KR101583124B1

KR101583124B1 - 도전성 산화물 소결체 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101583124B1
Application number: KR1020137034721A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 나라
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2016-01-07
Also published as: CN103748055A; TW201402517A; JPWO2014010259A1; CN103748055B; JP5727043B2; TWI568705B; WO2014010259A1; KR20140019000A

Abstract

아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg) 및/또는 규소 (Si), 산소 (O) 로 이루어지고, Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 3.0 mol％, Mg 및/또는 Si 의 총 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂환산으로 27 ∼ 70 mol％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량인 것을 특징으로 하는 소결체. 불활성 가스 분위기 또는 진공하에서 소결함으로써, 소결체의 벌크 저항을 저하시킬 수 있고, 저굴절률의 박막을 DC 스퍼터링에 의해 성막할 수 있는 소결체 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

도전성 산화물 소결체 및 그 제조 방법{SINTERED COMPACT OF CONDUCTIVE OXIDE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 황을 함유하지 않고, 벌크 저항이 낮고 DC 스퍼터링이 가능하고, 저굴절률의 광학 박막 형성용 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 주로 상변화형의 광정보 기록 매체의 보호층에 일반적으로 사용되는 ZnS-SiO₂ 는, 광학 특성, 열 특성, 기록층과의 밀착성 등에 있어서, 우수한 특성을 가지며, 널리 사용되고 있다. 그러나, 오늘날 Blu-Ray 로 대표되는 재기록형 광디스크는, 더욱 재기록 횟수의 증가, 대용량화, 고속 기록화가 강하게 요구되고 있다.

광정보 기록 매체의 재기록 횟수 등이 열화되는 원인의 하나로서, 보호층 ZnS-SiO₂에 끼워지도록 배치된 기록층재에 대한, ZnS-SiO₂로부터의 황 성분의 확산을 들 수 있다. 또한, 대용량화, 고속 기록화 때문에 고반사율로 고열 전도 특성을 갖는 순 Ag 또는 Ag 합금이 반사층재에 사용되게 되었지만, 이러한 반사층도 보호층재인 ZnS-SiO₂와 접하도록 배치되어 있다.

따라서, 이 경우도 동일하게, ZnS-SiO₂로부터의 황 성분의 확산에 의해, 순 Ag 또는 Ag 합금 반사층재도 부식 열화되어, 광정보 기록 매체의 반사율 등의 특성 열화를 일으키는 요인이 되고 있었다.

이들 황 성분의 확산 방지 대책으로서, 반사층과 보호층, 기록층과 보호층 사이에, 질화물이나 탄화물을 주성분으로 한 중간층을 형성한 구성으로 하는 것도 실시되고 있다. 그러나, 이것은 적층수의 증가가 되고, 스루풋 저하, 비용 증가가 된다는 문제를 발생시키고 있다. 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 보호층재에 황화물을 함유하지 않는 산화물만의 재료로 치환하여, ZnS-SiO₂ 와 동등 이상의 광학 특성, 비정질 안정성을 갖는 재료계가 검토되고 있다.

또, ZnS-SiO₂ 등의 세라믹스 타깃은, 벌크 저항값이 높으므로, 직류 스퍼터링 장치에 의해 성막할 수 없고, 통상 고주파 스퍼터링 (RF) 장치가 사용되고 있다. 그런데, 이 고주파 스퍼터링 (RF) 장치는, 장치 자체가 고가일 뿐만 아니라, 스퍼터링 효율이 나쁘고, 전력 소비량이 크고, 제어가 복잡하고, 성막 속도도 느리다는 많은 결점이 있다. 또, 성막 속도를 높이기 위해, 고전력을 가한 경우, 기판 온도가 상승하고, 폴리카보네이트제 기판의 변형을 발생시킨다는 문제가 있다. 또한, ZnS-SiO₂ 는 막두께가 두껍기 때문에 기인하는 스루풋 저하나 비용 증가도 문제가 되고 있었다.

이상과 같은 것으로부터, DC 스퍼터링 가능한 타깃으로서, ZnO 의 사용 즉 황 성분을 함유시키지 않고 투명 도전성 박막을 형성하기 위해, ZnO 에 정 (正) 3 가 이상의 원자가를 갖는 원소를 단독으로 첨가한다는 소결체 타깃의 제안이 이루어져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그러나, 이 경우에는 저벌크 저항값과 저굴절률화를 양립시킨다는 것을 충분히 할 수 없다고 생각된다.

또한, 투명 도전막 및 그것을 제조하기 위한 소결체로서, I 족, III 족, IV 족 원소를 다양하게 조합한 고주파 또는 직류 마그네트론 스퍼터링법에 의한 제조 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 2 참조). 그러나, 이 기술의 목적은, 타깃의 저저항화를 목표로 하는 것이 아니고, 나아가, 저벌크 저항값과 저굴절률화를 양립시킨다는 것을 충분히 할 수 없다고 생각된다.

또, 첨가하는 원소의 적어도 1 종이 ZnO 에 고용된다는 조건의 ZnO 스퍼터링 타깃이 제안되어 있다 (특허문헌 3 참조). 이것은 첨가 원소의 고용이 조건이기 때문에, 성분 조성에 제한이 있고, 따라서 광학 특성에도 제한이 발생한다는 문제가 있다.

이상으로부터, 본 출원인은, 하기의 특허문헌 4 에 나타내는 내용의 발명을 실시하고, 즉, Al₂O₃ : 0.2 ∼ 3.0 at％, MgO 및/또는 SiO₂: 1 ∼ 27 at％, 잔부 ZnO 로 이루어지는 저굴절률이고 또한 저벌크 저항을 구비하고 있는 스퍼터링 타깃을 제공함으로써, 타깃 및 성막 특성은 매우 향상시킬 수 있었다.

일본 공개특허공보 평2-149459호 일본 공개특허공보 평8-264022호 일본 공개특허공보 평11-322332호 일본특허 제4828529호

상기 특허문헌 4 는, 저굴절률의 막이 성막 가능한 스퍼터링 타깃인데, 더욱 더 굴절률을 저하시키도록 성분 조성을 조정한 경우, 저벌크 저항이 얻어지지 않아, DC 스퍼터링을 할 수 없는 경우가 있었다.

그래서, 본 발명은 저굴절률의 박막을 DC 스퍼터링에 의해 성막할 수 있는 소결체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 이것에 의해, 성막 속도의 향상을 가능하게 하고, 저굴절률의 박막 형성의 스루풋을 대폭 개선하는 것이 가능해진다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, 저굴절률의 조성 영역에서도, 불활성 가스 또는 진공 분위기하에서 소결을 실시함으로써, 저벌크 저항을 달성할 수 있고, DC 스퍼터링이 가능하다는 지견을 얻었다. 그리고, DC 스퍼터링에 의한 고속 성막이 가능해지고, 광정보 기록 매체의 특성 개선, 생산성 향상이 가능하다는 지견을 얻었다.

본 발명은 이 지견에 기초하여,

1) 아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg) 및/또는 규소 (Si), 산소 (O) 로 이루어지고, Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 3.0 mol％, Mg 및/또는 Si 의 총 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂환산으로 27 ∼ 70 mol％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량인 것을 특징으로 하는 소결체,

2) 소결체의 벌크 저항이 10 Ω·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 소결체,

3) 상대 밀도가 90 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1) 또는 2) 에 기재된 소결체,

4) 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 산화물을 형성하는 금속을 함유하고, 상기 산화물을 형성하는 금속의 함유량이 산화물 중량 환산으로 0.1 ∼ 5 wt％ 인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 3) 중 어느 하나에 기재된 소결체,

5) 상기 산화물로서, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, V₂O₅, Sb₂O₃, TeO₂, Ti₂O₃, PbO, Bi₂O₃, MoO₃에서 선택한 1 종 이상의 재료인 것을 특징으로 하는 상기 4) 에 기재된 소결체,

6) 스퍼터링 타깃으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 5) 중 어느 하나에 기재된 소결체,

7) 상기 6) 에 기재된 소결체를 사용하여 스퍼터링에 의해 형성한 막으로서, 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 박막,

8) Al₂O₃ 분말이 0.1 ∼ 3.0 mol％, MgO 및/또는 SiO₂분말이 27 ∼ 70 mol％, 잔부를 ZnO 분말로 하여, 합계량이 100 mol％ 가 되도록 이들 원료 분말을 조정하고, 이 원료 분말을 불활성 가스 또는 진공 분위기하, 1050 ℃ 이상, 1500 ℃ 이하에서 소결하는 것을 특징으로 하는 소결체의 제조 방법,

9) 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 산화물 분말을 0.1 ∼ 5 wt％ 첨가하여 원료 분말로 하는 것을 특징으로 하는 상기 8) 에 기재된 소결체의 제조 방법을 제공한다.

이상에 의해, 본 발명은, 저굴절률의 박막을 DC 스퍼터링에 의해 성막할 수 있는 소결체 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 또한, 특히 광정보 기록 매체용 박막 (특히 보호막, 반사층, 반투과막층으로서의 사용) 에 유용한 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다. 이상과 같이, 광정보 기록 매체의 특성의 향상, 설비 비용의 저감화, 성막 속도의 향상에 의한 스루풋을 대폭 개선하는 것이 가능해진다는 우수한 효과를 갖는다.

본 발명은, 아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg) 및/또는 규소 (Si), 산소 (O) 를 구성 원소로 하는 소결체로서, Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 3.0 mol％, Mg 및/또는 Si 의 총 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂ 환산으로 27 ∼ 70 mol％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량이고, DC 스퍼터링이 가능한 정도의 저벌크 저항을 구비하는 것을 특징으로 한다.

원료의 조정시, 잔부를 ZnO 로 하여 각 산화물의 비율을 그 합계가 100 mol％ 의 조성이 되도록 조정하기 위해, Zn 의 함유량은, 잔부의 ZnO 환산으로부터 구할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 소결체 중의 각 금속의 함유량을 산화물 환산으로 규정하고 있지만, 소결체 중의 각 금속은 그 일부 또는 전부가 복합 산화물로서 존재하고 있다. 또한, 통상 사용되는 소결체의 성분 분석에서는, 산화물이 아니라, 금속으로서 각각의 함유량이 측정된다.

본 발명의 소결체는, 도전성을 부여하기 위해, Al 의 산화물을 Al₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 3.0 mol％ 첨가하는 것을 특징으로 한다. 이 범위를 초과하는 Al 의 산화물의 첨가는, 원하는 도전성을 부여하는 것이 곤란해진다.

또, 본 발명의 소결체는, 굴절률을 저하시키기 위해, Mg 및/또는 Si 의 산화물을 첨가하는 것을 특징으로 한다. MgO 와 SiO₂ 는, 각각 단독 첨가 또는 복합 첨가가 가능하고, 모두 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 통상, MgO 및/또는 SiO₂ 가 27 mol％ 이상에서는, 벌크 저항값이 높아져 DC 스퍼터링이 곤란해지는데, 본 발명에 의하면, MgO 및/또는 SiO₂가 27 mol％ 이상이어도, DC 스퍼터링이 가능한 정도의 벌크 저항값을 얻는 것이 가능해진다. 한편, 70 mol％ 초과가 되면, 저벌크 저항을 유지하는 것이 곤란해지므로, 바람직하지 않다.

또, 본 발명의 소결체는, DC 스퍼터링이 가능한 정도의 벌크 저항값을 갖는 것이지만, 보다 바람직하게는 10 Ω·㎝ 이하이다. 더욱 바람직하게는 1 Ω·㎝ 이하이다.

또한, 본 발명의 소결체는, 상대 밀도가 90 ％ 이상인 것이 바람직하다. 상대 밀도를 90 ％ 이상으로 함으로써, 스퍼터링에 의해 성막한 박막의 막두께 균일성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은, 융점이 1000 ℃ 이하인 산화물을 형성하는 금속을, 산화물 환산으로 0.1 ∼ 5 wt％ 함유하는 것을 특징으로 한다. 융점이 1000 ℃ 이하인 산화물을 첨가함으로써, 저온 소결화, 고밀도화가 가능해지고, 이상 방전이 없고, 안정된 스퍼터링이 가능해진다. 이 저융점 산화물로서, 특히 B₂O₃, P₂O₅, K₂O, V₂O₅, Sb₂O₃, TeO₂, Ti₂O₃, PbO, Bi₂O₃, MoO₃에서 선택한 재료의 첨가가 유효하다. 함유량이 0.1 wt％ 미만이면 상기 효과가 충분히 얻어지지 않고, 5 wt％ 를 초과하면, 조성에 따라서는 특성에 영향을 주기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 소결체 스퍼터링 타깃은, 파장 550 ㎚ 의 광에 대하여, 굴절률 2.00 이하의 저굴절률의 광디스크용 광학 박막을 공업적으로 제조하기 위해 유용하다. 특히, 광정보 기록 매체의 보호층, 반사층 또는 반투과층을 형성하기 위한 타깃으로서 사용할 수 있다.

본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조시에는, 원료가 되는 Al₂O₃ 분말을 0.1 ∼ 3.0 mol％, MgO 및/또는 SiO₂ 분말을 27 ∼ 70 mol％, 잔부를 ZnO 분말로 하여, 이들이 100 mol％ 가 되도록, 기본이 되는 원료 분말을 조정하고, 이 혼합 분말을, 1050 ℃ 이상, 1500 ℃ 이하에서 소결한다.

본 발명에 있어서 특히 중요한 점은, 불활성 가스 또는 진공 분위기하에서 소결하는 것이다. 불활성 가스 또는 진공 분위기하에서 소결함으로써, ZnO 의 일부에 산소 결손이 발생한다. 이 산소 결손에 의해 도전성이 얻어지게 되고, DC 스퍼터가 가능한 저벌크 저항값을 구비하는 소결체를 제조할 수 있다. 분위기 가스로는, 아르곤 가스, 질소 가스 등이 있지만, 이른바 불활성 분위기로서 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.

또, 원료가 되는 Al₂O₃ 분말과 ZnO 분말을 미리 혼합하여 미리 예비 소성하고, 다음으로 이 예비 소결한 Al₂O₃-ZnO 분말 (AZO 분말) 에, MgO 및/또는 SiO₂분말을 혼합하여 소결할 수도 있다. 단지 MgO 및/또는 SiO₂ 분말을 첨가하는 경우에는, Al₂O₃과 MgO 및/또는 SiO₂ 가 반응하여 스피넬이 되기 쉽고, 벌크 저항값이 상승하는 경향이 있다. 따라서, 소결체의 보다 저벌크 저항화를 달성하기 위해서는, 예비 소결한 Al₂O₃-ZnO 분말 (AZO 분말) 을 사용하여 소결하는 것이 요구된다.

또한, 원료가 되는 Al₂O₃분말과 ZnO 분말을 미리 혼합하여 미리 예비 소성하여 AZO 분말로 함과 함께, 원료가 되는 MgO 분말과 SiO₂ 분말을 동시에 혼합하여 예비 소성하고, 다음으로 상기 예비 소성한 Al₂O₃-ZnO 분말 (AZO 분말) 에, 이 MgO-SiO₂예비 소성 분말을 혼합하여 소결하는 것이 추장된다. 이것에 의해, 스피넬화를 더욱 억제할 수 있고, 저벌크 저항화를 달성할 수 있기 때문이다.

본 발명은, 이것에 추가로, 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물 분말을 0.1 ∼ 5 wt％ 첨가하여 소결용 원료로 할 수 있다. 또, 이 저융점산화물 분말을 미리 혼합하여 예비 소성한 예비 소성 분말에 혼합하는 것도 유효하다.

본 발명은, 이러한 성분 조성을 갖는 소결체에 있어서, 도전성을 보유시킬 수 있고, 직류 스퍼터 (DC 스퍼터) 에 의해 박막을 형성하는 것이 가능해진다. DC 스퍼터링은 RF 스퍼터링에 비해, 성막 속도가 빠르고, 스퍼터링 효율이 좋다는 점에서 우수하고, 스루풋을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, DC 스퍼터링 장치는 가격이 저렴하고, 제어가 용이하며, 전력의 소비량도 적어도 된다는 이점이 있다. 보호막 자체의 막두께를 얇게 하는 것도 가능해지므로, 생산성 향상, 기판 가열 방지 효과를 더욱 발휘할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 설명한다. 또, 본 실시예는 어디까지나 일례이고, 이 예에 의해 조금도 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 특허 청구의 범위에 의해서만 제한되는 것이고, 본 발명에 포함되는 실시예 이외의 여러 가지 변형을 포함하는 것이다.

(실시예 1)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합 (調合) 하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 아르곤 분위기하, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 ㎏/㎠ 로 하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 100.0 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 3.2 × 10^-3Ω·㎝ (3.2 mΩ·㎝) 가 되었다. 또, 본 명세서에서 표시하는 밀도는 상대 밀도를 의미한다. 각 상대 밀도는, 원료의 밀도로부터 계산된 타깃의 이론 밀도에 대하여, 제조한 복합 산화물인 타깃의 밀도를 계측하고, 각각의 밀도로부터 상대 밀도를 구한 것이다. 원료의 단순한 혼합물이 아니기 때문에, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 상대 밀도가 100 ％ 를 초과하는 예가 있다.

상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％ O₂ 혼합 가스압 O.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.8 Å/sec 가 달성되고, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.92, 체적 저항률 : 2E + 05 (2 × 10⁵Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 nm) : < 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를 정리하여 표 1 에 나타낸다.

(실시예 2)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 아르곤 분위기하, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 ㎏/㎠ 로 하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.5 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 2.9 × 10^-3Ω·㎝ (2.9 mΩ·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 nm) 은 1.90, 체적 저항률 : 6E + 04 (6 × 10⁴Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 3)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 아르곤 분위기하, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 ㎏/㎠ 로 하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.8 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 3.0 × 10^-3Ω·㎝ (3.0 mΩ·㎝) 가 되었다. 또, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.93, 체적 저항률 : 4E + 05 (4 × 10⁵Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 4)

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 107.9 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 3.7 × 10^-1 Ω·㎝ (0.37 mΩ·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.70, 체적 저항률 : 8E + 08 (8 × 10⁸Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 5)

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 98.1 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 9.0 × 10^-1 Ω·㎝ (0.9 Ω·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.83, 체적 저항률 : 4E + 05 (4 × 10⁸ Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 6)

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 101.5 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 2.8 × 10^-3 Ω·㎝ (2.8 mΩ·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스터퍼성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.88, 체적 저항률 : 5E + 07 (5 × 10⁷ Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 7)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 아르곤 분위기하, 1200 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 ㎏/㎠ 로 하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 97.8 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 1.6 × 10^-3Ω·㎝ (1.6 mΩ·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.92, 체적 저항률 : 2E + 05 (2 × 10⁵Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 8)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 질소 분위기하, 1400 ℃ 의 온도에서 소결하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 94.5 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 3.0 × 10^-3Ω·㎝ (3.0 mΩ·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.92, 체적 저항률 : 3E + 05 (3 × 10⁵ Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(비교예 1)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 대기 중, 1200 ℃ 의 온도에서 소결하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 90.9 ％ 였지만, 벌크 저항은 1 × 10³Ω·㎝ (1 kΩ·㎝) 를 초과하는 값이 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시했지만, 안정된 DC 스퍼터를 할 수 없었다.

(비교예 2)

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 98.7 ％ 였지만, 벌크 저항은 1 × 10³Ω·㎝ (1 kΩ·㎝) 를 초과하는 값이 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시했지만, 안정된 DC 스퍼터를 할 수 없었다. 또한, 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.67 이었다.

(실시예 9)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 조성의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 아르곤 분위기하, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 ㎏/㎠ 로 하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.2 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 3.0 × 10^-3 Ω·㎝ (3.0 Ω·㎝) 가 되었다. 또, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.93, 체적 저항률 : 3E + 05 (3 × 10⁵ Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 10)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 1 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 아르곤 분위기하, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 ㎏/㎠ 로 하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.6 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 2.0 × 10^-3Ω·㎝ (3.0 Ω·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.93, 체적 저항률 : 9E + 04 (9 × 10⁴Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

(실시예 11)

3 N 상당이고 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃분말, 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 기본 원료로 하고, 이들을 표 1 에 나타내는 바와 같이 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 원료의 비율을 조정한 후, 이것에 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물인 3 N 상당이고 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 표 1 에 나타내는 비율로 조합하였다. 다음으로, 이것을 혼합한 후, 아르곤 분위기하, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 ㎏/㎠ 로 하였다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.3 ％ 에 이르고, 벌크 저항은 4.0 × 10^-3Ω·㎝ (3.0 Ω·㎝) 가 되었다. 또한, 상기 마무리 가공한 6 인치Φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 안정된 DC 스퍼터가 가능하고, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.92, 체적 저항률 : 6E + 07 (6 × 10⁷Ω·㎝), 소쇠 계수 (λ = 450 ㎚) : < 0.01 이었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 특징은, 굴절률을 저하시키기 위한 성분 조정을 실시한 경우라도, 불활성 가스 또는 진공 분위기하에서 소결함으로써, 소결체의 저벌크 저항화를 달성하고, 안정된 DC 스퍼터를 가능하게 한 점에 있다. 그리고, 이 DC 스퍼터링의 특징인, 스퍼터의 제어성을 용이하게 하고, 성막 속도를 높이고, 스퍼터링 효율을 향상시킬 수 있다는 현저한 효과가 있다. 또한, 성막할 때 스퍼터시에 발생하는 파티클 (발진 (發塵)) 이나 노듈을 저감시키고, 품질의 편차가 적어 양산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 소결체 스퍼터링 타깃은, 광학 박막, 유기 EL 텔레비전용, 터치 패널용 전극용, 하드디스크의 시드층 등의 박막 형성을 위해 매우 유용하다.

Claims

아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg) 및/또는 규소 (Si), 산소 (O) 로 이루어지고, Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 3.0 mol％, Mg 및/또는 Si 의 총 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂환산으로 27 ∼ 70 mol％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량이고, 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 산화물을 형성하는 금속을 함유하고, 상기 산화물을 형성하는 금속의 함유량이 산화물 중량 환산으로 0.1 ∼ 5 wt％ 이고, 소결체의 벌크 저항이 10 Ω·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 소결체.
삭제
제 1 항에 있어서,
상대 밀도가 90 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 소결체.
삭제
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 산화물로서, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, V₂O₅, Sb₂O₃, TeO₂, Ti₂O₃, PbO, Bi₂O₃, MoO₃에서 선택한 1 종 이상의 재료인 것을 특징으로 하는 소결체.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
스퍼터링 타깃으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 소결체.
제 5 항에 있어서,
스퍼터링 타깃으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 소결체.
제 6 항에 기재된 소결체를 사용하여 스퍼터링에 의해 형성한 막으로서, 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 박막.
제 7 항에 기재된 소결체를 사용하여 스퍼터링에 의해 형성한 막으로서, 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 박막.
Al₂O₃ 분말이 0.1 ∼ 3.0 mol％, MgO 및/또는 SiO₂분말이 27 ∼ 70 mol％, 잔부를 ZnO 분말로 하여, 합계량이 100 mol％ 가 되도록 이들 원료 분말을 조정하고, 이 원료 분말을 불활성 가스 또는 진공 분위기하, 1050 ℃ 이상, 1500 ℃ 이하에서 소결하는 것을 특징으로 하는 소결체의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 산화물 분말을 0.1 ∼ 5 wt％ 첨가하여 원료 분말로 하는 것을 특징으로 하는 소결체의 제조 방법.