氧化物烧结体、溅射靶以及溅射靶的制造方法与流程

1.本发明涉及氧化物烧结体、溅射靶以及溅射靶的制造方法。


背景技术：

2.以往，在以薄膜晶体管(以下，称为“tft”)驱动的方式的液晶显示器或者有机el显示器等显示装置中，在tft的沟道层主要采用非晶质硅膜或晶质硅膜。
3.另一方面，近年来，伴随着对显示器的高精细化的要求，作为在tft的沟道层使用的材料，氧化物半导体备受瞩目。
4.在氧化物半导体中，特别是由铟、镓、锌以及氧构成的无定形氧化物半导体(in
‑
ga
‑
zn
‑
o，以下简写为“igzo”)，由于具有较高的载流子迁移率而优选使用。然而，igzo存在由于使用in以及ga作为原料而使原料成本较高这样的缺点。
5.从使原料成本便宜的观点出发，提出有zn
‑
sn
‑
o(以下简写为“zto”)、或添加sn代替igzo的ga的in
‑
sn
‑
zn
‑
o(以下简写为“itzo”)。
6.由于itzo与igzo相比示出非常高的迁移率，因此作为有利于tft的小型化及面板的框缘窄化的下一代氧化物半导体材料而受期待。
7.但是，itzo的热膨胀系数较大，导热率低，因此存在粘结到cu制或ti制的背板时以及溅射时容易因热应力而产生裂纹这样的技术问题。
8.在最近的研究中，报告有作为氧化物半导体材料的最大的技术问题的可靠性能够通过使膜致密化而改善。
9.为了使膜致密化，高功率制膜是有效的。但是，在大型批量生产装置中，等离子体集中的靶的端部的破裂成为问题，特别是itzo类材料的靶具有容易破裂的倾向。
10.例如，在专利文献1中，记载有在实质上由铟、锡、镁以及氧构成的氧化物烧结体中，通过适当地调整烧结体的组成与烧结条件，能够实现较高的抗折强度。进而，在专利文献1中，记载有通过使氧化物烧结体具有较高的抗折强度，在溅射时微粒的产生较少，可进行稳定的溅射。
11.现有技术文献
12.专利文献
13.专利文献1：国际公开第2017/158928号


技术实现要素：

14.发明要解决的技术问题
15.作为在溅射靶中产生裂纹的原因，例如可例举密度偏差、粒径偏差、细孔以及微裂纹等各种原因。
16.作为裂纹的产生原因，还可例举在溅射靶的平面磨削加工工序中产生的磨削条纹。若使用具有磨削条纹的溅射靶进行溅射，则会发生电弧放电，或者由于溅射放电后的靶的热收缩所产生的表面的拉伸应力而容易产生裂纹。
17.另一方面，已知通过减小嵌入砂轮的磨粒的粒径等，使磨粒的切入深度变浅而减少在溅射靶的磨削加工中产生的磨削条纹。
18.例如，在专利文献1中，记载有通过用#80的砂轮研磨由铟、锡、镁以及氧构成的氧化物烧结体后，用#400的砂轮研磨，由此得到表面粗糙度ra为0.46μm的烧结体。
19.但是，如专利文献1所记载的那样，用#80的砂轮研磨氧化物烧结体的表面后，即使用#400的砂轮进行研磨，也会存在包含该氧化物烧结体的溅射靶的裂纹抗性不充分的情况。
20.本发明的目的在于提供一种提高了裂纹抗性的氧化物烧结体以及溅射靶、以及该溅射靶的制造方法。
21.用于解决上述技术问题的方案
22.[1a].一种氧化物烧结体，
[0023]
所述氧化物烧结体的表面的表面粗糙度rz小于2.0μm。
[0024]
[2a].一种溅射靶，包含如[1a]所述的氧化物烧结体。
[0025]
[1].一种溅射靶，其包含氧化物烧结体，
[0026]
所述氧化物烧结体的表面的表面粗糙度rz小于2.0μm。
[0027]
[2].如[1]或[2a]所述的溅射靶，
[0028]
所述氧化物烧结体包含铟元素、锡元素以及锌元素。
[0029]
[3].如[2]所述的溅射靶，
[0030]
所述氧化物烧结体还包含x元素，
[0031]
x元素是从锗元素、硅元素、钇元素、锆元素、铝元素、镁元素、镱元素以及镓元素构成的组中选择的至少1种以上的元素。
[0032]
[4].如[2]或[3]所述的溅射靶，
[0033]
所述氧化物烧结体满足以下述式(1)、(2)以及(3)表示的原子组成比的范围。
[0034]
0.40≤zn/(in sn zn)≤0.80
…
(1)
[0035]
0.15≤sn/(sn zn)≤0.40
…
(2)
[0036]
0.10≤in/(in sn zn)≤0.35
…
(3)
[0037]
[5].如[2]～[4]的任一项所述的溅射靶，
[0038]
所述氧化物烧结体包含以in2o3(zno)
m
[m＝2～7]表示的六方晶层状化合物以及以zn2sno4表示的尖晶石结构化合物。
[0039]
[5a].如[2]～[4]的任一项所述的溅射靶，
[0040]
所述氧化物烧结体包含以in2o3(zno)
m
[m＝2～7]表示的六方晶层状化合物以及以zn2‑
x
sn1‑
y
in
x y
o4[0≤x<2，0≤y<1]表示的尖晶石结构化合物。
[0041]
[6a].如[2]～[5]、[2a]及[5a]的任一项所述的溅射靶，在所述氧化物烧结体的磨削痕中，深度最大且宽度最小的磨削痕的深度(h)与宽度(l)之比h/l小于0.2。
[0042]
[6].一种溅射靶的制造方法，用于制造如[1]～[5]、[2a]、[5a]及[6a]的任一项所述的溅射靶。
[0043]
[7].如[6]所述的溅射靶的制造方法，
[0044]
包括磨削所述氧化物烧结体的表面的工序，
[0045]
用于最初的磨削的第1砂轮的磨粒粒径为100μm以下。
[0046]
[8].如[7]所述的溅射靶的制造方法，
[0047]
在用所述第1砂轮磨削后，使用磨粒粒径小于所述第1砂轮的磨粒粒径的第2砂轮进一步磨削所述氧化物烧结体的表面，
[0048]
在用所述第2砂轮磨削后，使用磨粒粒径小于所述第2砂轮的磨粒粒径的第3砂轮进一步磨削所述氧化物烧结体的表面。
[0049]
[9].如[7]或[8]所述的溅射靶的制造方法，磨削对象物的进给速度v(m/min)、所述第1砂轮的砂轮圆周速度v(m/min)、切入深度t(μm)以及所述第1砂轮的磨粒粒径d(μm)满足下述关系式(4)。
[0050]
(v/v)
1/3
×
(t)
1/6
×
d＜50
…
(4)
[0051]
根据本发明的一方案，能够提供一种提高了裂纹抗性的氧化物烧结体以及溅射靶。此外，根据本发明的一方案，能够提供该溅射靶的制造方法。
附图说明
[0052]
图1是示出本发明的一实施方式所涉及的靶的形状的立体图。
[0053]
图2是示出本发明的一实施方式所涉及的靶的形状的立体图。
[0054]
图3是示出本发明的一实施方式所涉及的靶的形状的立体图。
[0055]
图4是示出本发明的一实施方式所涉及的靶的形状的立体图。
[0056]
图5是实施例1所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0057]
图6是实施例2所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0058]
图7是实施例3所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0059]
图8是实施例4所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0060]
图9是实施例5所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0061]
图10是实施例6所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0062]
图11是比较例1所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0063]
图12是比较例2所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0064]
图13是实施例1所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0065]
图14是实施例2所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0066]
图15是实施例3所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0067]
图16是实施例4所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0068]
图17是实施例5所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0069]
图18是实施例6所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0070]
图19是比较例1所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0071]
图20是比较例2所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0072]
图21是实施例1所涉及的氧化物烧结体的xrd图谱。
[0073]
图22是示出表面粗糙度rz与裂纹抗性的关系的图表。
[0074]
图23是比较例3所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的平面观察图像。
[0075]
图24是比较例3所涉及的氧化物烧结体(表面磨削后)的由共聚焦激光扫描显微镜得到的3d观察图像。
[0076]
图25是示出平面磨削后的实施例1所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0077]
图26是示出平面磨削后的实施例2所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0078]
图27是示出平面磨削后的实施例3所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0079]
图28是示出平面磨削后的实施例4所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0080]
图29是示出平面磨削后的实施例5所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0081]
图30是示出平面磨削后的实施例6所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0082]
图31是示出平面磨削后的比较例1所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0083]
图32是示出平面磨削后的比较例2所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
[0084]
图33是示出平面磨削后的比较例3所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓的图。
具体实施方式
[0085]
以下，参照附图等对实施方式进行说明。但是，实施方式能够以很多不同的方案进行实施，若为本领域的技术人员，则容易理解能够在不脱离主旨及其范围的情况下对该实施方式以及详细内容进行各种变更。因此，本发明不限定于以下的实施方式所记载的内容
来进行解释。
[0086]
在附图中，有时为了明确而将大小、层的厚度以及区域等夸张表现。因此，本发明不限定于图示的大小、层的厚度以及区域等。另外，附图示意性地示出理想的例子，本发明并不限定于附图所示的形状以及值等。
[0087]
本说明书中使用的“第1”、“第2”、“第3”这样的序数词是为了避免构成要素的混淆而附加的，对于未记载在数量上进行限定的意旨的构成要素，不在数量上进行限定。
[0088]
在本说明书等中，“膜”或“薄膜”这样的用语与“层”这样的用语可根据情况相互替换。
[0089]
在本说明书等的烧结体以及氧化物半导体薄膜中，“化合物”这样的用语与“晶相”这样的用语可根据情况相互替换。
[0090]
在本说明书中，有时将“氧化物烧结体”简称为“烧结体”。
[0091]
在本说明书中，有时将“溅射靶”简称为“靶”。
[0092]
[溅射靶]
[0093]
溅射靶的裂纹以靶中的强度较弱的部分为起点产生。
[0094]
因此，本发明人考虑了降低溅射靶面内的强度的偏差，特别是提高最低强度来作为用于提高裂纹抗性的措施。
[0095]
以往，溅射靶中的磨削条纹由表面粗糙度ra(有时称为算术平均粗糙度)来评价，在专利文献1中也认为有作为示出靶的强度的指标之一的抗折强度就足够充分。像这样，以往认为用ra就足以评价氧化物烧结体的表面的磨削条纹，表面粗糙度ra与表面粗糙度rz(有时称为最大高度)之差较小。
[0096]
但是，本发明人对itzo的磨削加工损伤进行了详查的结果为，itzo与以往的靶材料相比较脆，通常除了在表面磨削后的氧化物烧结体的表面观察到的磨削条纹以外，还发现了晶体组织较大的成块剥离的部位(孔)。可知该剥离部位的深度与通常的磨削条纹的深度相比深1位数以上。
[0097]
本发明人对磨削加工方法进行了深入研究，结果得出以下认知：为了减少如上所述的剥离部位，作为磨削加工用的砂轮，通过从磨粒的粒径为中等程度的砂轮开始磨削加工，逐渐切换成磨粒的粒径较小的砂轮来磨削，由此能够不残留有较大的孔(即，能够减小表面粗糙度rz)且减少剥离部位，其结果为，溅射靶的裂纹抗性也大幅提高。
[0098]
本发明人基于这些认知发明了本发明。
[0099]
本发明的一实施方式所涉及的溅射靶(以下，有时简称为本实施方式的溅射靶)包含氧化物烧结体。
[0100]
本实施方式所涉及的溅射靶例如可以通过将氧化物烧结体切削以及磨削成作为溅射靶适宜的形状而得到。
[0101]
此外，通过将切削以及磨削氧化物烧结体的材料块后得到的溅射靶原材料粘结到背板，也能够得到本实施方式所涉及的溅射靶。
[0102]
此外，作为其他方案的本实施方式的溅射靶，也可例举仅由氧化物烧结体构成的靶。
[0103]
氧化物烧结体的形状没有特别规定。
[0104]
也可以是如图1的附图标记1所示的板状的氧化物烧结体。
[0105]
也可以是如图2的附图标记1a所示的圆筒状的氧化物烧结体。
[0106]
在氧化物烧结体为板状的情况下，该氧化物烧结体的平面形状可以是如图1的附图标记1所示的矩形，也可以是如图3的附图标记1b所示的圆形。
[0107]
氧化物烧结体也可以是一体成形物，也可以如图4所示地分割成多个。也可以将分割成多个的氧化物烧结体(附图标记1c)分别固定在背板3。有时将像这样将多个氧化物烧结体1c粘结至1个背板3而得到的溅射靶称为多分割式溅射靶。背板3是用于保持以及冷却氧化物烧结体的部件。背板3的材料没有特别限定。作为背板3的材料，例如可使用从cu、ti以及sus等构成的组中选择的至少一种材料。
[0108]
(表面粗糙度rz)
[0109]
在本实施方式所涉及的靶中，氧化物烧结体的表面粗糙度rz(最大高度)小于2.0μm。在本说明书中，表面粗糙度rz的测量是基于使用共聚焦激光扫描显微镜(lsm)(lasertec株式会社制，“optelics h1200”)以
×
100(大约2000倍)的物镜倍率观察时的剖面轮廓、依据jis b 0601：2001以及jis b 0610：2001来实施的。将表面粗糙度rz的测量部位设为对磨削加工后的氧化物烧结体板的中央部切出4cm2(2cm
×
2cm)而得的测量用试验片的表面。
[0110]
如果氧化物烧结体的表面粗糙度rz小于2.0μm，则溅射靶的裂纹抗性提高。认为像这样裂纹抗性得以提高是由于晶体组织未较大地成块剥离，氧化物烧结体的表面平滑性高。
[0111]
氧化物烧结体的表面粗糙度rz优选为1.5μm以下，更优选为1.0μm以下。
[0112]
另外，溅射靶中的氧化物烧结体具有与背板粘结的粘结面、与作为该粘结面的相反侧的面的供溅射的溅射面。在本实施方式中，只要与该溅射面对应的面的表面粗糙度rz小于2.0μm即可。粘结面的表面粗糙度rz也越小越优选，但如果过小，则作为粘结加工时的蜡剂的铟(in)的浸润性较差，粘结率降低，因此可在能够确保浸润性的条件下适当选定。
[0113]
此外，在靶中，溅射放电后的溅射面上产生的热应力是拉伸应力。虽然在该溅射面上产生的热应力可以成为裂纹产生的主要原因，但是在靶的背面的粘结面中，产生与热应力相反的压缩应力，因此难以产生裂纹，在溅射面上产生的热应力的影响较小。
[0114]
(表面粗糙度ra)
[0115]
在本实施方式所涉及的靶中，氧化物烧结体的表面粗糙度ra(算术平均粗糙度)优选为小于0.5μm，更优选为0.25μm以下。
[0116]
如果表面粗糙度ra小于0.5μm，则溅射时难以发生电弧放电等，放电稳定性优异。即，在通常的工艺中使用新品的靶的情况下，为了改善表面的粗糙度，实施低功率下的预溅射。在表面粗糙度ra较小的情况下，能够缩短该预溅射的时间，能够在短时间内转移到高功率下的溅射放电。
[0117]
(氧化物烧结体的组成)
[0118]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体优选包含铟元素(in)、锡元素(sn)以及锌元素(zn)。
[0119]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体在不损害本发明的效果的范围内，可以含有in、sn以及zn以外的其他金属元素，也可以实质上仅含有in、sn以及zn，或者也可以仅由in、sn以及zn构成。这里，“实质上”是指氧化物烧结体的金属元素的95质量％以上100质量％以下(优选98质量％以上100质量％以下)是铟元素(in)、锡元素(sn)以及锌元素(zn)。本实施
方式的氧化物烧结体在不损害本发明的效果的范围内，可以包含in、sn、zn以及氧元素(0)之外的不可避免的杂质。这里所说的不可避免的杂质是指并非有意添加的元素，而是在原料或制造工序中混入的元素。
[0120]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体也优选包含铟元素(in)、锡元素(sn)、锌元素(zn)以及x元素。
[0121]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体在不损害本发明的效果的范围内，可以含有in、sn、zn以及x元素以外的其他金属元素，也可以实质上仅含有in、sn、zn以及x元素，或者也可以仅由in、sn、zn以及x元素构成。这里，“实质上”是指氧化物烧结体的金属元素的95质量％以上100质量％以下(优选98质量％以上100质量％以下)是in、sn、zn以及x元素。本实施方式所涉及的氧化物烧结体在不损害本发明的效果的范围内，可以包含in、sn、zn、x元素以及氧元素(o)之外的不可避免的杂质。这里所说的不可避免的杂质是指并非有意添加的元素，而是在原料或制造工序中混入的元素。
[0122]
x元素是从锗元素(ge)、硅元素(si)、钇元素(y)、锆元素(zr)、铝元素(al)、镁元素(mg)、镱元素(yb)以及镓元素(ga)构成的组中选择的至少1种以上的元素。
[0123]
作为不可避免的杂质的例子，有碱金属(li、na、k以及rb等)、碱土类金属(ca、sr以及ba等)、氢(h)元素、硼(b)元素、碳(c)元素、氮(n)元素、氟(f)元素以及氯(cl)元素。
[0124]
杂质浓度能够通过icp或sims进行测量。
[0125]
<杂质浓度(h、c、n、f、si、cl)的测量>
[0126]
能够由使用了扇形动态二次离子质量分析仪(ims 7f
‑
auto，阿美特克凯美卡(ametek cameca)公司制)的sims分析对得到的烧结体中的杂质浓度(h、c、n、f、si、cl)进行定量评价。
[0127]
具体而言，首先使用初级离子cs

，以14.5kv的加速电压从测量对象的烧结体表面进行20μm的深度的溅射。然后，在利用初级离子以光栅100μm2(尺寸100μm
×
100μm)、测量区域30μm2(尺寸30μm
×
30μm)、深度1μm的量进行溅射的同时，对杂质(h、c、n、f、si、cl)的质谱强度积分。
[0128]
进而，为了根据质谱计算杂质浓度的绝对值，通过离子注入控制剂量来将各杂质注入烧结体，制备杂质浓度已知的标准试样。通过对标准试样进行sims分析，得到杂质(h、c、n、f、si、cl)的质谱强度，将杂质浓度的绝对值与质谱强度的关系式作为校准曲线。
[0129]
最后，使用测量对象的烧结体的质谱强度与校准曲线，计算测量对象的杂质浓度，将其作为杂质浓度的绝对值(atom
·
cm
‑3)。
[0130]
<杂质浓度(b、na)的测量>
[0131]
也能够由使用了扇形动态二次离子质量分析仪(ims7f
‑
auto，阿美特克凯美卡(ametek cameca)公司制)的sims分析对得到的烧结体中的杂质浓度(b、na)进行定量评价。除了使初级离子为o
2
、初级离子的加速电压为5.5kv对各杂质的质谱进行测量之外，能够通过与对h、c、n、f、si、cl的测量相同的评价得到测量对象的杂质浓度的绝对值(atom
·
cm
‑3)。
[0132]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体中，各元素的原子组成比更优选满足以下的式(1)、(2)以及(3)的至少一项。
[0133]
0.40≤zn/(in sn zn)≤0.80
…
(1)
[0134]
0.15≤sn/(sn zn)≤0.40
…
(2)
[0135]
0.10≤in/(in sn zn)≤0.35
…
(3)
[0136]
式(1)～(3)中，in、zn以及sn分别表示氧化物烧结体中的铟元素、锌元素以及锡元素的含量。
[0137]
如果zn/(in sn zn)为0.40以上，则氧化物烧结体中容易生成尖晶石相，能够容易地得到半导体特性。
[0138]
如果zn/(in sn zn)为0.80以下，则能够抑制由于氧化物烧结体中尖晶石相的异常晶粒生长造成的强度的降低。此外，如果zn/(in sn zn)为0.80以下，则能够抑制氧化物半导体薄膜的迁移率的降低。
[0139]
zn/(in sn zn)更优选为0.50以上0.70以下。
[0140]
如果sn/(sn zn)为0.15以上，则能够抑制由于氧化物烧结体中尖晶石相的异常晶粒生长造成的强度的降低。
[0141]
如果sn/(sn zn)为0.40以下，则能够抑制氧化物烧结体中成为溅射时造成异常放电的原因的氧化锡的凝集。此外，如果sn/(sn zn)为0.40以下，则使用溅射靶成膜的氧化物半导体薄膜能够容易地利用草酸等弱酸进行蚀刻加工。如果sn/(sn zn)为0.15以上，则能够抑制蚀刻速度变得过快，使蚀刻的控制变得容易。
[0142]
sn/(sn zn)更优选为0.15以上0.35以下。
[0143]
如果in/(in sn zn)为0.10以上，则能够降低所得到的溅射靶的体电阻。此外，如果in/(in sn zn)为0.10以上，则能够抑制氧化物半导体薄膜的迁移率变得极端低。
[0144]
如果in/(in sn zn)为0.35以下，则在溅射成膜时，能够抑制膜变成导电体，变得容易地得到作为半导体的特性。
[0145]
in/(in sn zn)更优选为0.10以上0.30以下。
[0146]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体包含x元素的情况下，优选各元素的原子比满足下述式(1x)。
[0147]
0.001≤x/(in sn zn x)≤0.05
…
(1x)
[0148]
(式(1x)中，in、zn、sn以及x分别表示氧化物烧结体中的铟元素、锌元素、锡元素以及x元素的含量。)
[0149]
如果在上述式(1x)的范围内，则能够充分提高本实施方式所涉及的氧化物烧结体的裂纹抗性。
[0150]
x元素优选从硅元素(si)、铝元素(al)、镁元素(mg)、镱元素(yb)以及镓元素(ga)构成的组中选择的至少一种。
[0151]
x元素更优选从硅元素(si)、铝元素(al)以及镓元素(ga)构成的组中选择的至少一种。
[0152]
由于铝元素(al)以及镓元素(ga)作为原料的氧化物的组成稳定，裂纹抗性的提高效果好，因此进一步优选。
[0153]
如果x/(in sn zn x)为0.001以上，则能够抑制溅射靶的强度降低。如果x/(in sn zn x)为0.05以下，则对于使用包含该氧化物烧结体的溅射靶而成膜的氧化物半导体薄膜，使用草酸等弱酸进行蚀刻加工变得容易。进而，如果x/(in sn zn x)为0.05以下，则能够抑制tft特性特别是迁移率的降低。
[0154]
x/(in sn zn x)优选为0.001以上0.05以下，更优选为0.003以上0.03以下，进一
步优选为0.005以上0.01以下，更进一步优选为0.005以上且小于0.01。
[0155]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体含有x元素的情况下，x元素可以仅为1种，也可以为2种以上。包含2种以上x元素时，式(1x)中的x为x元素的原子比的合计。
[0156]
氧化物烧结体中x元素的存在方式没有特别规定。作为氧化物烧结体中x元素的存在方式，例如可例举作为氧化物存在的方式、固溶的方式以及在晶界处偏析的方式。
[0157]
氧化物烧结体的各金属元素的原子比能够通过原料的掺混量来控制。此外，各元素的原子比能够利用感应耦合等离子体发光分光分析装置(icp
‑
aes)对含有元素进行定量分析而求出。
[0158]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体优选含有以zn2‑
x
sn1‑
y
in
x y
o4[0≤x<2，0≤y<1]表示的尖晶石结构化合物。在本说明书中，有时将尖晶石结构化合物称为尖晶石化合物。zn2‑
x
sn1‑
y
in
x y
o4中，在x为0、y为0的情况下，以zn2sno4表示。
[0159]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体优选含有以in2o3(zno)
m
表示的六方晶层状化合物。在本实施方式中，在以in2o3(zno)
m
表示的式中，m为2～7的整数，优选为3～5的整数。如果m为2以上，则化合物呈六方晶层状结构。如果m为7以下，则氧化物烧结体的体积电阻率变低。
[0160]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体更优选含有以in2o3(zno)
m
[m＝2～7]表示的六方晶层状化合物以及以zn2‑
x
sn1‑
y
in
x y
o4[0≤x＜2，0≤y＜1]表示的尖晶石结构化合物。
[0161]
由氧化铟和氧化锌构成的六方晶层状化合物是在x射线衍射法测量中示出归属于六方晶层状化合物的x射线衍射图谱的化合物。氧化物烧结体中含有的六方晶层状化合物是以in2o3(zno)
m
表示的化合物。
[0162]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体也可以含有以zn2‑
x
sn1‑
y
in
x y
o4[0≤x＜2，0≤y＜1]表示的尖晶石结构化合物以及以in2o3表示的方铁锰矿结构化合物。
[0163]
(体电阻)
[0164]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体含有x元素的情况下，如果x元素的含有比例在上述式(1x)的范围内，则能够充分地降低溅射靶的体电阻。
[0165]
本实施方式所涉及的溅射靶的体电阻优选为50mωcm以下，更优选为25mωcm以下，进一步优选为10mωcm以下，更进一步优选为5mωcm以下，特别优选为3mωcm以下。如果体电阻为50mωcm以下，则能够由直流溅射稳定地进行成膜。
[0166]
体电阻值能够使用公知的电阻率计并基于四探针法(jisr1637：1998)测量。优选为测量部位为9处左右，以测量的9处的值的平均值作为体电阻值。
[0167]
在氧化物烧结体的平面形状为四边形的情况下，优选将面3
×
3地分割为9份、将各个四边形的9处中心点作为测量部位。
[0168]
另外，在氧化物烧结体的平面形状为圆形的情况下，优选将内接于圆的正方形3
×
3地分割为9份、将各个正方形的9处中心点作为测量部位。
[0169]
(平均晶体粒径)
[0170]
从防止异常放电以及容易制造的观点出发，本实施方式所涉及的氧化物烧结体的平均晶体粒径优选为10μm以下，更优选为8μm以下。
[0171]
如果平均晶体粒径为10μm以下，则能够防止由晶界引起的异常放电。氧化物烧结体的平均晶体粒径的下限没有特别规定，从容易制造的观点出发，优选为1μm以上。
[0172]
平均晶体粒径能够根据原料的选择以及制造条件的变更进行调整。具体而言，优选使用平均粒径较小的原料，更优选使用平均粒径为1μm以下的原料。进而在烧结时，具有烧结温度越高或者烧结时间越长则平均晶体粒径变得越大的倾向。
[0173]
平均晶体粒径能够如以下那样地进行测量。
[0174]
磨削氧化物烧结体的表面，在平面形状为四边形的情况下，将面等面积地分割为16份，在各个四边形的16处中心点测量在倍率1000倍(80μm
×
125μm)的框内观察到的粒径，分别求出16处框内的粒子的粒径的平均值，最后将16处测量值的平均值作为平均晶体粒径。
[0175]
磨削氧化物烧结体的表面，在平面形状是圆形的情况下，将内接于圆的正方形等面积地分割为16份，在各个正方形的16处中心点，测量在倍率1000倍(80μm
×
125μm)的框内观察到的粒子的粒径，求出16处框内的粒子的粒径的平均值。
[0176]
对于纵横比小于2的粒子，基于jis r 1670：2006，将晶粒的粒径作为圆当量直径来测量粒径。作为圆当量直径的测量步骤，具体而言，把圆尺贴于微结构照片的测量对象颗粒上，读取与对象颗粒的面积相当的直径。对于纵横比在2以上的粒子，把最长直径和最短直径的平均值作为该粒子的粒径。能够利用扫描型电子显微镜(sem)观察晶粒。六方晶层状化合物、尖晶石化合物以及方铁锰矿结构化合物能够通过后述的实施例中记载的方法确认。
[0177]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体含有六方晶层状化合物和尖晶石化合物的情况下，优选六方晶层状化合物的平均晶体粒径与尖晶石化合物的平均晶体粒径之差为1μm以下。通过使平均晶体粒径在这样的范围，能够提高氧化物烧结体的强度。
[0178]
更优选为，本实施方式所涉及的氧化物烧结体的平均晶体粒径为10μm以下，且六方晶层状化合物的平均晶体粒径与尖晶石化合物的平均晶体粒径之差为1μm以下。
[0179]
此外，在本实施方式所涉及的氧化物烧结体包含方铁锰矿结构化合物和尖晶石化合物的情况下，优选方铁锰矿结构化合物的平均晶体粒径与尖晶石化合物的平均晶体粒径之差为1μm以下。通过使平均晶体粒径在这样的范围，能够提高氧化物烧结体的强度。
[0180]
更优选为，本实施方式所涉及的氧化物烧结体的平均晶体粒径为10μm以下，且方铁锰矿结构化合物的平均晶体粒径与尖晶石化合物的平均晶体粒径之差为1μm以下。
[0181]
(相对密度)
[0182]
本实施方式所涉及的氧化物烧结体的相对密度优选为95％以上，更优选为96％以上。
[0183]
如果本实施方式所涉及的氧化物烧结体的相对密度为95％以上，则本实施方式所涉及的溅射靶的机械强度较高，且导电性优异。因此，能够更加提高在将本实施方式所涉及的溅射靶安装到rf磁控溅射装置或dc磁控溅射装置而进行溅射时的、等离子体放电的稳定性。氧化物烧结体的相对密度是根据烧结体中的氧化物各自的固有密度以及它们的组成比计算出的，且是以百分率表示氧化物烧结体相对于理论密度的实际测量的密度。氧化物烧结体的相对密度例如是根据氧化铟、氧化锌、氧化锡以及根据需要包含的x元素的氧化物各自的固有密度以及它们的组成比计算出的，且是以百分率表示氧化物烧结体相对于理论密度的实际测量的密度。
[0184]
能够基于阿基米德法测量氧化物烧结体的相对密度。具体而言，用氧化物烧结体
的空中重量除以体积(＝烧结体的水中重量/测量温度中的水比重)，并将相对于基于下述式(数5)的理论密度ρ(g/cm3)的百分率的值作为相对密度(单位：％)。
[0185]
相对密度＝{(氧化物烧结体的空中重量/体积)/理论密度ρ}
×
100
[0186]
ρ＝(c1/100/ρ1 c2/100/ρ2…
c
n
/100/ρ
n
)
‑1…
(数5)
[0187]
另外，在式(数5)中，c1～c
n
分别表示氧化物烧结体或者氧化物烧结体的构成物质的含量(质量％)，ρ1～ρ
n
表示与c1～c
n
相对应的各构成物质的密度(g/cm3)。
[0188]
另外，由于密度与比重是几乎相等的，所以各构成物质的密度能够使用《化学便览基础篇i》日本化学会编第2修订版(丸善株式会社)中记载的氧化物的比重的值。
[0189]
(表面粗糙度的磨削痕的深度(h)与宽度(l)之比h/l)
[0190]
在本发明中，“磨削痕”是指在由氧化物烧结体制造溅射靶时的磨削工序中造成的痕。
[0191]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体的磨削痕中，深度最大且宽度最小的磨削痕的深度(h)与宽度(l)之比h/l优选小于0.2，更优选0.19以下。
[0192]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体中，如果该磨削痕的深度(h)与宽度(l)之比h/l小于0.2，则磨削痕较为平缓，防止磨削痕成为断裂的起点，氧化物烧结体的拉伸强度增加。
[0193]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体中，该磨削痕的深度(h)与宽度(l)之比h/l优选为0.01以上，更优选为0.05以上。
[0194]
通过进行减小磨削对象部的进给速度、降低砂轮切入深度等的磨削痕对策，能够减小磨削痕的深度和磨削痕与背景的差异。
[0195]
如果本实施方式所涉及的氧化物烧结体的该磨削痕的深度(h)与宽度(l)之比h/l为0.01以上，则在进行了上述那样的磨削痕对策的基础上，能够在生产线上高效地制造溅射靶。
[0196]
[氧化物烧结体的制造方法]
[0197]
本实施方式的氧化物烧结体的制造方法包括混合与粉碎工序、造粒工序、成形工序以及烧结工序。氧化物烧结体的制造方法也可以包括其他工序。作为其他工序，可例举退火工序。
[0198]
以下，以制造itzo类氧化物烧结体的情况为例，对各工序进行具体说明。
[0199]
本实施方式的氧化物烧结体能够经过将铟原料、锌原料、锡原料以及x元素原料混合以及粉碎的混合与粉碎工序、将原料混合物造粒的造粒工序、使原料混合物成形的成形工序、烧结成形体的烧结工序以及根据需要对烧结体进行退火的退火工序而制造。
[0200]
(1)混合与粉碎工序
[0201]
混合与粉碎工序是将氧化物烧结体的原料混合以及粉碎而得到原料混合物的工序。原料混合物例如优选为粉末状。
[0202]
在混合与粉碎工序中，首先准备氧化物烧结体的原料。
[0203]
制造包含in、zn以及sn的氧化物烧结体的情况下的原料如下。
[0204]
铟原料(in原料)只要是包含in的化合物或者金属就没有特别限定。
[0205]
锌原料(zn原料)只要是包含zn的化合物或者金属就没有特别限定。
[0206]
锡原料(sn原料)只要是包含sn的化合物或者金属就没有特别限定。
[0207]
制造包含x元素的氧化物烧结体的情况下的原料如下。
[0208]
x元素的原料也只要是包含x元素的化合物或者金属就没有特别地限定。
[0209]
in原料、zn原料、sn原料以及x元素的原料优选为氧化物。
[0210]
氧化铟、氧化锌、氧化锡以及x元素氧化物等原料优选为高纯度的原料。氧化物烧结体的原料的纯度优选为99质量％以上，更优选为99.9质量％以上，进一步优选为99.99质量％以上。若使用高纯度的原料则可得到致密组织的烧结体，由该烧结体构成的溅射靶的体积电阻率变低。
[0211]
作为原料的金属氧化物的1次粒子的平均粒径优选为0.01μm以上10μm以下，更优选为0.05μm以上5μm以下，进一步优选为0.1μm以上5μm以下。
[0212]
如果作为原料的金属氧化物的1次粒子的平均粒径为0.01μm以上，则变得难以凝集，如果平均粒径为10μm以下，则混合性变充分而可得到致密组织的烧结体。平均粒径采用中位径d50。该平均粒径(中位径d50)通过激光衍射式粒度分布测量装置sald
‑
300v(株式会社岛津制作所制)进行测量。
[0213]
在氧化物烧结体的原料中，加入用于消解凝集的分散剂、用于调整为适合喷雾干燥机中的造粒的粘度的增稠剂，由珠磨机等进行混合及粉碎。作为分散剂，例如可例举丙烯酸甲基丙烯酸共聚物氨中和物等，作为增稠剂，例如可例举聚乙烯醇等。
[0214]
(2)煅烧处理工序
[0215]
通过混合与粉碎工序得到的原料混合物可以立即造粒，也可以在造粒前实施煅烧处理。煅烧处理通常是在700℃以上900℃以下以1小时以上5小时以下烧制原料混合物。
[0216]
(3)造粒工序
[0217]
未实施煅烧处理的原料混合物或实施了煅烧处理的原料混合物能够通过造粒处理改善下述(4)的成形工序中的流动性以及填充性。
[0218]
在本说明书中，有时将对氧化物烧结体的原料进行造粒从而得到原料造粒粉的工序称为造粒工序。
[0219]
造粒处理能够使用喷雾干燥机等来进行。在造粒工序中得到的造粒粉的形状没有特别限制，但为了在成形工序中向模具均匀填充，优选为正球状。
[0220]
造粒条件可以调整导入的原料浆料浓度、喷雾干燥机的转速以及热风温度等而适当选定。
[0221]
浆料溶液的制备如下：在使用未实施煅烧处理的原料混合物的情况下，直接原样使用通过混合与粉碎工序得到的浆料溶液，在使用实施了煅烧处理的原料混合物的情况下，再次经过混合与粉碎工序而制备成浆料溶液后进行使用。
[0222]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体的制造方法中，通过造粒处理形成的原料造粒粉的粒径没有特别限制，优选控制在25μm以上150μm以下的范围内。
[0223]
如果原料造粒粉的粒径为25μm以上，则原料造粒粉对于在下述(4)的成形工序中使用的模具的表面的滑动性提高，能够充分地将原料造粒粉填充到模具内。
[0224]
如果原料造粒粉的粒径为150μm以下，则能够抑制粒径过大而导致模具内的填充率变低。
[0225]
原料造粒粉的粒径更优选为25μm以上75μm以下。
[0226]
得到规定范围内的粒径的原料造粒粉的方法没有特别限定。例如，可例举将实施
了造粒处理的原料混合物(原料造粒粉)过筛而筛选属于所期望的粒径范围的原料造粒粉的方法。该方法中使用的筛优选为具有能够使所期望的粒径的原料造粒粉通过的尺寸的开口部的筛。优选使用用于以粒径范围的下限值为基准筛选原料造粒粉的第1筛、和以粒径范围的上限值为基准筛选原料造粒粉的第2筛。例如，在将原料造粒粉的粒径控制在25μm以上150μm以下的范围内的情况下，首先使用具有可供小于25μm的原料造粒粉通过而不可供25μm以上的原料造粒粉通过的尺寸的开口部的筛(第1筛)，筛选具有25μm以上的粒径的原料造粒粉。接着，使用具有可供150μm以下的原料造粒粉通过而不可供超过150μm的原料造粒粉通过的尺寸的开口部的筛(第2筛)，对该筛选后的原料造粒粉筛选25μm以上150μm以下的范围内的原料造粒粉。也可以是先使用第2筛、接着使用第1筛的顺序。
[0227]
对原料造粒粉的粒径范围进行控制的方法并不限定于上述那样的使用筛的方法，只要能够将用于下述(4)的成形工序的原料造粒粉控制在所期望的范围即可。
[0228]
另外，在实施了煅烧处理的原料混合物中，由于粒子彼此结合，因此在进行造粒处理的情况下，优选在造粒处理前进行粉碎处理。
[0229]
(4)成形工序
[0230]
在本说明书中，有时将以下工序称为成形工序：将通过造粒工序得到的原料造粒粉填充到模具内，将填充在模具内的所述原料造粒粉成形而得到成形体的工序。
[0231]
作为成形工序中的成形方法，例如可例举模具冲压成形。
[0232]
作为溅射靶，在得到烧结密度高的烧结体的情况下，优选在成形工序中通过模具冲压成形等预备成形后，通过冷等静压(cip；cold isostatic pressing)成形等进一步固结化。
[0233]
(5)烧结工序
[0234]
在本说明书中，有时将以下工序称为烧结工序：将通过成形工序得到的成形体在规定的温度范围内进行烧结的工序。
[0235]
在烧结工序中，能够使用常压烧结、热压烧结或热等静压(hip；hot isostatic pressing)烧结等通常进行的烧结方法。
[0236]
烧结温度没有特别限制，优选为1310℃以上1440℃以下，更优选为1320℃以上1430℃以下。
[0237]
如果烧结温度为1310℃以上，则可得到充分的烧结密度，还能够降低溅射靶的体电阻。
[0238]
如果烧结温度为1440℃以下，则能够抑制烧结时的氧化锌的升华。
[0239]
在烧结工序中，从室温达到烧结温度为止的升温速度没有特别限制，优选为0.1℃/分钟以上3℃/分钟以下。
[0240]
此外，在升温的过程中，也可以以700℃以上800℃以下保持温度1小时以上10小时以下，以规定温度保持规定时间后，再次升温至烧结温度。
[0241]
烧结时间根据烧结温度而不同，优选为1小时以上50小时以下，更优选为2小时以上30小时以下，进一步优选为3小时以上20小时以下。
[0242]
作为烧结时的气氛，例如可例举空气或者氧气的气氛、包含空气或者氧气与还原性气体的气氛、或包含空气或者氧气与惰性气体的气氛。作为还原性气体，例如可例举氢气、甲烷气体以及一氧化碳气体等。作为惰性气体，例如可例举氩气以及氮气等。
[0243]
(6)退火工序
[0244]
在本实施方式所涉及的氧化物烧结体的制造方法中，退火工序不是必须的工序。在实施退火工序的情况下，通常以700℃以上1100℃以下保持温度1小时以上5小时以下。
[0245]
退火工序可以在暂时冷却烧结体后再次升温来退火，也可以在从烧结温度开始降温时进行退火。
[0246]
作为退火时的气氛，例如可例举空气或者氧气的气氛、包含空气或者氧气与还原性气体的气氛、或包含空气或者氧气与惰性气体的气氛。作为还原性气体，例如可例举氢气、甲烷气体以及一氧化碳气体等。作为惰性气体，例如可例举氩气以及氮气等。
[0247]
另外，在制造与itzo类为不同系统的氧化物烧结体的情况下，也能够利用与上述同样的工序来制造。
[0248]
[溅射靶的制造方法]
[0249]
能够通过将由上述的制造方法得到的氧化物烧结体切削加工为适当的形状并磨削氧化物烧结体的表面来制造本实施方式所涉及的溅射靶。
[0250]
具体而言，将氧化物烧结体切削加工成适合安装到溅射装置的形状，由此得到溅射靶原材料(有时也称为靶原材料)。将该靶原材料粘接到背板，由此可得到溅射靶。
[0251]
作为靶原材料而使用的本实施方式所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度rz小于2.0μm，优选为1.5μm以下，更优选为1.0μm以下。
[0252]
作为调整氧化物烧结体的表面粗糙度rz的方法，例如可例举使用规定目数以上的砂轮来磨削表面的方法。
[0253]
(7)表面磨削工序
[0254]
在本说明书中，有时将以下工序称为表面磨削工序：对作为靶原材料使用的氧化物烧结体的表面进行磨削加工的工序。
[0255]
本实施方式所涉及的溅射靶的制造方法包括表面磨削工序。
[0256]
对氧化物烧结体的表面最初进行磨削的砂轮(第1砂轮)的磨粒粒径优选为100μm以下，更优选为80μm以下。磨粒粒径是将砂轮的目数标记转化为粒径标记而得的值。
[0257]
如果第1砂轮的磨粒粒径为100μm以下，则晶体组织难以较大地成块剥离。另一方面，在第1砂轮的磨粒粒径为100μm以下的情况下，磨削时间有可能变长，但通过将磨削对象物的进给速度v(m/min)、第1砂轮的圆周速度v(m/min)、切入深度t(μm)、第1砂轮的磨粒粒径d(μm)调整为关系式(4)成立的范围，能够防止磨削时间变长，能够实现兼顾裂纹抗性的提高与溅射靶的制造效率。
[0258]
(v/v)
1/3
×
(t)
1/6
×
d＜50
…
(4)
[0259]
磨削对象物的进给速度v(m/min)、第1砂轮的圆周速度v(m/min)、切入深度t(μm)、第1砂轮的磨粒粒径d(μm)更优选满足下述关系式(4a)，进一步优选满足下述关系式(4b)。
[0260]
(v/v)
1/3
×
(t)
1/6
×
d＜30
…
(4a)
[0261]
(v/v)
1/3
×
(t)
1/6
×
d＜20
…
(4b)
[0262]
对于第2砂轮以及第3砂轮等的用于第2阶段以后的磨削的磨削条件，也优选满足上述关系式(4)，更优选满足上述关系式(4a)，进一步优选满足上述关系式(4b)。
[0263]
在本说明书中，有时将砂轮的目数称为粒度。
[0264]
另外，在本实施方式的表面磨削工序中，作为第1砂轮，优选使用磨粒粒径100μm以
下的砂轮。如果使用磨粒粒径为100μm以下的粒径的砂轮作为第1砂轮，则能够防止晶体组织较大地成块剥离。对于晶体组织较大地成块剥离后的部位(孔)，即使之后使用更小的目数的砂轮进行长时间磨削，剥离周边部分也会变脆，无法去除孔，裂纹抗性不会提高。
[0265]
在本实施方式所涉及的表面磨削工序中，优选使用多种目数的砂轮对氧化物烧结体的表面进行磨削。在该情况下，优选除了由第1砂轮进行的磨削加工之外，还使用磨粒粒径比第1砂轮的磨粒粒径小的砂轮进行磨削加工。
[0266]
例如，可例举以下方式：在用第1砂轮磨削后，使用磨粒粒径小于第1砂轮的砂轮(第2砂轮)进一步磨削氧化物烧结体的表面，在用第2砂轮磨削后，使用磨粒粒径小于第2砂轮的砂轮(第3砂轮)进一步磨削氧化物烧结体的表面。本实施方式所涉及的表面磨削工序还优选如该方式那样，实施3个阶段以上的磨削加工。
[0267]
在实施多个阶段的磨削加工的情况下，作为在各阶段使用的砂轮的磨粒粒径的组合，例如可例举如下的组合(p1)～(p4)。
[0268]
<3阶段磨削加工：>
[0269]
(p1)
[0270]
<4阶段磨削加工：>
[0271]
(p2)
[0272]
<5阶段磨削加工：<5阶段磨削加工：>
[0273]
(p3)
[0274]
<6阶段磨削加工：<6阶段磨削加工：>
[0275]
(p4)
[0276]
在本实施方式的表面磨削工序中使用的砂轮的磨粒粒径优选为100μm以下。如果砂轮的磨粒粒径为100μm以下，则能够防止溅射靶原材料的破裂。
[0277]
在本实施方式的表面磨削工序中使用的砂轮优选为金刚石砂轮。
[0278]
在本实施方式所涉及的表面磨削工序后的氧化物烧结体的表面粗糙度ra优选为0.5μm以下。
[0279]
优选溅射靶原材料的表面粗糙度ra为0.5μm以下，且具备没有方向性的磨削面。如果溅射靶原材料的表面粗糙度ra为0.5μm以下，且具备没有方向性的磨削面，则能够防止异常放电以及微粒的产生。
[0280]
作为调整烧结体的表面粗糙度ra的方法，例如可例举用平面磨床磨削烧结体的方法。
[0281]
最后，对得到的溅射靶原材料进行清洁处理。作为清洁处理的方法，例如可例举吹气以及流水清洗等的任一种方法。在通过吹气去除异物时，从吹气的喷嘴的对面利用集尘机进行吸气，由此能够更有效地去除异物。
[0282]
另外，除了以上的利用了吹气或者流水清洗的清洁处理之外，还可以进一步实施
超声波清洗等。作为超声波清洗，在频率25khz以上300khz以下的范围内进行多重振荡的方法是有效的。例如，优选在频率25khz以上300khz以下的范围内，通过每隔25khz使12种频率进行多重振荡来进行超声波清洗的方法。
[0283]
溅射靶原材料的厚度通常是2mm以上20mm以下，优选为3mm以上12mm以下，更优选为4mm以上9mm以下，特别优选为4mm以上6mm以下。
[0284]
通过将经过上述的工序以及处理所得到的溅射靶原材料粘结到背板，能够制造溅射靶。此外，也可以将多个溅射靶原材料安装到1个背板上从而实质上制造1个溅射靶(多分割式溅射靶)。
[0285]
作为溅射靶原材料的氧化物烧结体，具有与背板粘结的粘结面、与作为该粘结面的相反侧的面的供溅射的溅射面。在本实施方式中，优选将表面粗糙度rz小于2.0μm的面设为溅射面，将溅射面的相反侧的面设为粘结面。因此，在本实施方式所涉及的溅射靶的制造方法中，将氧化物烧结体的粘结面侧与背板粘结。
[0286]
本实施方式所涉及的溅射靶包含氧化物烧结体，该氧化物烧结体的表面的表面粗糙度rz小于2.0μm，因此是提高了裂纹抗性的溅射靶。
[0287]
如果使用本实施方式所涉及的溅射靶进行溅射成膜，则裂纹抗性提高，因此能够稳定地制造氧化物半导体薄膜。
[0288]
实施例
[0289]
以下基于实施例对本发明具体地进行说明。本发明并不受实施例的限定。
[0290]
(溅射靶的制造)
[0291]
制作了由itzo类氧化物烧结体构成的溅射靶。
[0292]
(实施例1)
[0293]
首先，以原子比为(in：25原子％、sn：15原子％、zn：60原子％)的方式，称量以下粉末作为原料。
[0294]
·
in原料：纯度为99.99质量％的氧化铟粉末(平均粒径：0.3μm)
[0295]
·
sn原料：纯度为99.99质量％的氧化锡粉末(平均粒径：1.0μm)
[0296]
·
zn原料：纯度为99.99质量％的氧化锌粉末(平均粒径：3μm)
[0297]
作为原料使用的所述氧化物的粉末的平均粒径采用中位径d50。该平均粒径(中位径d50)通过激光衍射式粒度分布测量装置sald
‑
300v(株式会社岛津制作所制)进行测量。
[0298]
接着，在这些原料中加入丙烯酸甲基丙烯酸共聚物氨中和物(三明化成株式会社制，bangster x754b)作为分散剂、聚乙烯醇作为增稠剂、以及水，用珠磨机混合以及粉碎2小时，得到固体成分浓度70质量％的造粒用浆料溶液。将得到的浆料溶液供给至喷雾干燥机，以转速12,000转、热风温度150℃的条件造粒，得到原料造粒粉。
[0299]
将原料造粒粉通过200目的筛，由此去除粒径超过75μm的造粒粉，接着通过500目的筛，由此去除粒径小于25μm的造粒粉，将原料造粒粉的粒径调整为25μm以上75μm以下的范围。
[0300]
接着，将该原料造粒粉均匀地填充到内径为300mm
×
600mm
×
9mm的模具中，使用冷压机加压成形。加压成形后，使用冷等静压装置(cip装置)在294mpa的压力下成形，得到成形体。
[0301]
将如此操作得到的3块成形体在氧气气氛下使用烧结炉升温至780℃后，在780℃
保持5小时，进一步升温至1400℃，并在该烧结温度(1400℃)下保持20小时，然后，通过炉内冷却得到氧化物烧结体。另外，以升温速度为2℃/分钟进行。
[0302]
分别将得到的3块氧化物烧结体切割、平面磨削，得到3块142mm
×
305mm
×
5mmt的氧化物烧结体板。将其中1块用于特性评价，将另外2块用于g1靶[142mm
×
610mm(2等分)
×
5mmt]。
[0303]
平面磨削是使用平面磨床且使用砂轮粒径80μm的金刚石砂轮对氧化物烧结体进行平面磨削。平面磨削加工条件如下。
[0304]
平面磨削加工条件：
[0305]
磨削对象物的进给速度v：1m/min
[0306]
砂轮圆周速度v：500m/min
[0307]
砂轮切入量(切入深度t)：5μm
[0308]
砂轮的磨粒粒径d：80μm
[0309]
砂轮的种类：金刚石砂轮
[0310]
以上述平面磨削加工条件进行磨削后，用砂轮的磨粒粒径为40μm的金刚石砂轮、接着用砂轮的磨粒粒径为20μm的金刚石砂轮、磨粒粒径细小的砂轮，依次在上述平面磨削加工条件下进行磨削加工。
[0311]
(靶的制造)
[0312]
使用得到的2块氧化物烧结体板(142mm
×
305mm
×
5mmt)，与cu制的背板粘结，由此制造g1靶。粘结是将平面磨削后的面设为溅射面，将溅射面的相反侧的面(用磨粒粒径130μm的砂轮实施粗研磨后的面)设为粘结面，将氧化物烧结体板的该粘结面侧粘结至背板。在所有的靶中，粘结率为98％以上。在将氧化物烧结体板粘结到背板时，氧化物烧结体板上没有裂纹产生，良好地制造了溅射靶。通过x射线ct确认粘结率(接合率)。
[0313]
(实施例2～6)
[0314]
除了将实施例1中的磨削加工条件变更为表1所记载的条件以外，与实施例1同样地制造了实施例2～6所涉及的氧化物烧结体。
[0315]
使用实施例2～6所涉及的氧化物烧结体板，与实施例1同样地制造了实施例2～6所涉及的溅射靶。
[0316]
(比较例1～2)
[0317]
除了将实施例1中的磨削加工条件以及砂轮的磨粒粒径变更为表1所记载的内容以外，与实施例1同样地制造了比较例1～2所涉及的氧化物烧结体。
[0318]
(比较例3)
[0319]
除了将实施例1中的磨削加工条件以及砂轮的磨粒粒径变更为表1所记载的内容以外，与实施例1同样地制造了比较例3所涉及的氧化物烧结体。
[0320]
使用比较例1～3所涉及的氧化物烧结体板，与实施例1同样地制造了比较例1～3所涉及的溅射靶。
[0321]
进而，对所得到的氧化物烧结体以及溅射靶测量了以下的特性。将测量结果示出在表1。
[0322]
(1)表面粗糙度rz
[0323]
对于氧化物烧结体的表面的表面粗糙度rz，从用于靶制造以外的磨削加工后的1
块氧化物烧结体板(142mm
×
305mm
×
5mmt)的中央部切出2cm见方(2cm
×
2cm的尺寸)，基于使用共聚焦激光扫描显微镜(lsm)(lasertec株式会社制，“optelics h1200”)以
×
100(约2000倍)的物镜倍率观察时的剖面轮廓，评价表面粗糙度rz。表面粗糙度rz的数据通过附属于共聚焦激光扫描显微镜的软件来计算。数据计算依据jis b 0601：2001以及jis b 0610：2001。表面粗糙度rz的评价也可以使用从氧化物烧结体板的中央部切出的样品进行。
[0324]
将各实施例以及比较例所涉及的氧化物烧结体的观察位置设为中央部，测量方向设为将磨削方向与磨削条纹的竖直方向相对应从而相对于该竖直方向垂直的方向，由此实施观察与测量。
[0325]
(2)氧化物烧结体中的磨削痕的深度(h)与宽度(l)之比
[0326]
在上述表面粗糙度计算的剖面轮廓数据中，将识别为氧化物烧结体的表面凹凸的最小高度设为表面粗糙度rz的30％。在识别出的凹凸中，将彼此相邻的凸顶点之间定义为一个磨削痕。凹凸的凸顶点定义为凹凸切线斜率(在凹凸轮廓曲线中划出的切线与基底平坦面所成的角度)为0度的地点。
[0327]
在此，确定与深度(h)为最大的表面粗糙度rz一致的磨削痕，其中，在相对于表面长度方向的宽度(l)为最小的磨削痕中，计算出深度(h)与宽度(l)之比。
[0328]
将平面磨削后的实施例1～6以及比较例1～3所涉及的氧化物烧结体的平面的观察图像示出在图5～12、图23。另外，图5～12、图23的图像中的虚线表示测量表面粗糙度的位置。进而，在图25～33中，还示出了平面磨削后的实施例1～6以及比较例1～3的各例所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度测量位置的剖面轮廓等。剖面轮廓中的粗框示出用于计算比h/l的磨削痕的深度(h)以及宽度(l)的测量范围。在表2中示出表面粗糙度测量中的起点、终点以及测量结果。
[0329]
将平面磨削后的实施例1～6以及比较例1～3所涉及的氧化物烧结体的3d观察图像示出在图13～20、图24。
[0330]
(3)xrd测量
[0331]
使用表面粗糙度测量所用的氧化物烧结体板，利用x射线衍射测量装置(xrd)调查了晶体结构。其结果为，确认到在实施例1～6以及比较例1～3所涉及的氧化物烧结体中，存在以in2o3(zno)
m
(式中，m＝2～7的整数)表示的六方晶层状化合物以及以zn2‑
x
sn1‑
y
in
x y
o4[0≤x＜2，0≤y＜1]表示的尖晶石化合物。在图21示出实施例1所涉及的氧化物烧结体的xrd图谱。
[0332]
·
装置：株式会社理学制smartlab
[0333]
·
x射线：cu
‑
kα射线(波长1.5418
×
10
‑
10
m)
[0334]
·
平行光束，2θ
‑
θ反射法，连续扫描(2.0
°
/分钟)
[0335]
·
采样间隔：0.02
°
[0336]
·
发散狭缝(divergence slit，ds)：1.0mm
[0337]
·
散射狭缝(scattering slit，ss)：1.0mm
[0338]
·
接收狭缝(receiving slit，rs)：1.0mm
[0339]
使用表面粗糙度以及xrd所用的剩余的氧化物烧结体板，通过感应耦合等离子体发光分光分析装置(icp
‑
oes，agilent制)分析了氧化物烧结体的原子比。结果如下。
[0340]
zn/(in sn zn)＝0.60
[0341]
sn/(sn zn)＝0.20
[0342]
in/(in sn zn)＝0.25
[0343]
(4)溅射时的裂纹抗性
[0344]
使用制作的溅射靶，在g1溅射装置中，以气氛气体为100％ar、溅射功率为1kw的条件进行1小时预溅射。在此，g1溅射装置是指基板尺寸为300mm
×
400mm左右的第1代的批量生产用溅射装置。预溅射后，在表3所示的成膜条件下，以各功率实施2小时连续放电，在各功率下的放电结束后，开放腔室，目视确认有无裂纹，通过提高功率反复进行放电试验，将未产生裂纹的最大功率评价为裂纹抗性。
[0345]
裂纹抗性是在溅射靶中不产生破裂的最大限度的溅射功率。各溅射靶的裂纹抗性的评价结果如表1所示。此外，表面粗糙度rz与裂纹抗性的关系如图22的图表所示。
[0346]
[表1]
[0347][0348]
[表2]
[0349][0350]
[表3]
[0351][0352]
可知根据使用了实施例1～6所涉及的氧化物烧结体的溅射靶，裂纹抗性优异。可认为由于氧化物烧结体的表面粗糙度rz小于2μm，表面粗糙度充分小，因此裂纹抗性提高。
[0353]
可知使用了比较例1～2所涉及的氧化物烧结体而得的溅射靶在溅射时的裂纹抗性比实施例1～6差。可认为由于比较例1～2所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度rz超过3μm，因此在磨削工序中产生晶体组织剥离的部位，裂纹抗性降低。
[0354]
可知使用了比较例3所涉及的氧化物烧结体而得的溅射靶在溅射时的裂纹抗性比实施例1～6差。可认为由于比较例3所涉及的氧化物烧结体的表面粗糙度rz超过2μm，因此在磨削工序中产生晶体组织剥离的部位，裂纹抗性降低。
[0355]
附图标记说明
[0356]
1、1a、1b、1c 氧化物烧结体
[0357]
3 背板。