KR101168447B1 - 산화인듐-산화아연-산화마그네슘계 스퍼터링 타겟 및 투명 도전막 - Google Patents
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Abstract
스퍼터링시에 노듈을 발생하지 않는 타겟을 제공한다. 또한, 에칭성이 우수하고, 또한 특히 400 내지 450 nm 영역의 투명성이 우수한 비정질 투명 도전막을 제공한다. 특히, 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘을 포함하는 스퍼터링 타겟이 개시되어 있고, 이 스퍼터링 타겟은 스퍼터링시에 노듈을 발생하지 않는다. 또한, 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘을 포함하는 비정질 투명 도전막이고, 이 비정질 투명 도전막은 에칭성이 우수하고, 또한 400 내지 450 nm 영역의 광선 투과율이 높다.
스퍼터링, 산화인듐, 산화아연, 산화마그네슘, 비정질 투명 도전막, 에칭성, 투과율
Description
본 발명은 액정 구동용 전극 기판, EL용 전극 기판에 관한 것이고, 특히 이들 전극 기판에 이용되는 투명 전극을 구성하는 투명 도전막에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 투명 도전막을 제조하기 위해서 이용되는 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
종래부터 투명 도전막용 스퍼터링 타겟으로서 Sn을 도핑한 재료가 검토되었다. 특히, ITO(인듐ㆍ주석 산화물: Indium Tin Oxide)은 널리 이용되었다.
그러나, ITO의 경우에는 그의 비저항을 낮추기 위해서 결정화시킬 필요가 있었다. 그 때문에 고온에서 막 형성하거나 또는 막 형성 후에 소정의 가열 처리를 행할 필요가 있었다.
또한, 결정화한 ITO막의 에칭 가공시에는 강산인 왕수(질산ㆍ염산의 혼합액)가 에칭액으로서 이용되었지만, 강산을 사용하는 것에 의한 결점의 발생이 문제가 되는 경우가 있다. 즉, TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터) 등을 구성 요소로서 사용하는 액정 표시 장치에서는 게이트 선, 소스ㆍ드레인 선(또는 전극) 으로서 금속 세선을 사용하는 경우가 있다. 이 경우에는, ITO막의 에칭 가공시에 왕수에 의해 이들 배선 재료가 단선되거나 선 가늘어짐이 발생한다는 문제가 생기는 경우가 있었다.
따라서, 막 형성시에 스퍼터링 가스 중에 수소나 물을 존재시킴으로써 비정질 ITO를 막 형성하고, 막 형성된 비정질 ITO를 약산으로 에칭하는 방법이 제안되었다. 그러나, ITO 자체는 결정성이기 때문에, 약산으로 에칭을 행한 경우에는 에칭 잔사를 발생하는 것이 문제가 되는 경우가 있었다. 또한, 막 형성시에 스퍼터링 가스 중에 수소 또는 물을 산재시키면, ITO 스퍼터링 타겟 상에 노듈(nodules)이라 불리는 돌기가 발생하여 이상 방전의 원인으로도 될 우려도 있었다.
한편, 일반적으로 투명 도전막에 첨가되는 Sn 이외의 첨가 금속으로서, Zn을 첨가하는 스퍼터링 타겟이나 도전 재료, 투명 도전막에 관한 특허의 일례로서 다음과 같은 특허 문헌이 개시되어 있다.
예를 들면, 하기 특허 문헌 1에는 In과 Zn을 주성분으로 하고, 화학식 In2O3(ZnO)m(m=2 내지 20)으로 표시되는 육방정 층상 화합물을 포함하는 타겟이 개시되어 있다. 이 타겟에 따르면, ITO막보다 내습성이 우수함과 동시에 ITO막과 동등한 도전성 및 광투과율을 갖는 투명 도전막이 얻어진다.
또한, 하기 특허 문헌 2에는 비정질 산화물에 있어서의 아연 원소와 인듐 원소의 원자비인 Zn/(Zn+In)의 값이 0.2 내지 0.9 미만인 액정 구동용 투명 전극을 구비하는 액정 디스플레이용 컬러 필터이며, 상기 액정 구동용 투명 전극에 균열이 나 박리가 발생하기 어려운 액정 디스플레이용 컬러 필터가 개시되어 있다.
또한, 하기 특허 문헌 3에는 In 및 Zn을 함유하고, In/(In+Zn)의 값이 0.8 내지 0.9인 도전성 투명 기재이며, 에칭 특성, 비저항의 열적 안정성이 우수한 도전성 투명 기재가 개시되어 있다.
또한, 이들 개시된 특허 문헌 1 내지 3 중에는 노듈이 발생하지 않는 타겟이 얻어지는 것이나, 에칭성이 우수하고 또한 ITO와 동등한 비저항을 갖는 투명 도전막이 얻어지는 것이 기재되어 있는 특허 문헌도 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (평)06-234565호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 (평)07-120612호 공보
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 (평)07-235219호 공보
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 (평)08-264022호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 비정질의 투명 도전막에서는 밴드 갭이 명확하게 생기지 않는, 즉 밴드 갭이 그만큼 크지 않기 때문에 단파장측, 특히 400 내지 450 nm 영역에서의 광선 투과율이 저하된다는 문제가 발생하는 경우가 있었다.
이에 대하여 상기 특허 문헌 4에서는 유사(擬) 3원계 산화물의 조성을 조정함으로써 굴절률을 제어할 수 있고, 또한 투명성이 높은 투명 도전막을 제조하였다. 그러나, 이 투명 도전막을 막 형성하기 위해서 사용되는 스퍼터링 타겟의 도전율이 낮아 스퍼터링하기 어렵거나, 막 형성된 투명 도전막이 결정성이기 때문에 에칭성이 그만큼 높지 않다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그의 목적은 스퍼터링시에 노듈을 발생하지 않는 타겟을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 에칭성이 우수하고 또한 특히 400 내지 450 nm 영역의 투명성이 우수한 (400 내지 450 nm 영역에서 높은 광선 투과율을 갖는) 비정질 투명 도전막을 제공하는 것이다.
<발명의 구성 및 작용>
스퍼터링
타겟의
발명
(1) 따라서, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟이다.
산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 스퍼터링 타겟에 산화마그네슘을 더 첨가함으로써 스퍼터링시에 생기는 노듈 발생을 보다 효과적으로 억제하고, 이상 방전이 적은 타겟이 얻어진다.
(2) 또한, 본 발명은 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘을 포함하는 스퍼터링 타겟에 있어서 X선 회절에 의해 얻어지는 결정 피크를 관찰한 경우에, 상기 결정 피크가 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 화학식 In2O3(ZnO)m(여기서, m은 3 내지 20의 정수임)으로 표시되는 육방정 층상 화합물과 산화인듐 및 산화마그네슘으로 이루어지는 In2MgO4에서 유래하는 피크를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟이다.
X선 회절에 의해 스퍼터링 타겟 표면을 측정한 결과, 얻어지는 결정 피크를 관찰한 경우에, 이 결정 피크에는 소정의 육방정 층상 화합물와 In2MgO4에서 유래하는 피크가 포함되어 있는 것이 필수이다. 여기서, 소정의 육방정 층상 화합물이란, 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 화학식 In2O3(ZnO)m(여기서, m은 3 내지 20의 정수임)으로 표시되는 육방정 층상 화합물이다. 또한, 상기 In2MgO4는 산화인듐 및 산화마그네슘으로 구성된다.
산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 육방정 층상 화합물의 구체적인 예로서는, In2Zn3O6, In2Zn4O7, In2Zn5O8 등을 들 수 있으며, 그의 화학식은 In2O3(ZnO)m(여기서 m은 3 내지 20의 정수임)으로 표시된다. 또한, EPMA(Electron Probe Microanalysis: X선 마이크로분석기)의 맵핑에 의한 이들 복합 산화물의 결정 입자의 크기는 10 ㎛ 이하, 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
스퍼터링 타겟이 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 상기 육방정상 화합물 및 In2MgO4 등을 포함하지 않는 경우에는, 스퍼터링 타겟의 벌크 저항이 10 mΩcm 초과가 되는 경우가 있다. 이와 같이, 벌크 저항이 10 mΩcm 초과가 되면, 스퍼터링 중에 이상 방전이 생기거나 스퍼터링 타겟이 쪼개지거나 하는 경우가 있다.
(3) 또한, 본 발명은 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 육방정 층상 화합물과 산화인듐 및 산화마그네슘으로 이루어지는 In2MgO4를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 스퍼터링 타겟이다.
(4) 또한, 본 발명은 [In]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.74 내지 0.94이고, [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.05 내지 0.25이고, [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.01 내지 0.20인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재한 스퍼터링 타겟이다. 여기서, [In]은 단위 부피당 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 단위 부피당 아연 원자의 수를 나타내고, [Mg]는 단위 부피당 마그네슘 원자의 수를 나타낸다.
인듐의 조성
본 발명의 스퍼터링 타겟에 있어서 [In]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.74 내지 0.94이다. [In]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.74 미만인 경우에는 스퍼터링 타겟의 벌크 저항이 지나치게 커지거나, 막 형성된 투명 도전막의 비저항이 커지는 경우가 있다. 한편, [In]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.94 초과인 경우에는 막 형성된 투명 도전막의 비저항이 커지거나 투명 도전막이 결정화되고, 에칭시에 잔사를 발생하는 경우가 있다.
아연의 조성
또한, 본 발명의 스퍼터링 타겟에 있어서 [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.05 내지 0.25이다. [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.05 미만인 경우에는 막 형성된 투명 도전막의 비저항이 지나치게 커지거나 결정화하는 경우가 있다. 한편, [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.25 초과인 경우에는 막 형성된 투명 도전막의 비저항이 지나치게 커지는 경우가 있다.
마그네슘의 조성
또한, 본 발명의 스퍼터링 타겟에 있어서 [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.01 내지 0.20이다. [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.01 미만인 경우에는 막 형성된 투명 도전막의 비저항이 지나치게 커지거나 결정화하는 경우가 있고, 또한 투명 도전막이 투과율이 높아지지 않는 경우가 있다. 한편, [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.25 초과인 경우에는, 막 형성된 투명 도전막의 비저항이 지나치게 커지는 경우가 있다.
(5) 또한, 본 발명은 +4가의 금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재한 스퍼터링 타겟이다.
+4가란, 금속 산화물 중의 금속 원자의 원자가가 +4인 것을 의미한다. +4가의 금속 산화물을 포함함으로써 스퍼터링 타겟의 벌크 저항이 내려가 이상 방전을 방지할 수 있다.
(6) 또한, 본 발명은 +4가의 상기 금속 산화물이 SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2인 것을 특징으로 하는 상기 (5)에 기재된 스퍼터링 타겟이다.
+4가의 금속 산화물 중에서도 SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2를 바람직하게 사용할 수 있다.
(7) 또한, 본 발명은 SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2 및 Ga2O3으로 이루어지는 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (6)에 기재된 스퍼터링 타겟이다.
(8) 또한, 본 발명은 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 상기 금속 산화물의 첨가량이 [M]/[전체 금속]=0.0001 내지 0.15인 것을 특징으로 하는 상기 (7)에 기재된 스퍼터링 타겟이다. 여기서, [M]은 단위 부피당 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속, 즉 단위 부피당 Sn, Zr, Ge, Ce, Ga 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원자수를 나타내고, [전체 금속]은 단위 부피당 전체 금속, 즉 단위 부피당 In, Zn, Mg와 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속 원자의 총수를 나타낸다.
스퍼터링 타겟에 있어서 [M]/[전체 금속]의 값은 0.0001 내지 0.15이고, 바람직하게는 0.0003 내지 0.12이고, 보다 바람직하게는 0.0005 내지 0.1이다. [M]/[전체 금속]의 값이 0.0001 미만인 경우에는 첨가 효과가 발휘되지 않는 경우가 있고, 한편 [M]/[전체 금속]의 값이 0.15를 초과하는 경우에는 막 형성된 투명 도전막의 에칭성이 거의 향상되지 않는 경우가 있다.
비정질
투명
도전막의
발명
(9) 또한, 본 발명은 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘을 포함하는 것을 특징하는 비정질 투명 도전막이다.
투명 도전막이 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘을 포함함으로써 완전히 비정질의 투명 도전막이 얻어진다. 이와 같이 투명 도전막을 비정질로 함으로써 에칭시에 에칭 잔사를 거의 발생하지 않게 되는 것이다. 또한, 투명 도전막이 산화마그네슘을 포함함으로써 투명 도전막의 400 내지 450 nm 영역에 있어서의 광선 투과율의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
(10) 또한, 본 발명은 [In]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.74 내지 0.94이고, [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.05 내지 0.25이고, [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.01 내지 0.20인 것을 특징으로 하는 상기 (9)에 기재된 비정질 투명 도전막이다. 여기서, [In]은 단위 부피당 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 단위 부피당 아연 원자의 수를 나타내고, [Mg]는 단위 부피당 마그네슘 원자의 수를 나타낸다.
인듐의 조성
본 발명의 투명 도전막에 있어서 [In]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값은 0.74 내지 0.94이고, 바람직하게는 0.7 내지 0.92이고, 보다 바람직하게는 0.75 내지 0.9이다. [In]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.74 미만인 경우에는 투명 도전막의 비저항이 지나치게 커지는 경우가 있고, [In]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.94 초과인 경우에는 투명 도전막이 결정화되기 쉬워지거나 비저항이 커지는 경우가 있다.
아연의 조성
본 발명의 투명 도전막에 있어서 [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값은 0.05 내지 0.25이고, 바람직하게는 0.07 내지 0.25, 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.22이다. [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.05 미만인 경우에는 투명 도전막이 결정화되기 쉬워지거나 비저항이 커지는 경우가 있다. 한편, [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.25 초과인 경우에는 투명 도전막의 비저항이 지나치게 커지는 경우가 있다.
마그네슘의 조성
본 발명의 투명 도전막에 있어서 [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.01 내지 0.2이고, 바람직하게는 0.01 내지 0.15이며, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.1이다. [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.01 미만인 경우에는 투명 도전막이 투과율이 높아지지 않거나 결정화하기 쉬워지거나 비저항이 커지는 경우가 있다. [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값이 0.20 초과인 경우에는 막 형성된 투명 도전막의 비저항이 지나치게 커지는 경우가 있다.
투명 도전막 중의 In, Zn, Mg의 함유량이 상기 범위내에 있지 않은 경우에는, 투명 도전막은 바람직한 투명성, 비저항, 에칭성 등을 얻을 수 없는 경우가 있다.
(11) 또한, 본 발명은 +4가의 금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 비정질 투명 도전막이다.
투명 도전막에 +4가의 금속 산화물을 포함시킴으로써 타겟의 벌크 저항이 감소되고, 안정한 방전 상태로 투명 도전막을 막 형성할 수 있다. 이 때문에, 보다 안정한 투명 도전막이 얻어진다.
(12) 또한, 본 발명은 +4가의 상기 금속 산화물이 SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2인 것을 특징으로 하는 상기 (11)에 기재된 비정질 투명 도전막이다.
+4가의 금속 산화물 중에서도 SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2를 바람직하게 사용할 수 있다.
(13) 또한, 본 발명은 SnO2, ZrO2 및 GeO2, CeO2 및 Ga2O3으로 이루어지는 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 비정질 투명 도전막이다.
(14) 또한, 본 발명은 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 상기 금속 산화물의 첨가량이 [M]/[전체 금속]=0.0001 내지 0.15인 것을 특징으로 하는 상기 (13)에 기재된 비정질 투명 도전막이다. 여기서, [M]은 단위 부피당 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속, 즉 단위 부피당 Sn, Zr, Ge, Ce, Ga 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원자수를 나타내고, [전체 금속]은 단위 부피당 전체 금속, 즉 단위 부피당 In, Zn, Mg와 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속 원자의 총수를 나타낸다.
투명 도전막에 있어서 [M]/[전체 금속]의 값은 [M]/[전체 금속]=0.0001 내지 0.15이고, 바람직하게는 0.0003 내지 0.12이며, 보다 바람직하게는 0.0005 내지 0.1이다. [M]/[전체 금속]의 값이 0.0001 미만인 경우에는, 첨가 효과가 발휘되지 않는 경우가 있고, [M]/[전체 금속]의 값이 0.15를 초과하는 경우에는 투명 도전막의 에칭성이 거의 향상되지 않는 경우가 있다.
<발명의 효과>
상기한 바와 같이, 본 발명의 스퍼터링 타겟은 스퍼터링시에 노듈을 거의 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 비정질 투명 도전막은 약산(유기산 등)에 의한 에칭에 의해 잔사 등이 거의 발생하지 않고, 또한 400 내지 450 nm 영역의 투명성(광선 투과성)이 우수하다.
도 1은 본 실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 2에 있어서의 스퍼터링용 타겟 및 투명 도전막의 물성 매개 변수를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시예 1에 있어서의 타겟 1의 X선 차트를 나타내는 도면이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다.
실시예 1
타겟
1
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 In2O3 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 ZnO 분말, 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말을 소정의 비율로 칭량하여 혼합한 후, 수지제 포트에 넣고, 또한 물을 첨가하여 경질 ZrO2 볼을 이용한 습식 볼 밀 혼합을 행하였다. 이 때, 혼합 시간은 20 시간으로 하였다. 이 혼합에 의해, 얻어진 혼합슬러리를 취출하여 여과, 건조 및 조립을 행하였다. 얻어진 조립물을 성형 형에 넣어 냉간 정수압 프레스로 3 ton/cm2의 압력을 걸어 성형하여 성형체를 얻었다.
다음에, 얻어진 성형체를 이하와 같이 소결하였다. 우선, 소결로내에 성형체를 얹어 놓고, 이 소결로내의 용적 0.1 m3당 5 리터/분의 비율로 산소를 유입하였다. 이 분위기 중에서 상기 성형체를 1470 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 소 결로내의 온도를 1000 ℃까지는 1 ℃/분으로 승온하고, 1000 ℃ 내지 1470 ℃ 사이는 3 ℃/분으로 승온하였다.
그 후, 산소 유입을 중지하고, 상기 소결로내의 온도를 1470 ℃로부터 1300 ℃로 10 ℃/분으로 강온하였다. 또한, 이 소결로내의 용적 0.1 m3당 10 리터/분의 비율로 Ar을 유입하고, 이 분위기 중에서 상기 성형체를 1300 ℃에서 3 시간 유지한 후, 방냉하여 소결체를 얻었다.
얻어진 소결체의 상대 밀도는 이하와 같이 구하였다. 우선, 물을 이용한 아르키메데스법에 의해 측정하여 이론 밀도로부터 상대 밀도를 산출한 결과, 그 값은 97 ％였다. 이 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 때의 이론 밀도는 산소 결함이 없는 In2O3 결정(빅스바이트형 구조)와 Zn과 Mg의 산화물 중량 분율로부터 산출하였다.
또한, 소결체 중의 Zn과 Mg의 함유량을 ICP(유도 결합 플라즈마: Inductively Coupled Plasma) 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 원자 조성 비율인 [In]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값, [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값 및 [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])의 값은 도 1에 기재되어 있다.
또한, 도 1 중의 [In]은 소결체 중의 단위 부피당 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 소결체 중의 단위 부피당 아연 원자의 수를 나타내고, [Mg]는, 소결체 중의 단위 부피당 마그네슘 원자의 수를 나타낸다.
다음에, 상기 소결체의 스퍼터링 면을 컵형 지석으로 문질러서 직경 100 mm, 두께 5 mm로 가공하고, In계 합금을 이용하여 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 1을 제조하였다. 이 스퍼터링용 타겟 1의 벌크 저항은 우선 로레스타(미쓰비시 유까 제조)를 이용하여 4 탐침법에 의해 타겟 1의 비저항을 계측하고, 계측된 비저항의 값에 기초하여 계산함으로써 구하였다. 산출된 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다.
아연이나 마그네슘이 타겟 1내에 포함되는 형태는 산화아연(ZnO)이나 산화마그네슘(MgO)으로서 분산되어 있는 것보다 산화인듐-산화아연의 복합 산화물(예를 들면, In2Zn5O8, In2Zn7O10, In2Zn3O6, In2Zn4O7 등)으로서 분산되어 있는 것이 바람직하다. 도 2에는 타겟 1의 X선 차트를 나타내는 도면이 기재되어 있다. 도 2에서 종축은 회절된 X선의 강도를 나타내고, 횡축은 회절된 X선의 각도를 나타낸다. 또한, 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 상기 육방정 층상 화합물은, 예를 들면 In2Zn3O6, In2Zn4O7, In2Zn5O8 등, 화학식이 In2O3(ZnO)m(여기서 m은 3 내지 20의 정수임)으로 표시되는 것이 바람직하다.
아연 원자나 마그네슘 원자가 산화인듐의 인듐 사이트에 치환 고융하여 산화인듐 소결체 중에 원자 수준으로 분산되어 있는 경우에는, 타겟 1의 벌크 저항이 커지고, 스퍼터링시에 방전이 안정하지 않으며 이상 방전을 유발할 우려가 있다.
타겟 1 중의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘은, 예를 들면 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 육방정 층상 화합물의 형태와 산화인듐 및 산화마그네슘으로 이루어지는 In2MgO4의 형태로 분산되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 형태로 분산됨으로써 타겟 1의 벌크 저항이 지나치게 커지지 않아 스퍼터링시에 방전이 안정하다.
본 실시예 1의 타겟 1에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 분산되어 있는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다. 또한, 스퍼터링용 타겟 1 중의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 분산되어 있는 상기와 같은 형태는 X선 회절에 의해 얻어지는 결정 피크에 기초하여 확인하였다.
또한, 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 상기 육방정 층상 화합물은 예를 들면 In2Zn3O6, In2Zn4O7, In2Zn5O8 등, 화학식이 In2O3(ZnO)m(여기서 m은 3 내지 20의 정수임)으로 표시되는 것이 바람직하다.
이러한 형태로 분산됨으로써 타겟 1의 벌크 저항이 10 mΩcm 미만이 되어 안정한 스퍼터링이 가능해진다. 또한, 이 타겟 1을 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
투명
도전막
1a
얻어진 타겟 1을 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 1a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 1a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정된 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 1a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 1a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1).
이와 같이 본 실시예 1에서는 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 1a가 얻어졌다.
실시예 2
타겟
2
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 In2O3 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 ZnO 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말의 혼합 비율이 다른 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의해 구하였다. 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 1과 동일하게 얻어진 소결체 중의 Zn과 Mg의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
다음에, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 2를 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1과 동 일한 방법으로 이 타겟 2의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 2를 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 2의 스퍼터링용 타겟 2에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1과 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
2a
얻어진 타겟 2를 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1과 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 2a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 2a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 2a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 2a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1). 이와 같이 본 실시예 2에 있어서도 상기 실시예 1과 동일하게 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 2a가 얻어졌다.
실시예 3
타겟
3
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 In2O3 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 ZnO 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말의 혼합 비율이 다른 점을 제외하고, 상기 실시예 1 및 2와 동일한 방법으로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1 및 2와 동일한 방법에 의해 구하였다. 이 때, 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 1 및 2와 동일하게, 얻어진 소결체 중의 Zn과 Mg의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
다음에, 상기 실시예 1 및 2와 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 3을 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1 및 2와 동일한 방법으로 이 타겟 3의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 3을 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 3의 스퍼터링용 타겟 3에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1 및 2와 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
3a
얻어진 타겟 3을 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 및 2와 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 3a를 막 형 성하였다. 막 형성한 투명 도전막 3a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 3a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 3a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1). 이와 같이 본 실시예 3에 있어서도 상기 실시예 1 및 2와 동일하게, 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 3a가 얻어졌다.
실시예 4
타겟
4
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 In2O3 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 ZnO 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말의 혼합 비율이 다른 점을 제외하고, 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법으로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법에 의해 구하였다. 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 3과 동일하게, 얻어진 소결체 중의 Zn과 Mg의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
다음에, 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면 에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 4를 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법으로 이 타겟 4의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 4를 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 4의 스퍼터링용 타겟 4에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
4a
얻어진 타겟 2를 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1과 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 4a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 4a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 4a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 4a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1). 이와 같이 본 실시예 4에 있어서도 상기 실시예 1 내지 3과 동일하게, 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 4a가 얻어졌다.
실시예 5
타겟
5
또한, SnO2 분말을 소정의 비율로 혼합한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조성 비율로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1 내지 4와 동일한 방법에 의해 구하였다. 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 4와 동일한 방법으로, 얻어진 소결체 중의 Zn, Mg 및 Sn의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
또한, 본 특허에 있어서 M이란, Sn, Zr, 및 Ge로 이루어지는 군을 의미하고, 특히 도 1 중에 있어서 M이란, Sn, Zr, 및 Ge 중 어느 것을 나타낸다. 또한, [M]은 소결체 중의 단위 부피당 Sn, Zr, 및 Ge의 원자수를 나타낸다.
다음에, 상기 실시예 1 내지 4와 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 5를 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1 내지 4와 동일한 방법으로 이 타겟 5의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 5를 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 5의 스퍼터링용 타겟 5에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1 내지 4와 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
5a
얻어진 타겟 5를 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 내지 4와 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 5a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 5a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 5a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 5a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1). 이와 같이 본 실시예 5에 있어서도 상기 실시예 1 내지 4와 동일하게, 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 5a가 얻어졌다.
실시예 6
타겟
6
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 In2O3 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 ZnO 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말 및 SnO2 분말의 혼합 비율이 다른 점을 제외하고, 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1 내지 5와 동일한 방법에 의해 구하였다. 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 5와 동일하게, 얻어진 소결체 중의 Zn, Mg 및 Sn의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성 이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
다음에, 상기 실시예 1 내지 5와 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 6을 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1 내지 5와 동일한 방법으로 이 타겟 6의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 6을 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 6의 스퍼터링용 타겟 6에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1 내지 5와 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
6a
얻어진 타겟 6을 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 내지 5와 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 6a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 6a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 6a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 6a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1).
이와 같이 본 실시예 6에 있어서도 상기 실시예 1 내지 5와 동일하게, 비정 질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 6a가 얻어졌다.
실시예 7
타겟
7
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 In2O3 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 ZnO 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말 및 SnO2 분말의 혼합 비율이 다른 점을 제외하고, 상기 실시예 5 및 6과 동일한 방법으로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1 내지 6과 동일한 방법에 의해 구하였다. 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 5 및 6과 동일하게, 얻어진 소결체 중의 Zn, Mg 및 Sn의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
다음에, 상기 실시예 1 내지 6과 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 7을 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1 내지 6과 동일한 방법으로 이 타겟 7의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 7을 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 7의 스퍼터링용 타겟 7에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1 내지 6과 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
7a
얻어진 타겟 7을 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 내지 6과 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 7a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 7a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 7a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 7a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1).
이와 같이 본 실시예 7에 있어서도 상기 실시예 1 내지 6과 동일하게, 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 7a가 얻어졌다.
실시예 8
타겟
8
또한, ZrO2 분말을 소정의 비율로 혼합한 점을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일한 조성 비율로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1 내지 7과 동일한 방법에 의해 구하였다. 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 7과 동일한 방법으로, 얻어진 소결체 중의 Zn, Mg, 및 Zr의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
다음에, 상기 실시예 1 내지 7과 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 8을 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1 내지 7과 동일한 방법으로 이 타겟 8의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 8을 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 8의 스퍼터링용 타겟 8에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1 내지 7과 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
8a
얻어진 타겟 8을 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 내지 7과 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 8a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 8a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 8a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 8a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1).
이와 같이 본 실시예 8에 있어서도 상기 실시예 1 내지 7과 동일하게, 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 8a가 얻어졌다.
실시예 9
타겟
9
ZrO2 분말 대신에 GeO2 분말을 혼합한 점을 제외하고, 상기 실시예 8과 동일한 조성 비율로 상기 분말을 혼합하고 성형하여 소결함으로써 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체의 상대 밀도를 상기 실시예 1 내지 8과 동일한 방법에 의해 구하였다. 구한 상대 밀도는 도 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 8과 동일한 방법으로, 얻어진 소결체 중의 Zn, Mg, 및 Ge의 함유량을 ICP 발광 분석법으로 정량 분석한 결과, 원료 분말을 혼합할 때의 투입 조성이 소결체 중에서도 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 때, 확인한 소결체 중의 구체적인 조성 비율의 값은 도 1에 기재되어 있다.
다음에, 상기 실시예 1 내지 8과 동일한 방법으로 이 소결체의 스퍼터링 면에 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링용 타겟 9를 제조하였다. 또한, 상기 실시예 1 내지 8과 동일한 방법으로 이 타겟 9의 벌크 저항을 구하였다. 구한 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 타겟 9를 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈은 발생하지 않았다(도 1).
또한, 본 실시예 9의 스퍼터링용 타겟 9에 있어서의 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘이 상기 실시예 1 내지 8과 동일한 형태의 육방정 층상 화합물과 In2MgO4라는 형태로 존재하는 것을 X선 회절에 의해 확인하였다.
투명
도전막
9a
얻어진 타겟 9를 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 내지 8과 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막 9a를 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막 9a의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막 9a에 대하여 X선 회절을 측정한 결과, 피크는 관측되지 않고 비정질인 것이 판명되었다. 또한, 이 투명 도전막 9a에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1).
이와 같이 본 실시예 9에 있어서도 상기 실시예 1 내지 8과 동일하게, 비정질이면서 400 내지 450 nm에서의 광선 투과율이 개선된 투명 도전막 9a가 얻어졌다.
실시예
10
본 발명의 스퍼터링용 타겟은 소정의 비율로 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘의 3 성분을 함유하는 점 이외에는 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 예를 들면 공지된 방법을 이용하여 상기 3 성분으로 이루어지는 분체를 혼합하고 성형하여 소결함으로써 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위내라면, 상기 3 성분 이외의 성분을 함유하는 것도 바람직하다. 예를 들면, 상기 실시예 5 내지 9에 있어서는 스퍼터링용 타겟이 상기 3 성분 외에 SnO2, ZrO2 또는 GeO2를 소정의 비율로 함유하고 있지만, 이들 이외의 성분으로서 Ga2O3 또는 CeO2 등을 함유하는 것도 바람직하다. 또한, 상기 3 성분 외에 SnO2, ZrO2, GeO2, Ga2O3 및 CeO2 등으로부터 선택되는 2 이상의 성분을 동시에 함유하는 것도 바람직하다.
또한, 타겟 중에 Ga2O3을 첨가한 경우, InGaMgO4, InGaMg2O5나 InGaMgZnO5, InGaMgZn2O6, In2Ga2ZnO7, InGaZnO4, InGaZn2O5, InGaZn3O6, InGaZn4O7, InGaZn5O8, InGaZn6O9, InGaZn7O10 등의 복합 산화물의 형태로 분산되는 것이 바람직하다.
본 실시예 10의 스퍼터링용 타겟이 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘의 3 성분 외에 상기 SnO2, ZrO2, GeO2, Ga2O3, CeO2 등의 성분을 함유하는 경우에 있어서도 본 실시예 10의 스퍼터링용 타겟은 상기 실시예 1 내지 9의 스퍼터링용 타겟과 동일한 작용 효과를 발휘한다. 또한, 이러한 스퍼터링용 타겟을 이용하여, 막 형성한 투명 도전막도 상기 실시예 1 내지 9의 투명 도전막와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
『비교예 1』
ITO
타겟
시판용 ITO 타겟, 즉 산화인듐 및 산화주석으로 이루어지는 스퍼터링용 타겟 을 이용하여 상기 실시예 1 내지 9와 동일한 처리ㆍ조작을 행하였다.
상기 실시예 1 내지 9와 동일한 방법으로 ITO 타겟의 상대 밀도, 조성 비율, 벌크 저항을 구하였다. 구한 상대 밀도, 조성 비율, 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 도 1 중의 [X]는 타겟 중의 단위 부피당 Sn 또는 Zn의 원자수를 나타낸다. 또한, 이 ITO 타겟을 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈이 발생하였다(도 1).
투명
도전막
이 ITO 타겟을 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 내지 9와 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막을 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사가 발생하였다(도 1).
이와 같이, 비교예 1의 투명 도전막에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행하면, 에칭 잔사가 발생하였다.
『비교예 2』
IZO
타겟
시판용 IZO(인듐-아연 산화물: 「IZO」는 등록 상표) 타겟, 즉 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 스퍼터링용 타겟을 이용하여 상기 실시예 1 내지 9와 동일한 처리ㆍ조작을 행하였다.
상기 실시예 1 내지 9와 동일한 방법으로 IZO 타겟의 상대 밀도, 조성 비율, 벌크 저항을 구하였다. 구한 상대 밀도, 조성 비율, 벌크 저항의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 IZO 타겟을 이용하여 스퍼터링을 행한 결과, 노듈이 발생하였다(도 1).
투명
도전막
이 IZO 타겟을 DC 스퍼터링 장치에 장착한 후, 상기 실시예 1 내지 9와 동일하게 200 ℃에서 슬라이드 유리 상에 130 nm의 막 두께의 투명 도전막을 막 형성하였다. 막 형성한 투명 도전막의 비저항 및 광선 투과율(400 nm, 450 nm)을 측정하였다. 측정한 비저항 및 광선 투과율의 값은 도 1에 기재되어 있다. 또한, 이 투명 도전막에 대하여 약산을 이용하여 에칭을 행한 결과, 잔사는 발생하지 않았다(도 1).
이와 같이, 비교예 2의 투명 도전막에 있어서는 400 nm 내지 450 nm의 광선 투과율은 그만큼 높지 않았다.
Claims (14)
- 산화인듐,산화아연 및산화마그네슘을 포함하며, [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.01 내지 0.20(여기서, [In]은 단위 부피당 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 단위 부피당 아연 원자의 수를 나타내고, [Mg]는 단위 부피당 마그네슘 원자의 수를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 제1항에 있어서, 산화인듐, 산화아연 및 산화마그네슘을 포함하는 스퍼터링 타겟에 있어서 X선 회절에 의해 얻어지는 결정 피크를 관찰한 경우에,상기 결정 피크가산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 화학식 In2O3(ZnO)m(여기서, m은 3 내지 20의 정수임)으로 표시되는 육방정 층상 화합물과산화인듐 및 산화마그네슘으로 이루어지는 In2MgO4에서 유래하는 피크를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 제1항에 있어서, 산화인듐 및 산화아연으로 이루어지는 In2O3(ZnO)m(여기서, m은 3 내지 20의 정수임)으로 표시되는 육방정 층상 화합물과산화인듐 및 산화마그네슘으로 이루어지는 In2MgO4를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, [In]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.74 내지 0.94이고, [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.05 내지 0.25이고, [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.01 내지 0.20(여기서, [In]은 단위 부피당 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 단위 부피당 아연 원자의 수를 나타내고, [Mg]는 단위 부피당 마그네슘 원자의 수를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, +4가의 금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 제5항에 있어서, +4가의 상기 금속 산화물이 SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2 및 Ga2O3으로 이루어지는 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 제7항에 있어서, 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 상기 금속 산화물의 첨가량이 [M]/[전체 금속]=0.0001 내지 0.15(여기서, [M]은 단위 부피당 상 기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속, 즉 단위 부피당 Sn, Zr, Ge, Ce, Ga 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원자수를 나타내고, [전체 금속]은 단위 부피당 전체 금속, 즉 단위 부피당 In, Zn, Mg와 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속 원자의 총수를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
- 산화인듐,산화아연 및산화마그네슘을 포함하며, [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.01 내지 0.20(여기서, [In]은 단위 부피당 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 단위 부피당 아연 원자의 수를 나타내고, [Mg]는 단위 부피당 마그네슘 원자의 수를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 비정질 투명 도전막.
- 제9항에 있어서, [In]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.74 내지 0.94이고, [Zn]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.05 내지 0.25이고, [Mg]/([In]+[Zn]+[Mg])=0.01 내지 0.20(여기서, [In]은 단위 부피당 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 단위 부피당 아연 원자의 수를 나타내고, [Mg]는 단위 부피당 마그네슘 원자의 수를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 비정질 투명 도전막.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, +4가의 금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 투명 도전막.
- 제11항에 있어서, +4가의 상기 금속 산화물이 SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2인 것을 특징으로 하는 비정질 투명 도전막.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, SnO2, ZrO2, GeO2, CeO2 및 Ga2O3으로 이루어지는 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 투명 도전막.
- 제13항에 있어서, 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 상기 금속 산화물의 첨가량이 [M]/[전체 금속]=0.0001 내지 0.15(여기서, [M]은 단위 부피당 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속, 즉 단위 부피당 Sn, Zr, Ge, Ce, Ga 중 어느 1종 또는 2종 이상의 원자수를 나타내고, [전체 금속]은 단위 부피당 전체 금속, 즉 단위 부피당 In, Zn, Mg와 상기 군 M에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속 산화물 중의 금속 원자의 총수를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 비정질 투명 도전막.
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