KR100262669B1

KR100262669B1 - 아이티오진공증착용타켓의제조방법

Info

Publication number: KR100262669B1
Application number: KR1019970069258A
Authority: KR
Inventors: 김문철; 김선복; 도병무
Original assignee: 신현준; 재단법인포항산업과학연구원
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2000-08-01
Also published as: KR19990050195A

Abstract

본 발명은 높은 전도도와 투명성을 갖음으로써 액정화면, 태양전지에 사용되는 ITO소재의 진공증착용 타켓의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 종래의 세라믹 소결 공정보다 간단한 폭발용사방법으로 고밀도의 특성을 갖는 진공증착용 타켓을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금속기판에 분말을 이용하여 코팅층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 금속기판을 블라스팅(blasting)한 다음, 블라스팅된 금속기판에 10-20㎛ 크기의 In₂O₃와SnO₂분말을 900m/s 이상의 고속으로 폭발용사하여 코팅층을 형성함을 특징으로 하는 ITO 진공증착용 타켓의 제조방법을 그 기술적 요지로 한다.

Description

아이티오 진공증착용 타켓의 제조방법{A method of manufacturing target made of ITO for vaccum dep osition}

본 발명은 높은 전도도와 투명성(transparency to visible light)을 갖음으로써 액정화면, 태양전지에 사용되는 In₂O₃-SnO₂(이하, 'ITO'라 함)소재의 진공증착용 타켓의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폭발용사방법에 의해 저렴하게 고밀도의 특성을 갖는 진공증착용 타켓을 제조하는 방법에 관한 것이다.

ITO타켓은 진공증착과 스퍼터링에 사용되며, 그 필림의 두께는 1000-2000Å이며, 75-90%의 투과율과 2×10^-4Ω-Cm의 낮은 전기저항치를 갖는다. ITO타켓의 밀도는 진공증착시 코팅 필름의 생산성 및 특성에 크게 영향을 준다.

고밀도 타켓은 첫째로 증착속도를 높이고, 둘째로 안정된 전기저항치를 나타내며, 셋째로 흑점(black spot)을 감소시킨다. 따라서, ITO 타켓은 가능한 밀도를 높여야 하나 실제적으로는 어려움이 많다. 하기 표1은 ITO타켓의 밀도에 따른 흑점 및 타켓 수명을 비교한 것이다.

밀도	흑점(InO)	타켓 수명(고밀도의 경우:100%)
저밀도(70%)	많음	70%
중간밀도(80%)	적음	80%
고밀도(95%)	거의 없음	~100%

상기 표1에서 알 수 있듯이, 고밀도 타켓의 경우가 흑점(InO)이 거의 없으며 장수명을 나타내고 있다.

기존의 ITO 타켓은 일반적으로 10중량%의 SnO₂를 포함하는 In₂O₃분말을 냉간압축과 정수압압축을 한 후 소결을 하고, 성형후 적정한 크기 및 형태로 가공한 다음, 가공된 ITO 성형체를 금속제 기판(구리기판)에 인듐(In)혹은 인듐합금을 사용하여 접착시켜 제조하고 있다(J. An. Ceramic. SOC. 77(A) 843-46(1994)). 이와 같은 종래의 방법은 제조공정이 복잡하고 제조비가 많이 들며, 특히, 흑점이 발생할 우려가 있으며, 고밀도를 확보하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 필름을 제조하는 스퍼터링 공정중 타켓의 중앙부가 선택적으로 타원형 형태로 에칭되며, 이와 같이 에칭된 것은 다시 보수할 방법이 없어 수명이 단축된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래문제를 개선하기 위해 안출된 것으로, 폭발용사방법을 이용하여 ITO 분말(In₂O₃-SnO₂)을 금속제 기판 표면에 고속으로 용사함으로써 간단하게 고밀도의 ITO 타켓을 제조하는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 적합한 폭발용사장치를 나타내는 일례도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1...폭발용사건 관통 2...분말공급기

3...가스폭발챔버 4...가스 공급관

5...폭발화염 6...시편 메뉴플레이터

7...타켓 제조용 몰드

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 금속기판에 분말을 이용하여 코팅층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 금속기판을 블라스팅(blasting)한 다음, 블라스팅된 금속기판에 10-20㎛ 크기의 In₂O₃와SnO₂분말을 900m/s 이상의 고속으로 폭발용사하여 코팅층을 형성하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 적정입도를 가지는 분말을 적절하게 가열하고, 고속으로 용사할 수 있는 단속적인 폭발을 이용하여 기판위에 고밀도의 타켓용 코팅층을 형성하는데, 그 특징이 있다.

금속기판에 분말을 용사하는 방법은 여러 가지 있으나, 본 발명은 고밀도의 코팅층을 형성하기 위해 고온가열 및 고속용사가 가능한 폭발용사방법을 이용한다. 이러한 용사방법을 도 1를 통해 설명하면, 폭발용사방법은 가스공급관(4)에서 공급되는 가스를 한쪽 끝이 막힌 관통(1)안에서 연료와 산소의 혼합가스를 폭발시키고, 이 폭발력으로 분말공급기(2)로 공급되는 분말를 용융점 근처의 온도로 가열하고 고속의 가스유속으로 가열된 분말을 용해 비산시켜 금속기판에 코팅하는 기술이다. 이때, 분말의 가열온도 및 용사속도는 폭발화염(5)의 흐름속에서 유지되는 시간과 가스의 량에 따라 각각 조정이 가능하다.

그리고, 금속기판은 시편 메뉴플레이터(6)에 다수개 설치되어 있는 타켓 제조용 몰드(7)에 여러개 설치할 수 있으므로 타켓을 연속적으로 제조할 수 있다.

상기 폭발용사방법에 따라 금속기판을 코팅할 때의 금속기판은 기존의 ITO기판과 같이 구리기판을 이용하는 것이 전도도 측면에서 좋다. 그리고, 금속기판은 코팅층을 형성하기 전에 블라스팅(Blasting)을 하여 표면의 거칠기를 증가시켜 접착강도를 확보한다. 이때의 블라스팅은 통상의 방법대로 알루미나 분말등을 이용하면 되며, 이때 금속기판의 표면거칠기는 코팅에 적합한 3-4㎛로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 표면거칠기가 확보된 금속기판에 In₂O₃와SnO₂분말을 코팅하는데, 이때 무엇보다 중요한 것은 In₂O₃와SnO₂분말의 크기를 10-20㎛인 것을 사용하는 것이다.

그 이유는 분말의 크기가 10㎛미만의 경우 완전히 녹아서 휘발될 수가 있으며, 20㎛를 넘는 경우 녹지 않을 수 있기 때문이다.

그리고, 용사속도는 900m/s 이상으로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 용사속도가 900m/s 이하의 경우 타켓과의 접착력 및 코팅층의 밀도가 떨어져서 고효율의 타켓 제조에는 적합하지 않다. 또한, 용사시 분위기가스는 In₂O₃와SnO₂분말의 환원을 방지하기 위해 산화성분위기로 하는 것이 좋다.

위와 같은 본 발명에 의하면 고밀도의 타켓이 얻어진다.

또한, 본 발명은 타켓의 제조에만 이용되는 것이 아니라, 진공증착 공정 중 선택적으로 타켓의 중앙부만 타원형으로 에칭되어 사용이 어려운 것도 그 에칭된 부분만 재보수 코팅하는데 적용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

폭발용사건에 아세틸렌과 산소의 비가 1:1.2로 하여 산화성 분위기가 되게 공급하고, 이때 관통(1)의 30cm위치에 분말공급기(2)를 설치하여 입자의 온도 및 속도를 컴퓨터 프로그램에 의하여 계산하였으며, 이때의 계산치를 하기 표2에 나타내었다.

구분	용융온도(℃)	설정온도(℃)	입자의 속도(m/s)
ITO분말(In₂O₃+10wt SnO₂)	1950	2000	900이상
Al₂O₃분말	2050	600	300이상

시편 메뉴플레이터(6)의 타켓제조용 몰드(7)에 직경 5cm 원통형 금속구리 기판을 설치한다. 상기 표2에 나타난 Al₂O₃분말의 코팅조건을 이용하여 분말용사건으로 구리기판의 표면을 블라스팅한다. Al₂O₃분말을 낮은 온도에서 용사하면 용해하지 않은 고상의 Al₂O₃분말이 기판과 충돌하여 코팅하기에 적합한 3~4㎛의 표면거칠기를 갖게 된다. 블라스팅처리된 구리기판위에 ITO 분말(In₂O₃+10중량%SnO₂)을 고온 고속으로 용사하여 두께 7mm정도의 코팅층을 만들었다. 용사조건은 ITO의 용융온도보다 50℃상승시켰으며 입자의 속도는 초속 900m 이상으로 유지시켜 고밀도의 층을 제조하였다. 제조된 코팅층은 제조용 몰드에서 분리하여 표면을 연마하여 ITO타켓로 사용이 가능하다. 이와 같이 연마하여 1mm두께로 제조된 ITO타켓의 특성을 하기 표3에 나타내었다.

구분	상대밀도(%)	저항(Ω·Cm)
특성치	95.5	6.8x10^-4

상기 표3에서와 같이, 본 발명에 따라 고속으로 구리기판에 코팅된 타켓은 95.5%의 상대밀도와 ITO 필름과 유사한 6.8x10^-4Ω·Cm의 저항치를 나타내었다.

이상과 같이, 본 발명은 종래의 세라믹 소결방법과는 달리 공정이 간단한 폭발용사방법으로 고밀도의 진공증착용 ITO타켓의 제조가 가능하다. 또한, 본 발명에 의하면 종래 타켓의 중앙부 손상에 의해 버려지는 타켓도 보수하여 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

(정정)금속기판에 분말을 이용하여 코팅층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 금속기판을 블라스팅(blasting)한 다음, 블라스팅된 금속기판에 10-20㎛ 크기의 In₂O₃와SnO₂분말을 900m/s 이상의 고속으로 폭발용사하여 코팅층을 형성함을 특징으로 하는 ITO 진공증착용 타켓의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 금속기판은 구리기판임을 특징으로 하는 방법.
(삭제)