KR101006037B1 - 산화 갈륨-산화 아연계 스퍼터링 타겟, 투명 도전막의 형성방법 및 투명 도전막 - Google Patents

산화 갈륨-산화 아연계 스퍼터링 타겟, 투명 도전막의 형성방법 및 투명 도전막 Download PDF

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Abstract

산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만인 것을 특징으로 하는 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟. 산화 갈륨 (Ga2O3)-산화 아연 (ZnO) 계 스퍼터링 타겟 (GZO 계 타겟) 은, 특정 원소를 미량 첨가하여 도전성과 타겟의 벌크 밀도를 개선하는, 즉 성분 조성을 개선하여, 소결 밀도를 올려 노듈의 형성을 억제하고, 이상 방전 및 파티클의 발생을 방지할 수 있는 타겟을 얻음과 함께, 동일 타겟를 이용하여 투명 도전막을 형성하는 방법 및 그것에 따라 형성된 투명 도전막을 제공한다.
스퍼터링 타겟, 투명 도전막

Description

산화 갈륨-산화 아연계 스퍼터링 타겟, 투명 도전막의 형성 방법 및 투명 도전막 {GALLIUM OXIDE/ZINC OXIDE SPUTTERING TARGET, METHOD OF FORMING TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM AND TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}
본 발명은, 양호한 가시광의 투과율과 도전성을 유지할 수 있는 투명 도전막을 얻을 수 있는, 산화 갈륨 (Ga2O3)-산화 아연 (ZnO) 계 스퍼터링 타겟 (GZO 계 타겟) 및 그 타겟을 사용하는 투명 도전막의 형성 방법 및 그것에 따라 형성된 투명 도전막에 관한 것이다.
종래, 투명 도전막으로서 ITO (산화 인듐에 주석을 도핑한) 막이 투명하고 또한 도전성이 우수하며, 액정 디스플레이, 전계 발광 디스플레이 등의 표시 디바이스의 투명 전극 (막) 또는 태양전지 등의 광범위한 용도로 사용되고 있다. 그러나, 이 ITO 는 주성분인 인듐이 고가이기 때문에, 제조 비용의 면에서 떨어진다는 문제가 있다.
이러한 점에서, ITO 의 대체품으로서 GZO 막을 사용하는 제안이 이루어지고 있다. 이 GZO 는 산화 갈륨 (Ga2O3) 일산화 아연 (ZnO) 을 주성분으로 하는 산화 아연계 막이기 때문에 가격이 싸다는 이점이 있다. GZO 막은, 주성분인 ZnO 의 산소 결손에 의해 도전성이 증가되는 현상인 것이 알려져 있고, 도전성과 광투과성이라는 막 특성이 ITO 에 근사하면 이용이 증대될 가능성이 있다.
이 GZO 막을 형성하는 방법으로서는, 주로 스퍼터링법에 따라 실시되고 있고, 특히 조작성이나 막 안정성에서 직류 (DC) 스퍼터링 혹은 고주파 (RF) 스퍼터링 또는 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 형성되어 있다.
스퍼터링법에 의한 막의 형성은, 음극에 설치한 타겟에 Ar 이온 등의 정이온을 물리적으로 충돌시키고, 그 충돌 에너지로 타겟을 구성하는 재료를 방출시켜, 대면하고 있는 양극측의 기판에 타겟 재료와 거의 동일 조성인 막을 적층함으로써 실시된다.
그리고, 이 스퍼터링법에 의한 피복법은, 처리 시간이나 공급 전력 등을 조절함으로써, 안정적인 성막 속도로 옴스트롬 단위의 얇은 막에서 수십 ㎛ 의 두꺼운 막까지 형성할 수 있다는 특징을 갖고 있다.
이러한 GZO 막을 형성하기 위한 소결체 스퍼터링 타겟 또는 그것에 따라 형성되는 투명 도전막에 관한 제안이 몇 개 이루어지고 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1 에는, 그 일부에 이상 방전의 발생이 없고, 안정성이 있는 박막을 형성할 수 있다는 산화 아연계 소결체 타겟으로서 그 일부의 타겟 재료에 Ga2O3-ZnO 타겟 소결체가 있고, 산화 티탄, 산화 게르마늄, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 인듐, 산화 주석을 선택적으로 1 ∼ 5 중량% 첨가한 산화 아연을 주성분으로 하는 타겟이 제안되어 있다.
특허 문헌 2 에는, 이상 방전의 발생이 없고 안정성이 있는 박막을 형성할 수 있다는 GZO 소결체 스퍼터링 타겟으로서 산화 아연과 산화 갈륨의 분말 입경을 1㎛ 이하로 미세하게 하고, 소결 온도를 1300 ∼ 1550℃ 로 조정하고, 산소를 도입하면서 소결하여 밀도를 향상시킨다는 기술이 제안되어 있다.
특허 문헌 3 에는, 이상 방전의 발생이 장기에 걸쳐 적고, 투과율이 높으며 저항값이 낮은 GZO 소결체 스퍼터링 타겟으로서 Ga 을 3 ∼ 7원자%, Al, B, In, Ge, Si, Sn, Ti 에서 선택한 제 3 원소를 0.3 ∼ 3원자% 첨가한 ZnO 계 소결체가 제안되어 있다.
특허 문헌 4 에는, 산화 아연이 수분과 반응하여 전기적 특성, 광학 특성이 변화하는 것을 방지하기 위해서, 수소 가스와 불활성 가스로 이루어지는 분위기에서 스퍼터링하는 기술이 제안되어 있다.
일반적으로, GZO 막을 형성하는 경우에 특히 문제가 되는 것은 스퍼터링에 수반하여 노듈이라 불리는 미세한 돌기물이 타겟 표면의 이로젼부에 발생하고, 또한 이 노듈에서 기인하는 이상 방전이나 스플래쉬가 원인이 되어 스퍼터 챔버 내에 조대 (粗大) 한 입자 (파티클) 가 부유하고, 이것이 형성되어 있는 막에 부착하여 품질을 저하시키는 원인이 되는 것이다. 또한, 상기 이상 방전은 플라즈마 방전 상태가 불안정해져 안정적인 성막을 할 수 없다는 문제를 발생시킨다.
따라서, 기판 상에 도전막을 형성할 때에는, 스퍼터링 타겟 상에 발생한 노듈을 정기적으로 제거하는 것이 필요해져, 이것이 현저하게 생산성을 저하시킨다는 문제가 되므로, 노듈의 발생이 적고, 이상 방전 현상이 발생하지 않는 타겟이 요구 되고 있다.
특히, 최근에는 디스플레이 대형화의 경향에 있어서, 대면적의 막을 형성할 것이 요구되므로, 안적정인 성막을 할 수 있는 타겟이 특히 요구되고 있다.
상기 특허 문헌에서는 이상 방전의 문제가 지적되고 있으며, 이상 방전의 저감책으로서 상기에 나타내는 바와 같이 특허 문헌 1 에서는, 산화 티탄, 산화 게르마늄, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 인듐, 산화 주석을 선택적으로 1 ∼ 5 중량% 첨가하는 것, 또 특허 문헌 3 에서는 Al, B, In, Ge, Si, Sn, Ti 에서 선택한 제 3 원소를 0.3 ∼ 3원자% 첨가하는 것이 제안되어 있다.
이들은 모두, 소결체의 밀도를 높여 소결체 내의 공공 (空孔) 을 적게 함으로써 이상 방전을 방지하고자 하는 것이다. 그러나, 이러한 첨가재에 의해서도 소결 밀도가 충분히 오르지 않고, 또 벌크 (체적) 저항값이 높다는 문제를 갖고 있다.
또한, 타겟의 제조 공정 개선도 있지만, 제조 공정을 복잡하게 하는 것은 비용 상승의 요인이 되며, 또한 소결 방법 또는 장치를 개량하여 밀도를 상승시키려고 하는 경우에는, 설비를 대형으로 할 필요가 있다는 문제가 있어서 공업적으로 효율적인 방법이라고는 할 수 없다.
또한, GZO 소결체 타겟은 소결 조건에 따라, 벌크 저항값 및 밀도가 크게 변화되어 안정성이 부족하고, 또 소결시에 세터 등과 용이하게 반응하여, 조성 어긋남이 발생한다는 결점이 있다.
종합적으로 보아서 미량 원소를 첨가한, 즉 GZO 소결체의 성분 조성을 변경 함으로써 타겟의 밀도를 향상시켜 노듈의 형성을 방지하고, 이상 방전 현상 및 파티클의 발생을 억제하는 것이 간편하고 유효한 수법이라고 할 수 있지만, 성분 조성의 변경은 타겟의 벌크 저항값을 악화시키는 경우가 있으며, 또 소결 밀도가 반드시 개선된다고는 할 수 없기 때문에 상기 특허 문헌에 나타내는 바와 같은 예로는 충분한 대책이 잡혀져 있다고는 할 수 없다는 문제가 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평10-306367호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 평10-297964호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 평11-256320호
특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2002-363732호
상기의 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명의 산화 갈륨 (Ga2O3)-산화 아연 (ZnO) 계 스퍼터링 타겟 (GZO 계 타겟) 은, 특정의 원소를 미량 첨가하여 도전성과 밀도를 개선하는, 즉 성분 조성을 개선하여 GZO 타겟의 소결성을 안정시키고, 고밀도, 저벌크 저항, 조성 불균일이 적은 타겟을 얻는 것이다.
이로써, 노듈의 형성을 억제하고, 이상 방전 및 파티클의 발생을 방지할 수 있는 타겟을 얻음과 함께, 동일 타겟을 이용하여 투명 도전막을 형성하는 방법 및 그것에 따라 형성된 투명 도전막을 제공하는 것이다.
이상으로부터, 본 발명은,
그 1) 로서 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만인 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.
그 2) 로서 산화 아연 중의 갈륨 농도가, 산화 갈륨 환산으로 1 ∼ 7mass% 함유하는 1) 에 기재된 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.
그 3) 으로서 소결 밀도가 5.45g/㎤ 이상인 1) 또는 2) 에 기재된 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.
그 4) 로서 타겟의 벌크 저항값이 3.0mΩ 이하인 1) ∼ 3) 중 어느 하나에 기재된 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟을 제공한다.
그 5) 로서 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만인 산화 갈륨-산화 아연계 타겟을 이용하여, 스퍼터링법에 따라 기판 상에 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만인 산화 갈륨-산화 아연으로 이루어지는 박막을 형성하는 투명 도전막의 형성 방법을 제공한다.
그 6) 으로서 투명 도전막 중에, 산화 아연 중의 갈륨 농도가 산화 갈륨 환산으로 1 ∼ 7mass% 함유하는 5) 에 기재된 투명 도전막의 형성 방법을 제공한다.
그 7) 로서 스퍼터링에 의해 기판 상에 형성된 산화 갈륨-산화 아연계로 이루어지는 투명 도전막이 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들 합계량이 250ppm 미만인 산화 갈륨-산화 아연계 이루어지는 도전성이 우수한 투명 도전막을 제공한다.
그 8) 로서 투명 도전막 중에, 산화 아연 중의 갈륨 농도가 산화 갈륨 환산으로 1 ∼ 7mass% 함유하는 7) 기재된 도전성이 우수한 투명 도전막을 제공한다.
본 발명의 산화 갈륨 (Ga2O3) 일산화 아연 (ZnO) 계 스퍼터링 타겟 (GZO 계 타겟) 은, 산화 지르코늄 (ZrO2) 을 각각 20massppm 이상, 합계량으로 250massppm 미만 함유시킴으로써, GZO 타겟의 소결성을 안정시키고, 고밀도, 저벌크 저항, 조성 불균일이 적은 타겟을 얻을 수 있다. 그리고, 이 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 GZO 막의 안정적인 성막이 얻어진다는 효과를 갖는다. 또한, 이것에 수반하여 스퍼터링 성막시에 발생하는 노듈의 형성을 억제하여, 장기에 걸쳐 이상 방전을 적게 할 수 있게 되고, 또한 파티클의 발생을 방지할 수 있는 타겟을 얻을 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.
또한, 동일 타겟을 이용하여 투과율이 높고 저항값이 낮은 투명 도전막을 형성할 수 있으며, 그것에 따라 형성된 투명 도전막을 제공할 수 있다는 현저한 효과를 갖는다.
일반적으로 투명 도전막의 도전성은 면적 저항 (Ω/□) 으로 나타내고, 통상적으로 5Ω/□ 정도라는 면적 저항이 요구되고 있다. 상기와 같은 액정 디스플레이 화면에 적용하는 경우에 있어서는, 액정 화면의 고정밀화와 함께, 더욱 낮은 면적 저항이 요구되고 있다. 면적 저항은 비저항을 투명 도전막의 두께로 나눈 값으로 나타낸다.
투명 도전막의 면적 도전율은, 도전율 (비저항의 역수) 과 막 두께의 곱으로 표현되고, 이 도전율 σ (Ω-1ㆍ㎝-1) 는 막에 포함되는 캐리어 (정공 또는 전자) 가 갖는 전하 e (쿨롬) 와 캐리어 이동도 μ (㎠/Vㆍsec) 및 캐리어 농도 n (㎝-3) 의 곱으로 나타낸다 (σ(Ω-1ㆍ㎝-1)= eㆍμㆍn).
따라서, 투명 도전막의 도전율을 향상시켜, 비저항 (저항율이라고도 한다) 과 면적 저항을 저하시키기 위해서는, 캐리어 이동도 μ (㎠/Vㆍsec) 및 캐리어 농도 n (㎝-3) 의 어느 일방 또는 쌍방을 증대시키면 된다.
본원 발명의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은, 이러한 막 특성을 갖는 투명 도전막 형성용 타겟으로서 우수한 것이다. 산화 아연 중의 갈륨량으로서는 산화 갈륨 환산으로 1 ∼ 7mass% 함유하는 것이 바람직하다.
스퍼터링시의 막 특성을 좌우하는 요인으로서 상기에 나타내는 바와 같이 타겟의 밀도를 들 수 있지만, 타겟의 밀도가 높을수록, 노듈의 형성이 적고, 장기에 걸쳐 이상 방전의 발생 및 파티클 발생이 억제되어 안정적인 스퍼터링 특성과 양호한 막이 얻어진다.
한편, 타겟의 벌크 저항값은 투명 도전막의 저항률에 직접 반영되므로, 벌크 저항값의 증가를 최대한 억제해야 한다.
본원 발명의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 있어서의 고밀도화를 달성할 수 있는 도펀트로서 산화 지르코늄 (ZrO2) 과 산화 알루미늄 (Al2O3) 이 매우 유효하다라는 것을 알 수 있었다. 산화 지르코늄 (ZrO2) 과 산화 알루 미늄 (Al2O3) 을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만으로 하는 것이다.
또한, 이 산화 지르코늄과 산화 알루미늄은 GZO 에 고용하고, 후술하는 바와 같이 벌크 저항값을 낮게 유지할 수 있다는 특성을 갖는 것이다. 이 산화 지르코늄과 산화 알루미늄의 첨가는 본 발명의 가장 중요한 점이다.
산화 지르코늄과 산화 알루미늄이 각각 20massppm 미만에서는, 타겟의 고밀도화를 달성할 수 없기 때문에 20massppm 이상으로 한다. 한편 산화 지르코늄과 산화 알루미늄의 합계량이 250massppm 이상이 되면, 밀도가 저하되고 벌크 저항값이 증대된다. 산화 지르코늄과 산화 알루미늄의 과잉된 첨가는 타겟의 균열을 일으킨다는 문제도 있다. 따라서, 250massppm 이하로 하는 것이 양호하다.
또한, 본원 발명의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟의 소결 밀도는 5.45g/㎤ 이상, 소결 조건에 따라서는, 추가로 5.50g/㎤ 이상을 달성할 수 있다.
또한, 본원 발명의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟의 벌크 저항값은 3.0mΩ 이하를 달성할 수 있다. 종래의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 있어서, 소결 밀도는 5.55g/㎤ 이상의 고밀도화와 벌크 저항값은 3.0mΩ 이하를 동시에 달성할 수 있는 것은 없다.
타겟의 벌크 저항값은, 투명 도전막의 저항률에 직접 반영되어, 산화 갈륨을 1 ∼ 7mass% 함유하는 산화 갈륨-산화 아연계의 도전성 및 광투과성이 우수한 투명 도전막을 얻을 수 있다.
본 발명의 GZO 타겟의 제조 방법으로서는, 특별히 제한되는 것이 아니라, 소정량 (1 ∼ 7mass%) 의 산화 갈륨 (Ga2O3) 분말과, 미량의 산화 지르코늄 (ZrO2) 분말과, 미량의 산화 알루미늄 (Al2O3) 분말의 합계량이 20 ∼ 250massppm (미만) 인 분말 및 잔량 산화 아연 (ZnO) 분말을 준비한다.
일반적으로, 타겟의 밀도를 향상시키기 위해서는, 성형전의 분체가 미세하면 미세할수록 양호하다고 할 수 있지만, 본 발명에 있어서는, GZO 에 첨가하는 도펀트로서 상기의 산화 지르코늄 (지르코니아) 을 이용하므로, 산화 지르코늄을 미분쇄용 미디어로서 사용할 수 있다. 즉 지르코니아 비드나 지르코니아 라이닝의 용기를 사용하여 분쇄할 수 있고, 분쇄 미디어 자체가 오염원 (콘타미네이션 원) 이 되지 않는다는 이점이 있다.
이로써, 분쇄의 레벨을 향상시켜, 종래에 비해 더욱 고순도이고 또한 고밀도인 스퍼터링 타겟을 얻을 수 있다는 큰 이점이 있다.
예를 들어, 애트라이터로 혼합ㆍ미분쇄를 실시하고, 메디안 직경으로 0.8㎛ 의 혼합 분체 슬러리를 얻을 수 있다. 이 슬러리를 조립 (造粒) 하여 구 형상의 조립분을 얻는다. 또한, 이 조립분을 프레스 성형하고, 추가로 CIP (등방 냉간 프레스) 를 실시할 수 있다. 그리고, 이 성형체를 산소 분위기 중 1000 ∼ 1600℃ 정도의 온도에서 1 ∼ 5 시간 정도의 소결을 실시하여 소결체를 얻는다.
또한, 소결 조건은 임의로 변경할 수 있고, 또 분말의 제조 방법도 상기 이 외에도 변경할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니다. 이상에 의해 소결 밀도 5.45g/㎤ 이상, 소결 온도를 선택함으로써, 추가로 5.50g/㎤ 이상을 달성할 수 있다.
이 소결체를 연삭, 절단을 실시하여 소정 형상의 스퍼터링용 타겟으로 가공하고, 산화 갈륨을 1 ∼ 7mass% 함유하는 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟을 얻는다.
다음으로, 이들 소결체 스퍼터링 타겟을 이용하여 유리 기판 등에 DC 스퍼터, RF 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링 등을 이용하여 투명 전극막을 형성한다. 기판에는 통상적으로 광투과성의 유리를 사용하는데, 특별히 유리에 제한되는 것이 아닌 것을 알아야 한다.
산화 갈륨-산화 아연계 소결체 타겟은 도전성을 가지므로, DC 스퍼터에서 용이하게 성막할 수 있다. 따라서, 단순하며 신뢰성이 높고, 가장 안정적인 DC 스퍼터링 장치를 이용하여 성막하는 것이 양호하다. DC 스퍼터링 조건의 대표예를 하기에 나타낸다.
이 스퍼터링 조건도 임의로 변경할 수 있는 것이다.
스퍼터 가스 : Ar90 ∼ 100%, 0 ∼ 10%O2
스퍼터 가스압 : 0.1 ∼ 5Pa
전력량 : 0.2 ∼ 6W/㎠
성막 속도 : 약 100 ∼ 300Å/min
기판 온도 : 실온 ∼ 300℃
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례로서 이 예에 제한되는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 실시예 이외의 양태 혹은 변형을 모두 포함하는 것이다.
(실시예 1)
평균 입경이 1㎛ 이하인 산화 지르코늄 (ZrO2) 분을 50massppm, 평균 입경이 1㎛ 이하인 산화 알루미늄 (Al2O3) 분을 20massppm 에 칭량함과 함께, 산화 갈륨 (Ga2O3) 분말 : 5mass%, 잔부 산화 아연 (znO) 이 되도록 각각 칭량하였다.
이들을 지르코니아 (ZrO2) 볼 또는 비드를 분쇄 미디어로서 이용하고, 애트라이터로 혼합 및 미분쇄를 실시하여 메디안 직경으로 0.8㎛ 의 혼합 분체 슬러리를 얻었다.
이 슬러리를 조립하여 구 형상의 조립분을 얻었다. 또한 이 조립분을 프레스 성형하고, 추가로 ClP (등방 냉간 프레스) 를 실시하였다. 그리고 이 성형체를 대기 중, 1450℃, 1500℃ 의 온도에서 각각 5 시간 소결을 실시하여 소결체를 얻었다. 이 소결체를 연삭, 절단을 실시하여 소정 형상의 스퍼터링용 타겟으로 가공하였다.
그리고, 이로써 얻어진 소결체 타겟의 밀도 및 벌크 저항값을 측정하였다.
이 결과를 표 1 에 나타낸다. 타겟으로 함유되는 산화 지르코늄 (ZrO2) 및 산화 알루미늄 (Al2O3) 은 ICP (유도 결합 플라즈마법) 에서 지르코늄 및 알루미늄의 양을 측정하여 타겟 전체량에 대해 ZrO2 환산량을 구한 것이다. 타겟 중에 함유되는 ZrO2 량은 소결전의 첨가량과 거의 동등한 양이 되어 있었다.
타겟 밀도는 아르키메데스법에 따라 측정하였다. 또한, 벌크 저항값은 경면 연마한 타겟의 거의 전역에 걸쳐서 5 지점에 있어서 랜덤하게 측정 위치를 정해 타겟 절단면의 표면으로부터 2mm 의 깊이 위치에서 4 심침법을 이용하여 측정하고, 그 평균치를 채용하였다.
Figure 112008040428202-pct00001
표 1 에 나타내는 바와 같이, 소결 온도가 1450℃ 및 1500℃ 에 걸쳐 고온이 됨에 따라, 밀도가 높아지고 또한 벌크 저항값이 저하되는 경향이 있다.
그러나, 소결 온도가 고온이 되면 재료의 증발 (휘발) 이 일어나 타겟을 구성하는 성분에 따라, 증발량이 상이하므로 조성 변동을 발생시킬 우려가 있다. 타겟 표면으로부터 산화 아연의 일부가 증발하여 고온이 될수록 그것이 현저해지는데, 조성 변동이 발생한 층은 절삭에 의해 제거할 필요가 있다. 고온에서의 소결에 의해 표면의 조성이 어긋난 층이 증대되면, 그 절삭량이 증가되어 수율이 저하된다는 문제가 나오므로, 가능하면 보다 저온에서의 소결이 바람직하다고 할 수 있다.
이렇게, 저온에서의 소결이 바람직한데, 그 경우에는 저밀도화와 고벌크 저항화 방향을 향하므로, 이 밸런스를 조정하여, 요구되는 타겟의 밀도와 벌크 저항의 조건에 따라, 적절히 선택하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
표 1 에 1450℃ 에서 소결한 경우를 나타내는데, 산화 지르코늄을 50massppm, 산화 알루미늄을 20massppm 첨가한 본 실시예 1 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은, 무첨가 (후술하는 비교예 1) 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 비하여, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.45g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.57mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어진다는 것을 알 수 있다.
동일하게 표 1 에 나타내는 바와 같이, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 산화 지르코늄을 50massppm, 산화 알루미늄을 20massppm 첨가한 본 실시예 1 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은, 무첨가 (후술하는 비교예 1) 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 비하여 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다.
즉, 5.55g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.32mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건으로 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다. 노듈의 발생량 (피복률) 은 스퍼터링 개시 1 시간 후의 표면 관찰에 의해, 이상 방전은 스퍼터링 10 시간 후의 이상 방전을 측정하였다. 이하는 스퍼터 조건을 나타낸다.
스퍼터 가스 : Ar (100%)
스퍼터 가스압 : 0.6Pa
전력량 : 1500W
성막 속도 : 120Å/min
이 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.731% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.377% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 398 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 222 회였다. 이들은 후술하는 비교예에 비해 감소되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색 없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과를 얻을 수 있다.
(실시예 2 ∼ 10)
실시예 2 ∼ 10 에 대해서는, 실시예 1 과 동일한 성분을 배합비를 변화시켜, 실시예 1 과 동일한 조건으로 소결하여, 그 밀도, 벌크 저항값을 측정함과 함께 타겟을 제작하고, 이것을 스퍼터링한 경우의 노듈 피복률, 이상 방전 횟수를 측정하였다. 타겟의 제작 방법, 각종 측정 방법은 실시예와 동일한 수법을 사용하였다. 이들 결과를 동일하게 표 1 에 나타낸다.
(실시예 2 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 100massppm, 산화 알루미늄을 20massppm 첨가한 (또한, 산화 갈륨 (Ga2O3) 첨가량 : 5mass%, 잔부 산화 아연 (ZnO) 은 실시예 1 과 동일하다. 이하의 실시예의 설명문에서는 이 기재를 생략한다) 본 실시예 2 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.47g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.73mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.57g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.23mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다.
그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.665% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.325% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 368 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 202 회로서 현저하게 감소하였다.
이렇게, 실시예 2 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 3 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 20massppm, 산화 알루미늄을 50massppm 첨가한 본 실시예 3 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.46g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.60mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.55g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.26mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다.
그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.698% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.389% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 383 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 231 회로서 현저하게 감소하였다. 이렇게, 실시예 3 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 4 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 20massppm, 산화 알루미늄을 100massppm 첨가한 본 실시예 4 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.42g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.57mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.55g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.26mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다.
그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.831% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.380% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 445 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 224 회로서 현저하게 감소하였다. 이렇게, 실시예 4 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 5 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 50massppm, 산화 알루미늄을 100massppm 첨가한 본 실시예 5 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.49g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.41mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.55g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.25mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다.
그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.598% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.372% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 335 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 218 회로서 현저하게 감소하였다. 이렇게, 실시예 5 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 6 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 100massppm, 산화 알루미늄을 50massppm 첨가한 본 실시예 6 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.45g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.50mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.58g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.21mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다.
그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.731% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.293% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 398 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 187 회로서 현저하게 감소하였다. 이렇게, 실시예 6 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 7 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 100massppm, 산화 알루미늄을 100massppm 첨가한 본 실시예 7 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.47g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.51mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.56g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.29mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다. 그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.665% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.358% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 367 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 217 회로서 현저하게 감소하였다. 이렇게, 실시예 7 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 8 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 20massppm, 산화 알루미늄을 200massppm 첨가한 본 실시예 8 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.44g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.68mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.55g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.40mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다. 그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.765% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.374% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 414 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 220 회로서 현저하게 감소하였다. 이렇게, 실시예 8 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 9 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 200massppm, 산화 알루미늄을 20massppm 첨가한 본 실시예 9 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.49g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.35mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.60g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.11mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다.
그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.598% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.228% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 335 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 156 회로서 현저하게 감소하였다. 이렇게, 실시예 9 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 10 의 평가 결과)
표 1 에 나타내는 바와 같이, 산화 지르코늄을 50massppm, 산화 알루미늄을 180massppm 첨가한 본 실시예 10 의 고밀도 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟은 1450℃ 에서 소결한 경우, 밀도 및 벌크 저항값이 현저하게 개선되어 있다. 즉, 5.43g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.64mΩㆍ㎝ 로 되어, 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 1500℃ 에서 소결한 경우에서는 5.55g/㎤ 의 밀도를 구비하고, 또 벌크 저항값은 2.41mΩㆍ㎝ 로 되어, 더욱 바람직한 고밀도 및 저벌크 저항값이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 이 스퍼터링 타겟을 이용하여, 다음의 조건에서 유리 기판 상에 DC 스퍼터링을 실시하여, 노듈의 발생량 (피복률) 및 이상 방전을 측정 및 관찰하였다.
그 결과, 1450℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.798% 로 낮고, 1500℃ 소결인 경우의 노듈 피복률은 0.388% 로 낮았다. 또한, 스퍼터링 10 시간 후의 스퍼터링에 있어서, 이상 방전의 발생 횟수를 관찰한 바, 1450℃ 소결인 경우에 있어서 430 회이고, 1500℃ 소결인 경우에 있어서 231 회로서 현저하게 감소하였다.
이렇게, 실시예 10 의 소결체 타겟은 후술하는 비교예에 비하여, 노듈 피복률 및 이상 방전의 발생 횟수가 적고, 양호한 타겟인 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 성막의 비저항 (Ωㆍ㎝) 및 550㎚ 에서의 투과율% 의 막 특성을 조사했는데, 표준의 ITO 막과 거의 손색없고, 양호한 가시광의 투과율과 높은 도전성을 나타내었다. 상기 실시예에 있어서는 Ga2O3 5mass% 첨가량의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에 대해 설명했는데, 산화 갈륨이 1 ∼ 7mass% 의 범위이면 동일한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
(비교예 1, 2, 3)
산화 지르코늄 및 산화 알루미늄 무첨가인 경우 (비교예 1) 및 평균 입경이 1㎛ 이하인 ZrO2 분을 200massppm, 산화 알루미늄을 50massppm 첨가한 경우 (비교예 2) 에 평균 입경이 1㎛ 이하인 ZrO2 분을 50massppm, 산화 알루미늄을 1000massppm 첨가한 경우 (비교예 3) 에 각각 칭량함과 함께 추가로 Ga2O3 분말을 5mass% 로 잔부 산화 아연 (ZnO) 이 되도록 칭량하였다.
다음으로, 지르코니아 (ZrO2) 볼 (비드) 을 분쇄 미디어로서 이용하여, 이들을 애트라이터로 혼합ㆍ미분쇄를 실시하여, 메디안 직경으로 0.8㎛ 인 혼합 분체 슬러리를 얻었다. 이 슬러리를 조립하여 구 형상의 조립분을 얻었다.
또한, 이 조립분을 프레스 성형하고, 추가로 CIP (등방 냉간 프레스) 를 실시하였다. 그리고 이 성형체를 대기 중, 1450℃, 1500℃ 의 온도에서 각각 5 시간 소결을 실시하여 소결체를 얻었다. 이들 소결체를 연삭, 절단을 실시하여 소정 형상의 스퍼터링용 타겟으로 가공하였다.
그리고, 이로써 얻어진 소결체 타겟의 밀도 및 벌크 저항값을 측정하였다. 이 결과를 동일하게 표 1 에 나타낸다. 또한, 타겟에 함유되는 산화 지르코늄 (ZrO2), 산화 알루미늄 (Al2O3) 의 함유량, 타겟 밀도 및 벌크 저항값은 실시예와 동일한 방법으로 측정하였다.
표 1 에 나타내는 바와 같이, 무첨가인 경우의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟인 비교예 1 에서는, 1450℃ 에서 소결한 경우에 소결 밀도는 5.39g/㎤, 벌크 저항값은 3.17mΩㆍ㎝ 로 되고, 1500℃ 에서 소결한 경우에 소결 밀도는 5.52g/㎤, 벌크 저항값은 3.00mΩㆍ㎝ 로 되었다.
이들에 나타내는 바와 같이, 동일한 소결 조건에서는 어느 실시예보다 저고밀도 및 고벌크 저항이 되어, 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟으로서 부적합한 것을 알 수 있었다.
비교예 2 에 나타내는 타겟은, 산화 지르코늄을 200massppm, 산화 알루미늄 50massppm 함유하는 (이 경우의 첨가 합계량은 250massppm) 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟이다.
이 비교예 2 의 타겟의 산화 지르코늄과 산화 알루미늄의 첨가 합계량은 본 발명의 상한을 초과하고 있지만, 근사하므로 본 실시예에 비해 그다지 큰 특성상 차이는 없다. 그러나, 그래도 1450℃ 에서 소결한 경우에는 밀도가 5.35g/㎤ 로 저하되고, 벌크 저항값은 2.94mΩㆍ㎝ 로 높아지는 경향이 있다. 그리고 1500℃ 에서 소결한 경우에는, 실시예에 비하여 밀도가 5.48g/㎤ 로 저하되고, 벌크 저항값은 2.32mΩㆍ㎝ 로 되었다. 이렇게, 실시예의 경우보다 밀도가 저하되고, 타겟으로서 바람직하지 않은 것을 알 수 있다.
비교예 3 에 나타내는 타겟은, 산화 지르코늄을 50massppm, 산화 알루미늄 1000massppm 함유하는 (이 경우의 첨가 합계량은 1050massppm) 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟이다.
이 비교예 3 의 타겟의 산화 지르코늄과 산화 알루미늄의 첨가 합계량은, 본 발명의 상한을 크게 초과하고 있다. 1450℃ 에서 소결한 경우에는 밀도가 5.36g/㎤ 로 저하되고, 벌크 저항값이 3.25mΩㆍ㎝ 로 높아졌다. 그리고 1500℃ 에서 소결한 경우에는 밀도가 5.47g/㎤ 로 저하되고, 벌크 저항값이 2.70mΩㆍ㎝ 로 높아졌다. 모두, 실시예의 경우보다 밀도가 저하되고, 벌크 저항값도 높아져 타겟으로서 바람직하지 않은 것을 알 수 있었다.
다음으로, 실시예와 동일한 조건으로, 이들 소결체 타겟을 이용하여 유리 기판에 DC 스퍼터에 의해 다음의 조건에서 투명 전극막을 형성하였다.
실시예와 동일하게, 노듈의 발생량 (피복률) 은 스퍼터링 개시 1 시간 후의 표면 관찰에 의해, 이상 방전은 스퍼터링 10 시간 후의 이상 방전을 측정하였다. 이 결과를 동일하게 표 1 에 나타낸다.
비교예 1 의 산화 지르코늄 무첨가의 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟을 1450℃ 및 1500℃ 에서 소결한 타겟은 DC 스퍼터할 수 있었지만, 노듈의 피복률이 각각 0.925%, 0.420% 및 이상 방전 횟수가 각각 483 회, 250 회로 실시예보다 많아져 불량이었다.
비교예 2 에 나타내는 산화 지르코늄을 200massppm, 산화 알루미늄 50massppm 를 함유하는 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟에서는, 1450℃ 및 1500℃ 에서 소결한 경우의 노듈의 피복률이 각각 1.068%, 0.631% 및 이상 방전 횟수가 각각 557 회, 350 회로 실시예보다 많아지고, 실시예와 비교하여 노듈의 피복률 및 이상 방전 횟수가 많아져 불량이었다.
또한, 산화 지르코늄을 50massppm, 산화 알루미늄 1000massppm 를 함유하는 비교예 3 의 타겟에서는, 1450℃ 및 1500℃ 에서 소결한 경우의 노듈의 피복률이 각각 1.034%, 0.665% 및 이상 방전 횟수가 각각 542 회, 367 회로 실시예와 비교하여 노듈의 피복률 및 이상 방전 횟수가 많아져 불량이었다.
이상에 나타내는 바와 같이, 적당한 양의 산화 지르코늄을 첨가함으로써 스퍼터 특성, 특히 노듈의 피복률을 억제하고, 이 노듈에서 기인하는 이상 방전이나 스플래쉬가 원인이 되어 생기는 파티클의 발생을 억제하여 도전막의 품질 저하를 효과적으로 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
그러나, 산화 지르코늄 첨가량 및 산화 알루미늄 첨가량이 각각 20massppm 미만에서는 그 효과가 없고, 또 산화 지르코늄 및 산화 알루미늄 첨가량의 합계가 250massppm 를 초과하면 벌크 저항값이 증가되고, 또 소결 밀도의 향상도 볼 수 없게 되며, 추가로 균열이 발생하는 문제가 있으므로 산화 지르코늄 및 산화 알루미늄 첨가량의 합계의 상한치는 250massppm 미만으로 하는 것이 적당하다.
또한, 산화 지르코늄을 미분쇄용 미디어로서 사용할 수 있다. 즉 지르코니아 비드나 지르코니아 라이닝의 용기를 사용하여 분쇄할 수 있고, 분쇄 미디어 자체가 오염원 (콘타미네이션 원) 이 되지 않는다는 이점이 있어, 타겟의 고밀도화를 용이하게 할 수 있다는 이점이 있다. 이렇게, 산화 지르코늄의 적당량 (소량) 첨가는 스퍼터 특성 개선에 매우 유효하다.
산화 갈륨 (Ga2O3)-산화 아연 (ZnO) 계 스퍼터링 타겟 (GZO 계 타겟) 은, 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들 합계량이 250ppm 미만으로 함으로써, GZO 타겟의 소결성을 안정시켜, 고밀도, 저벌크 저항, 조성 불균일이 적은 타겟을 얻을 수 있다.
그리고, 이 타겟을 이용하여 스퍼터함으로써 GZO 막의 안정적인 성막이 얻어진다는 효과를 갖는다. 이것에 수반하여 스퍼터링 성막시에 발생하는 노듈의 형성을 억제하여 장기에 걸쳐 이상 방전을 적게 할 수 있고, 또한 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 이로써, 양호한 가시광의 투과율과 도전성을 유지할 수 있는 투명 전극막을 얻을 수 있다.
따라서, 액정 디스플레이, 일렉트로 루미네선스 디스플레이 등의 표시 디바이스의 투명 전극 (막) 또는 태양 전지 등의 광범위한 용도에 유용하다.

Claims (8)

  1. 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만이며, 타겟의 벌크 저항값이 3.0mΩ 이하인 것을 특징으로 하는 투명 도전막 형성용 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟.
  2. 제 1 항에 있어서,
    산화 아연 중의 갈륨 농도가, 산화 갈륨 환산으로 1 ∼ 7mass% 함유하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막 형성용 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    소결 밀도가 5.45g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 투명 도전막 형성용 산화 갈륨-산화 아연계 소결체 스퍼터링 타겟.
  4. 삭제
  5. 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만이며, 타겟의 벌크 저항값이 3.0mΩ 이하인 산화 갈륨-산화 아연계 타겟을 이용하여, 스퍼터링법에 따라 기판 상에 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만인 산화 갈륨-산화 아연으로 이루어지는 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    투명 도전막 중에, 산화 아연 중의 갈륨 농도가, 산화 갈륨 환산으로 1 ∼ 7mass% 함유하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막의 형성 방법.
  7. 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만이며, 타겟의 벌크 저항값이 3.0mΩ 이하인 산화 갈륨-산화 아연계 타겟을 이용하여, 스퍼터링에 의해 기판 상에 형성된 산화 갈륨-산화 아연계로 이루어지는 투명 도전막이, 산화 지르코늄과 산화 알루미늄을 각각 20massppm 이상 함유하고, 이들의 합계량이 250ppm 미만인 것을 특징으로 하는 산화 갈륨-산화 아연계로 이루어지는 투명 도전막.
  8. 제 7 항에 있어서,
    투명 도전막 중에, 산화 아연 중의 갈륨 농도가, 산화 갈륨 환산으로 1 ∼ 7mass% 함유하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
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