KR100839638B1 - 증착용 산화물 소결체 타블렛 및 산화물 투명도전막 - Google Patents

증착용 산화물 소결체 타블렛 및 산화물 투명도전막 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 저저항에서 광투과율이 큰 산화물 투명도전막을 전자빔증착법 등의 각종 진공증착법을 이용하여 연속공급시스템을 갖춘 증착장치로 제조하는 것에 맞고, 증착용 산화물 소결체 타블렛의 공급시에 파손물질이 발생하는 것 없이 진공조 내의 오염을 방지할 수 있고, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적되지 않음으로써, 스무드한 구동에 지장을 주지 않는 증착용 산화물 소결체 타블렛을 제공하는 것이다.
본 발명은, 연속공급시스템을 구비한 증착장치를 사용하고 진공증착법으로 성막할 때 이용되는 증착용 산화물 소결체 타블렛으로, 본 증착용 산화물 소결체 타블렛은 원주형상이고, 저면과 측면이 이루는 모서리부가, 단면길이가 0.7~5mm의 C 목귀질 형상, 또는 직경 0.7~5mm의 R 목귀질 형상을 이루거나, 상기 원주형상의 측면의 십점평균조도(Rz)가 110㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
증착, 산화물, 소결체, 도전막, 진공증착법, 연속공급시스템

Description

증착용 산화물 소결체 타블렛 및 산화물 투명도전막{OXIDE SINTERED TABLET FOR VACCUM PLATING AND OXIDE TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}
도 1은 증착용 소결체 타블렛의 연속공급기구의 단면개략도이다.
도 2는 증착용 소결체 타블렛의 공급방법을 나타내는 평면도이다.
도 3은 원주형상의 증착용 소결체 타블렛의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태의 증착용 소결체 타블렛의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태의 증착용 소결체 타블렛의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태의 증착용 소결체 타블렛의 C 목귀질부의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태의 증착용 소결체 타블렛의 R 목귀질부의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 각 실시예와 관련된 증착용 소결체 타블렛의 연속공급에 관한 모의실험에서 이용한 증착용 소결체 타블렛의 연속공급기구의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 밀어올리기용 로드 12 : 회전테이블
12a : 중심부 12b : 홀부
12b1 : 대경홀부 12b2 : 소경홀부
13 : 모터 14 : 진공용기의 저면
15 : 지지부재 16 : 하스
16a : 관통홀 17 : 지지부재
18 : 빔콘트롤러 18a : 케이스
18b : 영구자석
본 발명은, 태양전지나 액정표면소자 등에 이용되는 저저항 산화물 투명도전막을 진공증착법이나 이온플레이팅법으로 제조할 때, 원료로 사용되는 증착용(蒸着用) 산화물(酸化物) 소결체(燒結體) 타블렛(tablet)에 관한 것이다. 특히, 태양전지나 표시소자 등의 저저항(低抵抗)에서 광투과율이 높은 투명도전막을 다량으로 제조하기 위하여, 연속공급으로 대응가능한 증착용 산화물 소결체 타블렛과 이로부터 얻어지는 산화물 투명도전막(透明導電膜)에 관한 것이다.
산화물 투명도전막은, 높은 도전성(導電性)과 가시광 영역에서 높은 광투과율을 갖는다. 이 특성을 살려, 산화물 투명도전막은, 태양전지나 액정표시소자, 그 외 각종 수광(受光) 소자의 전극 등에 이용되고 있을 뿐만 아니라, 근적외선 영역 파장에서의 반사 흡수 특성을 살리고, 자동차나 건축물의 창 글래스 등에 이용되는 열선 반사막이나, 각종 대전방지막, 냉동쇼케이스 등의 방담용(防曇用)의 투명 발열체로도 이용되고 있다.
산화물 투명도전막에는, 안티몬(Sb)이나, 불소를 도펀트(dopant)로서 포함하는 산화주석(SnO2)이나, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 주석을 도펀트로서 포함하는 산화아연(ZnO)이나, 주석이나, 텅스텐, 티탄을 도펀트로서 포함하는 산화인듐(In2O3) 등이 광범하게 이용되고 있다.
특히, 주석을 도펀트로서 포함하는 산화인듐막, 즉 In2O3-Sn계 막은, ITO(Indium tin oxide) 막으로 불리고, 특히 저저항의 산화물 투명도전막이 용이하게 얻어지므로, 지금까지 많이 이용되어 왔다.
이들 산화물 투명도전막의 제조방법으로는, 진공증착법이나, 이온플레이팅법, 스퍼터링(sputtering)법, 투명도전층 형성용 도액(塗液)을 도포하는 방법이 많이 이용되고 있다. 이 중에서도 진공증착법이나 이온플레이팅법, 스퍼터링법은, 증기압이 낮은 재료를 사용할 때나, 정밀한 막 두께 제어가 필요할 때에 효과적인 방법이고, 조작이 매우 간단하기 때문에 공업적으로 광범하게 이용되고 있다.
진공증착법은, 일반적으로 10-3~ 10-2Pa 정도의 진공중에서, 증발원(源)인 고체(또는 액체)를 가열하고, 일단 기체분자나 원자로 분해한 뒤, 다시 기판 표면상에 박막으로서 응축시키는 방법이다. 증발원의 가열방식에는, 저항가열법(RH법), 전자빔가열법(EB법, 전자빔증착법)이 일반적이지만, 레이저광에 의한 방법이나 고주파유도가열법 등도 있다. 또한, 플래시증착법이나, 아크플라즈마증착법, 반응성 증착법 등도 알려져 있고, 진공증착법에 포함된다(비특허문헌 2: "박막 제조, 평가와 그 응용기술 핸드북", 후지 테크노시스템사, 소화 59년 11월 5일 간, p. 250~255 참조).
ITO와 같은 산화물막을 퇴적시키는 경우에는, 전자빔증착법이 이전부터 많이 이용되어 왔다. 증발원에 ITO 소결체(ITO 타블렛 또는 ITO 펠렛이라고도 부름)를 이용하고, 성막실(城膜室)(챔버)에 반응가스인 O2 가스를 도입하고, 열전자 발생용 필라멘트(주로 W선)로부터 나온 열전자를 전계(電界)에서 가속시켜 ITO 타블렛에 조사하면, 조사된 부분은 국소적으로 고온이 되고, 증발하여 기판에 퇴적된다. 또한 증발물이나 반응가스(O2 가스 등)를, 열전자 이미터나 RF 방전을 이용하여 활성화시킴으로써, 저온기판 위에서도 저저항의 막을 제조할 수 있고, 활성화 반응성 증착법(ARE법)이라 불리고, ITO 성막에는 유용한 방법이다.
또한, 플라즈마캔(plasma can)을 이용한 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법(HDPE법)도 ITO 성막에 광범하게 이용되고 있다(비특허문헌1: "진공", Vol. 44, No.4, 2001년 p.435~439 참조). 이 방법에서는, 플라즈마 발생장치(플라즈마캔)를 이용한 아크방전을 이용하는 것이지만, 플라즈마캔에 내장된 캐소드와 증발원의 도가니(애도드)와의 사이에서 아크방전이 유지된다. 캐소드로부터 방출되는 전자를 자장에 의해 가이드하고, 도가니에 넣은 ITO 타블렛의 국부에 집중하여 조사된다. 이 전자빔이 조사되어 국부적으로 고온이 된 부분부터, 증발물이 증발하여 기판에 퇴적된다. 기화한 증발물이나 도입된 O2 가스는 이 플라즈마 내에서 활성화되기 때 문에 양호한 전기특성을 갖는 ITO 막을 제조할 수 있다.
진공증착법 중에서, 증발물이나 반응 가스의 이온화를 수반하는 것을 총칭하여 이온플레이팅법(IP법)이라 칭하고, 저저항에서 고광 투과율의 ITO 막이 얻어지는 것에서부터 공업적으로도 광범위하게 이용되고 있다(비특허문헌 3: "투명도전막 기술", 옴사, 1999년 간행, p.205~211 참조).
상기 전자빔증착법이나, 이온플레이팅법이나 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법 등의 진공증착법에서, 투명도전막을 양산하는 경우에 필수불가결한 기술로서, 증착용 펠렛의 연속공급이 필요하다. 그 일례가 비특허문헌 1("진공", Vol. 44, No. 4, 2001년 p.435~439)에 기재되어 있다. 원통형상의 하스 내측에 원주상(圓柱狀)의 증착 펠렛이 줄지어 있고, 승화면의 높이가 일정하게 유지된 채 밀어내어져 연속공급된다.
태양전지에 관하여 보면, 어떤 타입의 태양전지에서도 빛이 닿는 표측의 전극에는 산화물 투명도전막이 불가결하고, 종래는, ITO 막이나, 알루미늄이나 갈륨이 도핑된 산화아연(ZnO)막이 이용되어 왔다. 이들 산화물 투명도전막에는, 저저항인 것이나, 태양광의 광투과율이 높은 것 등의 특성이 요구되고 있다. 이들 산화물 투명도전막의 제조방법으로는, 이온플레이팅법이나 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법 등의 진공증착법이 채용되고 있다(비특허문헌 1: "진공", Vol. 44, No. 4, 2001년 p.435~439).
또한, 주로 인듐으로 되고, 텅스텐을 포함하는 결정성 산화물 투명도전막(결정성 In-W-O)이, 태양전지의 투명전극용으로 이용되는 것이 최근 명백하게 되어 왔 다(특허문헌 1: 특개2004-43851호 참조). 이들 산화물 투명도전막은, 저저항에서, 가시광영역에 광투과성능이 우수할 뿐만 아니라, 종래 사용되어온 전술한 ITO 막이나 산화아연계 막과 비교하여, 근적외선 영역에서 광투과성능이 우수하고, 이와 같은 산화물 투명도전막을 태양전지의 표측 전극에 이용하면, 근적외광 에너지도 유용하게 이용할 수 있다.
이어, EL소자에 관하여 보면, EL(Electroluminessence)소자는, 전계(電界) 발광을 이용한 것으로, 자기(自己) 발광을 위한 시인성(視認性)이 높고, 또한 완전 고체소자이다. EL소자는, 내충격성이 우수한 잇점이 있고, 각종 표시장치에서 발광소자로서 이용되는 것이 주목되고 있다. EL소자에는, 발광재료로서 무기화합물을 이용하는 무기 EL소자와, 유기화합물을 이용하는 유기 EL소자가 있다.
이 중, 유기 EL소자는, 구동전압을 대폭 낮게하여 소형화가 용이하기 때문에, 차세대 표시소자로서의 실용화연구가 적극적으로 이루어지고 있다. 유기 EL소자의 구성은, 양극/발광층/음극의 적층을 기본으로 하고, 글래스판 등을 이용한 기판 위에, 투명 양극을 형성하는 구성이, 통상, 채용되고 있다. 이 경우, 발광은 기판측으로 나오게 된다.
유기 EL소자의 전극에는, 표면이 평활(平滑)한 투명도전성 박막이 필요로 되고 있다. 특히, 유기 EL소자용의 전극의 경우, 그 위에 유기화합물 초박막을 형성하기 때문에, 투명도전성 박막에는, 우수한 표면평활성(平滑性)이 요구된다. 표면평활성은, 일반적으로, 막의 결정성에 크게 좌우된다. 동일 조성의 것이라도, 입계(粒界)가 존재하지 않는 비정질(非晶質) 구조의 투명도전성 박막(비정질막)이, 결정질 구조의 투명도전성 박막(결정질막)에 비하여, 표면평활성이 양호하다.
또한, 상기 표면이 평활한 투명도전성 박막은, LCD용의 전극에도 필요로 되고 있다.
종래 조성의 ITO 막의 경우에도, 비정질 쪽의 표면평활성이 우수하다. 비정질 ITO는, 성막시의 기판 온도를 내려, 저온(ITO의 결정화 온도인 150℃ 미만)에서, 전자빔증착법이나 이온플레이팅법, 저밀도 플라즈마 어시스트 증착법이나 스퍼터링법으로 성막하여 얻을 수 있다. 그러나, 비정질 ITO 막의 비저항(比抵抗)은, 9 X 10-4Ω㎝가 한계이고, 표면저항이 낮은 막을 형성하기 위해서는, 막 자체를 두껍게 형성할 필요가 있다. 그러나 ITO 막의 막두께가 두꺼워지면, 막이 착색되는 문제가 생긴다.
또한 기판을 가열시키지 않고 실온에서 성막한 ITO 막에서도, 전자빔증착법이나 이온플레이팅법이나 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법, 또는 스퍼터링법과 같은 플라즈마를 수반하는 성막에서는, 플라즈마로부터 받는 열의 영향으로 기판 표면이 국소적으로 온도가 오르고, 미세한 결정상과 비정질상으로 구성되는 막이 얻어지기 쉽다. 이 경우, 미세한 결정상의 존재는, X선 회절 외, 투과형 전자현미경이나 전자선 회절에서도 인식할 수 있다. 이와 같은 미세한 결정상이 일부에서 형성되어 있으면, 표면평활성에 큰 영향을 미치는 것이 확인되고 있다. 또한, 투명도전성 박막을 소정의 형상으로, 약산에서 에칭제거할 때에는, 결정상만이 제거되지 않고 잔존하는 것이 있어 문제가 되고 있다.
한편, 비정질 ITO 막에는, 비저항의 문제 외에, 안정성의 문제가 있다. LCD나 유기 EL소자용의 전극으로서, 비정질 ITO 막을 이용하는 경우, 제조공정 중에서, 전극형성후의 열이력에 의해 150℃(ITO의 결정화 온도) 이하의 가열이 행해지고, 투명도전성 박막이 결정화하여 버린다. 이 이유는, 비정질상이 준안정상이기 때문이다. 비정질상이 결정화하여 버리면, 결정입자가 형성되기 때문에, 표면평활성이 나빠지게 되고, 동시에 비저항이 크게 변화하는 문제가 생긴다.
또한, 주로 텅스텐을 포함하는 산화인듐의 비정질 산화물 투명도전막(비정질 In-W-O막)이, 유기 EL소자나 LCD 등의 표시디바이스용의 투명전극으로서 유용한 것이 명백하게 되어 왔다(특허문헌 2: 특개2004-52102호 참조). 비정질 In-W-O막은 ITO 보다도 결정화 온도가 높기 때문에, 상기 플라즈마를 수반하는 성막에서도 안정하게 비정질막을 얻을 수 있다. 특히 유기 EL소자용의 투명전극의 경우, 그 위에 유기화합물 초박막을 형성하기 때문에, 투명전극의 요철(凹凸)이 심해지면, 유기화합물의 리크 손상이 생겨버리지만, 상기 비정질 산화물 투명도전막 In-W-O막은, 저저항일 뿐만 아니라, 표면평활성이 우수하기 때문에, 이와 같은 표면평활성이 요구되는 투명전극에 유용하다.
상기와 같은, 결정성 In-W-O막이나 비정질 In-W-O막 등의 In을 주원료로 하는 새로운 산화물 투명도전막은, 그 막의 구성 이온을 포함하는 증착용 산화물 소결체 타블렛(즉, In-W-O의 산화물 소결체)을 원료로 하여 이용하고, 전자빔증착법이나, 이온플레이팅법이나 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법 등의 각종 진공증착법으로 제조할 수 있다. 생산성 향상이나 제조비용의 저감화를 고려하면, 고속 성막 이 유용하지만, 특히 전자빔증착법이나 이온플레이팅법 또는 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법으로 제조함으로써 도전성이나 투명성이 우수한 상기 투명도전막을 고속으로 제조할 수 있다.
상기한 성막법에 있어, 원료인 증착용 산화물 소결체 타블렛에 전자빔을 조사하여 조사량을 늘리는 것으로 고속 성막이 가능하게 된다.
그런데, 상기 전자빔증착법이나, 이온플레이팅법이나 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법에서 원료로 사용하는 증착용 산화물 소결체 타블렛에는 작은 것(예를 들면 Φ30mm X H40mm 정도)이 사용되기 때문에, 하나의 타블렛으로 성막할 수 있는 막량(膜量)에는 한계가 있다. 따라서, 타블렛의 소모량이 많아지고 잔량이 적어지게 되면, 성막을 중단시켜, 진공 중의 성막실에 대기를 도입하여, 미사용 증착용 산화물 소결체 타블렛으로 교환하고, 성막실을 다시 진공으로 할 필요가 있어, 생산성을 떨어뜨리게 하는 요인이 되어 왔다.
특허문헌 3(특개평 8-104978호 공보)에는, ITO 증착재로서, 실질적으로 인듐, 주석, 및 산소로 되는 In2O3-SnO2계의 입상(粒狀)이고, 하나의 입자 체적이 0.01~0.5㎤이며, 또한 상대밀도가 55% 이상이고, 또한 용기에 충전했을때의 체적 밀도가 2.5g/㎤ 이하인 ITO 증착재가 제안되어 있다. 이 ITO 증착재는, 상기 구성으로, 전자빔 증착에 의해 안정적으로 저저항의 ITO 막을 성막할 수 있고, 이용 효율이 80% 이상에 달하며, 더욱이 공급기 내에서 채우는 것 없이 연결공급할 수 있는 ITO 증착재가 얻어지는 것이 기재되어 있다.
또한, 플라즈마원(源)과, 증착재료가 배열되는 하스를 갖고, 상기 플라즈마 원으로부터의 플라즈마 빔을 상기 하스로 유도하여 상기 증착재료를 증발시켜 이온화하여 이온화물질을 생성하고, 이 이온화물질을 기판의 표면에 부착시켜 막을 상기 기판 위에 형성하는 이온플레이팅장치에 있어, 상기 하스의 외주에 환상의 영구자석이 배설되고, 상기 하스에는 소정의 방향으로 연장된 관통홀이 형성되어 있으며, 나아가, 상기 관통홀에 증착 재료를 공급하여 미리 설정된 성막조건에 기초하여 상기 증착재료를 상기 소정의 방향을 따라 이동시키는 공급이동수단을 갖는 이온플레이팅장치가 제안되어 있다(특허문헌 4: 특개평 8-134636호 공보).
특허문헌 4에 기재되어 있는 연결공급시스템은, 구체적으로는 도 1에 도시되어 있는 것과 같은 구조이다. 타블렛 연결공급수단은, 밀어올리기용 로드(11), 회전테이블(12), 및 모터(13)를 갖추고 있다. 진공용기의 저면(14)에는 지지부재(15)가 부착되어 있고, 이 지지부재(15)에는 밀어올리기용 로드(11)가 지지되어 있다. 밀어올리기용 로드(11)의 밀어올리기용 로드축은, 지지부재(15)를 개입하여 진공용기 내로 삽입되어, 하스(16)의 관통홀(16a)에 대향하고 있다. 회전테이블(12)은, 진공용기 내에 배치되어 있고, 모터(13)의 모터축(13a)에 의해 회전 테이블 중심부(12a)가 지지되어 있다. 모터(13)는, 진공용기의 저면(14)에 취부된 지지부재(17)에 의해 지지되어 있고, 상술한 모터축(13a)은, 지지부재(17)를 매개하여 진공용기 내로 삽입되어 있다.
도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 회전테이블(12)에는 소정의 원주 상을 따라 소정의 간격으로 복수의 홀부(12b)가 형성되어 있고, 이 홀부(12b)는, 상측의 대경홀부(12b1)와 이 대경홀부(12b1)에 연속되는 소경홀부(12b2)를 갖고 있다. 그리고, 대경홀부(12b1)의 지름은 원주상의 증착용 소결체 타블렛의 지름과 거의 동일하고, 소경홀부(12b2)는 원주상의 증착용 소결체 타블렛의 지름 보다도 작게 되어 있다. 따라서, 홀부(12b)에 증착용 소결체 타블렛을 삽입했을 때, 소경홀부(12b2)의 가장자리에 의해 증착용 소결체 타블렛이 지지되게 된다. 하스(16)에 증착용 소결체 타블렛을 공급할 때에는, 회전테이블 구동제어장치(미도시)에 의해, 모터(13)가 회전구동되고, 회전테이블(12)이 회전한다. 그렇게 하여, 증착용 소결체 타블렛을 지지한 홀부(12b)가 상술한 밀어올리기용 로드축의 바로 아래에 오면, 모터(23)를 정지하고 회전테이블을 정지시킨다. 그 후, 밀어올리기용 로드(11)가 구동되고, 밀어올리기용 로드축이 상방으로 이동한다. 밀어올리기용 로드축은, 홀부(12b)를 통하여 증착용 소결체 타블렛을 지지하면서 상방으로 이동하고, 증착용 소결체 타블렛을 하스(16)의 관통홀(16a)에 삽입한다. 그 후, 기판으로의 성막이 행해짐과 함께, 도시 생략한 전압계 또는 막후계에 의한 계측치에 기초하여 공압장치(미도시)를 구동제어하고 증착재료의 승강제어가 행해진다. 성막이 진행되고, 증착용 소결체 타블렛이 소량이 되면, 증착용 소결체 타블렛은 하스(16)에 설치된 재료계지부재(미도시)에 의해, 하스(16)의 가운데에 걸린다. 이와 동시에, 회전테이블 구동제어장치(미도시)에 의해 모터(13)가 구동되고, 다음의 증착용 소결체 타블렛이 밀어올리기용 로드축의 바로 아래 위치에 올 때까지 회전테이블(12)이 회전구동된다. 그리고나서, 밀어올리기용 로드(11)에 의해 증착용 소결체 타블렛이 하스(16)의 관 통홀(16a)에 삽입되고, 승강제어장치(미도시)에 의해 유압장치(미도시)가 제어된다.
또한 도 1 및 도 2 중, 18은 빔콘트롤러이다. 빔콘트롤러(18)는, 중공링 형태의 케이스(18a)의 내부에 도너츠의 영구자석(18b)을 갖추고 있다. 그리고, 성막시에, 방전에 의해 발생한 전자빔의 하스(16)로의 도달량이 영구자석(18b)을 개입하여 조정된다.
태양전지나 표시소자 등의 저저항에서 광투과율이 높은 투명도전막을 대량으로 제조하는 경우에는, 이와 같은 연속공급시스템을 이용하면, 타블렛 공급을 위하여 라인의 조업을 정지하지 않기 때문에, 효율적인 이온플레이팅 처리를 행할 수 있고, 라인 생산성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
증착용 산화물 소결체 타블렛으로서, ITO 막을 성막할 경우에는, 막의 성분조성으로 구성되어 있는 ITO 소결체가 이용되고 있지만, 소결밀도가 높으면 전자빔의 가열에 의해 파손되기 때문에, 통상, 밀도가 70% 정도의 소결밀도의 것이 사용되고 있다.
ITO 막 이외의 In2O3계 투명도전막(W첨가 In2O3막, Ti 첨가 In2O3막 등)이나 ZnO계 투명도전막(Ga 첨가 ZnO막, In 첨가 ZnO막, Sn 첨가 ZnO막)의 경우에도 동일하게 막 성분으로 구성되어 있는 산화물 소결체가 이용되지만, 상기한 이유로 동일하게 밀도가 70% 정도의 것이 사용된다.
특허문헌 1: 특개2004-43851호 공보
특허문헌 2: 특개2004-52102호 공보
특허문헌 3: 특개평 8-104978호 공보
특허문헌 4: 특개평 8-134636호 공보
비특허문헌 1: "진공", Vol. 44, No. 4, 2001년 p.435~439
비특허문헌 2 : "박막의 제작, 평가와 그 응용기술 핸드북, 후지 테크노시스템사, 소화 59년 11월 5일 간, p. 250~255
비특허문헌 3: "투명도전막 기술", 옴사, 1999년간행, p.205~211
그러나, 상기와 같이 밀도가 70% 정도의 증착용 산화물 소결체 타블렛을 상기와 같은 타블렛 연속공급시스템으로 공급하는 경우는, 소결 강도가 약하기 때문에, 밀어올리기용 로드에 의해 증착용 산화물 소결체 타블렛이 하스 관통홀에 삽입될 때, 원주상(圓柱狀)의 타블렛의 모서리부(角部)나 측면(도 3 참조)이 파손되어 소결체의 파손물질(입자나 분말)이 발생하기 쉽다. 특히 산화인듐계, 산화아연계, 산화주석계, 산화갈륨계와 같은 금속과 산소 간의 결합 공유결합성이 강하고 난소결성 재료는, 소결체의 밀도가 낮으면 소결 입자간의 결합이 약하여 부서지기 쉽기 때문에, 이러한 경향이 강하다. 이 파손물질은 진공조(槽) 가운데에서, 예를들면 성막 가스도입에 의한 기류와 동시에 흩날리게 되어, 기판에 부착하면 막의 결함에 연관되게 된다. 또한, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등에 파손물질이 퇴적됨으로써, 스무드한 구동에 지장을 초래하기 때문에, 정기적으로 파손물질의 제거작업이 필요로 되는 과제가 있었다. 파손량이 특히 많은 경우에는, 연속 라인의 작업을 정지하여 제거작업을 행하지 않을 수 없으므로, 라인의 생산성을 대폭으로 저하시켜 버리는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기한 사정을 고려하여, 저저항에서 광투과율이 큰 산화물 투명도전막을, 전자빔증착법이나 이온플레이팅법이나 고밀도 플라즈마 어시스트 증착법 등의 각종 진공증착법을 이용, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치에서 제조하기에 맞고, 증착용 산화물 소결체 타블렛 공급시 파손물질이 발생하지 않아, 진공조 내의 오염을 방지할 수 있으며, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적됨으로써, 스무드한 구동에 지장을 초래하지 않는 증착용 산화물 소결체 타블렛 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치를 사용하여 진공증착법으로 성막할 때에 이용하는 증착용 산화물 소결체 타블렛으로, 이 증착용 산화물 소결체 타블렛은 대략 원주형상(圓柱形狀)이고, 저면과 측면이 이루는 모서리부(角部)가, 단면길이가 0.7~5mm의 C 목귀질(面取) 형상, 또는 직경 0.7~5mm의 R 목귀질 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 의한 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 연결공급시스템을 갖춘 증착장치를 사용하여 진공증착법으로 성막할 때에 이용하는 증착용 산화물 소결체 타블렛으로, 이 증착용 산화물 소결체 타블렛은 거의 원주형상이고, 이 거의 원주 형상 측면의 십점평균조도(十点平均粗)(Rz)가 110㎛ 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 증착용 산화물 소결체 타블렛에 있어서는, 상기 증착용 산화물 소결체 타블렛이, 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 또는 산화갈륨을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 증착용 산화물 소결체 타블렛에 있어서는, 상기 증착용 산화물 소결체 타블렛이, 산화인듐을 주성분으로 하고, 첨가원소로서 주석, 텅스텐, 티탄, 몰리브덴 중에서 선택되는 적어도 한 종류의 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 증착용 산화물 소결체 타블렛에 있어서는, 상기 증착용 산화물 소결체 타블렛이, 산화아연을 주성분으로 하고, 첨가원소로서 갈륨, 주석 중에서 선택되는 적어도 한 종류의 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 산화물 투명도전막은, 상기 본 발명의 어느 증착용 산화물 소결체 타블렛으로부터 제작된 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명자들은, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치를 사용하여 진공증착법으로 성막할 때 이용하는 증착용 산화물 소결체 타블렛에 관하여, 이 산화물 소결체 타블렛을 거의 원주형상으로 하고, 저면과 측면이 이루는 모서리부가, C 목귀질 형상, 또는, R 목귀질 형상을 이루는 것, 또는 원주형상 측면의 십점평균조도(Rz)를 작게함으로써, 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속적으로 공급할 때에 파손물질이 발생하지 않아, 진공조 내의 오염을 방지할 수 있고, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적함으로써 구동에 지장을 초래하는 것을 없게 할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명에 도달하였다.
즉, 본 발명은, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치를 사용하여 진공증착법으로 성막할 때 이용하는 증착용 산화물 소결체 타블렛으로, 이 산화물 소결체 타블렛은 거의 원주형상이고, 저면과 측면이 이루는 모서리부가, 단면길이가 0.7~5mm의 C 목귀질 형상, 또는 직경 0.7~5mm의 R 목귀질 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛이다.
본 발명자는, 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 산화갈륨을 주성분으로 하고, 원주형상의 증착용 산화물 소결체 타블렛을 제작하고, 연속공급시스템을 갖는 증착장치에서 산화물 소결체 타블렛을 공급하였을 때의 산화물 소결체 타블렛의 파손물질 유무를 시험하였다. 그 결과, 특히 목귀질 등을 행하지 않은 산화물 소결체 타블렛의 경우(도 3 참조)에서는, 연속공급시, 파손물질이 발생하였고, 파손물질은 원주형상의 모서리부와 측면에서 발생하는 것이 명백하게 되었다. 본 발명은, 특히 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 산화갈륨 등을 주성분으로 하는 재료의 증착용 산화물 소결체 타블렛에 있어서, 파손물질 억제에 유효성을 나타내었지만, 이들 재료에 한정하는 것은 아니고, 금속산화물 전부에 효과적으로 적용가능하다. 예를들면, 산화마그네슘이나 산화알루미늄, 산화실리카와 같은 금속 산화물의 증착용 산화물 소결체 타블렛의 경우에도 적용가능하다.
본 발명자들의 실험으로부터, 도 4~6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 원주형상 타블렛의 저면과 측면이 이루는 모서리부가, (상하로 걸치는) 단면길이가 0.7~5mm의 C 목귀질 형상이면, 연속공급시스템을 이용하여 증착법으로 성막하여도, 이 증착용 산화물 소결체 타블렛으로부터 파손물질이 생기지 않는 것이 확인되었다. 여기서 C 목귀질 형상이란, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 원주상의 타블렛의 측면과 저면이 교차하는 모서리부를 평면상으로 커트하여 이루어지는 형상을 말한다.
동일하게, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 원주형상 타블렛의 저면과 측면이 이루는 모서리부가, 둥그스름한 직경 0.7~5mm의 R 목귀질 형상일 때도, 연속공급시스템을 이용하여 증착법으로 성막하여도, 이 증착용 산화물 소결체 타블렛으로부터 파손물질이 생기지 않는 것이 확인되었다. 모서리부가 외측으로 둥글게 목귀질(R 목귀질) 되어 있어도 파손을 효과적으로 방지할 수 있고, 그 R 목귀질의 둥근 직경이 0.7~5mm인 것이 효과적인 것을 알아내었다. 여기서 R 목귀질 형상이란, 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 원주상의 타블렛의 측면과 저면이 교차하는 모서리부를 외방으로 볼록한 원호상으로 커트하여 이루어지는 형상을 말한다.
상기 목귀질 형상의 상기 소정의 크기(즉, C 목귀질 형상에 있어 모서리부 (상하로 걸치는) 단면 길이, 또는 R 목귀질 형상에 있어 모서리부의 둥근 직경)가 0.7mm 보다도 작아지면 목귀질을 행한 효과가 나타나지 않고, 파손물질 발생이 인지되었다. 목귀질 형상의 상기 소정의 크기가 5mm 보다도 커지게 되면, 목귀질 가공으로 깍아낸 부분이 많게 되고, 재료 손실이 많게 되어 바람직하지 않다.
더욱이, 본 발명자들의 실험에 의하면, 원주형상 측면의 십점평균조도(Rz)가 110㎛ 이하이면, 연속공급시스템을 이용하여 증착법으로 성막하여도, 해당 증착용 산화물 소결체 타블렛의 측면부부터의 파손물질이 생기지 않는 것이 확인되었다.
여기에서 십점평균조도(Rz)라는 것은, 기준 길이(본 발명자들의 실험에서는 25mm로 실시)만 빼낸 단면곡선의 평균선에 대하여, 최고부부터 5번째까지의 꼭대기 표고(標高)의 평균값와 최심부부터 5번째까지의 곡저(谷底) 표고의 평균값과의 차이값이다.
상기한 Rz값이 110㎛를 상회한 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용하면, 연속공급시스템의 하스 관통홀에 연속적으로 타블렛을 삽입한 경우, 타블렛의 측면 표면이 깍여 분말상의 파손물질이 생기기 쉽게 된다.
통상, 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 원료 산화물 분말을 조합하여 혼합하고, 조립(造粒)한 것을 성형하고 나서 소성하고, 산화물 소결체를 얻는다. 이 시점에서 소정의 형상, 치수가 되면, 그대로 증착용 산화물 소결체 타블렛으로서 이용할 수 있다. 이 경우, 타블렛 측면의 조도는, 조립, 성형, 소성 등의 조건에 의존하지만, 십점평균조도(Rz)가 110㎛ 이하이면, 연속공급시스템으로 이용하여도 파손물질이 생기기 어렵다.
또한, 산화물 소결체가, 사용목적의 크기보다 넉넉한 치수인 경우는, 가공기로 소정의 형상, 치수로 가공한다. 가공에는, 예를들면, 립형 머시닝센터(machining center)에서 실시하는 경우가 일반적이지만, 가공후 타블렛 측면의 조도는, 숫돌(砥石)의 종류(입도, 형상 등)에 의해 영향을 받고, 또한, 가공인(加工刃)의 회전수나 회전인(回轉刃)의 조작 스피드에도 의존한다. 이들 조건을 조정하는 것으로, 측면의 십점평균조도(Rz)가 110㎛ 이하인 증착용 산화물 소결체 타블렛이 가공되면, 연속공급시스템에서 이용하여도 파손물질이 생기기 어렵다.
본 발명의 산화물 소결체 타블렛의 상대밀도는 50~93%인 것이 바람직하다. 상대밀도가 50% 보다도 낮으면, 소결체의 강도 부족으로부터 파손물질의 발생이 보 여져, 바람직하지 않다. 한편, 상대밀도가 93%를 상회하면, 전자빔의 가열에 의해 파손되기 때문에 바람직하지 않다
본 발명의 산화물 소결체 타블렛은, 산화인듐을 주성분으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛에 적용할 수 있다. 또한, 산화인듐을 주성분으로 하고, 첨가원소로서 주석, 텅스텐, 티탄, 몰리브덴 중에서 선택되는 적어도 한 종류의 원소를 포함하는 증착용 산화물 소결체 타블렛에 적용할 수 있다.
또한, 산화아연을 주성분으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛에 적용할 수 있다. 더욱이 산화아연을 주성분으로 하고, 첨가원소로서 갈륨, 주석 중에서 선택되는 적어도 한 종류의 원소를 포함하는 증착용 산화물 소결체 타블렛에 적용할 수 있다.
또한, 산화주석이나 산화갈륨을 주성분으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛에 적용할 수 있다. 구체적인 예로, 안티몬 또는 인듐을 첨가한 산화주석의 증착용 소결체 타블렛이나, 인듐을 첨가한 산화갈륨의 증착용 소결체 타블렛이 포함된다.
상기한 본 발명의 증착용 산화물 소결체 타블렛을, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치에서 성막을 실시할 때 이용하면, 연속적으로 공급할 때에 파손물질이 발생하지 않아, 진공조 내의 오염을 방지할 수 있고, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적되는 것에 의한 구동에 지장을 초래하지 않아, 라인의 연속조업을 정지하는 것도 없이, 효율적인 성막처리를 행할 수 있고, 라인의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
따라서, 저저항에서 가시영역부터 근적외영역까지 광투과율이 큰 태양전지에 유용한 산화물 투명도전막이나, 표면평활성이 우수하여 저저항인 표시디바이스에 유용한 산화물 투명도전막의 생산성을 시킬 수 있기 때문에, 고효율의 태양전지나 성능이 우수한 유기 EL이나 LCD를 저비용으로 제작할 수 있어, 본 발명은 공업적 가치가 매우 높다.
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1~3]
평균입경이 1㎛ 이하의 In2O3 분말, 및 평균입경이 1㎛ 이하의 WO3 분말을 원료분말로 하고, W/In의 원자수비가 0.012로 되는 것과 같은 비율로 조합하고, 수지제 포트에 넣고, 습식 볼밀(ball mill)에서 혼합하였다. 이 때, 경질 ZrO2 볼을 이용, 혼합시간을 18시간으로 하였다. 혼합후, 슬러리를 취출하고, 여과, 건조, 조립(造粒)하였다. 조립물에, 냉간정수압 프레스로 294MPa(3톤/㎠)의 압력을 가하여 성형하였다.
성형체를 다음과 같이 소결하였다. 소결로 내의 대기에, 로(爐) 내 용적 0.1㎥당 5리터/분 비율의 산소를 도입하는 분위기에서, 소결온도가 1100℃에서 2시간, 상압 소결하였다. 이 때, 1℃/분으로 승온(昇溫)하고, 소결후 냉각시에는 산소도입을 멈추고, 1000℃까지를 10℃/분으로 강온(降溫)하였다.
얻어진 산화물 소결체(In-W-O)를 립형 머시닝센터(림정기제작소 제)를 이용하여 직경 30mm, 두께 40mm의 크기의 원주형상으로 가공하여, 증착용 산화물 소결 체 타블렛으로 하고, 체적과 중량을 측정하여 밀도를 산출하였다. 증착용 산화물 소결체 타블렛의 밀도는 5.1g/㎤(상대 밀도 73%)였다.
또한, 표면 조도측정기((주)동경정밀 제, Surfcom)을 이용하여, 이 원주형상의 타블렛 측면에서의 십점평균조도(Rz)를 측정하였다. 측면 단부의 원주(圓周)(원형상 저면의 외주)에 대하여 수직방향으로, 기준길이 25mm에 대하여 Rz값을 측정하였다. 등간격으로 벌어진 측면부 20개소에 대하여, 이 방법으로 Rz값을 측정하고 그 평균값을 산출하였을 때, 10.3~14.5㎛였다.
이 원주형상의 타블렛 모서리부 전체에 대하여, 립형 머시닝센터를 이용하여 외측에 둥근 형상으로 R 목귀질을 행하였다. R 목귀질의 둥근 직경은 0.7mm(실시예 1), 2mm(실시예 2), 5mm(실시예 3)로 하였다.
상기한 연속공급시스템을 모의적으로 제작하고(모의시험기), 연속공급에 의한 타블렛의 파손 상태를 관찰하였다(연속공급테스트). 모의시험기의 단면개략도를 도 8에 도시한다. 모의시험기에 있어 구성부재는, 도 1에 도시된 연속공급시스템과 기본적인 구성이 거의 동일한 것에 대해서는 동일한 부호로 나타내었다.
모의시험기에 있어 하스(16) 관통홀(16a)의 내경은 31mm로 하였다. 또한 관통홀(16a)의 모서리부의 목귀질은 행하지 않았다. 회전테이블(12)에는, 회전중심으로부터 반경 100mm의 원주(圓周) 위에 등간격으로 8개의 홀부(12b)가 설치되고, 8개의 타블렛을 세팅할 수 있도록 각 홀부(12b)에는 대소경의 홀부(12b1, 12b2)가 설치되어 있다. 회전테이블(12)은 45°씩 회전하여 정지하고, 관통홀(16a)의 바로 아 래에 타블렛이 배치되는 것과 같은 시스템으로 되어 있다. 회전속도는 최대 10rpm이다. 대경홀부(12b1)의 직경은, 직경 30mm의 원주형상 타블렛을 배치하기 쉽게 하기 위하여, 타블렛의 직경 보다 2mm 큰 32mm로 하였다. 또한 관통홀(16a)의 중심선과, 관통홀(16a)의 바로 아래 배치된 대경홀부(12b1)의 중심과의 위치 어긋남은 0.2mm 이내가 되도록 하였다. 또한 소경홀부(12b2)의 직경은 25mm로 하고, 타블렛 삽입전에 밀어올리기용 로드(11)를 지지하는 지지부재(도 8에서는 도시 생략. 도 1에서 부호 15의 부재에 상당)의 내경을 20mm로 함과 동시에, 그 지지부재의 중심선과 소경홀부(12b2)의 중심과의 위치 어긋남은 0.2mm 이내로 하였다. 또한 관통홀(16a)의 입구와 회전테이블(12)과의 간격은 50mm로 하고, 밀어올리기용 로드(11)의 밀어올리는 속도는 100mm/분으로 하였다.
본 발명의 증착용 산화물 소결체 타블렛 8개를 회전테이블(12)의 8개 홀부(12b)에 배치하고, 하스(16)의 관통홀(16a) 바로 아래에 있는 타블렛을 밀어올리기용 로드(11)로 밀어올려 하스(16) 내에 삽입하였다. 삽입된 타블렛은 승화면측부터으로 끌어올려져 취출(取出)되었다. 회전테이블(12)을 45°회전시켜, 관통홀(16a)의 바로 아래에 배치된 타블렛을 동일한 요령으로 밀어올리기용 로드(11)로 밀어올려, 승화면측부터 끌어올려 취출하였다. 이와 같은 작업을 회전테이블(12)에 배치한 8개의 타블렛 전부에 대하여 행하고, 이때의 타블렛 파손 상태를 관찰하였다.
실시예 1~3의 타블렛에 관하여, 상기 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 모두가, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12) 위에서, 타블렛의 파손분은 발생하지 않았다.
따라서, 실시예 1~3의 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용하면, 연속공급시스템을 구비한 증착장치에서 산화물 투명도전막을 제조하기에 맞고, 연속라인의 조업을 정지하지 않고, 타블렛의 파손물질에 의한 진공조 내의 오염을 방지할 수 있으며, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적되는 것에 의한 구동 지장을 초래하지 않아, 라인 조업을 정지하지 않기 때문에, 효율적인 성막처리를 행할 수 있게 되고, 라인의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
[실시예 4~6]
실시예 1~3과 완전히 동일한 제조조건으로, 직경 30mm이고 두께 40mm인 원주상이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 12.3~18.4㎛이고, 밀도가 5.1g/㎤의 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하였다. 타블렛의 모서리부 전체에 대하여, C 목귀질을 행하였다. C 목귀질의 단면길이는 0.7mm(실시예 4), 2mm(실시예 5), 5mm(실시예 6)로 하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개 타블렛 모두가 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12) 위에서, 타블렛 손실분은 발생하지 않았다.
따라서, 실시예 4~6의 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용하면, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치에서 산화물 투명도전막을 제조하기에 맞고, 연속라인의 조업 을 정지하는 것 없이, 타블렛의 파손물질에 의한 진공조 내의 오염을 방지할 수 있으며, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적되는 것에 의한 구동 지장을 초래하지 않아, 라인의 조업을 정지하지 않기 때문에, 효율적인 성막처리를 행할 수 있게 되고, 라인의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
[비교예 1]
실시예 1~3과 전부 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주상이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 11.1~14.3㎛이고, 밀도가 5.1g/㎤의 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하였지만, 목귀질의 가공을 행하지 않았다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 6개에 모서리부의 파손이 보였고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
비교예 1과 같은 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속생산라인에서 이용한 것에서는, 파손분에 의한 진공조 내의 오염이 생기고, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적하여 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 행할 필요가 있고, 라인의 생산성을 대폭으로 저하시켜 버린다.
[비교예 2]
실시예 1~3과 전부 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주상이 고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)가 9.5~13.3㎛이고, 밀도가 5.1g/㎤의 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하고, 타블렛의 모서리부 전체에 대하여 외측에 둥근 직경 0.4mm의 둥근 형상으로 R 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 5개에 모서리부의 파손이 나타났고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
비교예 2와 같은 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속생산라인에서 이용한 것에서는, 파손분에 의한 진공조 내의 오염이 생기고, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적하여 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 행할 필요가 있고, 라인의 생산성을 대폭으로 저하시키게 된다.
[비교예 3]
실시예 1~3과 전부 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주상이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 10.5~14.9㎛이고, 밀도가 5.1g/㎤의 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하고, 타블렛의 모서리부 전체에 대하여 단면 길이 0.4mm의 C 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 5개에 모서리부 파손이 있었고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
비교예 3과 같은 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속생산라인에서 이용한 것에서는, 파손분에 의한 진공조 내의 오염이 생기고, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적되어 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 행할 필요가 있고, 라인의 생산성을 대폭으로 저하시켜 버린다.
[실시예 7~9, 비교예 4]
실시예 4와 전부 동일한 제조조건으로, 산화물 소결체(In-W-O)를 제조한 후, 직경 30mm이고 두께 40mm의 원주 형상으로 가공할 때의 숫돌의 입도와 형상을 바꾸고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 33.2~40.5㎛(실시예 7), 62.3~78.5㎛(실시예 8), 89.2~108.3㎛(실시예 9), 14.2~151.3㎛(비교예 4)의 증착용 소결체 타블렛을 제작하였다. 밀도 측정(모두 5.1g/㎤)을 한 후, 모서리부를 모두 단면 길이 1mm의 C 목귀질 가공을 행하고, 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였다. 실시예 7~9의 증착용 소결체 타블렛에 관해서는, 8개 타블렛 모두가, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분은 발생하지 않았다.
따라서, 실시예 7~9의 증착용 소결체 타블렛을 이용하면, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치에서 산화물 투명도전막을 제조하기에 맞고, 연속라인의 조업을 정지하는 것 없이, 타블렛의 파손물질에 의한 진공조 내의 오염을 방지할 수 있고, 연 속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적되는 것에 의한 구동 지장을 초래하지 않아, 라인의 조업을 정지하지 않기 때문에, 효율적인 성막처리를 행할 수 있게 되어, 라인의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
그러나, 비교예 4의 증착용 소결체 타블렛에 관해서는, 8개 타블렛 전부에 모서리부 파손이 보이지 않았지만, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛 측면부가 파손하여 발생한 파손분말(粉)이 존재하였다.
비교예 4와 같은 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속생산라인에서 이용한 것에서는, 파손분에 의한 진공조 내의 오염이 생기고, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적되어 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 할 필요가 있어, 라인의 생산성을 대폭으로 저하시키게 된다.
[실시예 10~12]
소결온도를 1050℃로 한 이 외는 실시예 1~3과 전부 동일한 조건으로, 산화물 소결체(In-W-O)를 제작하였다. 소성전의 성형 형상ㆍ치수를, 소결수축율을 고려하여 정밀하게 제어하고, 소결후 소결체를 가공하지 않고, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상의 타블렛(In-W-O)을 제작하였을때, 밀도는 4.4g/㎤(상대 밀도 63.0%)이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)은 24.5~28.5㎛였다. 타블렛 모서리부 모두에 대하여, 립형 머시닝센터를 이용하여 C 목귀질을 행하였다. C 목귀질의 단면 길이는 1mm(실시예 10), 3mm(실시예 11), 5mm(실시예 12)로 하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 모두가 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분은 발생하지 않았다.
[실시예 13~15]
실시예 10~12와 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상의 타블렛(In-W-O)을 제작하였을 때, 밀도는 4.4g/㎤이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)은 23.6~29.8㎛였다. 이 원주 형상의 타블렛 모서리부 전체에 대하여, 외측에 둥근 형상으로 R 목귀질을 행하였다. R 목귀질의 둥근 직경은 1mm(실시예 13), 3mm(실시예 14), 5mm(실시예 15)로 하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 모두가 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분은 발생하지 않았다.
[비교예 5]
실시예 10~12와 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)은 23.3~29.2㎛이고, 밀도가 4.4g/㎤(상대밀도 63%)인 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하였지만, 목귀질 가공을 하지 않았다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 모든 타블렛의 측면부에 파손이 나타나지 않았지만, 8개의 타블렛 중 6개의 모서리부에 파손이 나타났 고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
[비교예 6]
실시예 10~12와 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)은 20.1~23.7㎛이고, 밀도가 4.4g/㎤인 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하고, 타블렛의 모서리부 전체에 대하여, 외측에 둥근 직경 0.4mm의 둥근 형상으로 R 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 모든 타블렛의 측면부에는 파손이 나타나지 않았지만, 8개의 타블렛 중 5개의 모서리부에 파손이 보여, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
[비교예 7]
실시예 10~12와 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)은 29.3~37.1㎛이고, 밀도가 4.4g/㎤인 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하고, 타블렛의 모투이부 전체에 대하여, 단면길이 0.4mm의 C 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 모든 타블렛의 측면부에는 파손이 나타나지 않았지만, 8개의 타블렛 중 5개의 모서리부에 파손이 보였고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생 하였다.
[실시예 16~18]
소결온도를 1200℃로 한 이 외는 실시예 1~3과 전부 동일한 조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상의 타블렛(In-W-O)을 제작하였을 때, 밀도는 5.9g/㎤(상대밀도 84%)이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)은 12.4~16.5㎛였다. 타블렛의 모서리부 전체에 대하여 C 목귀질을 행하였다. C 목귀질의 단면 길이는 0.7mm(실시예 16), 3mm(실시예 17), 5mm(실시예 18)로 하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 모두가 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분은 발생하지 않았다.
[비교예 8]
실시예 16~18과 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 밀도가 5.9g/㎤(상대밀도 84%), 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 12.5~14.8㎛인 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하였지만, 목귀질 가공을 하지 않았다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 모든 타블렛의 측면부에는 파손이 나타나지 않았지만, 8개의 타블렛 중 6개의 모서리부에 파손이 보였고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
[비교예 9]
실시예 16~18과 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 밀도가 5.9g/㎤이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 15.7~18.7㎛인 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제작하고, 타블렛의 모서리부 전부에 대하여, 외측에 둥근 직경 0.4mm의 둥근 형상으로 R 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 모든 타블렛의 측면부에는 파손이 나타나지 않았지만, 8개의 타블렛 중 5개의 모서리부에 파손이 보였고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
[비교예 10]
실시예 16~18과 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 밀도가 5.9g/㎤이고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)가 11.5~15.7㎛인 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)을 제조하고, 타블렛의 모서리부 전부에 대하여, 단면 길이 0.4mm의 C 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 모든 타블렛의 측면부에는 파손이 나타나지 않았지만, 8개의 타블렛 중 5개의 모서리부에 파손이 보였고, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
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[실시예 19~21]
평균 입경이 1㎛ 이하의 In2O3 분말, 및 평균 입경이 1㎛ 이하의 SnO2 분말을 원료분말로 하고, SnO2가 10wt%로 되는 비율로 조합하고, 수지제 포트에 넣고, 습식 볼밀에서 혼합하였다. 이 때, 경질 ZrO2 볼을 이용, 혼합시간을 18시간으로 하였다. 혼합후, 슬러리를 취출하고, 여과, 건조, 조립하였다. 조립물에, 냉간정수압 프레스로 294MPa(3톤/㎠)의 압력을 가하여 성형하였다.
성형체를 다음과 같이 소결하였다. 소결로 내의 대기에, 로(爐) 내 용적 0.1㎥당 5리터/분 비율의 산소를 도입하는 분위기에서, 소결온도가 1100℃에서 2시간, 상압 소결하였다. 이 때, 1℃/분으로 승온하고, 소결후 냉각시에는 산소도입을 멈추고, 1000℃까지 10℃/분으로 강온하였다.
얻어진 증착용 산화물 소결체 타블렛(In-W-O)를 립형 머시닝센터(림정기제작소 제)를 이용하여 직경 30mm, 두께 40mm 크기의 원주형상으로 가공하고, 체적과 중량을 측정하여 밀도를 산출하였다. 소결온도나 소결시간을 변경시켜 여러가지 밀도의 증착용 산화물 소결체 타블렛을 제조할 수 있었다. 증착용 산화물 소결체 타블렛의 밀도는 4.9g/㎤(상대 밀도 68%)이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 12.1~16.1㎛였다.
이 원주형상의 타블렛 모서리부 전체에 대하여, 외측에 둥근 형상으로 R 목귀질을 행하였다. R 목귀질의 둥근 직경은 0.8mm(실시예 19), 2mm(실시예 20), 5mm(실시예 21)로 하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개 타블렛 모두가, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하지 않았다.
[실시예 22~24]
실시예 19~21과 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 밀도가 4.9g/㎤이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)은 14.5~13.2㎛인 증착용 산화물 소결체 타블렛(ITO)을 제작하였다. 타블렛의 모서리부 전체에 대하여, C 목귀질을 행하였다. C 목귀질의 단면 길이는 0.8mm(실시예 22), 2mm(실시예 23), 5mm(실시예 24)로 하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 모두가 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분은 발생하지 않았다.
따라서, 실시예 19~24의 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용하면, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치에서 산화물 투명도전막을 제조하기에 맞고, 연속라인의 조업을 정지하는 것 없이, 타블렛의 파손물질에 의한 진공조 내의 오염을 방지할 수 있고, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적되는 것에 의한 구동 지장을 초래하지 않아, 라인의 조업을 정지하지 않기 때문에, 효율적인 성막처리를 행할 수 있게 되고, 라인의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
[비교예 11]
실시예 19~21과 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형 상이고, 밀도가 4.9g/㎤이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 21.1~23.4㎛인 증착용 산화물 소결체 타블렛(ITO)을 제작하였지만, 목귀질 가공을 하지 않았다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 6개에 모서리부 파손이 보여, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
비교예 11과 같은 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속생산라인에서 사용한 것에서는, 파손분에 의한 진공조 내의 오염이 생겨, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적되어 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 할 필요가 있어, 라인의 생산성을 대폭 저하시켜 버린다.
[비교예 12]
실시예 19~21과 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 밀도가 4.9g/㎤이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)가 15.5~21.1㎛인 증착용 산화물 소결체 타블렛(ITO)을 제작하고, 타블렛의 모서리부 전체에 관하여, 외측으로 둥근 직경 0.4mm의 둥근 형상으로 R 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 5개에 모서리부 파손이 보여, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
비교예 12와 같은 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속생산라인에서 사용한 것에서는, 파손분에 의한 진공조 내의 오염이 생겨, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적되어 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 할 필요가 있어, 라인의 생산성을 대폭 저하시켜 버린다.
[비교예 13]
실시예 19~21과 모두 동일한 제조조건으로, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상이고, 밀도가 4.9g/㎤이고 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 16.1~19.9㎛인 증착용 산화물 소결체 타블렛(ITO)을 제작하고 타블렛의 모서리부 전체에 대하여, 단면 길이 0.4mm의 C 목귀질을 행하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였을 때, 8개의 타블렛 중 6개에 모서리부 파손이 보여, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분이 발생하였다.
비교예 13과 같은 증착용 산화물 소결체 타블렛을 연속생산라인에서 사용한 것에서는, 파손분에 의한 진공조 내의 오염이 생겨, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적되어 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 할 필요가 있어, 라인의 생산성을 대폭 저하시켜 버린다.
[실시예 25~27, 비교예 14]
실시예 23과 모두 동일한 제조조건으로, 산화물 소결체(ITO)를 제작한 후, 직경 30mm, 두께 40mm의 원주 형상으로 가공할 때의 숫돌의 입도와 형상을 바꾸고, 측면부의 Rz값(평균값, 실시예 1~3과 동일한 측정법에 의함)이 31.0~41.1㎛(실시예 25), 61.1~74.2㎛(실시예 26), 82.4~101.4㎛(실시예 27), 122.3.~151.3㎛(비교예 14)의 증착용 산화물 소결체 타블렛(ITO)을 제작하였다. 밀도 측정(모두 5.1g/㎤ 였음)을 한 후, 모서리부를 모두 단면 길이 3mm의 C 목귀질 가공을 행하고 증착용 산화물 소결체 타블렛(ITO)을 제작하였다.
실시예 1~3과 동일하게 연속공급테스트를 행하였다. 실시예 24~26의 증착용 산화물 소결체 타블렛에 관해서는, 8개의 타블렛 모두가 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에서, 타블렛의 파손분은 발생하지 않았다.
따라서, 실시예 25~27의 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용하면, 연속라인의 조업을 정지하는 것 없이, 타블렛의 파손물질에 의한 진공조 내의 오염을 방지할 수 있고, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적되는 것에 의한 구동 지장을 초래하지 않아, 라인의 조업을 정지하지 않기 때문에, 효율적인 성막처리를 행할 수 있게 되고, 라인의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
그러나 비교예 14의 증착용 소결체 타블렛에 관해서는 8개 타블렛 모두에 모서리부 파손이 보이지 않았지만, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에, 타블렛 측면부 파손이 발생하여 파손분이 발생하였다.
이와 같은 타블렛을 연속생산라인에서 이용한 것에서는, 파손분에 의한 진공 조 내의 오염이 생겨, 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축에 파손분이 퇴적되어 스무드한 구동을 방해하기 쉽다. 연속라인의 조업을 정지하여 제거작업을 할 필요가 있어, 라인의 생산성을 대폭 저하시켜 버린다.
---------ZnO계-----------------------------------
[실시예 28]
직경 30mm, 두께 40mm의 원주상이고, 밀도가 4.9g/㎤(상대밀도 88%)의 Ga 첨가 ZnO 증착용 산화물 소결체 타블렛(5.7wt% Ga2O3 함유)을 제작하고, 동일한 실험을 행하였을 때, 실시예 1~21과 완전히 동일한 경향이고, 증착용 산화물 소결체 타블렛 모서리부 전체에 대하여, 단면 길이 0.7mm~5mm의 C 목귀질 가공, 또는, 외측에 둥근 직경 0.7~5mm의 둥근 형상으로 R 목귀질 가공을 행하고, 측면부의 Rz값을 110㎛ 이하로 하고, 실시예 1~3과 동일한 연속공급테스트를 행하였을 때, 증착용 산화물 소결체 타블렛의 파손을 피할 수 있었다.
[실시예 29]
직경 30mm, 두께 40mm의 원주상이고, 밀도가 4.0g/㎤(상대밀도 71%)의 Ga 첨가 ZnO 증착용 산화물 소결체 타블렛(3wt% Ga2O3 함유)을 제작하고, 동일한 실험을 행하였을 때, 실시예 1~21과 완전히 동일한 경향이고, 증착용 산화물 소결체 타블렛 모서리부 전체에 대하여, 단면 길이 0.7mm~5mm의 C 목귀질 가공, 또는, 외측에 둥근 직경 0.7~5mm의 둥근 형상으로 R 목귀질 가공을 행하고, 측면부의 Rz값을 110㎛ 이하로 하고, 실시예 1~3과 동일한 연속공급테스트를 행하였을 때, 증착용 산화 물 소결체 타블렛의 파손을 피할 수 있었다.
---------SnO2계----------------------------------
[실시예 30]
직경 30mm, 두께 40mm의 원주상이고, 밀도가 4.8g/㎤(상대밀도 69%)의 SnO2 증착용 산화물 소결체 타블렛을 제작하고, 동일한 실험을 행하였을 때, 실시예 1~21과 완전히 동일한 경향이고, 타블렛 모서리부 전체에 대하여, 단면 길이 0.7mm~5mm의 C 목귀질 가공, 또는, 외측에 둥근 직경 0.7~5mm의 둥근 형상으로 R 목귀질 가공을 행하고, 측면부의 Rz값을 110㎛ 이하로 하고, 실시예 1~3과 동일한 연속공급테스트를 행하였을 때, 타블렛의 파손을 피할 수 있었다.
---------Ga2O3계---------------------------------
[실시예 31]
직경 30mm, 두께 40mm의 원주상이고, 밀도가 5.6g/㎤(상대밀도 90.9%)의 In2O3을 10wt%을 함유하는 Ga2O3 증착용 산화물 소결체 타블렛을 제작하고, 동일한 실험을 행하였을 때, 실시예 1~21과 완전히 동일한 경향이고, 타블렛 모서리부 전체에 대하여, 단면 길이 0.7mm~5mm의 C 목귀질 가공, 또는 둥근 직경 0.7~5mm의 외측에 둥근 형상으로 R 목귀질 가공을 행하고, 측면부의 Rz값을 110㎛ 이하로 하고, 실시예 1~3과 동일한 연속공급테스트를 행하였을 때, 타블렛의 파손을 피할 수 있었다.
---------성막실험--------------------------------
[실시예 32]
실시예 1~18에서 제작된 목귀질을 행한 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용하여, 산화물 투명도전막을 성막하였다. 성막장치에는, 도 1에 도시되어 있는 것과 같은 연속공급시스템을 구비한 자장편향형 전자빔 증착장치를 이용하였다. 이 증착장치의 진공배기계(系)는 로터리 펌프에 의한 저진공배기계로 쿠라이오 펌프에 의한 고진공 배기계로부터 구성되어 있고, 5 X 10-5Pa까지 배기하는 것이 가능하다. 전자빔은 필라멘트 가열에 의해 발생하고, 캐소드 애노드 사이에 인가된 전계에 의해 가속되고, 영구자석의 자장 가운데에서 굽혀진후, 텅스텐제의 도가니 내에 배치된 타블렛에 조사된다. 전자빔의 강도는 필라멘트로의 인가전압을 변화시키는 것으로 조정할 수 있다. 또한, 캐소드 애노드 사이의 가속전압을 변압시키면 빔의 조사위치를 변화시키는 것이 가능하다.
실시에 1~18에서 제작된 증착용 산화물 소결체 타블렛에 관하여, 이하의 수순으로 성막을 행하였다. 진공실 내에 Ar 가스와 O2 가스를 도입하여 압력을 1.5 X 10-2Pa로 유지하였다. 텅스텐제 도가니에 실시예 1~6의 원주상 타블렛을 세워 배치하고, 타블렛의 원형면의 중앙부에, 60분간 연속하여 전자빔을 조사하였다. 전자총의 설정전압은 9kV, 전류값은 150mA로 하였다. 박막을 성막하는 기판은, 글래스기판(코닝 7059)으로 하고, 기판온도는 실온~130℃로 하였다. 성막 진공 챔버 내에 배치된 막후(膜厚)모니터를 이용하여, 200nm의 막후가 되도록, 글래스기판(코닝 7059) 위에 성막하여 막박을 제작하였다. 글래스기판의 온도는 실온~130℃로 하였다. 연속공급시스템으로 복수의 타블렛을 하스(16)에 연속적으로 공급하였지만, 모든 타블렛에 있어, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12) 위에 타블렛의 파손분이 발생하지 않았다.
얻어진 박막에 있어, 표면 저항을 사단침법(四端針法) 저항률계 로레스타 EP(다이아 인스트루먼츠사 제, MCP-T360형)로 측정하여 비저항을 산출하였다. 또한 분광광도계(일립제작소사 제, U-4000)로
글래스 기판을 포함한 막(막부착 글래스 기판)의 광투과율(T막 + 기판(%)) 및 글래스 기판만의 광투과율(T기판(%))
을 측정하였다. 그리고
(T막 + 기판 ÷ T기판) X 100
으로 막 자체의 광투과율을 산출하였다.
또한, 막의 10㎛ X 10㎛의 영역에서 중심선 평균표면조도(Ra)를 원자간력현미경(디지탈 인스트루먼츠사 제, NS-III, D5000 시스템)으로 측정하였다. 막의 결정성은 CuKα선을 이용한 X선 회절 측정으로 측정하였다. 막의 조성은 ICP 발광분석법으로 측정하였다.
그 결과, 얻어진 어느 박막에 있어서도, 비저항은 7 X 10-4Ω㎝ 이하이고, 가시역(400~800nm)의 막 자체 평균 광투과율은 83~90%이고, 900~1100nm의 근적외 영역에서의 막 자체의 평균 광투과율은 60~74%이고, 막 표면의 중심선 평균표면조 도(Ra)는 1.5nm 이하이고, 막질은 비정질이었다. 이와 같은 특성을 갖는 막은, 유기 EL이나 LCD 등의 표시 소자의 투명전극에 유용하다. 또한, 막의 조성은 이용한 산화물 소결체 타블렛의 조성과 거의 동일하였다.
또한, 이 막을 질소 분위기 가운데에서 250℃에서 1시간 열처리(燒鈍)하여 동일하게 특성 평가를 실시하였다. 열처리후의 막은 빅스바이트형(型) 구조의 산화인듐 결정막인 것을 X선 회절 측정으로 확인하였다. 그 결과, 가시광 영역뿐만 아니라 근적외선 영역에서도, 열처리전과 비교하여 광투과율이 양호하게 되고, 막 자체의 평균광투과율은 가시역(400~800nm)에서 87~93%로 되고, 900~1100nm의 근적외 영역에서도 85~89%로 되었다. 또한 막의 비저항은, 3 X 10-4~ 6 X 10-4Ω㎝였다. 이와 같은 산화물 투명도전막을 태양전지의 투명전극에 이용하면, 근적외광 에너지도 유용하게 이용할 수 있다.
[실시예 33]
W/In 원자수비만을 0.004, 0.006, 0.015, 0.021로 변경하여, 실시예 1~18과 동일한 조건으로 제작하였다. 목귀질 가공을 행한 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용하여, 실시예 32와 동일하게 성막실험을 하였다. 그 결과, 실시예 32와 동일한 경향을 나타내고, 높은 광투과율, 저저항, 표면평활이 뛰어난 투명도전막이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 연속공급시스템으로 복수의 타블렛을 하스(16)에 연속적으로 공급하여도, 모든 타블렛에 있어, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에 타블렛의 파손분이 발생하지 않 았다.
[실시예 34]
실시예 19~27의 목귀질을 한 ITO 증착용 산화물 소결체 타블렛으로 변경하고, 성막 중 기판온도를 200℃로 설정하여 실시예 32와 동일하게 성막 실험을 하였다. 막 두께 200nm에서 막의 비저항은 2 X 10-4~ 4 X 10-4Ω㎝이고, 가시역(400~800nm)의 막 자체 평균 광투과율은 84~90%이고, 가시역의 광투과율이 높은 저저항 투명도전막이 얻어지는 것이 확인되었다. 또한, 연속공급시스템에서 복수의 타블렛을 하스(16)에 연속적으로 공급하여도, 모든 타블렛에 있어, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에 타블렛의 파손분이 발생하지 않았다.
[실시예 35]
타블렛 제작시 SnO2의 배합량을 1, 3, 5, 15, 20wt%로 변경하여 목귀질을 한 ITO 증착용 산화물 소결체 타블렛을 제작하고, 실시예 34와 동일하게 성막실험을 하였다. 비저항은 4 X 10-4~ 9 X 10-4Ω㎝로 실시예 34의 막과 비교하여 고저항이었지만, 투명도전막으로서는 충분히 유용한 도전성을 얻을 수 있었다. 가시역(400~800nm)의 막 자체 평균 광투과율은 84~90%이고, 가시역의 광투과율이 높은 저저항 투명도전막이 얻어졌지만, 투과율은 SnO2량이 적을수록 높은 경향을 나타내었다. 또한, 연속공급시스템으로 복수의 타블렛을 하스(16)에 연속적으로 공급하여 도, 모든 타블렛에 있어, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12) 위에 타블렛의 파손분이 발생하지 않았다.
[실시예 36]
타블렛 실시예 28~27의 목귀질을 한 ITO 증착용 산화물 소결체 타블렛으로 교체하고, 성막 중의 기판온도를 200℃로 설정하여 실시예 29와 동일하게 성막 실험을 하였다. 막 두께 200nm에서 막의 비저항은 2 X 10-4~ 4 X 10-4Ω㎝이고, 가시역(400~800nm)의 막 자체 평균 광투과율은 84~90%이고, 가시역의 광투과율이 높은 저저항 투명도전막이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 연속공급시스템으로 복수의 타블렛을 하스(16)에 연속적으로 공급하여도, 모든 타블렛에 있어, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에 타블렛의 파손분이 발생하지 않았다.
[실시예 37]
실시예 28~29의 목귀질을 한 Ga 첨가 ZnO 증착용 산화물 소결체 타블렛을 이용, 성막 중의 기판온도를 200℃로 하고, 성막 중에 Ar 가스만을 도입하였다(O2 가스를 도입하지 않음). 이 외는, 실시예 32와 동일하게 성막 실험을 하였다. 막 두께 200nm에서 막의 비저항은 2 X 10-4~ 9 X 10-4Ω㎝이고, 가시역(400~800nm)의 막 자체 평균 광투과율은 82~89%이고, 가시역의 광투과율이 높은 저저항 투명도전막이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 연속공급시스템으로 복수의 타블렛을 하스(16)에 연속적으로 공급하여도, 모든 타블렛에 있어, 모서리부, 측면부 모두에 파손없이, 하스 관통홀(16a)의 아래나 회전테이블(12)의 위에 타블렛의 파손분이 발생하지 않았다.
본 발명의 증착용 산화물 소결체 타블렛을, 연속공급시스템을 갖춘 증착장치에서 증착용 산화물 소결체 타블렛으로 이용하면, 연속적으로 공급할 때에 파손물질이 발생하는 것이 없어, 진공조 내의 오염을 방지할 수 있고, 연속공급시스템의 밀어올리기용 로드축이나 회전테이블의 회전축 등 기구부품에 파손물질이 퇴적됨으로써 구동에 지장을 초래하지 않아, 라인의 연속조업을 정지하는 것도 없이, 효율적인 성막처리를 행할 수 있도록 하고, 라인의 생산성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
따라서 저저항에서 가시구역부터 근적외구역까지 광투과율이 큰 태양전지에 유용한 산화물 투명도전막이나, 표면평활성이 우수한 저저항인 표시디바이스에 유용한 산화물 투명도전막의 생산성을 향상시킬 수 있기 때문에, 고효율의 태양전지나 성능이 우수한 유기 EL이나 LCD를 저가로 제작할 수 있어, 본 발명은 공업적 가치가 매우 높다.

Claims (9)

  1. 연속공급시스템을 구비한 증착장치를 사용하고 진공증착법으로 성막할 때 이용하는 증착용 산화물 소결체 타블렛이고, 상기 증착용 산화물 소결체 타블렛은 원주형상이고, 저면과 측면이 이루는 모서리부가, 단면길이가 0.7~5mm의 C 목귀질 형상, 또는 직경 0.7~5mm의 R 목귀질 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증착용 산화물 소결체 타블렛의 측면의 십점평균조도(Rz)가 110㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 또는 산화갈륨을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 또는 산화갈륨을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 산화인듐을 주성분으로 하고, 첨가 원소로서 주석, 텅스텐, 티탄, 몰리브덴 중에서 선택되는 적어도 1 종류의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 산화인듐을 주성분으로 하고, 첨가 원소로서 주석, 텅스텐, 티탄, 몰리브덴 중에서 선택되는 적어도 1 종류의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 산화아연을 주성분으로 하고, 첨가 원소로 갈륨, 주석 중에서 선택되는 적어도 1 종류의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 증착용 산화물 소결체 타블렛은, 산화아연을 주성분으로 하고, 첨가 원소로 갈륨, 주석 중에서 선택되는 적어도 1 종류의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착용 산화물 소결체 타블렛.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항 기재의 증착용 산화물 소결체 타블렛으로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 산화물 투명도전막.
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