KR101956506B1

KR101956506B1 - 산화인듐-산화아연계 (izo) 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101956506B1
Application number: KR1020180077156A
Authority: KR
Inventors: 다카시 가케노
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2019-03-08
Also published as: TWI645059B; TWI661069B; JP6125689B1; CN108930015A; KR20200019654A; JP2017179536A; TW201837222A; KR20190019104A; KR20170112970A; CN107267936A; KR20180081686A; CN114752901A; KR102322184B1; TW201805457A

Abstract

In, Zn, O 로 이루어지는 스퍼터링 타깃으로서, Zn 과 In 의 원자비가 0.05 ≤ Zn/(In ＋ Zn) ≤ 0.30 을 만족시키고, 그 타깃의 스퍼터 면에 있어서의 벌크 저항률의 표준 편차가 0.1 mΩ·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃. 소결체의 휨이 적고, 휨 저감을 위한 연삭에 의한 벌크 저항률의 면내 편차가 억제된 산화인듐-산화아연계 산화물 (IZO) 소결체 타깃의 제조 방법을 제공한다.

Description

산화인듐-산화아연계 (IZO) 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법{INDIUM ZINC OXIDE (IZO) BASED SPUTTERING TARGET, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 산화인듐-산화아연계 (IZO) 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 타깃의 스퍼터 면 내에 있어서의 벌크 저항률의 차가 작고, 막의 형성에 바람직한 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

몇 가지의 금속 복합 산화물로 이루어지는 투명 도전막은, 고도전성과 가시광 투과성을 가지고 있으므로, 액정 표시 장치, 박막 일렉트로루미네선스 표시 장치, 유기 EL, 방사성 검출 장치, 단말 기기의 투명 태블릿, 창유리의 결로 방지용 발열막, 대전 방지막 혹은 태양광 집열기용 선택 투과막, 터치 패널의 전극 등의 다방면에 걸친 용도로 사용되고 있다. 이와 같은 금속 복합 산화물로 이루어지는 투명 도전막 중에서도 가장 보급되어 있는 것은 ITO 로 불리고 있는 산화인듐-산화주석으로 이루어지는 투명 도전막이다.

한편, ITO 막보다 에칭 속도가 큰 인듐 및 아연의 복합 산화물 (「IZO」라고 칭한다) 을 주성분으로 하는 투명 도전막의 수요가 증가하고 있다. IZO 막을 제조할 때에는, 소결체 스퍼터링 타깃이 사용되지만, 이 IZO 소결체는, 소결 과정에서 휨이 발생한다는 문제가 있었다. 휨이 발생한 타깃은, 제품 형상을 가지런히 하기 위해, 그 양면을, 평면이 되도록 연삭할 필요가 있는데, 연삭 처리에 의해 타깃 면 내의 벌크 저항률이 크게 변동되어, 스퍼터링시, 이상 방전 등이 발생한다는 문제가 있었다.

다음으로, IZO 소결체 스퍼터링에 관한 선행 기술에 대해 설명한다. 특허문헌 1 에는, 산화인듐과 산화아연을 혼합하고, 이것을 콜드 프레스 및 정수압 냉간 압축에 의해 성형한 후, 산소 분위기 중 또는 대기 중에서 1300 ∼ 1500 ℃ 에서 가열 소결하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, In₂O₃ 과 ZnO 의 분말을 혼합하기에 앞서 ZnO 분말만을 가소 (假燒) 하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 3 에는, 산화인듐 분말과 산화아연 분말을 특정한 성상으로 하는 것이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 4 에는, IZO 를 소결할 때, 1200 ℃ 에 도달할 때까지, 산소 농도 21 ％용량 이상으로 하고, 1200 ∼ 1450 ℃ 에서는, 산소 농도 21 ％용량 미만의 분위기에서 소결하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 5 에는, 원료 분말을 미세하게 분쇄함으로써 타깃에 있어서의 결정 입경을 제어하는 것이 기재되어 있다.

그러나, 이들 종래의 제조 공정 하에서는, 소결시의 가열에 의한 열 팽창, 열 수축에 수반하여, 제작한 소결체에 휨이 발생하고 있었다. 휨이 큰 소결체는 타깃 형상으로 가공할 때, 타깃의 스퍼터 면에 있어서의 저항률의 차가 커지는 경우가 있었다. 이와 같은, 타깃 면 내의 저항률의 편차는 스퍼터시에 아킹 (이상 방전) 등을 일으켜, 제품의 제조 수율을 저하시키는 문제가 있었다. 특히, 최근의 스퍼터링 타깃의 대면적화에 수반하여, 상기와 같은 문제는 현저해졌다.

일본 공개특허공보 2001-131736호 일본 공개특허공보 평9-111444호 일본 공개특허공보 2007-8780호 일본 공개특허공보 2007-8772호 국제 공개 제2001/038599호

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 스퍼터링시에 아킹 (이상 방전) 의 발생을 억제할 수 있는, 스퍼터 면 내의 벌크 저항률의 차가 작은, 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 특히, 대면적이어도, 벌크 저항률의 면내의 차가 작은 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 실시한 결과, IZO 의 수축이 개시되거나 혹은 개시된 상태에서 일단 온도를 유지하여, 소결체 내의 온도 분포를 작게 하고, 이로써, 소결체의 휨량을 대폭 억제할 수 있는 것을 알아내었다. 그 결과, 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭하거나 해도, 면내의 벌크 저항률의 차가 작은 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있다는 지견이 얻어졌다.

이와 같은 지견에 기초하여, 본원은, 이하의 발명을 제공한다.

1) In, Zn, O 로 이루어지는 스퍼터링 타깃으로서, Zn 과 In 의 원자비가 0.05 ≤ Zn/(In ＋ Zn) ≤ 0.30 을 만족시키고, 그 타깃의 스퍼터 면에 있어서의 벌크 저항률의 표준 편차가 1.0 mΩ·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.

2) 벌크 저항률이 1.0 ∼ 10 mΩ·㎝ 인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 스퍼터링 타깃.

3) 상대 밀도가 98 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1) 또는 2) 에 기재된 스퍼터링 타깃.

4) 스퍼터 면의 면적이 60000 ㎟ ∼ 400000 ㎟ 인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 3) 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃.

5) In, Zn, O 로 이루어지는 소결체로서, Zn 과 In 의 원자비가 0.05 ≤ Zn/(In ＋ Zn) ≤ 0.30 을 만족시키고, 휨량이 2.0 ㎜ 이내인 것을 특징으로 하는 IZO 소결체.

6) 원료 분말을 프레스 성형한 성형체를 소결하여 제조되는, IZO 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃의 제조 방법으로서, 실온으로부터 소결 온도까지 승온시키는 공정에 있어서, 도중 유지 온도를 600 ∼ 800 ℃ 로 하고, 1 ∼ 10 시간 유지하는 공정, 당해 도중 유지 온도로부터 소결 온도까지 0.2 ∼ 2.0 ℃/min 로 승온시키는 공정, 소결 온도를 1350 ∼ 1500 ℃ 로 하고, 소결 유지 시간을 1 ∼ 100 시간으로 소결하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

7) 소결 온도를 1380 ∼ 1420 ℃ 로 하는 것을 특징으로 하는 상기 6) 에 기재된 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

8) 소결 유지 시간을 5 ∼ 30 시간으로 소결하는 것을 특징으로 하는 상기 6) 또는 7) 에 기재된 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

9) 1.0 ∼ 5.0 ℃/min 로 강온시키는 것을 특징으로 하는 상기 6) ∼ 8) 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

10) 도중 유지 온도로부터 소결 온도까지 0.5 ∼ 1.5 ℃/min 로 승온시키는 것을 특징으로 하는 상기 6) ∼ 9) 중 어느 하나에 기재된 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

본 발명은, 산화인듐-산화아연계 산화물 (IZO) 소결체의 제조 방법에 있어서, 종래와 상이한 제조 조건, 즉, 소결 조건 중, 특정한 온도에서 유지하는 것이 휨의 저감에 유효한 것을 알아내어, 스퍼터 면 내에 있어서의 벌크 저항률 차가 작은 타깃을 제작할 수 있고, 그 결과, 아킹 등의 발생이 적어 양호한 스퍼터링을 가능하게 하고, 형성한 막의 특성을 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 본 발명은, 특히 대면적의 IZO 스퍼터링 타깃에 있어서 유효하다.

도 1 은, 본 발명의 스퍼터링 타깃 (각형) 의 벌크 저항률의 측정 지점을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 스퍼터링 타깃 (원반형) 의 벌크 저항률의 측정 지점을 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 휨량의 측정을 나타내는 모식도이다.

본 발명의 스퍼터링 타깃의 성분 조성은, 인듐 (In), 아연 (Zn), 산소 (O) 로 이루어지고, Zn 과 In 의 원자비가 0.05 ≤ Zn/(In ＋ Zn) ≤ 0.30 인 조건을 만족시키는 것이다. 본 발명의 타깃은, 주로 인듐과 아연의 복합 산화물로 구성되어 있지만, 산화인듐이나 산화아연의 단독의 산화물을 함유해도 된다. 또, 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위에서 그 밖의 원소를 함유해도 된다. 상기 Zn 의 원자비는 타깃을 사용하여 형성되는 막의 도전성 등의 관점에서 결정되는 것으로, 이 범위를 초과하면 원하는 특성이 얻어지지 않는다.

본 발명은, 상기 스퍼터링 타깃의 스퍼터 면에 있어서의 벌크 저항률의 표준 편차가 1.0 mΩ·㎝ 이하인 것을 특징으로 한다. 소결체의 휨이 큰 경우, 타깃의 스퍼터 면의 벌크 저항률의 편차가 커지기 때문에, 형성한 막 특성 (특히 막 저항) 의 균일성을 저해하는 문제가 있었다. 본 발명에서는, 소결 조건을 조정함으로써 소결체의 휨을 현저하게 저감시키고, 이로써, 스퍼터 면 내의 벌크 저항률의 표준 편차를 1.0 mΩ·㎝ 이하까지 저감시키는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 스퍼터 면이란, 소결체를 연삭하고, 스퍼터링 타깃으로 가공한 결과, 스퍼터 장치에서 스퍼터되는 면을 의미한다.

본 발명의 벌크 저항률은, 1.0 mΩ·㎝ 이상, 10 mΩ·㎝ 이하인 것이 바람직하다. 벌크 저항률이 높은 경우, 스퍼터 방전을 불안정하게 하는 경우가 있다. 본 발명의 벌크 저항률은, 4 탐침법에 의해, 타깃의 스퍼터 면을 등간격으로 16 점 이상 (각형 타깃의 경우) 또는 9 점 이상 (원반형 타깃의 경우) 을 측정하고, 그 평균치 및 표준 편차를 산출한다. 예를 들어, 도 1, 2 에 나타내는 바와 같이, 타깃 끝에서부터 20 ㎜ 이상 내측의 부분을 50 ㎜ ∼ 60 ㎜ 의 등간격으로 가로세로 15 ㎜ 의 부위를 3 회 측정하고, 그 평균을 그 부위의 벌크 저항률로 한다. 단, 타깃의 면적이 작은 경우에는, 측정 간격을 좁힘으로써, 측정 점수를 9 점 이상 또는 16 점 이상 확보한다. 또한, 타깃의 벌크 저항률을 측정할 때에는, 필요에 따라 연삭해도 된다.

일반적으로, 소결체의 면적이 커질수록, 휨량도 커진다. 본 발명은, 대면적의 소결체여도, 그 휨량을 2.0 ㎜ 이내로 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 본 발명은, 특히, 타깃의 스퍼터 면에 있어서의 면적이 60000 ㎟ ∼ 400000 ㎟ 로 대면적이어도, 스퍼터 면 내의 저항률 차를 상기 범위에 들어가게 할 수 있는 점에서 우수한 것이다. 여기서, 휨의 측정에는, 레이저식 변위 센서를 사용하고, 그 레이저를 프로브로 하여 소결체의 크기에 맞추어, 도 2 에 나타내는 바와 같이 소결체의 어느 일방의 면을 레이저로 주사하면서, 그 높이를 측정한다. 그리고, 면내에 있어서의 최대 높이와 최소 높이의 차이를 최대 휨량으로 한다.

또, 본 발명의 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 98 ％ 이상으로 고밀도인 것을 특징으로 하는 것이다. 고밀도 타깃은, 스퍼터링시의 파티클 등을 저감시킬 수 있어, 양호한 특성을 구비한 막을 형성하는 것이 가능해진다. 상대 밀도는, (아르키메데스법으로 측정한 소결체의 실제 밀도)/(산화물의 조성으로부터 계산한 이론 밀도) × 100 = 상대 밀도 (％) 로 나타낸 것이다. 여기서, 산화물의 조성으로부터 계산한 이론 밀도란, 원료를 구성하는 원소로부터 산출한 이론적인 밀도이며, 예를 들어 산화인듐 (In₂O₃) 분말, 산화아연 (ZnO) 분말을 원료로 하고, 산화인듐：산화아연의 중량비를 90 wt％：10 wt％ 로 한 경우, 산화물의 조성으로부터 계산한 이론 밀도 = (산화인듐의 이론 밀도 × 90 ＋ 산화아연의 이론 밀도 × 10)/100 (g/㎤) 으로 하여 산출한다.

본 발명의 산화인듐-산화아연계 산화물 (IZO) 소결체 타깃은, 이하, 원료의 혼합, 분쇄, 성형, 소결의 각 프로세스를 거쳐 제작할 수 있다.

(원료의 혼합, 분쇄, 조립 (造粒), 성형의 조건)

원료 분말로서, 산화인듐 (In₂O₃) 분말, 산화아연 (ZnO) 분말을 준비한다. 원료 분말은, 비표면적이 약 5 ㎡/g 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 산화인듐 분말은, 부피 밀도：0.5 ∼ 0.7 g/㎤, 메디안 직경 (D₅₀) ：1.0 ∼ 2.1 ㎛, 비표면적：4.0 ∼ 5.7 ㎡/g, 산화아연 분말：부피 밀도：0.2 ∼ 0.6 g/㎤, 메디안 직경 (D₅₀)：1.0 ∼ 2.5 ㎛, 비표면적：3.0 ∼ 6.0 ㎡/g 를 사용한다.

다음으로, 각 원료 분말을 원하는 조성비가 되도록 칭량 후, 혼합 분쇄를 실시한다. 분쇄 방법에는 구하는 입도, 피분쇄 물질에 따라 여러 가지 방법이 있지만, 비즈 밀 등의 습식 매체 교반 밀이 적합하다. 이것은, 분말체를 물에 분산시킨 슬러리를, 경도가 높은 재료인 지르코니아, 알루미나 등의 분쇄 매체와 함께 강제적으로 교반하는 것으로, 고효율로 분쇄 분말을 얻을 수 있다. 그러나, 이 때에 분쇄 매체도 마모되기 때문에, 분쇄 분말에 분쇄 매체 자체가 불순물로서 혼입되므로, 장시간의 처리는 바람직하지 않다.

분쇄량을 분쇄 전후의 비표면적의 차로 정의하면, 습식 매체 교반 밀에서는 분쇄량은 분말체에 대한 투입 에너지에 거의 비례한다. 따라서, 분쇄를 실시할 때에는, 습식 매체 교반 밀은 적산 전력을 관리하는 것이 중요하다. 분쇄 전후의 비표면적의 차 (ΔBET) 는, 0.5 ∼ 3.0 ㎡/g, 분쇄 후의 메디안 직경 (D₅₀) 은, 1.0 ㎛ 이하로 한다.

다음으로, 미세 분쇄한 슬러리의 조립을 실시한다. 이것은, 조립에 의해 분말체의 유동성을 향상시킴으로써, 다음 공정의 프레스 성형시에 분말체를 균일하게 금형에 충전하고, 균질한 성형체를 얻기 위해서이다. 조립에는 여러 가지 방식이 있지만, 프레스 성형에 적합한 조립 분말을 얻는 방법 중 하나로, 분무식 건조 장치 (스프레이 드라이어) 를 사용하는 방법이 있다. 이것은 분말체를 슬러리로 하여, 열풍 중에 액적으로서 분산시키고, 순간적으로 건조시키는 방법으로, 10 ∼ 500 ㎛ 의 구상의 조립 분말을 연속적으로 얻을 수 있다.

스프레이 드라이어에 의한 건조로는, 열풍의 입구 온도, 및 출구 온도의 관리가 중요하다. 입구와 출구의 온도차가 크면 단위 시간당의 건조량이 증가하여 생산성이 향상되지만, 입구 온도가 지나치게 높은 경우에는 분말체, 및 첨가한 바인더가 열에 의해 변질되어, 원하는 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또, 출구 온도가 지나치게 낮은 경우에는 조립 분말이 충분히 건조되지 않는 경우가 있다.

또, 슬러리 중에 폴리비닐알코올 (PVA) 등의 바인더를 첨가하여 조립 분말 중에 함유시킴으로써, 성형체 강도를 향상시킬 수 있다. PVA 의 첨가량은, PVA 6 wt％ 함유 수용액을 원료 분말에 대해 50 ∼ 250 cc/kg 첨가한다. 또한, 바인더에 적합한 가소제도 첨가함으로써, 프레스 성형시의 조립 분말의 압괴 강도를 조절할 수도 있다. 또, 얻어진 조립 분말에, 소량의 물을 첨가하여 습윤시킴으로써 성형체 강도를 향상시키는 방법도 있다.

다음으로, 프레스 성형을 실시한다. 조립 분말을 금형에 충전하고, 400 ∼ 1000 kgf/㎠ 의 압력을, 1 ∼ 3 분간 유지하여 성형한다. 압력 400 kgf/㎠ 미만이면, 충분한 강도와 밀도의 성형체를 얻을 수 없고, 또 압력 1000 kgf/㎠ 이상에서는, 성형체를 금형으로부터 꺼낼 때에, 성형체 자체가 압력으로부터 해방되는 것에 의한 변형때문에 파괴되는 경우가 있어, 생산상 바람직하지 않다.

(소결 공정)

전기로를 사용하여, 산소 분위기 중에서 성형체를 소결하여, 소결체를 얻는다. 소결 온도 1350 ∼ 1500 ℃ 까지 승온시킨다. 승온 도중에, 소결체 내의 온도 분포를 작게 하기 위해서 유지 공정을 도입한다. 도중 유지 온도는, 반응이 시작되기 전의 온도대에서 소결체 내의 온도 분포를 작게 하기 위해, 600 ∼ 800 ℃ 의 온도에서 도입하면 된다. 600 ℃ 미만에서는 온도가 지나치게 저온이어서 효과가 나타나지 않고, 800 ℃ 보다 고온인 경우에는, 이미 어느 정도 반응이 진행되고 있기 때문에, 휨 저감의 효과가 얻어지지 않는다. 도중 유지 시간은 1 ∼ 10 시간, 바람직하게는 4 ∼ 6 시간으로 한다. 유지 시간이 지나치게 짧으면, 반응의 진행을 충분히 억제하지 못하고, 한편, 유지 시간이 지나치게 길면 생산성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

그리고, 도중 유지 온도로부터 소결 온도까지 0.2 ∼ 2.0 ℃/min 로 승온시킨다. 도중 유지 온도로부터 소결 온도까지 승온 속도가 0.2 ℃/min 보다 작으면, 소정 온도가 되기까지 불필요하게 시간을 요해 버리는 경우와, 밀도가 높아지지 않는 경우가 있고, 승온 속도가 2.0 ℃/min 보다 크면, 소결체 내의 온도 분포가 작아지지 않고, 불균일이 발생하거나 소결체가 균열되어 버리거나 한다. 바람직하게는, 0.5 ∼ 1.5 ℃/min 이다.

소결 온도는 1350 ∼ 1500 ℃ 로 하여, 1 ∼ 100 시간 정도 유지하고, 그 후, 노랭 또는 강온 속도 1.0 ∼ 5.0 ℃/min 로 강온시킨다. 소결 온도가 1350 ℃ 보다 낮으면 고밀도의 소결체를 얻을 수 없다. 또, 1500 ℃ 이상의 소결 온도에서는, 산화아연의 휘발에 의해, 소결 밀도의 저하나 조성 편차가 발생하고, 또 노 히터 수명이 저하되어 버린다는 비용적 문제도 있으므로, 상한은 1500 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 1380 ∼ 1420 ℃ 이다. 또 소결 온도에 있어서의 유지 시간이 1 시간보다 짧으면 소결이 충분히 진행되지 않아, 소결체의 밀도가 충분히 높아지지 않거나, 소결체가 휘어져 버리거나 한다. 유지 시간이 100 시간을 초과해도, 불필요한 에너지와 시간을 요하는 비효율성이 발생하여 생산상 바람직하지 않다. 바람직하게는 5 ∼ 30 시간이다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 실시예, 비교예에서는, 산화인듐-산화아연계 산화물 (IZO) 소결체의 원료 분말을 프레스 성형한 성형체를 제작하는 공정은, 상기 식별번호 [0033] ∼ [0040] 에 기재하는 조건에서 실시하고, 나아가 소결 공정은, 식별번호 [0041] ∼ 식별번호 [0044] 에 기재하는 조건의 범위에서 적절히 설정하여 실시하였다. 각각의 소결체의 조성은 표 1 에 나타내는 바와 같다.

실시예 등에 있어서의 아킹 시험은, 신크론 제조 마그네트론 스퍼터 장치 (형번：BSC7011) 를 사용하고, DC 파워 밀도：2.3 W/㎠, 가스압：0.6 Pa, 가스 유량 300 sccm 의 조건에서, 아르곤 분위기 중, 35 시간 연속하여 스퍼터를 실시하여, 아킹의 발생 상태를 조사하였다. 아킹의 검출은, 랜드마크 테크놀로지 제조 마이크로 아크 모니터 (MAM genesis) 를 사용하여, 아킹 (마이크로 아크) 발생 횟수 (회) 를 측정하였다. 아킹 판정 기준은, 검출 전압 100 V 이상, 방출 에너지 (아크 방전이 발생하고 있을 때의 스퍼터 전압 × 스퍼터 전류 × 발생 시간) 가 20 mJ 이하인 아킹을 카운트하여, 10 회 이하이면 ○, 그것을 초과하는 경우에는 × 로 하였다.

(실시예 1)

실시예 1 에서는, 최고 소결 온도를 1400 ℃, 소결 유지 시간을 10 시간, 도중 유지 온도를 800 ℃ 로 하였다. 그 결과, 소결체의 밀도는 98.41 ％ 이고, 최대 휨 값은 1.39 ㎜ 가 되었다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률은, 2.43 mΩ·㎝, 그 표준 편차는 0.78 mΩ·㎝ 였다. 실시예 1 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 적고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 작다는 양호한 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생은 거의 보이지 않았다. 이상의 결과를, 표 1 에 나타낸다.

(실시예 2 ∼ 15)

실시예 2 ∼ 15 에서는, 소결체의 조성, 최고 소결 온도, 소결 유지 시간, 도중 유지 온도, 도중 유지 시간, 도중 유지 온도로부터 소결 유지 온도까지의 승온 속도, 소결체의 면적의 각 조건을 각각 변화시켰다. 그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 어느 소결체도 밀도가 98 ％ 이상이며, 최대 휨 값은 2.0 ㎜ 이내였다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 어느 타깃의 벌크 저항률은, 1.0 ∼ 10.0 mΩ·㎝ 이고, 그 표준 편차는 1.0 mΩ·㎝ 이내였다. 실시예 2 ∼ 15 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 적고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 작다는 양호한 결과가 얻어졌다. 또, 이들 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생은 거의 보이지 않았다.

(비교예 1)

비교예 1 에서는, 최고 소결 온도를 1400 ℃, 소결 유지 시간을 10 시간으로 하고, 도중 유지는 실시하지 않았다. 그 결과, 소결체의 최대 휨 값은 2.30 ㎜ 가 되었다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.40 mΩ·㎝ 였다. 비교예 1 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

(비교예 2)

비교예 2 에서는, 최고 소결 온도를 1400 ℃, 소결 유지 시간을 10 시간으로 하고, 도중 유지 온도를 500 ℃ 로 낮게 하였다. 그 결과, 소결체의 최대 휨 값은 2.06 ㎜ 가 되었다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.18 mΩ·㎝ 였다. 비교예 2 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

(비교예 3)

비교예 3 에서는, 최고 소결 온도를 1400 ℃, 소결 유지 시간을 10 시간으로 하고, 도중 유지 온도를 900 ℃ 로 높게 하였다. 그 결과, 소결체의 최대 휨 값은 2.14 ㎜ 가 되었다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.24 mΩ·㎝ 였다. 비교예 3 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

(비교예 4)

비교예 4 에서는, 최고 소결 온도를 1400 ℃, 소결 유지 시간을 10 시간으로 하고, 도중 유지 온도를 1100 ℃ 로 높게 하였다. 그 결과, 소결체의 최대 휨 값은 2.11 ㎜ 가 되었다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.11 mΩ·㎝ 였다. 비교예 4 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

(비교예 5)

비교예 5 에서는, 최고 소결 온도를 1400 ℃, 소결 유지 시간을 10 시간, 도중 유지 온도를 800 ℃ 로 하고, 도중 유지 온도로부터 최고 소결 온도까지의 승온 속도를 5 ℃/min 로 빠르게 하였다. 그 결과, 소결체의 최대 휨 값은 2.23 ㎜ 가 되었다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.26 mΩ·㎝ 였다. 비교예 5 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

(비교예 6)

비교예 6 에서는, 최고 소결 온도를 1400 ℃, 소결 유지 시간을 10 시간, 도중 유지 온도를 800 ℃ 로 하고, 도중 유지 시간을 1 시간으로 짧게 하였다. 그 결과, 소결체의 최대 휨 값은 2.31 ㎜ 가 되었다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.31 mΩ·㎝ 였다. 비교예 6 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

(비교예 7)

비교예 7 에서는, 도중 유지 온도를 800 ℃ 로 하고, 최고 소결 온도를 1600 ℃ 로 높게 하였다. 그 결과, 소결체의 최대 휨량은 2.33 ㎜ 이며, 상대 밀도가 97.5 ％ 였다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.42 mΩ·㎝ 였다. 비교예 7 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

(비교예 8)

비교예 8 에서는, 도중 유지 온도를 800 ℃ 로 하고, 최고 소결 온도를 1500 ℃ 로 높게 하였다. 그 결과, 소결체의 최대 휨량은 2.37 ㎜ 였다. 또, 소결체를 타깃 형상으로 가지런히 하기 위해, 그 양면을 평면이 되도록 연삭한 결과, 타깃의 벌크 저항률의 표준 편차는 1.53 mΩ·㎝ 였다. 비교예 8 에서는, 이와 같이 소결체의 휨량이 크고, 타깃의 벌크 저항률의 편차가 크다는 결과가 얻어졌다. 또, 이와 같이 하여 제작한 타깃을 스퍼터한 결과, 아킹의 발생이 많았다.

상기와 같이, 본 발명은, 종래와 상이한 소결 조건에 따라, 휨이 작은 소결체를 양호한 수율로 제작할 수 있고, 이로 인해, 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 또, 본 발명은, 소결체의 휨을 저감시킴으로써, 그 소결체를 가공한 후의 타깃의 스퍼터 면의 벌크 저항률의 편차가 작을 수 있어, 특성이 균일한 막을 형성할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 본 발명의 스퍼터링 타깃은, 액정 표시 장치, 박막 일렉트로루미네선스 표시 장치, 유기 EL 등에 사용되는 투명 도전막의 형성에 유용하다.

Claims

원료 분말을 프레스 성형한 성형체를 소결하여 제조되는 IZO 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃의 제조 방법으로서,
실온으로부터 소결 온도까지 승온시키는 공정에 있어서, 도중 유지 온도를 600 ∼ 700 ℃ 로 하고, 4 ∼ 5 시간 유지하는 공정, 당해 도중 유지 온도로부터 소결 온도까지 0.2 ∼ 2.0 ℃/min 로 승온시키는 공정, 소결 온도를 1350 ∼ 1500 ℃ 로 하고, 소결 유지 시간을 1 ∼ 100 시간으로 소결하는 공정으로 이루어지고, 얻어지는 스퍼터링 타깃이, In, Zn, O 로 이루어지고, Zn 과 In 의 원자비가 0.05 ≤ Zn/(In ＋ Zn) ≤ 0.30 을 만족시키고, 그 타깃의 스퍼터 면의 면적이 60000 ㎟ 이상이고, 스퍼터 면에 있어서의 벌크 저항률의 표준 편차가 1.0 mΩ·㎝ 이하이고, 상대 밀도가 98 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
소결 온도를 1380 ∼ 1420 ℃ 로 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
소결 유지 시간을 5 ∼ 30 시간에서 소결하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
1.0 ∼ 5.0 ℃/min 로 강온시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
도중 유지 온도로부터 소결 온도까지 0.5 ∼ 1.5 ℃/min 로 승온시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
소결 직후의 휨량이 2.0 ㎜ 이내인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
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