターゲットは、マグネトロンスパッタに手ＤＣ、ＲＦ
の両者のスパッタリング装置に用いることが可能であ
り、高速成膜、ターゲット使用効率も大であり、安定し
て成膜できる。

【００４９】

【実施例】高純度のＺｎＯ粉末（平均粒径１μｍ以下）
及びＧａ₂ Ｏ₃ 粉末（平均粒径１μｍ以下）を準備し、
それぞれの組成になるように秤量し、ボールミルにて、
水を媒体として３時間湿式混合し得られた泥装をスプレ
イドライヤーを用いて造粒し平均粒径８０μｍの粒径の
粉末を得た。

【００５０】外径６７．５ｍｍφ×長さ４０６ｍｍの銅
製円筒状ターゲットホルダーを旋盤に取り付け、その外
表面側をネジ状に加工し、さらに、Ａｌ₂ Ｏ₃ 砥粒を用
いて、サンドブラストにより表面を荒し粗面の状態にし
た。

【００５１】次にアンダコートとして、第１層Ｎｉ−Ａ
ｌ（配合重量比８：２）の合金粉末及び第２層としてＭ
ｏの金属粉末をプラズマ溶射（メトコ溶射機を使用）
し、膜厚をそれぞれ５０ｍｍの被覆を形成した。

【００５２】この表面処理を施した円筒状ターゲットホ
ルダーを、予め内面がＡｌ₂ Ｏ₃ ファイバーペーパー
（１ｍｍ厚）が貼り付けられたＨＩＰ処理用ステンレス
製カプセル内に配置し底部を溶接接合してＨＩＰ処理カ
プセルを準備した。このカプセルと円筒形状ターゲット
ホルダーとの間隙に上記のＧａ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯ造粒粉末
をバイブレーターを用いて振動充填した。そしてこのス
テンレス製カプセル内を１０^-3ｍｍＨｇ以下に減圧し密
封してＨＩＰ処理装置に挿入しＨＩＰ処理を行った。

【００５３】ＨＩＰ処理条件は、温度１０００℃、圧力
２００ＭＰａのＡｒガス（純度９９．９％）を圧力媒体
とし、１時間の処理を行った。ＨＩＰ処理後ステンレス
製カプセルを取り外しＧａ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯセラミックス
円筒形状のターゲット外表面を平滑になるように加工
し、またターゲットホルダーの内面を旋盤にて内径５
０．５ｍｍφに加工して、Ｇａ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯセラミッ
クスとターゲットホルダーとが一体に強固に密着したセ
ラミックス層５ｍｍの回転カソードターゲットを得た。

【００５４】次に、この回転カソードターゲットを用い
て、マグネトロンスパッタリング装置を使用して、Ｇａ
₂ Ｏ₃ −ＺｎＯ膜の成膜を行った。形成条件は、Ａｒ雰
囲気中で５×１０^-3Ｔｏｒｒ程度の真空中でスパッタ
し、基板には、無アルカリガラスコーニング＃７０５９
を用い、膜厚は約５００ｎｍとなるように行った。成膜
後、膜厚、シート抵抗を測定し、膜厚、シート抵抗から
膜の比抵抗を計算した。また、成膜した膜を空気中５０
０℃で１０分保持の条件で熱処理した後の、膜の比抵抗
を測定し、空気中での耐熱性を評価した。

【００５５】また上記ターゲットを従来の方法でプレー
ナー型ターゲットホルダーに接合したターゲットと成膜
速度についても比較した。これらの結果を表１に示し
た。

【００５６】表１に示したように、本発明の回転ターゲ
ットを用いて形成した膜は、比抵抗も小さく、また、空
気中５００℃での熱処理においても、比抵抗は変わらず
低い比抵抗であった。またスパッタ中は、異常放電もな
くターゲットの破損もなく、黒スス（スパッタによりタ
ーゲット表面の酸素量が減少して、ターゲット表面が黒
くなる現象）も発生せず、安定して高速成膜ができた。

【００５７】

【比較例】表１に示したように、通常の常圧焼結法にて
作成したＧａ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯと、従来のＩＴＯ（１０ｗ
ｔ％ＳｎＯ₂ −９０ｗｔ％Ｉｎ₂ Ｏ₃ ）及び、ＡＺＯ
（３ｗｔ％Ａｌ₂ Ｏ₃ −９７ｗｔ％ＺｎＯ）のプレーナ
ーターゲットと、Ｇａ₂ Ｏ₃−ＺｎＯ系において、本発
明の範囲外の組成の回転カソードターゲットについて行
った結果も示した。

【００５８】表１によりＩＴＯ、ＡＺＯのプレーナータ
ーゲット、及び、本発明の範囲外のＧａ₂ Ｏ₃ −ＺｎＯ
系の回転カソードターゲットの場合には、空気中５００
℃での熱処理により膜の比抵抗は大きく増加し、耐熱性
は低いことが認められた。またＩＴＯは、スパッター中
に黒ススが発生し、連続して成膜できなかった。さら
に、ＩＴＯ、ＡＺＯのプレーナーターゲットでは、成膜
速度を上げるためのパワーアップにより、ターゲット表
面に亀裂が発生し、成膜速度を上げることはできなかっ
た。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【発明の効果】上記のことから明らかなように、本発明
のターゲットを用いることにより空気中のような酸素を
含む雰囲気においても、高い耐熱性を有する透明導電膜
が容易に得られる。また、本発明のターゲットは、ター
ゲット中のＧａ₂ Ｏ₃ がＧａ固溶ＺｎＯ相として存在す
るので使用中の黒化が、ほとんどなく長時間使用しても
膜の比抵抗の増加などの経時変化が少なく、安定して高
速成膜できる。

【００６１】また本発明のターゲットは均質で高密度で
あり熱ショックにも強く、従来のような成形、焼成、加
工、ボンディングなどの工程も必要とせず容易に短時間
にスパッタリングターゲットの任意の形状構造に対応で
きる。

【００６２】本発明のスパッタリングターゲットを用い
れば、スパッタ時の冷却効率も高くスパッタパワーを高
くしても、ターゲットの亀裂や破損がないため、低温で
安定して高速成膜が可能となり、各種表示素子や太陽電
池、及び受光素子等の透明電極、建築用及び自動車用の
熱線反射膜、選択透過膜及び電磁波遮蔽膜、さらに、自
動車の防曇、防水用や冷凍ショーケース等や、その他建
築用の透明発熱体、あるいはフォトマスクや建築用等の
帯電防止膜等として最適なものとなり、極めて広範囲の
分野への応用が可能となり、その工業的価値は多大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるＨＩＰ処理用カプセルの一
例の断面図

【符号の説明】

１：ステンレス製カプセル ２：表面処理を施した銅製の円筒ターゲットホルダー ３：Ａｌ₂ Ｏ₃ セラミックスファイバーペーパー ４：充填されたセラミックス粉末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/48 // Ｂ２２Ｆ 7/00 Ｚ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状ターゲットホルダー上にアンダコー
   トを形成し、次いで、ＺｎＯを主成分としＧａ₂ Ｏ₃ を
   １〜１０％含有する粉末または該粉末の成形体を配置
   し、熱間等方圧プレスを行いセラミックス層を形成して
   製造することを特徴とする回転カソードターゲットの製
   造方法。
2. 【請求項２】前記円筒状ターゲットホルダーの表面が、
   荒れた表面であることを特徴とする請求項１記載の回転
   カソードターゲットの製造方法。
3. 【請求項３】前記アンダコートが、前記円筒状ターゲッ
   トホルダーの熱膨張係数と、前記セラミックス層の熱膨
   張係数との中間の熱膨張係数を有する層、及び該セラミ
   ックス層に近似した熱膨張係数を有する層からなる群か
   ら選ばれる少なくとも１層であることを特徴とする請求
   項１または２記載の回転カソードターゲットの製造方
   法。
4. 【請求項４】前記アンダコートが、プラズマ溶射法によ
   り形成されることを特徴とする請求項１〜３いずれか１
   項記載の回転カソードターゲットの製造方法。
5. 【請求項５】円筒状ターゲットホルダー上に、ＺｎＯを
   主成分としＧａ₂ Ｏ₃ を１〜１０％含有する粉末または
   該粉末の成形体を配置し、熱間等方圧プレスを行うこと
   により形成されるセラミックス層を有することを特徴と
   する回転カソードターゲット。
6. 【請求項６】前記円筒状ターゲットホルダーの表面が、
   荒れた表面であることを特徴とする請求項５記載の回転
   カソードターゲット。
7. 【請求項７】前記円筒状ターゲットホルダーと、ＺｎＯ
   を主成分としＧａ₂ Ｏ₃ を１〜１０％含有する粉末また
   は該粉末の成形体を配置し、熱間等方圧プレスを行うこ
   とにより円筒状ターゲットホルダー上に形成されるセラ
   ミックス層との間にアンダコートを有することを特徴と
   する請求項５または６記載の回転カソードターゲット。
8. 【請求項８】前記アンダコートが、前記円筒状ターゲッ
   トホルダーの熱膨張係数と、前記セラミックス層の熱膨
   張係数との中間の熱膨張係数を有する層、及び前記セラ
   ミックス層に近似した熱膨張係数を有する層からなる群
   から選ばれる少なくとも１層であることを特徴とする請
   求項７記載の回転カソードターゲット。
9. 【請求項９】前記アンダコートが、プラズマ溶射法によ
   り形成されることを特徴とする請求項７または８記載の
   回転カソードターゲット。
10. 【請求項１０】請求項５〜９いずれか１項記載の回転カ
    ソードターゲットを用いて、スパッタリングして形成さ
    れることを特徴とする膜。