KR102099197B1 - Oxide sintered bodies and sputtering targets, and methods for manufacturing them - Google Patents

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Abstract

지르코늄을 50 내지 500ppm 함유하고, 산소를 제외한 전체 금속 원소에 대한, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량의 비율(원자%)을 각각, [Zn], [In], [Ga] 및 [Sn]이라 하였을 때, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 산화물 소결체이다.

Figure 112018096731379-pct00008
It contains 50 to 500 ppm of zirconium, and the ratio (atomic%) of the content of zinc, indium, gallium and tin to all metal elements excluding oxygen, respectively, is [Zn], [In], [Ga] and [Sn] It is said that it is an oxide sintered body satisfying the following formulas (1) to (3).
Figure 112018096731379-pct00008

Description

산화물 소결체 및 스퍼터링 타깃, 그리고 그것들의 제조 방법Oxide sintered bodies and sputtering targets, and methods for manufacturing them

본 개시는, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(TFT, Thin Film Transistor)의 산화물 반도체 박막을 스퍼터링법에 의해 성막할 때 사용되는 산화물 소결체, 및 스퍼터링 타깃, 그리고 그것들의 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an oxide sintered body and a sputtering target used when forming a thin film transistor (TFT) oxide semiconductor thin film used in a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display by a sputtering method. It relates to a manufacturing method.

TFT에 사용되는 아몰퍼스(비정질) 산화물 반도체 박막은, 범용의 아몰퍼스 실리콘(a-Si)과 비교하면, 캐리어 이동도가 높고, 광학 밴드 갭이 크고, 그리고 저온에서 성막할 수 있다. 그 때문에, 대형, 고해상도이면서 고속 구동이 요구되는 차세대 디스플레이에서의 이용, 및 내열성이 낮은 수지 기판 상에의 적용 등이 기대되고 있다. 이들 용도에 적합한 산화물 반도체로서, In 함유의 비정질 산화물 반도체가 제안되어 있다. 예를 들어, In-Ga-Zn계 산화물 반도체가 주목받고 있다.The amorphous (amorphous) oxide semiconductor thin film used in TFTs has a high carrier mobility, a large optical band gap, and can be formed at a low temperature as compared to general-purpose amorphous silicon (a-Si). Therefore, it is expected to be used in a large-scale, high-resolution, next-generation display requiring high-speed driving, and application to a resin substrate having low heat resistance. As an oxide semiconductor suitable for these applications, an In-containing amorphous oxide semiconductor has been proposed. For example, In-Ga-Zn-based oxide semiconductors are attracting attention.

상기 산화물 반도체 박막의 형성에 있어서는, 당해 박막과 동일한 조성을 갖는 재료를 포함하는 스퍼터링 타깃(이하, 「타깃재」라 하는 경우가 있음)을 스퍼터링하는 스퍼터링법이 적합하게 사용되고 있다.In forming the oxide semiconductor thin film, a sputtering method of sputtering a sputtering target (hereinafter sometimes referred to as a “target material”) containing a material having the same composition as the thin film is suitably used.

특허문헌 1에는, 양호한 TFT 특성이 얻어지는 복합 산화물 소결체로서, In, Zn 및 Sn, 그리고 X군(Mg, Al, Ga, Si, Sc, Ti, Y, Zr, Hf, Ta, La, Nd, Sm)으로부터 선택되는 1 이상의 원소 X를 포함하고, In2O3로 표시되는 빅스바이트 구조 화합물과, 스피넬 구조 화합물을 포함하는 스퍼터링 타깃이 기재되어 있다.In Patent Document 1, In, Zn and Sn, and group X (Mg, Al, Ga, Si, Sc, Ti, Y, Zr, Hf, Ta, La, Nd, Sm) are obtained as a composite oxide sintered body having good TFT characteristics. A sputtering target comprising a bixbite structured compound represented by In 2 O 3 and a spinel structured compound containing at least one element X selected from) is described.

특허문헌 2에는, 안정된 스퍼터링을 할 수 있는 In-Ga-Zn 산화물 소결체로서, InGaZnmO3 +m(m은 0.5 또는 1 이상의 정수)으로 표시되는 호몰로거스상과, HfO2상 또는 ZrO2상의 평균 입자 직경이 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체가 기재되어 있다.In Patent Document 2, an in-Ga-Zn oxide sintered body capable of stable sputtering, a homologous phase represented by InGaZn m O 3 + m (m is an integer of 0.5 or 1 or more), and a HfO 2 phase or ZrO 2 An oxide sintered body having an average particle diameter of 10 µm or less is described.

일본 특허 공개 제2014-111818호 공보Japanese Patent Publication No. 2014-111818 일본 특허 공개 제2015-189632호 공보Japanese Patent Publication No. 2015-189632

스퍼터링 타깃은, 산화물 소결체를 백킹 플레이트에 본딩한 상태에서 사용된다. 산화물 소결체를 백킹 플레이트에 본딩하는 공정에 있어서, 산화물 소결체가 균열되어 버리는 경우가 있었다.The sputtering target is used in a state in which the oxide sintered body is bonded to the backing plate. In the process of bonding an oxide sintered body to a backing plate, the oxide sintered body may crack.

표시 장치의 생산은 항상 효율화가 요구된다. 또한, 생산성이나 제조 비용 등을 고려하면, 표시 장치용 산화물 반도체 박막의 제조에 사용되는 스퍼터링 타깃 및 그 소재인 산화물 소결체에는, 스퍼터링할 때의 스퍼터링 타깃의 균열을 억제하는 것은 물론, 산화물 소결체를 백킹 플레이트에 본딩할 때의 산화물 소결체의 균열을 억제할 것이 요구된다.Efficiency of production of a display device is always required. In addition, in consideration of productivity, manufacturing cost, and the like, the sputtering target used for the production of the oxide semiconductor thin film for display devices and the oxide sintered body of the material are suppressed from cracking of the sputtering target when sputtering, and the oxide sintered body is backed. It is required to suppress cracking of the oxide sintered body when bonding to the plate.

본 발명의 실시 형태는 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 제1 목적은, In-Ga-Zn-Sn계 산화물 반도체 박막의 제조에 적합한 스퍼터링 타깃에 사용하기 위한 In-Ga-Zn-Sn계 산화물 소결체이며, 백킹 플레이트에 본딩할 때의 균열의 발생을 억제할 수 있는 산화물 소결체를 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object is an In-Ga-Zn-Sn-based oxide sintered body for use in a sputtering target suitable for production of an In-Ga-Zn-Sn-based oxide semiconductor thin film. It is to provide an oxide sintered body that can suppress the occurrence of cracks when bonding to the backing plate.

본 발명의 실시 형태의 제2 목적은, 상술한 산화물 소결체의 제조 방법을 제공하는 것이다.The 2nd objective of embodiment of this invention is providing the manufacturing method of the oxide sintered body mentioned above.

본 발명의 실시 형태의 제3 목적은, 상술한 산화물 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이다.A third object of the embodiment of the present invention is to provide a sputtering target using the above-described oxide sintered body.

본 발명의 실시 형태의 제4 목적은, 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 제공하는 것이다.A fourth object of the embodiment of the present invention is to provide a method for producing a sputtering target.

발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 산화물을 함유하는 산화물 소결체에 있어서, 지르코늄을 특정 범위에서 함유함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명의 실시 형태를 완성하기에 이르렀다.As a result of repeated studies in order to solve the above problems, the inventors found that the above problems can be solved by containing zirconium in a specific range in an oxide sintered body containing oxides of zinc, indium, gallium, and tin, The embodiments of the present invention have been completed.

본 발명의 제1 양태는, 산화물 소결체이며,The first aspect of the present invention is an oxide sintered body,

지르코늄을 50 내지 500ppm 함유하고,Contains 50 to 500ppm zirconium,

산소를 제외한 전체 금속 원소에 대한, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량의 비율(원자%)을 각각, [Zn], [In], [Ga] 및 [Sn]이라 하였을 때, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족시킨다.When the ratio (atomic%) of the content of zinc, indium, gallium and tin to all metal elements excluding oxygen is [Zn], [In], [Ga] and [Sn], respectively, the following formula (1) ) To (3).

Figure 112018096731379-pct00001
Figure 112018096731379-pct00001

산화물 소결체는, 상대 밀도가 95% 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the relative density of the oxide sintered body is 95% or more.

산화물 소결체 중의 기공의 최대 원 상당 직경이 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the maximum circle equivalent diameter of the pores in the oxide sintered body is 3 µm or less.

산화물 소결체 중의 기공의 최대 원 상당 직경에 대한 평균 원 상당 직경의 상대비가 0.3 이상 1.0 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the relative ratio of the average circle equivalent diameter to the maximum circle equivalent diameter of the pores in the oxide sintered body is 0.3 or more and 1.0 or less.

산화물 소결체는, 평균 결정 입경이 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the oxide sintered body has an average crystal grain size of 20 µm or less.

산화물 소결체는, 결정 입경이 30㎛를 초과하는 결정립의 면적률이 10% 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the oxide sintered body has an area ratio of 10% or less of crystal grains whose crystal grain size exceeds 30 μm.

산화물 소결체는, 비저항이 1Ωㆍ㎝ 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the oxide sintered body has a specific resistance of 1 Ω · cm or less.

본 발명의 제2 양태는, 스퍼터링 타깃이며,The second aspect of the present invention is a sputtering target,

제1 양태에 관한 산화물 소결체가, 백킹 플레이트 상에 본딩재에 의해 고정되어 이루어진다.The oxide sintered body according to the first aspect is made by being fixed on the backing plate with a bonding material.

본 발명의 제3 양태는, 제1 양태에 관한 산화물 소결체를 제조하는 방법이며,The third aspect of the present invention is a method for manufacturing the oxide sintered body according to the first aspect,

산화아연, 산화인듐, 산화갈륨, 산화주석 및 산화지르코늄을 소정의 비율로 함유하는 혼합 분말을 준비하는 공정과,A process of preparing a mixed powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, tin oxide and zirconium oxide in a predetermined ratio,

상기 혼합 분말을 소정 형상으로 소결하는 공정을 포함한다.And sintering the mixed powder into a predetermined shape.

상기 혼합 분말을 준비하는 공정은, 산화아연, 산화인듐, 산화갈륨 및 산화주석을 함유하는 원료 분말을, 산화지르코늄을 포함하는 미디어를 사용한 볼 밀 또는 비즈 밀에 의해 혼합하는 것을 포함할 수 있다.The process of preparing the mixed powder may include mixing a raw material powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, and tin oxide by a ball mill or bead mill using a medium containing zirconium oxide.

그것 대신에, 상기 혼합 분말을 준비하는 공정은, 산화아연, 산화인듐, 산화갈륨, 산화주석 및 산화지르코늄을 함유하는 원료 분말을, 볼 밀 또는 비즈 밀에 의해 혼합하는 것을 포함할 수 있다.Instead, the step of preparing the mixed powder may include mixing a raw material powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, tin oxide, and zirconium oxide by a ball mill or bead mill.

상기 소결하는 공정은 핫 프레스여도 된다. 즉, 소결하는 공정에 있어서, 성형 형으로 상기 혼합 분말에 면압 10 내지 39㎫를 가한 상태에서, 소결 온도 900 내지 1200℃에서 1 내지 12시간 유지하는 것을 포함해도 된다. 핫 프레스의 경우, 상기 소결 온도까지의 평균 승온 속도가 600℃/hr 이하인 것이 바람직하다.The sintering process may be hot pressing. That is, in the step of sintering, it may include maintaining the sintering temperature at 900 to 1200 ° C for 1 to 12 hours in a state in which a surface pressure of 10 to 39 MPa is applied to the mixed powder in a mold. In the case of a hot press, it is preferable that the average heating rate up to the sintering temperature is 600 ° C / hr or less.

상기 소결하는 공정은, 상압 소결이어도 된다. 상압 소결에서는, 상기 혼합 분말을 준비하는 공정보다 후이고, 상기 소결하는 공정보다 전에, 상기 혼합 분말을 예비 성형하는 공정을 포함한다. 그리고, 상기 소결하는 공정에 있어서, 예비 성형된 성형체를, 상압 하에서, 소결 온도 1450 내지 1600℃에서 1 내지 5시간 유지하는 것을 포함하고 있어도 된다. 상압 소결의 경우, 상기 소결 온도까지의 평균 승온 속도가 100℃/hr 이하인 것이 바람직하다.The sintering step may be atmospheric pressure sintering. In normal pressure sintering, after the step of preparing the mixed powder, and before the step of sintering, a step of preforming the mixed powder is included. In the sintering step, the preformed molded body may include maintaining the sintering temperature at 1450 to 1600 ° C for 1 to 5 hours under normal pressure. In the case of normal pressure sintering, it is preferable that the average temperature increase rate up to the sintering temperature is 100 ° C / hr or less.

본 발명의 제4 양태는, 제2 양태에 관한 스퍼터링 타깃의 제조 방법이며, 제1 양태에 관한 산화물 소결체, 또는, 제3 양태에 관한 제조 방법에 의해 제조된 산화물 소결체를, 백킹 플레이트 상에 본딩재로 접합하는 공정을 포함한다.The 4th aspect of this invention is a manufacturing method of the sputtering target which concerns on a 2nd aspect, and the oxide sintered body which concerns on 1st aspect or the oxide sintered body produced by the manufacturing method which concerns on 3rd aspect is bonded on a backing plate. And a step of joining with ash.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 백킹 플레이트에 본딩할 때의 균열의 발생을 억제할 수 있는 산화물 소결체, 및 해당 산화물 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃, 그리고 산화물 소결체 및 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 제공하는 것이 가능하다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an oxide sintered body capable of suppressing the occurrence of cracking when bonding to a backing plate, a sputtering target using the oxide sintered body, and a method for manufacturing the oxide sintered body and sputtering target .

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 스퍼터링 타깃의 개략 단면도이다.
도 2는 산화물 소결체의 2차 전자상이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a sputtering target according to an embodiment of the present invention.
2 is a secondary electron phase of the oxide sintered body.

<산화물 소결체><Oxide sintered body>

먼저, 본 발명의 실시 형태에 관한 산화물 소결체에 대하여, 상세하게 설명한다.First, the oxide sintered body according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 실시 형태의 산화물 소결체는, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 산화물을 포함하는 것이다. 여기서, TFT 특성이 우수한 효과를 갖는 산화물 반도체 박막을 형성할 수 있는 스퍼터링 타깃을 제조하기 위해서는, 스퍼터링 타깃에 사용하는 산화물 소결체에 포함되는 금속 원소의 함유량을 각각 적절하게 제어할 필요가 있다.The oxide sintered body of the embodiment of the present invention contains oxides of zinc, indium, gallium, and tin. Here, in order to manufacture a sputtering target capable of forming an oxide semiconductor thin film having an excellent TFT characteristic effect, it is necessary to appropriately control the content of metal elements contained in the oxide sintered body used for the sputtering target, respectively.

그래서, 본 발명의 실시 형태의 산화물 소결체는,So, the oxide sintered body of the embodiment of the present invention,

지르코늄을 50 내지 500ppm 함유하고,Contains 50 to 500ppm zirconium,

산화물 소결체에 포함되는 산소를 제외한 전체 금속 원소에 대한, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량의 비율(원자%)을 각각, [Zn], [In], [Ga] 및 [Sn]이라 하였을 때, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 것이다.When the ratio (atomic percent) of zinc, indium, gallium and tin content to all metal elements excluding oxygen contained in the oxide sintered body is [Zn], [In], [Ga] and [Sn], respectively , It satisfies the following formulas (1) to (3).

Figure 112018096731379-pct00002
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「산화물 소결체에 포함되는 산소를 제외한 전체 금속 원소」란, 아연, 인듐, 갈륨, 주석, 지르코늄이며, 또한, 제조상 불가피적인 금속 불순물을 포함할 수 있다.The term "all metal elements except oxygen contained in the oxide sintered body" is zinc, indium, gallium, tin, and zirconium, and may contain metal impurities that are inevitable in production.

여기서, 지르코늄 및 불가피한 금속 불순물은 미량이기 때문에, 산화물 소결체 내의 금속 원소의 비율을 규정하는 데 있어서의 영향이 작다. 따라서, 「산화물 소결체에 포함되는 산소를 제외한 전체 금속 원소」는, 실질적으로는, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석이다.Here, since zirconium and unavoidable metal impurities are in trace amounts, the influence in defining the proportion of metal elements in the oxide sintered body is small. Therefore, "all metal elements except oxygen contained in the oxide sintered body" are substantially zinc, indium, gallium, and tin.

따라서, 본 명세서에서는, 산화물 소결체 중의 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량을 원자수로 표현하고, 그 전량(합계 원자수)에 대한 아연의 함유율을 "[Zn]", 인듐의 함유율을 "[In]", 갈륨의 함유율을 "[Ga]" 및 주석의 함유율을 "[Sn]"으로 대체할 수 있다. 그리고, [Zn]+[In]+[Ga]+[Sn]=100원자%가 된다. 이와 같이 규정한 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 각 원소의 함유율(원자%)([Zn], [In], [Ga] 및 [Sn])이, 상술한 식 (1) 내지 (3)을 만족시키도록, 각 원소의 함유량을 제어한다.Therefore, in the present specification, the content of zinc, indium, gallium, and tin in the oxide sintered body is expressed in terms of the number of atoms, and the content of zinc relative to the total amount (total number of atoms) is "[Zn]", and the content of indium is "[ In] ", the content of gallium can be replaced by" [Ga] "and the content of tin by" [Sn] ". Then, [Zn] + [In] + [Ga] + [Sn] = 100 atomic%. The content (atomic percent) of each element of zinc, indium, gallium, and tin ([Zn], [In], [Ga], and [Sn]) defined as described above is expressed by the above formulas (1) to (3). To satisfy, the content of each element is controlled.

아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 각 원소의 함유율(원자%)에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량은, 주로, 스퍼터링 타깃을 사용하여 성막되는 산화물 반도체 박막의 특성을 고려하여, 설정되어 있다.The content rate (atomic%) of each element of zinc, indium, gallium, and tin will be described in detail below. In addition, the content of each element is mainly set in consideration of the characteristics of the oxide semiconductor thin film formed by using a sputtering target.

아연의 함유율 : 35원자%≤[Zn]≤55원자%Content rate of zinc: 35 atomic% ≤ [Zn] ≤55 atomic%

아연은, 산화물 반도체 박막의 아몰퍼스 구조의 안정성을 향상시킨다. 아연의 함유율은, 바람직하게는 37원자%≤[Zn]≤54원자%이고, 보다 바람직하게는 40원자%≤[Zn]≤53원자%이다.Zinc improves the stability of the amorphous structure of the oxide semiconductor thin film. The content rate of zinc is preferably 37 atomic% ≤ [Zn] ≤ 54 atomic%, more preferably 40 atomic% ≤ [Zn] ≤ 53 atomic%.

인듐 및 갈륨의 함유율 : 20원자%≤([In]+[Ga])≤55원자%Indium and gallium content: 20 atomic% ≤ ([In] + [Ga]) ≤55 atomic%

인듐은, 산화물 반도체 박막의 캐리어 이동도를 증가시킨다.Indium increases the carrier mobility of the oxide semiconductor thin film.

갈륨은, 산화물 반도체 박막의 대광 스트레스 신뢰성, 즉 역치 바이어스 시프트를 향상시킨다.Gallium improves the light stress reliability of the oxide semiconductor thin film, that is, the threshold bias shift.

인듐과 갈륨은 동일한 III족 원소이며, 상기 특성 부여에 있어서 상호 작용한다. 그 때문에, 인듐과 갈륨의 각각의 특성을 적절하게 발휘하기 위해, 그들의 합계량을 적절하게 제어하는 것이 바람직하다. 인듐과 갈륨의 함유율의 합계는, 바람직하게는 25원자%≤([In]+[Ga])≤54원자%이고, 보다 바람직하게는 30원자%≤([In]+[Ga])≤53원자%이다.Indium and gallium are the same group III elements and interact with each other in imparting the above properties. Therefore, in order to properly exhibit the properties of indium and gallium, it is preferable to appropriately control their total amount. The total content of indium and gallium is preferably 25 atomic% ≤ ([In] + [Ga]) ≤54 atomic%, more preferably 30 atomic% ≤ ([In] + [Ga]) ≤53 Atomic%.

주석의 함유율 : 5원자%≤[Sn]≤25원자%Content rate of tin: 5 atomic% ≤ [Sn] ≤25 atomic%

주석은, 산화물 반도체 박막의 에천트 내성을 향상시킨다. 주석의 함유율은, 바람직하게는 7원자%≤[Sn]≤22원자%이고, 보다 바람직하게는 9원자%≤[Sn]≤20원자%이다.Tin improves the etchant resistance of the oxide semiconductor thin film. The content rate of tin is preferably 7 atomic% ≤ [Sn] ≤ 22 atomic%, more preferably 9 atomic% ≤ [Sn] ≤ 20 atomic%.

본 발명의 실시 형태의 산화물 소결체에서는, 산화물 소결체의 물성 제어와, 산화물 반도체 박막의 물성 제어의 양쪽의 관점에서, 지르코늄의 함유량을 50 내지 500ppm으로 제어한다.In the oxide sintered body of the embodiment of the present invention, the zirconium content is controlled to 50 to 500 ppm from both viewpoints of controlling the physical properties of the oxide sintered body and controlling the physical properties of the oxide semiconductor thin film.

지르코늄이 산화물 소결체에 첨가됨으로써, 산화물 소결체의 상대 밀도가 증가되어, 산화물 소결체의 강도가 향상된다. 백킹 플레이트에 산화물 소결체를 본딩할 때, 산화물 소결체는 충격이나 열 이력 등에 기인하는 응력을 받지만, 지르코늄을 포함함으로써 산화물 소결체의 강도가 향상되므로, 산화물 소결체의 균열을 억제할 수 있다.When zirconium is added to the oxide sintered body, the relative density of the oxide sintered body is increased, and the strength of the oxide sintered body is improved. When bonding the oxide sintered body to the backing plate, the oxide sintered body is subjected to stress due to impact or thermal history, but since the strength of the oxide sintered body is improved by including zirconium, cracking of the oxide sintered body can be suppressed.

지르코늄양을 50ppm 이상으로 함으로써, 균열을 억제하는 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 지르코늄양은, 바람직하게는 60ppm 이상이며, 보다 바람직하게는 70ppm 이상이다.When the amount of zirconium is 50 ppm or more, the effect of suppressing cracking can be sufficiently exhibited. The amount of zirconium is preferably 60 ppm or more, and more preferably 70 ppm or more.

한편, 지르코늄은, 산화물 소결체 내에서 산화지르코늄(지르코니아)으로서 존재한다. 산화지르코늄은 절연체이기 때문에, 스퍼터링 중의 이상 방전의 원인이 될 수 있다. 또한, 산화지르코늄을 많이 포함하는 산화물 소결체를 사용하여 성막하면, 얻어지는 산화물 반도체 박막 중의 산화지르코늄에 의해, 캐리어 특성이 저하된다. 지르코늄양을 500ppm 이하로 함으로써, 스퍼터링 시의 이상 방전을 억제하고, 스퍼터링으로 성막한 산화물 반도체 박막의 캐리어 특성을 높게 유지할 수 있다. 지르코늄양은, 바람직하게는 450ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 400ppm 이하이다.On the other hand, zirconium exists as zirconium oxide (zirconia) in an oxide sintered body. Since zirconium oxide is an insulator, it may cause abnormal discharge during sputtering. In addition, when a film is formed by using an oxide sintered body containing a large amount of zirconium oxide, carrier properties are deteriorated by zirconium oxide in the resulting oxide semiconductor thin film. By setting the amount of zirconium to 500 ppm or less, abnormal discharge at the time of sputtering can be suppressed, and carrier characteristics of the oxide semiconductor thin film formed by sputtering can be kept high. The amount of zirconium is preferably 450 ppm or less, and more preferably 400 ppm or less.

본 명세서에 있어서의 지르코늄의 함유량(지르코늄양)은, 이하의 방법에 의해 측정한 평균 지르코늄양이다.Content (zirconium amount) of zirconium in this specification is an average amount of zirconium measured by the following method.

산화물 소결체의 전체면을 0.5㎜ 이상 연삭 가공하여, 표면의 흑피를 제거한다. 다음에, 약 5g의 산화물 소결체를 채취하고, ICP 분석법에 의해 정량 분석을 행한다. 동일한 측정을 복수회(예를 들어 3회) 행한다. 얻어진 지르코늄양의 평균값을 구하였다. 본 명세서에 있어서, 특별히 기재가 없는 한, 「지르코늄양」이란, 평균 지르코늄양을 의미하고 있다.The entire surface of the oxide sintered body is ground by 0.5 mm or more to remove the black skin on the surface. Next, about 5 g of an oxide sintered body is collected, and quantitative analysis is performed by ICP analysis. The same measurement is performed multiple times (for example, 3 times). The average value of the amount of zirconium obtained was determined. In the present specification, unless otherwise specified, the "amount of zirconium" means the average amount of zirconium.

산화물 소결체는, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 산화물을 포함한다. 구체적으로는, Zn2SnO4상, InGaZnO4상, InGaZn2O5상, In2O3상 및 SnO2상을 주된 구성상으로 한다. 또한, 제조상 불가피적으로 혼입 또는 생성되는 산화물 등의 불순물을 포함하고 있어도 된다.The oxide sintered body contains oxides of zinc, indium, gallium, and tin. Specifically, Zn 2 SnO 4 phase, InGaZnO 4 phase, InGaZn 2 O 5 phase, In 2 O 3 phase, and SnO 2 phase are the main constituent phases. In addition, impurities such as oxides which are inevitably mixed or produced during production may be included.

산화물 소결체의 상대 밀도는 95% 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 산화물 소결체의 강도가 상승하여, 백킹 플레이트에 본딩할 때의 산화물 소결체의 균열을 효과적으로 억제할 수 있다. 상대 밀도는, 보다 바람직하게는 97% 이상이며, 더욱 바람직하게는 99% 이상이다.It is preferable that the relative density of the oxide sintered body is 95% or more. Thereby, the strength of the oxide sintered body increases, and cracking of the oxide sintered body when bonding to the backing plate can be effectively suppressed. The relative density is more preferably 97% or more, and still more preferably 99% or more.

본 명세서에 있어서의 상대 밀도는, 이하와 같이 구한다.The relative density in this specification is calculated | required as follows.

측정용 시료로서 준비한 산화물 소결체를 임의의 위치에서 두께 방향으로 절단하고, 그 절단면의 임의의 위치를 경면 연마한다. 다음에, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 적절한 배율(예를 들어 배율 1000배)로 사진 촬영하고, 한 변이 100㎛인 정사각형 영역 내에 있어서의 기공의 면적률(%)을 측정하여 「기공률(%)」로 하였다. 동일한 시료에 있어서 20개소의 절단면에서 마찬가지의 기공률 측정을 행하고, 20회의 측정에서 얻어진 기공률의 평균값을 당해 시료의 평균 기공률(%)이라 하였다. [100-평균 기공률]에 의해 구한 값을, 본 명세서에 있어서의 「상대 밀도(%)」라 하였다.The oxide sintered body prepared as a sample for measurement is cut at an arbitrary position in the thickness direction, and the arbitrary position of the cut surface is mirror-polished. Next, a photograph was taken at an appropriate magnification (for example, 1000 times magnification) using a scanning electron microscope (SEM), and the area ratio (%) of the pores in a square region having one side of 100 µm was measured to obtain a “porosity. (%) ”. The same porosity was measured on 20 cut surfaces in the same sample, and the average porosity obtained in 20 measurements was referred to as the average porosity (%) of the sample. The value obtained by [100-average porosity] was referred to as "relative density (%)" in this specification.

도 2에, 산화물 소결체의 2차 전자상(배율 1000배)의 일례를 도시한다. 도 2에 있어서, 흑색의 점상 부분이 기공이다. 기공은, SEM 사진 및 2차 전자상 중 어느 것에 있어서도 다른 금속 조직과 용이하게 식별할 수 있다.2 shows an example of a secondary electron phase (magnification of 1000 times) of the oxide sintered body. In Fig. 2, the black dotted portion is pores. The pores can be easily distinguished from other metal structures in any of the SEM photograph and the secondary electron image.

산화물 소결체 중의 기공에 대해서는, 기공률이 낮을 뿐만 아니라, 기공의 사이즈가 작은 쪽이 바람직하다.As for the pores in the oxide sintered body, not only the porosity is low, but the smaller pore size is preferable.

기공을 포함하는 성형체를 소결하면, 작은 기공은, 소결에 의해 소멸되지만, 큰 기공은 소멸되지 않고, 산화물 소결체의 내부에 남는다. 산화물 소결체 중의 기공 내에는, 기체가 압축된 상태로 존재한다. 또한, 성형체 중의 Sn, Ga 등이 소결 중에 분해되어, 산화물 소결체의 내부에 기공을 발생시키는 경우가 있다. 이와 같이 발생한 기공의 내부에도, 압축된 기체가 존재할 수 있다. 산화물 소결체 중에, 압축된 기체를 포함하는 기공이 존재하면 내부 응력이 높아져, 산화물 소결체의 기계 강도 및 열충격 내성이 저하된다.When the molded body containing pores is sintered, small pores disappear by sintering, but large pores do not disappear and remain inside the oxide sintered body. In the pores in the oxide sintered body, the gas is present in a compressed state. In addition, Sn, Ga, etc. in the molded body may be decomposed during sintering, and pores may be generated inside the oxide sintered body. Compressed gas may also exist inside the pores generated as described above. In the oxide sintered body, when pores containing compressed gas are present, the internal stress increases, and the mechanical strength and thermal shock resistance of the oxide sintered body decrease.

기공에 기인하는 산화물 소결체의 균열은, 기공이 클수록 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 산화물 소결체 중의 기공의 사이즈를 작게 억제함으로써, 산화물 소결체의 기계 강도가 향상되어, 산화물 소결체의 균열을 억제할 수 있다. 기공의 최대 원 상당 직경 Dmax를 3㎛ 이하로 함으로써, 내부 응력을 충분히 낮게 할 수 있다. 기공률의 최대 원 상당 직경이 2㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.The crack of the oxide sintered body resulting from the pore tends to increase as the pore size increases. Therefore, the mechanical strength of the oxide sintered body is improved by suppressing the size of pores in the oxide sintered body to be small, and cracking of the oxide sintered body can be suppressed. By setting the maximum circle equivalent diameter D max of the pores to 3 µm or less, the internal stress can be sufficiently low. It is more preferable that the maximum equivalent circle diameter of porosity is 2 µm or less.

또한, 산화물 소결체 중의 기공의 최대 원 상당 직경 Dmax(㎛)에 대한 평균 원 상당 직경 Dave(㎛)의 상대비가 0.3 이상 1.0 이하인 것이 바람직하다(즉, 0.3≤Dave/Dmax≤1.0). 상대비가 1.0일 때 원형이며, 상대비가 작아질수록 편평한 타원형이 된다.Further, it is preferable that the relative ratio of the average circle equivalent diameter D ave (µm) to the maximum circle equivalent diameter D max (µm) of the pores in the oxide sintered body is 0.3 or more and 1.0 or less (ie, 0.3 ≤ D ave / D max ≤ 1.0). . When the relative ratio is 1.0, it is circular, and the smaller the relative ratio, the more flat the oval.

기공의 형상이 타원형이면, 원형인 경우에 비해, 기계 강도가 저하되어 버려 산화물 소결체가 균열되기 쉬워져 버린다. 특히, 편평한 타원으로 될수록, 그 경향이 현저해진다. 그 때문에, 상대비를 0.3 이상으로 함으로써, 산화물 소결체의 강도를 높게 할 수 있다. 상대비가 0.5 이상인 것이 보다 바람직하다.When the shape of the pore is elliptical, mechanical strength is lowered compared to the circular shape, and the oxide sintered body tends to crack. In particular, the more flat the ellipse, the more pronounced the tendency. Therefore, the strength of the oxide sintered compact can be increased by setting the relative ratio to 0.3 or more. It is more preferable that the relative ratio is 0.5 or more.

본 명세서에 있어서의 기공의 최대 원 상당 직경 및 평균 원 상당 직경은, 이하와 같이 구한다.The maximum circle equivalent diameter and average circle equivalent diameter of pores in this specification are calculated as follows.

측정용 시료로서 준비한 산화물 소결체를 임의의 위치에서 두께 방향으로 절단하고, 그 절단면의 임의의 위치를 경면 연마한다. 다음에, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 적절한 배율(예를 들어 배율 1000배)로 사진 촬영하고, 한 변이 100㎛인 정사각형 영역 내에 존재하는 모든 기공의 원 상당 직경을 구하였다. 동일한 시료에 있어서 20개소의 절단면에서, 마찬가지로, 모든 기공의 원 상당 직경을 구하였다. 20회의 측정에서 얻어진 모든 원 상당 직경 중, 가장 큰 원 상당 직경을, 그 산화물 소결체의 「기공의 최대 원 상당 직경」이라 하고, 모든 원 상당 직경의 평균값을, 그 산화물 소결체의 「기공의 평균 원 상당 직경」이라 하였다.The oxide sintered body prepared as a sample for measurement is cut at an arbitrary position in the thickness direction, and the arbitrary position of the cut surface is mirror-polished. Next, a photograph was taken at an appropriate magnification (for example, 1000 times magnification) using a scanning electron microscope (SEM), and a circle equivalent diameter of all pores present in a square region having one side of 100 µm was determined. In the same sample, the circle equivalent diameters of all pores were similarly obtained from 20 cut surfaces. Of all the circle equivalent diameters obtained in 20 measurements, the largest circle equivalent diameter is referred to as the "maximum circle equivalent diameter of the pores" of the oxide sintered body, and the average value of all circle equivalent diameters is the "average circle of pores of the oxide sintered body." Equivalent diameter ”.

산화물 소결체의 결정립을 미세화하면, 백킹 플레이트에 본딩할 때의 산화물 소결체의 균열을 억제하는 효과를 높일 수 있다. 결정립의 평균 결정 입경은, 바람직하게는 20㎛ 이하이고, 이에 의해, 산화물 소결체의 균열 억제 효과를 보다 한층 더 향상시킬 수 있다. 평균 결정 입경은, 보다 바람직하게는 17㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 15㎛ 이하이다.When the crystal grain of the oxide sintered body is refined, the effect of suppressing the crack of the oxide sintered body when bonding to the backing plate can be enhanced. The average grain size of the crystal grains is preferably 20 µm or less, whereby the crack suppression effect of the oxide sintered body can be further improved. The average crystal grain size is more preferably 17 μm or less, and even more preferably 15 μm or less.

한편, 당해 평균 결정 입경의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 평균 결정 입경의 미세화와 제조 비용의 밸런스로부터, 평균 결정 입경의 바람직한 하한은 0.05㎛ 정도이다.On the other hand, the lower limit of the average crystal grain size is not particularly limited, but from the balance of miniaturization of the average crystal grain size and production cost, the preferred lower limit of the average crystal grain size is about 0.05 µm.

결정립의 평균 결정 입경은, 이하와 같이 측정한다.The average crystal grain size of the crystal grains is measured as follows.

측정용 시료로서 준비한 산화물 소결체를 임의의 위치에서 두께 방향으로 절단하고, 그 절단면의 임의의 위치를 경면 연마한다. 다음에, 절단면에 있어서의 조직을, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 적절한 배율(예를 들어 배율 400배)로 사진 촬영한다. 촬영한 사진 상에서, 임의의 방향으로, 실측값으로 길이 100㎛에 상당하는 길이(즉 「실측 길이 100㎛ 상당」)의 직선을 긋고, 이 직선 상에 존재하는 결정립의 수(N)를 구한다. [100/N](㎛)으로 산출한 값을 당해 「직선 상에서의 결정 입경」으로 한다. 또한, 사진 상에 실측 길이 100㎛ 상당의 직선을 20개 작성하고, 각 직선 상에서의 결정 입경을 산출한다. 그리고, [(각 직선 상에서의 결정 입경의 합계)/20]으로 산출한 값을 본 명세서에 있어서의 「산화물 소결체의 평균 결정 입경」이라 하였다.The oxide sintered body prepared as a sample for measurement is cut at an arbitrary position in the thickness direction, and the arbitrary position of the cut surface is mirror-polished. Next, the tissue on the cut surface is photographed at an appropriate magnification (for example, 400 times magnification) using a scanning electron microscope (SEM). On the photographed photograph, in a certain direction, a straight line having a length corresponding to 100 µm in length (that is, "equivalent to 100 µm in length") is drawn as an actual value, and the number N of crystal grains present on the straight line is determined. The value calculated by [100 / N] (µm) is defined as the “crystal grain size on a straight line”. In addition, 20 straight lines corresponding to the actual length of 100 µm are created on the photograph, and crystal grain sizes on each straight line are calculated. And the value calculated by [(the sum of the crystal grain sizes on each straight line) / 20] was referred to as "the average crystal grain size of the oxide sintered body" in this specification.

산화물 소결체의 결정립의 평균 결정 입경의 제어에 더하여, 입도 분포를 적절하게 제어하는 것이 더욱 바람직하다. 특히, 결정 입경이 30㎛를 초과하는 조대 결정립은, 본딩 시의 산화물 소결체의 균열의 원인이 되기 때문에, 가능한 한 적은 쪽이 좋다. 결정 입경이 30㎛를 초과하는 조대 결정립은, 면적률로, 바람직하게는 10% 이하, 보다 바람직하게는 8% 이하, 더욱 바람직하게는 6% 이하, 더욱 바람직하게는 4% 이하, 가장 바람직하게는 0%이다.In addition to controlling the average grain size of the crystal grains of the oxide sintered body, it is more preferable to appropriately control the particle size distribution. Particularly, coarse crystal grains having a grain size of more than 30 µm are the cause of cracking of the oxide sintered body at the time of bonding. The coarse crystal grains having a crystal grain size of more than 30 µm are preferably 10% or less, more preferably 8% or less, more preferably 6% or less, still more preferably 4% or less, most preferably in an area ratio. Is 0%.

결정 입경이 30㎛를 초과하는 결정 입자의 면적률은, 이하와 같이 측정한다.The area ratio of the crystal grains whose crystal grain diameter exceeds 30 µm is measured as follows.

상술한 「결정립의 평균 결정 입경」의 측정에 있어서, 길이 100㎛ 상당의 직선을 그었을 때, 그 직선에 의해 절취되는 길이가 30㎛ 이상이 되는 결정립을 「조대 입자」로 한다. 길이 100㎛의 직선 상에서, 이 조대 입자가 차지하는 길이(즉, 직선 중, 조대 입자를 가로지르고 있는 부분의 길이)를 L(㎛)이라 한다. L(㎛)을 100(㎛)으로 제산한 값을, 이 직선 상의 조대 입자의 비율 R(%)이라 하였다.In the measurement of the "average crystal grain size of the crystal grain" described above, when a straight line corresponding to a length of 100 µm is drawn, a crystal grain whose length cut by the straight line becomes 30 µm or more is referred to as "coarse particles". On a straight line having a length of 100 µm, the length occupied by the coarse particles (that is, the length of the portion of the straight line crossing the coarse particles) is called L (µm). The value obtained by dividing L (µm) by 100 (µm) was referred to as the ratio R (%) of coarse particles on the straight line.

R(%)=(L(㎛)/100(㎛))×100(%)R (%) = (L (µm) / 100 (µm)) × 100 (%)

또한, 길이 100㎛의 직선 상에 복수의 조대 입자가 있는 경우에는, 각 조대 입자를 가로지르는 부분의 길이의 합계를 L(㎛)이라 하여, 조대 입자의 비율 R(%)을 구한다.In addition, when there are a plurality of coarse particles on a straight line having a length of 100 µm, the sum of the lengths of the portions crossing each coarse particle is referred to as L (µm), and the ratio R (%) of the coarse particles is determined.

결정립의 평균 결정 입경의 측정에서 긋는 20개의 직선의 각각에 있어서, 조대 입자의 비율 R(%)을 구하고, 그 평균값을 이 소결체의 조대 입자의 비율로 하였다.In each of the 20 straight lines drawn in the measurement of the average grain size of the crystal grains, the ratio R (%) of the coarse particles was determined, and the average value was taken as the ratio of the coarse particles in the sintered body.

산화물 소결체의 비저항은, 바람직하게는 1Ωㆍ㎝ 이하, 보다 바람직하게는 10-1Ωㆍ㎝ 이하, 더욱 바람직하게는 10- 2Ωㆍ㎝ 이하이다. 후술하는 바와 같이, 산화물 소결체는, 백킹 플레이트에 고정되어 스퍼터링 타깃을 형성한다. 이 스퍼터링 타깃을 사용할 때, 산화물 소결체의 비저항을 낮게 억제함으로써, 스퍼터링 중의 이상 방전을 억제할 수 있고, 나아가서는 이상 방전에 기인하는 산화물 소결체의 균열을 억제할 수 있다. 이에 의해, 스퍼터링 타깃을 사용한 산화물 반도체 박막의 성막 비용을 억제할 수 있다. 또한, 스퍼터링 중의 이상 방전에 의한 성막 불량을 억제할 수 있으므로, 균일하고 또한 양호한 특성을 갖는 산화물 반도체 박막을 제조할 수 있다.Resistivity of the oxide sintered body is preferably 1Ω and ㎝, more preferably at most 10 -1 Ω and ㎝ or less, more preferably 10 - 2 Ω and ㎝ below. As described later, the oxide sintered body is fixed to the backing plate to form a sputtering target. When using this sputtering target, by suppressing the specific resistance of the oxide sintered body low, abnormal discharge during sputtering can be suppressed, and furthermore, cracking of the oxide sintered body caused by the abnormal discharge can be suppressed. Thereby, the film formation cost of the oxide semiconductor thin film using a sputtering target can be suppressed. In addition, since defects in film formation due to abnormal discharge during sputtering can be suppressed, an oxide semiconductor thin film having uniform and good properties can be produced.

예를 들어, 표시 장치를 제조하는 생산 라인에서, 스퍼터링 타깃을 사용하여 TFT의 산화물 반도체 박막을 제조함으로써, TFT의 제조 비용, 나아가서는 표시 장치의 제조 비용을 억제할 수 있다. 또한, 양호한 TFT 특성을 나타내는 산화물 반도체 박막을 형성할 수 있어, 고성능의 표시 장치를 제조할 수 있다.For example, in a production line for manufacturing a display device, by manufacturing an oxide semiconductor thin film of a TFT using a sputtering target, the manufacturing cost of the TFT, and furthermore, the manufacturing cost of the display device can be suppressed. Further, an oxide semiconductor thin film showing good TFT characteristics can be formed, and a high-performance display device can be manufactured.

산화물 소결체의 비저항은 4탐침법에 의해 측정하였다. 상세하게는, 산화물 소결체의 비저항을, 기지의 비저항 측정기(예를 들어, 미쓰비시 가가쿠 아날리텍사제의 로레스타 GP 등)를 사용하여 측정할 수 있다. 또한, 본 명세서의 비저항은, 각 단자간의 거리를 1.5㎜로 하여 측정하여 얻은 것을 가리킨다. 상이한 장소에서 비저항을 복수회(예를 들어 4회) 측정하고, 그 평균값을 산화물 소결체의 비저항으로 하였다.The specific resistance of the oxide sintered body was measured by a four-probe method. Specifically, the specific resistance of the oxide sintered body can be measured using a known specific resistance meter (for example, Mitsubishi Chemical Corporation Lloresta GP, etc.). In addition, the specific resistance of this specification points out what was obtained by measuring the distance between each terminal as 1.5 mm. The specific resistance was measured multiple times (for example, 4 times) at different places, and the average value was used as the specific resistance of the oxide sintered body.

<스퍼터링 타깃><Sputtering target>

다음에, 산화물 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃에 대하여 설명한다.Next, a sputtering target using an oxide sintered body will be described.

도 1은 스퍼터링 타깃(1)의 개략 단면도이다. 스퍼터링 타깃(1)은 백킹 플레이트(20)와, 백킹 플레이트(20) 상에 본딩재(30)로 고정된 산화물 소결체(10)를 포함한다.1 is a schematic cross-sectional view of the sputtering target 1. The sputtering target 1 includes a backing plate 20 and an oxide sintered body 10 fixed with a bonding material 30 on the backing plate 20.

산화물 소결체(10)에는, 본 발명의 실시 형태에 관한 산화물 소결체를 사용하고 있다. 따라서, 백킹 플레이트(20)에 본딩재(30)로 본딩할 때, 산화물 소결체가 균열되기 어려워, 수율 좋게 스퍼터링 타깃(1)을 제조할 수 있다.An oxide sintered body according to an embodiment of the present invention is used for the oxide sintered body 10. Therefore, when bonding with the bonding material 30 to the backing plate 20, the oxide sintered body is hard to crack, and the sputtering target 1 can be manufactured with good yield.

<제조 방법><Manufacturing method>

다음에, 본 발명의 실시 형태의 산화물 소결체 및 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing the oxide sintered body and the sputtering target of the embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시 형태의 산화물 소결체는, 산화아연, 산화인듐, 산화갈륨, 산화주석 및 산화지르코늄을 함유하는 혼합 분말을 소결하여 얻어진다. 본 발명의 실시 형태의 스퍼터링 타깃은 얻어진 산화물 소결체를 백킹 플레이트 상에 고정함으로써 얻어진다.The oxide sintered body of the embodiment of the present invention is obtained by sintering a mixed powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, tin oxide and zirconium oxide. The sputtering target of the embodiment of the present invention is obtained by fixing the obtained oxide sintered body on a backing plate.

보다 상세하게는, 산화물 소결체는, 이하의 공정 (a) 내지 (e)에 의해 제조된다. 스퍼터링 타깃은, 이하의 공정 (f) 및 (g)에 의해 제조된다.More specifically, the oxide sintered body is produced by the following steps (a) to (e). The sputtering target is produced by the following steps (f) and (g).

공정 (a) : 산화물의 분말을 혼합하여 분쇄한다Step (a): The powder of the oxide is mixed and pulverized.

공정 (b) : 얻어진 혼합 분말을 건조하여 조립한다Step (b): The obtained mixed powder is dried and granulated.

공정 (c) : 조립한 혼합 분말을 예비 성형한다Step (c): pre-molding the assembled powder mixture

공정 (d) : 예비 성형한 성형체를 탈지한다Step (d): degrease the preformed molded body

공정 (e) : 탈지한 성형체를 소결하여, 산화물 소결체를 얻는다Step (e): sintering the degreased molded body to obtain an oxide sintered body

공정 (f) : 얻어진 산화물 소결체를 가공한다Process (f): The obtained oxide sintered body is processed

공정 (g) : 가공한 산화물 소결체를 백킹 플레이트에 본딩하여, 스퍼터링 타깃을 얻는다Process (g): The processed oxide sintered body is bonded to a backing plate to obtain a sputtering target.

본 발명의 실시 형태에서는, 공정 (a)에 있어서, 혼합 분말에 적량의 산화지르코늄이 포함되도록 제어한다. 또한, 공정 (e)에서는, 산화물 소결체가 소정의 밀도보다 높은 밀도가 되도록, 소결 조건을 제어한다. 또한, 공정 (e)에서는, 바람직하게는 결정 입경이 바람직한 범위에 들어가도록 소결 조건을 제어한다. 공정 (b) 내지 (d), (f) 및 (g)는, 산화물 소결체 및 스퍼터링 타깃을 제조할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 산화물 소결체 및 스퍼터링 타깃의 제조에 있어서 통상 사용되는 공정을 적절히 적용할 수 있다. 이하, 각 공정을 상세하게 설명하지만, 본 발명의 실시 형태를 이들 공정에 한정한다는 취지는 아니다.In the embodiment of the present invention, in the step (a), the mixed powder is controlled to contain an appropriate amount of zirconium oxide. In addition, in step (e), the sintering conditions are controlled so that the oxide sintered body has a density higher than a predetermined density. In addition, in step (e), sintering conditions are preferably controlled so that the crystal grain size falls within a desirable range. Steps (b) to (d), (f), and (g) are not particularly limited as long as an oxide sintered body and a sputtering target can be produced, and steps commonly used in the production of oxide sintered bodies and sputtering targets can be appropriately applied. You can. Hereinafter, each process will be described in detail, but it is not intended to limit the embodiments of the present invention to these processes.

(공정 (a) : 산화물의 분말을 혼합하여 분쇄한다)(Process (a): Powder of oxide is mixed and pulverized)

산화아연, 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말 및 산화주석 분말을 소정의 비율로 배합하고, 혼합하여 분쇄한다. 사용되는 각 원료 분말의 순도는 각각, 약 99.99% 이상이 바람직하다. 미량의 불순물 원소가 존재하면, 산화물 반도체 박막의 반도체 특성을 손상시킬 우려가 있기 때문이다.Zinc oxide, indium oxide powder, gallium oxide powder and tin oxide powder are blended in a predetermined ratio, mixed and pulverized. The purity of each raw material powder used is preferably about 99.99% or more, respectively. This is because the presence of a trace amount of impurity elements may impair the semiconductor properties of the oxide semiconductor thin film.

각 원료 분말의 「소정의 비율」이란, 소결 후에 얻어지는 산화물 소결체에 포함되는 산소를 제외한 전체 금속 원소(아연, 인듐, 갈륨 및 주석)에 대한, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량의 비율이 이하의 식 (1) 내지 (3)의 범위 내가 되는 비율이다.The "predetermined ratio" of each raw material powder is less than the ratio of the content of zinc, indium, gallium and tin to all metal elements (zinc, indium, gallium and tin) excluding oxygen contained in the oxide sintered body obtained after sintering. It is a ratio within the range of equations (1) to (3).

Figure 112018096731379-pct00003
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통상은, 각 원료 분말(산화아연, 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말 및 산화주석 분말)을 혼합한 후의 혼합 분말에 포함되는 산소를 제외한 전체 금속 원소에 대한, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량의 비율이 상기 식 (1) 내지 (3)의 범위 내가 되도록, 각 원료 분말을 배합하면 된다.Usually, the content of zinc, indium, gallium, and tin content for all metal elements excluding oxygen contained in the mixed powder after mixing each raw material powder (zinc oxide, indium oxide powder, gallium oxide powder, and tin oxide powder) Each raw material powder may be compounded so that the ratio is within the range of the above formulas (1) to (3).

혼합 및 분쇄에는, 볼 밀 또는 비즈 밀을 사용하는 것이 바람직하다. 원료 분말과 물을 밀 장치에 투입하여, 원료 분말을 분쇄하고 혼합함으로써, 혼합 분말을 얻을 수 있다. 이때, 원료 분말을 균일하게 혼합할 목적으로, 분산재를 첨가하여 혼합해도 되고, 또한, 후에 성형체를 형성하는 것을 용이하게 하기 위해 바인더를 첨가하여 혼합해도 된다.It is preferable to use a ball mill or bead mill for mixing and grinding. The mixed powder can be obtained by injecting the raw material powder and water into a mill and crushing and mixing the raw material powder. At this time, for the purpose of uniformly mixing the raw material powder, a dispersing material may be added and mixed, or a binder may be added and mixed to facilitate forming a molded body later.

볼 밀 및 비즈 밀에서 사용되는 볼이나 비즈(이들을 「미디어」라 칭함)로서는, 산화지르코늄을 포함하는 것을 사용한다. 혼합 및 분쇄할 때, 미디어의 표면이 마모됨으로써, 혼합 분말에 미량의 산화지르코늄을 첨가할 수 있다. 이 방법에서는, 미디어의 마모량(즉, 산화지르코늄의 첨가량)은 혼합 시간이 길어지면 증가한다. 따라서, 혼합 시간을 조절함으로써, 혼합 분말에 첨가하는 산화지르코늄의 양을 비교적 고정밀도로 조절할 수 있다.As a ball mill or beads used in a ball mill and a bead mill (these are referred to as "media"), one containing zirconium oxide is used. When mixing and pulverizing, the surface of the media wears, so that trace amounts of zirconium oxide can be added to the mixed powder. In this method, the amount of wear of the media (ie, the amount of zirconium oxide added) increases as the mixing time increases. Therefore, by adjusting the mixing time, the amount of zirconium oxide added to the mixed powder can be adjusted with relatively high precision.

볼 밀 및 비즈 밀에서 사용하는 미디어로서, 나일론제 또는 알루미나제의 것을 사용해도 된다. 이 경우에는, 혼합 분말에 소정량의 산화지르코늄이 포함되도록, 원료 분말로서, 산화지르코늄 분말을 첨가한다. 이 경우에는, 혼합 시간에 관계없이, 소정의 산화지르코늄을 포함하는 혼합 분말을 얻을 수 있으므로, 혼합 시간을 임의로 설정할 수 있다.As the media used in the ball mill and bead mill, a nylon or alumina-made one may be used. In this case, zirconium oxide powder is added as a raw material powder so that a predetermined amount of zirconium oxide is included in the mixed powder. In this case, regardless of the mixing time, since a mixed powder containing a predetermined zirconium oxide can be obtained, the mixing time can be set arbitrarily.

볼 밀 및 비즈 밀에 사용하는 포드는, 나일론 포드, 알루미나 포드 및 지르코니아 포드를 이용할 수 있다.For the pod used for the ball mill and the beads mill, nylon pod, alumina pod, and zirconia pod can be used.

또한, 원료 분말로서 산화지르코늄 분말을 첨가하고, 또한 미디어로서 산화지르코늄제의 것을 사용해도 된다. 이 경우에는, 원하는 산화지르코늄의 양의 일부는, 원료 분말로서 첨가되고, 나머지는 미디어의 마모에 의해 첨가된다.Further, a zirconium oxide powder may be added as a raw material powder, and a zirconium oxide material may be used as the medium. In this case, part of the desired amount of zirconium oxide is added as a raw material powder, and the rest is added by abrasion of the media.

볼 밀 또는 비즈 밀에 의한 혼합 시간은, 3시간 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10시간 이상이며, 더욱 바람직하게는 20시간 이상이다.The mixing time by the ball mill or bead mill is preferably 3 hours or more, more preferably 10 hours or more, and even more preferably 20 hours or more.

(공정 (b) : 혼합 분말을 건조하여 조립한다)(Process (b): dry powder is assembled)

공정 (a)에서 얻어진 혼합 분말에 대하여 예를 들어 스프레이 드라이어 등에 의해 건조하여, 조립을 행하는 것이 바람직하다.It is preferable that the mixed powder obtained in step (a) is dried by, for example, a spray dryer or the like to granulate.

(공정 (c) : 조립한 혼합 분말을 예비 성형한다)(Process (c): Pre-molding the assembled powder mixture)

조립 후의 혼합 분말을 소정 치수의 금형에 충전하고, 금형 프레스로 소정의 압력(예를 들어 약 49㎫ 내지 약 98㎫)을 가함으로써, 소정의 형상으로 예비 성형하는 것이 바람직하다.It is preferable to preform into a predetermined shape by filling the mixed powder after granulation into a mold having a predetermined size and applying a predetermined pressure (for example, about 49 MPa to about 98 MPa) with a mold press.

공정 (e)에 있어서의 소결을 핫 프레스에 의해 행하는 경우에는, 공정 (c)를 생략해도 되고, 소결용 금형에 혼합 분말을 장전하여 가압 소결함으로써, 치밀한 산화물 소결체를 제조할 수 있다. 또한, 취급을 용이하게 하기 위해, 공정 (c)에서 예비 성형을 행한 후에, 성형체를 소결용 성형 형에 넣어 핫 프레스를 행해도 된다.When the sintering in the step (e) is performed by hot pressing, the step (c) may be omitted, and a dense oxide sintered body can be produced by loading and sintering the mixed powder in a sintering die. In addition, in order to facilitate handling, after preforming in step (c), the molded body may be placed in a mold for sintering and hot pressed.

한편, 공정 (e)에 있어서의 소결을 상압 소결에 의해 행하는 경우에는, 공정 (c)에 있어서 예비 성형함으로써, 치밀한 산화물 소결체를 제조할 수 있다.On the other hand, when sintering in step (e) is performed by atmospheric pressure sintering, a dense oxide sintered body can be produced by preforming in step (c).

(공정 (d) : 예비 성형한 성형체를 탈지한다)(Step (d): Degrease the preformed molded body)

공정 (a)에 있어서, 혼합 분말에 분산재 및/또는 바인더를 첨가한 경우에는, 성형체를 가열하여, 성형체 중의 분산재 및 바인더를 제거(즉 탈지)하는 것이 바람직하다. 가열 조건(가열 온도 및 유지 시간)은 분산재 및 바인더를 제거할 수 있는 온도 및 시간이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 성형체를, 대기 중, 약 500℃의 가열 온도로 약 5시간 유지한다.In the step (a), when a dispersant and / or a binder is added to the mixed powder, it is preferable to heat the molded body to remove (ie degrease) the dispersant and the binder in the molded body. The heating condition (heating temperature and holding time) is not particularly limited as long as it is a temperature and time at which the dispersant and the binder can be removed. For example, the molded body is kept in the atmosphere at a heating temperature of about 500 ° C for about 5 hours.

공정 (a)에 있어서, 분산재 및 바인더를 사용하지 않은 경우에는, 공정 (d)를 생략해도 된다.In the step (a), when the dispersant and the binder are not used, the step (d) may be omitted.

공정 (c)를 생략한 경우, 즉, 공정 (e)에서 핫 프레스에 의해 소결하는 경우이며 또한 성형체를 형성하지 않는 경우에는, 혼합 분말을 가열하여, 혼합 분말 중의 분산재 및 바인더를 제거(탈지)해도 된다.When the step (c) is omitted, that is, in the case of sintering by hot pressing in the step (e), and the molded body is not formed, the mixed powder is heated to remove the dispersant and binder in the mixed powder (degreasing). You may do it.

(공정 (e) : 성형체를 소결하여, 산화물 소결체를 얻는다)(Step (e): sintering the molded body to obtain an oxide sintered body)

탈지 후의 성형체를 소정의 소결 조건에서 소결하여, 산화물 소결체를 얻는다. 소결 방법으로서는, 핫 프레스와, 상압 소결 모두 이용할 수 있다. 이하에 핫 프레스와 상압 소결의 각각에 대하여, 소결 조건 등을 설명한다.The molded body after degreasing is sintered under predetermined sintering conditions to obtain an oxide sintered body. As a sintering method, both hot press and normal pressure sintering can be used. The sintering conditions and the like will be described below for each of hot pressing and normal pressure sintering.

(i) 핫 프레스(i) hot press

핫 프레스에서는, 성형체를 소결용 성형 형 내에 넣은 상태에서 소결로 내에 배치하고, 가압 상태에서 소결을 행한다. 성형체에 압력을 가하면서 성형체를 소결함으로써, 소결 온도를 비교적 낮게 억제하면서, 치밀한 산화물 소결체를 얻을 수 있다.In a hot press, the molded body is placed in a sintering furnace in a state in which it is placed in a sintering mold, and sintering is performed in a pressurized state. By sintering the molded body while applying pressure to the molded body, a dense oxide sintered body can be obtained while suppressing the sintering temperature relatively low.

핫 프레스에서는, 성형체에 가압하기 위한 소결용 성형 형을 이용한다. 소결용 성형 형으로서는, 소결 온도에 따라서 금속제의 성형 형(금형), 흑연제의 성형 형(흑연형) 모두 사용할 수 있다. 특히, 내열성이 우수한 흑연형이 바람직하고, 900℃ 이상의 고온에도 견딜 수 있다.In a hot press, a molding mold for sintering for pressing the molded body is used. As a sintering mold, both a metal mold (mold) and a graphite mold (graphite) can be used depending on the sintering temperature. In particular, a graphite type having excellent heat resistance is preferable, and can withstand high temperatures of 900 ° C or higher.

성형 형에 가하는 압력은 특별히 한정되지 않지만, 면압(가압 압력) 10 내지 39㎫가 바람직하다. 압력이 너무 높으면, 소결용 흑연형이 파손될 우려가 있고, 또한, 대형 프레스 설비가 필요로 된다. 또한, 39㎫를 초과하면, 소결체의 치밀화 촉진 효과가 포화되기 때문에, 그 이상의 압력으로 가압하는 이익이 적다. 한편, 압력이 10㎫ 미만이면, 소결체의 치밀화가 충분히 진행되기 어렵다. 보다 바람직한 가압 조건은 10 내지 30㎫이다.The pressure applied to the molding die is not particularly limited, but a surface pressure (pressurizing pressure) of 10 to 39 MPa is preferable. If the pressure is too high, there is a possibility that the graphite type for sintering is broken, and a large press equipment is also required. Moreover, when it exceeds 39 kPa, since the effect of accelerating densification of the sintered body is saturated, there is little benefit to pressurize at more pressure. On the other hand, when the pressure is less than 10 kPa, the densification of the sintered body is difficult to proceed sufficiently. More preferable pressurization conditions are 10 to 30 MPa.

소결 온도는, 성형체 내의 혼합 분말의 소결이 진행되는 온도 이상으로 하고, 예를 들어 면압 10 내지 39㎫의 압력 하에서의 소결이면, 소결 온도는 900 내지 1200℃인 것이 바람직하다.The sintering temperature is set to be at least the temperature at which sintering of the mixed powder in the molded body proceeds, and for example, if it is sintering under a pressure of 10 to 39 MPa, the sintering temperature is preferably 900 to 1200 ° C.

소결 온도가 900℃ 이상이면, 소결이 충분히 진행되어, 얻어지는 산화물 소결체의 밀도를 높게 할 수 있다. 소결 온도는, 보다 바람직하게는 920℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 940℃ 이상이다. 또한, 소결 온도가 1200℃ 이하이면, 소결 중의 입성장이 억제되어, 산화물 소결체 중의 결정 입경을 작게 할 수 있다. 소결 온도는, 보다 바람직하게는 1100℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1000℃ 이하이다.When the sintering temperature is 900 ° C or higher, sintering proceeds sufficiently, and the density of the resulting oxide sintered body can be increased. The sintering temperature is more preferably 920 ° C or higher, and still more preferably 940 ° C or higher. Moreover, when the sintering temperature is 1200 ° C or less, grain growth during sintering is suppressed, and the crystal grain size in the oxide sintered body can be reduced. The sintering temperature is more preferably 1100 ° C or lower, and still more preferably 1000 ° C or lower.

소정의 소결 온도로 유지하는 시간(유지 시간)은 혼합 분말의 소결이 충분히 진행되고, 또한 얻어지는 산화물 소결체의 밀도가 소정의 밀도 이상이 되는 시간으로 한다. 예를 들어, 소결 온도가 900 내지 1200℃이면, 유지 시간은 1 내지 12시간인 것이 바람직하다.The time to hold at the predetermined sintering temperature (retention time) is a time during which the sintering of the mixed powder proceeds sufficiently and the density of the obtained oxide sintered body becomes greater than or equal to the predetermined density. For example, if the sintering temperature is 900 to 1200 ° C, the holding time is preferably 1 to 12 hours.

유지 시간이 1시간 이상이면, 얻어지는 산화물 소결체 중의 조직을 균일화할 수 있다. 유지 시간은, 보다 바람직하게는 2시간 이상이며, 더욱 바람직하게는 3시간 이상이다. 또한, 유지 시간이 12시간 이하이면, 소결 중의 입성장을 억제하여, 산화물 소결체 중의 결정 입경을 작게 할 수 있다. 유지 시간은, 보다 바람직하게는 10시간 이하이고, 더욱 바람직하게는 8시간 이하이다.When the holding time is 1 hour or more, the structure in the obtained oxide sintered body can be made uniform. The holding time is more preferably 2 hours or more, and still more preferably 3 hours or more. In addition, if the holding time is 12 hours or less, grain growth during sintering can be suppressed, and the crystal grain size in the oxide sintered body can be reduced. The holding time is more preferably 10 hours or less, and still more preferably 8 hours or less.

소결 온도까지의 평균 승온 속도는, 산화물 소결체 중의 결정립의 치수 및 산화물 소결체의 상대 밀도에 영향을 미칠 수 있다. 평균 승온 속도는, 600℃/hr 이하인 것이 바람직하고, 결정립의 이상 성장이 일어나기 어려우므로, 조대 결정립의 비율을 억제할 수 있다. 또한, 600℃/hr 이하이면, 소결 후의 산화물 소결체의 상대 밀도를 높게 할 수 있다. 평균 승온 속도는, 보다 바람직하게는 400℃/hr 이하, 더욱 바람직하게는 300℃/hr 이하이다.The average heating rate up to the sintering temperature can affect the size of the crystal grains in the oxide sintered body and the relative density of the oxide sintered body. The average heating rate is preferably 600 ° C./hr or less, and since abnormal growth of crystal grains is unlikely to occur, the proportion of coarse grains can be suppressed. Moreover, when it is 600 degrees C / hr or less, the relative density of the oxide sintered body after sintering can be made high. The average heating rate is more preferably 400 ° C / hr or less, and even more preferably 300 ° C / hr or less.

평균 승온 속도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 생산성의 관점에서는 50℃/hr 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100℃/hr 이상이다.Although the lower limit of the average heating rate is not particularly limited, from the viewpoint of productivity, it is preferably 50 ° C / hr or more, and more preferably 100 ° C / hr or more.

소결 공정에서는, 소결용 흑연형의 산화 및 소실을 억제하기 위해, 소결 분위기를 불활성 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 적합한 불활성 분위기는, 예를 들어 Ar 가스 및 N2 가스 등의 불활성 가스의 분위기를 적용할 수 있다. 예를 들어, 소결로 내에 불활성 가스를 도입함으로써, 소결 분위기를 조정할 수 있다. 또한 분위기 가스의 압력은, 증기압이 높은 금속의 증발을 억제하는 관점에서는 대기압으로 하는 것이 바람직하지만, 진공(즉, 대기압보다 낮은 압력)으로 해도 된다.In the sintering step, it is preferable to set the sintering atmosphere to an inert gas atmosphere in order to suppress oxidation and disappearance of the graphite for sintering. As a suitable inert atmosphere, for example, an atmosphere of an inert gas such as Ar gas and N 2 gas can be applied. For example, by introducing an inert gas into the sintering furnace, the sintering atmosphere can be adjusted. Further, the pressure of the atmospheric gas is preferably set to atmospheric pressure from the viewpoint of suppressing evaporation of a metal having a high vapor pressure, but may be a vacuum (ie, a pressure lower than atmospheric pressure).

(ii) 상압 소결(ii) atmospheric pressure sintering

상압 소결에서는, 성형체를 소결로 내에 배치하고, 상압에서 소결을 행한다. 또한, 상압 소결에서는, 소결 시에 압력이 가해지지 않기 때문에 소결이 진행되기 어려우므로, 통상은, 핫 프레스보다도 높은 소결 온도에서 소결한다.In normal pressure sintering, the molded body is placed in a sintering furnace and sintered at normal pressure. In addition, in normal pressure sintering, since sintering is difficult to proceed because pressure is not applied during sintering, it is usually sintered at a sintering temperature higher than that of a hot press.

소결 온도는, 성형체 내의 혼합 분말의 소결이 진행되는 온도 이상이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 소결 온도 1450 내지 1600℃로 할 수 있다.The sintering temperature is not particularly limited as long as the sintering of the mixed powder in the molded body proceeds, and for example, the sintering temperature can be 1450 to 1600 ° C.

소결 온도가 1450℃ 이상이면, 소결이 충분히 진행되어, 얻어지는 산화물 소결체의 밀도를 높게 할 수 있다. 소결 온도는, 보다 바람직하게는 1500℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1550℃ 이상이다. 또한, 소결 온도가 1600℃ 이하이면, 소결 중의 입성장을 억제하여, 산화물 소결체 중의 결정 입경을 작게 할 수 있다. 소결 온도는, 보다 바람직하게는 1580℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1550℃ 이하이다.When the sintering temperature is 1450 ° C or higher, sintering proceeds sufficiently, and the density of the resulting oxide sintered body can be increased. The sintering temperature is more preferably 1500 ° C or higher, and still more preferably 1550 ° C or higher. Moreover, when the sintering temperature is 1600 ° C or less, grain growth during sintering can be suppressed, and the crystal grain size in the oxide sintered body can be reduced. The sintering temperature is more preferably 1580 ° C or lower, and still more preferably 1550 ° C or lower.

유지 시간은, 혼합 분말의 소결이 충분히 진행되고, 또한 얻어지는 산화물 소결체의 밀도가 소정의 밀도 이상이 되는 시간이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 1 내지 5시간으로 할 수 있다.The holding time is not particularly limited as long as the sintering of the mixed powder proceeds sufficiently and the density of the obtained oxide sintered body becomes equal to or higher than a predetermined density, and can be, for example, 1 to 5 hours.

유지 시간이 1시간 이상이면, 얻어지는 산화물 소결체 중의 조직을 균일화할 수 있다. 유지 시간은, 보다 바람직하게는 2시간 이상이며, 더욱 바람직하게는 3시간 이상이다. 또한, 유지 시간이 5시간 이하이면, 소결 중의 입성장을 억제하여, 산화물 소결체 중의 결정 입경을 작게 할 수 있다. 유지 시간은, 보다 바람직하게는 4시간 이하이고, 더욱 바람직하게는 3시간 이하이다.When the holding time is 1 hour or more, the structure in the obtained oxide sintered body can be made uniform. The holding time is more preferably 2 hours or more, and still more preferably 3 hours or more. In addition, when the holding time is 5 hours or less, grain growth during sintering can be suppressed, and the crystal grain size in the oxide sintered body can be reduced. The holding time is more preferably 4 hours or less, and still more preferably 3 hours or less.

평균 승온 속도는, 100℃/hr 이하인 것이 바람직하고, 결정립의 이상 성장이 일어나기 어려우므로, 조대 결정립의 비율을 억제할 수 있다. 또한, 100℃/hr 이하이면, 소결 후의 산화물 소결체의 상대 밀도를 높게 할 수 있다. 평균 승온 속도는, 보다 바람직하게는 90℃/hr 이하, 더욱 바람직하게는 80℃/hr 이하이다.The average heating rate is preferably 100 ° C./hr or less, and since abnormal growth of crystal grains is unlikely to occur, the proportion of coarse grains can be suppressed. Moreover, if it is 100 degrees C / hr or less, the relative density of the oxide sintered body after sintering can be made high. The average heating rate is more preferably 90 ° C / hr or less, and even more preferably 80 ° C / hr or less.

평균 승온 속도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 생산성의 관점에서는 50℃/hr 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60℃/hr 이상이다.Although the lower limit of the average heating rate is not particularly limited, from the viewpoint of productivity, it is preferably 50 ° C / hr or more, and more preferably 60 ° C / hr or more.

소결 분위기는 대기 혹은 산소가 풍부한 분위기로 하는 것이 바람직하다. 특히, 분위기 중의 산소 농도가 50 내지 100체적%인 것이 바람직하다.The sintering atmosphere is preferably an atmosphere or an oxygen-rich atmosphere. In particular, it is preferable that the oxygen concentration in the atmosphere is 50 to 100% by volume.

이와 같이, 공정 (a) 내지 (e)에 의해, 산화물 소결체를 제조할 수 있다.In this way, the oxide sintered body can be produced by steps (a) to (e).

(공정 (f) : 산화물 소결체를 가공한다)(Process (f): Process the oxide sintered body)

얻어진 산화물 소결체를, 스퍼터링 타깃에 적합한 형상으로 가공해도 된다. 산화물 소결체의 가공 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법에 의해 각종 용도에 따른 형상으로 가공하면 된다.The obtained oxide sintered body may be processed into a shape suitable for a sputtering target. The method for processing the oxide sintered body is not particularly limited, and may be processed into a shape according to various uses by a known method.

(공정 (g) : 산화물 소결체를 백킹 플레이트에 본딩한다)(Process (g): Bonding the oxide sintered body to the backing plate)

도 1과 같이, 가공한 산화물 소결체(10)를 백킹 플레이트(20) 상에 본딩재(30)에 의해 접합한다. 이에 의해, 스퍼터링 타깃(1)이 얻어진다. 백킹 플레이트(20)의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 열 전도성이 우수한 순구리 또는 구리 합금이 바람직하다. 본딩재(30)에는, 도전성을 갖는 각종 공지의 본딩재를 사용할 수 있고, 예를 들어 In계 땜납재, Sn계 땜납재 등이 적합하다. 접합 방법은, 사용하는 본딩재(30)에 의해 백킹 플레이트(20)와 산화물 소결체(10)가 접합되는 방법이면, 특별히 한정되지 않는다. 일례로서는, 산화물 소결체(10)와 백킹 플레이트(20)를, 본딩재(30)가 용해되는 온도(예를 들어 약 140℃ 내지 약 220℃)로 가열한다. 백킹 플레이트(20)의 본딩면(23)(산화물 소결체(10)가 고정되는 면, 즉 백킹 플레이트(20)의 상면)에 용융된 본딩재(30)를 도포한 후, 본딩면(23) 상에 산화물 소결체(10)를 적재한다. 백킹 플레이트(20)와 산화물 소결체(10)를 압착한 상태에서 냉각함으로써, 본딩재(30)가 고화되어, 본딩면(23) 상에 산화물 소결체(10)가 고정된다.As shown in Fig. 1, the processed oxide sintered body 10 is bonded to the backing plate 20 by a bonding material 30. Thereby, the sputtering target 1 is obtained. The material of the backing plate 20 is not particularly limited, but pure copper or copper alloy having excellent thermal conductivity is preferred. As the bonding material 30, various known bonding materials having conductivity can be used, and for example, In-based solder materials, Sn-based solder materials, and the like are suitable. The bonding method is not particularly limited as long as the backing plate 20 and the oxide sintered body 10 are joined by the bonding material 30 used. As an example, the oxide sintered body 10 and the backing plate 20 are heated to a temperature at which the bonding material 30 is dissolved (for example, about 140 ° C to about 220 ° C). After the molten bonding material 30 is applied to the bonding surface 23 of the backing plate 20 (the surface where the oxide sintered body 10 is fixed, that is, the upper surface of the backing plate 20), the bonding surface 23 is applied. The oxide sintered body 10 is loaded. By cooling in a state where the backing plate 20 and the oxide sintered body 10 are compressed, the bonding material 30 is solidified, and the oxide sintered body 10 is fixed on the bonding surface 23.

실시예Example

이하, 실시예를 들어 본 발명의 실시 형태를 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적절하게 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples, and can be carried out by appropriately changing it within a range suitable for the gist of the present invention. , All of them are included in the technical scope of the present invention.

<실시예 1><Example 1>

(스퍼터링 타깃의 제작)(Production of sputtering target)

순도 99.99%의 산화아연 분말(ZnO), 순도 99.99%의 산화인듐 분말(In2O3), 순도 99.99%의 산화갈륨 분말(Ga2O3), 순도 99.99%의 산화주석 분말(SnO2)을 표 1에 나타내는 원자 비율(원자%)로 배합하여 원료 분말로 하였다. 물과 분산제(폴리카르복실산암모늄)를 첨가하여, 볼 밀에서 20시간 혼합 및 분쇄하였다. 이 실시예에서는, 나일론 포드와, 미디어로서 지르코니아볼을 사용한 볼 밀을 사용하였다. 다음에, 상기 공정에서 얻어진 혼합 분말을 건조하여 조립을 행하였다.99.99% purity zinc oxide powder (ZnO), 99.99% purity indium oxide powder (In 2 O 3 ), 99.99% purity gallium oxide powder (Ga 2 O 3 ), 99.99% purity tin oxide powder (SnO 2 ) Was blended at an atomic ratio (atomic%) shown in Table 1 to prepare a raw material powder. Water and a dispersant (ammonium carboxylate) were added, mixed and crushed in a ball mill for 20 hours. In this example, a nylon pod and a ball mill using zirconia balls as media were used. Next, the mixed powder obtained in the above step was dried to granulate.

Figure 112018096731379-pct00004
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얻어진 혼합 분말을, 금형 프레스를 사용하여, 압력 1.0ton/㎠로 가압하여, 직경 110㎜×두께 13㎜의 디스크상의 성형체를 제작하였다. 성형체를, 상압, 대기 분위기 하에서 500℃까지 가열하고, 그 온도에서 5시간 유지하여 탈지하였다. 탈지 후의 성형체를 흑연형에 세트하고, 하기의 조건에서 핫 프레스를 행하였다. 이때, 핫 프레스로 내에는 N2 가스를 도입하여, N2 분위기 하에서 소결하였다.The obtained mixed powder was pressurized at a pressure of 1.0 ton / cm 2 using a mold press to prepare a disk-shaped molded body having a diameter of 110 mm and a thickness of 13 mm. The molded body was heated to 500 ° C under normal pressure and atmospheric atmosphere, and held at that temperature for 5 hours to degrease. The molded body after degreasing was set in a graphite mold, and hot pressing was performed under the following conditions. At this time, N 2 gas was introduced into the hot press furnace and sintered under an N 2 atmosphere.

유지 온도 : 920℃Holding temperature: 920 ℃

유지 시간 : 3시간Holding time: 3 hours

소결 온도까지의 평균 승온 속도 : 200℃/hrAverage heating rate up to sintering temperature: 200 ℃ / hr

면압 : 30㎫Surface pressure: 30㎫

얻어진 산화물 소결체를 기계 가공하여 직경 100㎜×두께 5㎜로 마무리하여 측정용 산화물 소결체를 얻었다. 이 측정용 산화물 소결체와 Cu제 백킹 플레이트를 10분에 걸쳐 180℃까지 승온시킨 후, 산화물 소결체의 하면을 백킹 플레이트의 상면에 본딩재(인듐)를 사용하여 본딩하여, 스퍼터링 타깃을 제작하였다.The obtained oxide sintered body was machined and finished to a diameter of 100 mm x a thickness of 5 mm to obtain an oxide sintered body for measurement. After heating the oxide sintered body for measurement and the backing plate made of Cu to 180 ° C. over 10 minutes, the lower surface of the oxide sintered body was bonded to the upper surface of the backing plate using a bonding material (indium) to produce a sputtering target.

<비교예 1><Comparative Example 1>

혼합 시간을 1시간으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 1의 스퍼터링 타깃을 제작하였다.The sputtering target of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixing time was changed to 1 hour.

(지르코늄양)(Zirconium amount)

각 실시예 및 비교예에 대하여, 산화물 소결체의 지르코늄양을 이하와 같이 하여 측정하였다. 먼저, 백킹 플레이트에 고정한 산화물 소결체의 상면 전체를 0.5㎜ 이상 연삭 가공하여, 표면의 흑피를 제거하였다. 다음에, 산화물 소결체의 상면으로부터 산화물 소결체를 약 5g 깎아내어, ICP 분석법에 의해 지르코늄양의 정량 분석을 행하였다. 마찬가지의 측정을 3회 행하였다. 지르코늄양의 3개의 측정값의 평균값을 표 2에 나타낸다.For each of the examples and comparative examples, the amount of zirconium in the oxide sintered body was measured as follows. First, the entire upper surface of the oxide sintered body fixed to the backing plate was ground by 0.5 mm or more to remove the black skin on the surface. Next, about 5 g of the oxide sintered body was scraped off from the top surface of the oxide sintered body, and quantitative analysis of the amount of zirconium was performed by an ICP analysis method. The same measurement was performed 3 times. Table 2 shows the average values of the three measured amounts of zirconium.

(상대 밀도의 측정)(Measurement of relative density)

각 실시예 및 비교예의 산화물 소결체의 상대 밀도는, 이하와 같이 측정한 기공률을 사용하여 구하였다.The relative density of the oxide sintered body of each Example and Comparative Example was calculated | required using the porosity measured as follows.

산화물 소결체를 임의의 위치에서 두께 방향으로 절단하고, 그 절단면의 임의의 위치를 경면 연마하였다. 다음에, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 배율 1000배로 사진 촬영하고, 한 변이 100㎛인 정사각형 영역 내에 있어서의 기공의 면적률(%)을 측정하여 「기공률(%)」이라 하였다. 동일한 시료에 있어서 20개소의 절단면에서 마찬가지의 기공률 측정을 행하고, 20회의 측정에서 얻어진 기공률의 평균값을 당해 시료의 평균 기공률(%)이라 하였다. [100-평균 기공률]에 의해 구한 값을, 본 명세서에 있어서의 「상대 밀도(%)」라 하였다. 상대 밀도의 측정 결과를 표 2에 나타낸다.The oxide sintered body was cut in a thickness direction at an arbitrary position, and an arbitrary position of the cut surface was mirror polished. Next, a photograph was taken at a magnification of 1000 times using a scanning electron microscope (SEM), and the area ratio (%) of pores in a square region having one side of 100 µm was measured and referred to as "porosity (%)". The same porosity was measured on 20 cut surfaces in the same sample, and the average porosity obtained in 20 measurements was referred to as the average porosity (%) of the sample. The value obtained by [100-average porosity] was referred to as "relative density (%)" in this specification. Table 2 shows the measurement results of the relative density.

(평균 결정 입경)(Average crystal grain size)

각 실시예 및 비교예의 산화물 소결체의 「평균 결정 입경(㎛)」은 이하와 같이 하여 측정하였다. 먼저, 산화물 소결체의 임의의 위치에서 두께 방향으로 절단하고, 그 절단면의 임의의 위치를 경면 연마하였다. 다음에, 절단면에 있어서의 조직을, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 배율 400배로 사진 촬영하였다. 촬영한 사진 상에서, 임의의 방향으로 길이 100㎛ 상당의 직선을 긋고, 이 직선 상에 존재하는 결정립의 수(N)를 구하였다. [100/N](㎛)으로 산출한 값을 당해 「직선 상에서의 결정 입경」이라 하였다. 또한, 사진 상에 길이 100㎛ 상당의 직선을 20개 작성하여, 각 직선 상에서의 결정 입경을 산출하였다. 또한, 복수의 직선을 긋는 경우에는, 동일한 결정립을 복수회 카운트하는 것을 피하기 위해, 인접하는 직선 사이의 거리가 적어도 20㎛(조대 결정립의 입경 상당)가 되도록, 직선을 그었다.The "average crystal grain size (µm)" of the oxide sintered body of each Example and Comparative Example was measured as follows. First, the oxide sintered body was cut in a thickness direction at an arbitrary position, and an arbitrary position of the cut surface was mirror polished. Next, the tissue on the cut surface was photographed at a magnification of 400 times using a scanning electron microscope (SEM). On a photographed photograph, a straight line having a length of 100 µm was drawn in an arbitrary direction, and the number (N) of crystal grains present on the straight line was determined. The value calculated by [100 / N] (µm) was referred to as the “crystal grain size on a straight line”. In addition, 20 straight lines having a length of 100 µm were formed on the photograph, and crystal grain sizes on each straight line were calculated. In addition, when drawing a plurality of straight lines, in order to avoid counting the same grains multiple times, a straight line was drawn so that the distance between adjacent straight lines was at least 20 µm (equivalent to the grain size of coarse grains).

그리고, [(각 직선 상에서의 결정 입경의 합계)/20]으로 산출한 값을 「산화물 소결체의 평균 결정 입경」이라 하였다. 평균 결정 입경의 측정 결과를 표 2에 나타낸다.In addition, the value calculated by [(the sum of the crystal grain sizes on each straight line) / 20] was referred to as "average crystal grain size of the oxide sintered body". Table 2 shows the measurement results of the average crystal grain size.

(본딩 시의 균열)(Cracking when bonding)

각 실시예 및 비교예의 산화물 소결체에 대하여, 백킹 플레이트에 본딩재로 본딩하였을 때 균열이 발생하였는지 여부를 조사하였다.For the oxide sintered body of each of Examples and Comparative Examples, it was investigated whether cracking occurred when bonding the bonding material to the backing plate.

기계 가공한 산화물 소결체를 상술한 조건에서 백킹 플레이트에 본딩한 후, 산화물 소결체의 표면에 균열이 발생하지 않았는지 눈으로 확인하였다. 산화물 소결체 표면에 길이 1㎜를 초과하는 크랙이 확인된 경우에는, 「균열이 발생하였다」라고 판정하고, 길이 1㎜를 초과하는 크랙을 확인할 수 없는 경우에는 「균열이 발생하지 않았다」라고 판정하였다.After bonding the machined oxide sintered body to the backing plate under the above-described conditions, it was visually confirmed whether cracks did not occur on the surface of the oxide sintered body. When a crack exceeding 1 mm in length was found on the surface of the oxide sintered body, it was judged that "crack occurred", and when a crack exceeding 1 mm in length could not be confirmed, "crack did not occur" was determined. .

각 실시예 및 비교예에 대하여, 기계 가공한 산화물 소결체를 10매 준비하여, 백킹 플레이트에 본딩하는 조작을 10회 행하였다. 산화물 소결체가 1매라도 균열이 발생한 경우에는, 표 2에 「균열」이라고 기재하였다. 10매 모두에 대하여 균열이 발생하지 않은 경우에는, 표 2에 「무」라고 기재하였다.For each of the Examples and Comparative Examples, 10 sheets of machined oxide sintered bodies were prepared, and the operation of bonding to the backing plate was performed 10 times. When a crack occurred even in one oxide sintered body, it was described as "crack" in Table 2. When cracks did not occur in all 10 sheets, Table 2 described "no".

(이상 방전)(Abnormal discharge)

각 실시예 및 비교예의 산화물 소결체를 직경 100㎜, 두께 5㎜의 형상으로 가공하고, 백킹 플레이트에 본딩하여 스퍼터링 타깃을 얻었다. 그와 같이 하여 얻어진 스퍼터링 타깃을 스퍼터링 장치에 설치하고, DC(직류) 마그네트론 스퍼터링을 행하였다. 스퍼터링의 조건은, DC 스퍼터링 파워 200W, Ar-O2 분위기(체적비로 Ar/O2=10체적%), 압력 1mTorr로 하였다. 이때의 100min.당의 아킹의 발생 횟수를 카운트하여 3회 미만인 경우를 합격이라 하고, 표 2에 「OK」라고 기재하였다.The oxide sintered bodies of Examples and Comparative Examples were processed into a shape having a diameter of 100 mm and a thickness of 5 mm, and bonded to a backing plate to obtain a sputtering target. The sputtering target thus obtained was installed in a sputtering apparatus, and DC (direct current) magnetron sputtering was performed. The conditions of sputtering were DC sputtering power of 200 W, Ar-O 2 atmosphere (Ar / O 2 = 10% by volume by volume ratio), and pressure of 1 mTorr. At this time, the number of occurrences of arcing per 100 min. Is counted, and the case of less than 3 times is referred to as a pass, and Table 2 lists "OK".

또한, 비교예 1에서는, 백킹 플레이트에 본딩할 때 산화물 소결체가 균열되었기 때문에, 스퍼터링 타깃을 제조할 수 없었다. 그 때문에, 비교예 1에서는, 이상 방전에 관한 실험을 행하지 않았다.In addition, in Comparative Example 1, the sputtering target could not be produced because the oxide sintered body cracked when bonding to the backing plate. Therefore, in the comparative example 1, the experiment about abnormal discharge was not performed.

Figure 112018096731379-pct00005
Figure 112018096731379-pct00005

본 발명의 실시 형태에 규정되는 범위 내의 조성, 및 지르코니아양을 갖는 실시예 1 내지 6에서는, 산화물 소결체를 백킹 플레이트에 본딩할 때 균열이 발생하지 않았다. 또한, 실시예 1 내지 6의 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링을 행한 결과, 스퍼터링 시에도 이상 방전이 발생하지 않아, 스퍼터링 중에 산화물 소결체에 균열이 발생하는 일은 없었다.In Examples 1 to 6 having a composition within the range specified in the embodiments of the present invention and a zirconia amount, cracking did not occur when the oxide sintered body was bonded to the backing plate. In addition, as a result of sputtering using the sputtering targets of Examples 1 to 6, no abnormal discharge was generated even during sputtering, and no cracks were generated in the oxide sintered body during sputtering.

한편, 지르코니아양이 본 발명의 실시 형태에 규정되는 범위의 하한보다도 작은 비교예 1에서는, 산화물 소결체를 백킹 플레이트에 본딩할 때, 10매 모두에서 균열이 발생하였다.On the other hand, in Comparative Example 1 in which the amount of zirconia was smaller than the lower limit of the range specified in the embodiment of the present invention, when bonding the oxide sintered body to the backing plate, cracks occurred in all 10 sheets.

본 개시는 이하의 양태를 포함한다.The present disclosure includes the following aspects.

양태 1 :Aspect 1:

지르코늄을 50 내지 500ppm 함유하고,Contains 50 to 500ppm zirconium,

산소를 제외한 전체 금속 원소에 대한, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량의 비율(원자%)을 각각, [Zn], [In], [Ga] 및 [Sn]이라 하였을 때, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 산화물 소결체.When the ratio (atomic%) of the content of zinc, indium, gallium and tin to all metal elements excluding oxygen is [Zn], [In], [Ga] and [Sn], respectively, the following formula (1) ) To (3).

Figure 112018096731379-pct00006
Figure 112018096731379-pct00006

양태 2 :Aspect 2:

상대 밀도가 95% 이상인 양태 1에 기재된 산화물 소결체.The oxide sintered body according to embodiment 1, wherein the relative density is 95% or more.

양태 3 :Aspect 3:

상기 산화물 소결체 중의 기공의 최대 원 상당 직경이 3㎛ 이하인 양태 1 또는 2에 기재된 산화물 소결체.The oxide sintered body according to aspect 1 or 2, wherein the maximum circle equivalent diameter of the pores in the oxide sintered body is 3 µm or less.

양태 4 :Aspect 4:

상기 산화물 소결체 중의 기공의 최대 원 상당 직경(㎛)에 대한 평균 원 상당 직경(㎛)의 상대비가 0.3 이상 1.0 이하인 양태 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체.The oxide sintered body according to any one of embodiments 1 to 3, wherein a relative ratio of the average circle equivalent diameter (µm) to the maximum circle equivalent diameter (µm) of the pores in the oxide sintered body is 0.3 or more and 1.0 or less.

양태 5 :Aspect 5:

평균 결정 입경이 20㎛ 이하인 양태 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체.The oxide sintered body according to any one of embodiments 1 to 4, wherein the average crystal grain size is 20 µm or less.

양태 6 :Aspect 6:

결정 입경이 30㎛를 초과하는 결정립의 면적률이 10% 이하인 양태 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체.The oxide sintered body according to any one of embodiments 1 to 5, wherein the area ratio of crystal grains having a crystal grain size exceeding 30 µm is 10% or less.

양태 7 :Aspect 7:

비저항이 1Ωㆍ㎝ 이하인 양태 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체.The oxide sintered body according to any one of aspects 1 to 6, wherein the specific resistance is 1 Ω · cm or less.

양태 8 :Aspect 8:

양태 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체가, 백킹 플레이트 상에 본딩재에 의해 고정되어 이루어지는 스퍼터링 타깃.A sputtering target comprising the oxide sintered body according to any one of embodiments 1 to 7 fixed on a backing plate with a bonding material.

양태 9 :Aspect 9:

양태 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체를 제조하는 방법이며,It is the method of manufacturing the oxide sintered body in any one of aspect 1-7,

산화아연, 산화인듐, 산화갈륨, 산화주석 및 산화지르코늄을 소정의 비율로 함유하는 혼합 분말을 준비하는 공정과,A process of preparing a mixed powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, tin oxide and zirconium oxide in a predetermined ratio,

상기 혼합 분말을 소정 형상으로 소결하는 공정을 포함하는 산화물 소결체의 제조 방법.Method for producing an oxide sintered body comprising the step of sintering the mixed powder to a predetermined shape.

양태 10 :Aspect 10:

상기 혼합 분말을 준비하는 공정은, 산화아연, 산화인듐, 산화갈륨 및 산화주석을 함유하는 원료 분말을, 산화지르코늄을 포함하는 미디어를 사용한 볼 밀 또는 비즈 밀에 의해 혼합하는 것을 포함하는 양태 9에 기재된 제조 방법.In the step of preparing the mixed powder, in the embodiment 9, the raw material powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide and tin oxide is mixed by a ball mill or a bead mill using a medium containing zirconium oxide. The manufacturing method described.

양태 11 :Aspect 11:

상기 혼합 분말을 준비하는 공정은, 산화아연, 산화인듐, 산화갈륨, 산화주석 및 산화지르코늄을 함유하는 원료 분말을, 볼 밀 또는 비즈 밀에 의해 혼합하는 것을 포함하는 양태 9에 기재된 제조 방법.The manufacturing method according to Embodiment 9, wherein the step of preparing the mixed powder comprises mixing a raw material powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, tin oxide, and zirconium oxide by a ball mill or a bead mill.

양태 12 :Aspect 12:

상기 소결하는 공정에 있어서, 성형 형으로 상기 혼합 분말에 면압 10 내지 39㎫를 가한 상태에서, 소결 온도 900 내지 1200℃에서 1 내지 12시간 유지하는 것을 포함하는 양태 9 내지 11 중 어느 하나에 기재된 제조 방법.In the step of sintering, in the state of applying a surface pressure of 10 to 39 MPa to the mixed powder in a molded form, the preparation according to any one of embodiments 9 to 11, comprising maintaining the sintering temperature at 900 to 1200 ° C for 1 to 12 hours. Way.

양태 13 :Aspect 13:

상기 소결하는 공정에 있어서, 상기 소결 온도까지의 평균 승온 속도가 600℃/hr 이하인 양태 12에 기재된 제조 방법.In the step of sintering, the production method according to aspect 12, wherein the average heating rate up to the sintering temperature is 600 ° C / hr or less.

양태 14 :Aspect 14:

상기 혼합 분말을 준비하는 공정보다 후이고, 상기 소결하는 공정보다 전에, 상기 혼합 분말을 예비 성형하는 공정을 더 포함하고,After the step of preparing the mixed powder, and before the step of sintering, further comprising a step of preforming the mixed powder,

상기 소결하는 공정에 있어서, 예비 성형된 성형체를, 상압 하에서, 소결 온도 1450 내지 1600℃에서 1 내지 5시간 유지하는 것을 포함하는 양태 9 내지 11 중 어느 하나에 기재된 제조 방법.In the sintering step, the production method according to any one of Embodiments 9 to 11, comprising maintaining the preformed molded body under normal pressure at a sintering temperature of 1450 to 1600 ° C for 1 to 5 hours.

양태 15 :Aspect 15:

상기 소결하는 공정에 있어서, 상기 소결 온도까지의 평균 승온 속도가 100℃/hr 이하인 양태 14에 기재된 제조 방법.In the step of sintering, the production method according to aspect 14, wherein an average temperature increase rate up to the sintering temperature is 100 ° C / hr or less.

양태 16 :Aspect 16:

양태 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체 또는 양태 9 내지 15 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 산화물 소결체를, 백킹 플레이트 상에 본딩재로 접합하는 공정을 포함하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.A method for producing a sputtering target, comprising the step of bonding the oxide sintered body according to any one of aspects 1 to 7 or the oxide sintered body produced by the manufacturing method according to any one of aspects 9 to 15, with a bonding material on a backing plate.

본 출원은, 출원일이 2016년 4월 13일인 일본 특허 출원, 특원 제2016-80333호 및 2017년 1월 19일인 일본 특허 출원, 특원 제2017-7848호를 기초 출원으로 하는 우선권 주장을 수반한다. 특원 제2016-80333호 및 특원 제2017-7848호는 참조함으로써 본 명세서에 포함된다.This application entails a claim of priority based on Japanese Patent Application, Japanese Patent Application No. 2016-80333 whose application date is April 13, 2016, and Japanese Patent Application, Japanese Patent Application No. 2017-7848 which is January 19, 2017. Patent Application Nos. 2016-80333 and 2017-7848 are incorporated herein by reference.

1 : 스퍼터링 타깃
10 : 산화물 소결체
20 : 백킹 플레이트
30 : 본딩재
1: Sputtering target
10: oxide sintered body
20: backing plate
30: bonding material

Claims (16)

지르코늄을 50 내지 500ppm 함유하고,
산소를 제외한 전체 금속 원소에 대한, 아연, 인듐, 갈륨 및 주석의 함유량의 비율(원자%)을 각각, [Zn], [In], [Ga] 및 [Sn]이라 하였을 때, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족시키는 산화물 소결체.
Figure 112018096731379-pct00007
Contains 50 to 500ppm zirconium,
When the ratio (atomic%) of the content of zinc, indium, gallium and tin to all metal elements excluding oxygen is [Zn], [In], [Ga] and [Sn], respectively, the following formula (1) ) To (3).
Figure 112018096731379-pct00007
제1항에 있어서,
상대 밀도가 95% 이상인 산화물 소결체.
According to claim 1,
An oxide sintered body having a relative density of 95% or more.
제1항에 있어서,
상기 산화물 소결체 중의 기공의 최대 원 상당 직경이 3㎛ 이하인 산화물 소결체.
According to claim 1,
An oxide sintered body having a maximum circle equivalent diameter of pores of 3 µm or less in the oxide sintered body.
제1항에 있어서,
상기 산화물 소결체 중의 기공의 최대 원 상당 직경(㎛)에 대한 평균 원 상당 직경(㎛)의 상대비가 0.3 이상 1.0 이하인 산화물 소결체.
According to claim 1,
An oxide sintered body in which the relative ratio of the average equivalent circle diameter (µm) to the maximum equivalent circle diameter (µm) of the pores in the oxide sintered body is 0.3 or more and 1.0 or less.
제1항에 있어서,
평균 결정 입경이 20㎛ 이하인 산화물 소결체.
According to claim 1,
An oxide sintered body having an average crystal grain size of 20 μm or less.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
결정 입경이 30㎛를 초과하는 결정립의 면적률이 10% 이하인 산화물 소결체.
The method according to any one of claims 1 to 5,
An oxide sintered body having an area ratio of 10% or less of a crystal grain whose crystal grain size exceeds 30 µm.
제1항에 있어서,
비저항이 1Ωㆍ㎝ 이하인 산화물 소결체.
According to claim 1,
An oxide sintered body having a specific resistance of 1 Ω · cm or less.
제1항에 기재된 산화물 소결체가, 백킹 플레이트 상에 본딩재에 의해 고정되어 이루어지는 스퍼터링 타깃.A sputtering target comprising the oxide sintered body according to claim 1 fixed on a backing plate with a bonding material. 제1항에 기재된 산화물 소결체를 제조하는 방법이며,
산화아연, 산화인듐, 산화갈륨, 산화주석 및 산화지르코늄을 소정의 비율로 함유하는 혼합 분말을 준비하는 공정과,
상기 혼합 분말을 소정 형상으로 소결하는 공정을 포함하는 산화물 소결체의 제조 방법.
A method for producing the oxide sintered body according to claim 1,
A process of preparing a mixed powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, tin oxide and zirconium oxide in a predetermined ratio,
Method for producing an oxide sintered body comprising the step of sintering the mixed powder to a predetermined shape.
제9항에 있어서,
상기 혼합 분말을 준비하는 공정은, 산화아연, 산화인듐, 산화갈륨 및 산화주석을 함유하는 원료 분말을, 산화지르코늄을 포함하는 미디어를 사용한 볼 밀 또는 비즈 밀에 의해 혼합하는 것을 포함하는 제조 방법.
The method of claim 9,
The process of preparing the mixed powder includes mixing the raw material powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, and tin oxide by a ball mill or bead mill using a medium containing zirconium oxide.
제9항에 있어서,
상기 혼합 분말을 준비하는 공정은, 산화아연, 산화인듐, 산화갈륨, 산화주석 및 산화지르코늄을 함유하는 원료 분말을, 볼 밀 또는 비즈 밀에 의해 혼합하는 것을 포함하는 제조 방법.
The method of claim 9,
The process of preparing the mixed powder includes mixing the raw material powder containing zinc oxide, indium oxide, gallium oxide, tin oxide, and zirconium oxide by a ball mill or a bead mill.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소결하는 공정에 있어서, 성형 형으로 상기 혼합 분말에 면압 10 내지 39㎫를 가한 상태에서, 소결 온도 900 내지 1200℃에서 1 내지 12시간 유지하는 것을 포함하는 제조 방법.
The method according to any one of claims 9 to 11,
In the sintering step, a manufacturing method comprising maintaining the sintering temperature at 900 to 1200 ° C for 1 to 12 hours in a state in which a surface pressure of 10 to 39 MPa is applied to the mixed powder in a molding mold.
제12항에 있어서,
상기 소결하는 공정에 있어서, 상기 소결 온도까지의 평균 승온 속도가 600℃/hr 이하인 제조 방법.
The method of claim 12,
In the sintering step, the average heating rate up to the sintering temperature is 600 ° C / hr or less.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 분말을 준비하는 공정보다 후이고, 상기 소결하는 공정보다 전에, 상기 혼합 분말을 예비 성형하는 공정을 더 포함하고,
상기 소결하는 공정에 있어서, 예비 성형된 성형체를, 상압 하에서, 소결 온도 1450 내지 1600℃에서 1 내지 5시간 유지하는 것을 포함하는 제조 방법.
The method according to any one of claims 9 to 11,
After the step of preparing the mixed powder, and before the step of sintering, further comprising a step of preforming the mixed powder,
In the sintering step, the production method comprising maintaining the preformed molded body under normal pressure at a sintering temperature of 1450 to 1600 ° C for 1 to 5 hours.
제14항에 있어서,
상기 소결하는 공정에 있어서, 상기 소결 온도까지의 평균 승온 속도가 100℃/hr 이하인 제조 방법.
The method of claim 14,
In the sintering step, the average heating rate up to the sintering temperature is 100 ° C / hr or less.
제1항에 기재된 산화물 소결체 또는 제9항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 산화물 소결체를, 백킹 플레이트 상에 본딩재로 접합하는 공정을 포함하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.A method for producing a sputtering target comprising the step of bonding the oxide sintered body according to claim 1 or the oxide sintered body produced by the production method according to claim 9 on a backing plate with a bonding material.
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