KR20000047821A - 고밀도 인듐-주석-옥사이드 소결체의 제조방법 - Google Patents

고밀도 인듐-주석-옥사이드 소결체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말을 성형시키는 단계 및
성형품을 산소 기체 함유 대기중에서 소결시키는 단계를 포함하고,
여기서, 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말의 할로겐 함량은 0.02중량% 이하이고, 산소 기체 함유 대기중에 산소 농도는 소결 동안에 90% 이상이며, 산소 기체 함유 대기중에 함유된 수분의 부분압은 소결 동안에 800Pa 이하이고, 성형품을 소결시키기 위해 1500 내지 1650℃ 범위의 온도에서 1시간 이상 유지시키는 인듐-주석-옥사이드 소결체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

고밀도 인듐-주석-옥사이드 소결체의 제조방법{Method for producing high density indium-tin-oxide sintered body}
본 발명은 고밀도 인듐-주석-옥사이드 소결체의 제조방법에 관한 것이다.
인듐-주석-옥사이드, 산화인듐-산화주석 고용체 필름은 높은 전도도 및 우수한 투명성 때문에 액정 디스플레이용 평면 디스플레이 물질의 투명 전극 등으로서 사용된다.
인듐-주석-옥사이드 필름을 성형시키기 위한 방법으로서, 인듐-주석-옥사이드 분말을 지지체에 도포하는 방법, 원료 산화물 분말을 성형시키고 성형품을 소결시켜 수득된 인듐-주석-옥사이드 소결된 표적물을 사용하는 스퍼터링(sputtering) 방법에 의해 인듐-주석-옥사이드 필름을 지지체의 표면에 성형시키는 방법 뿐만 아니라 기타 방법이 기재되어 있다.
인듐-주석-옥사이드 분말을 지지체에 도포하는 방법에 따르면, 수득된 필름은 저항이 높아서 실질적인 투명 전극으로서 사용되지 않는다. 결국, 거의 모든 인듐-주석-옥사이드 필름이 스퍼터링에 의해 제조된다.
스퍼터링 방법에 대해서, In-Sn 합금을 표적물로서 사용하는 방법이 통상적으로 사용되었지만, 수득된 필름은 조절성 및 재생성에 문제가 있다. 따라서, 표적물로서 인듐-주석-옥사이드 소결체를 사용하는 방법이 오늘날 주로 사용된다. 그러나, 지금까지의 인듐-주석-옥사이드 소결체 표적물을 사용하는 스퍼터링 방법에 의해 인듐-주석-옥사이드 필름을 제조하는 방법은 마디라고 하는 인듐-주석-옥사이드 표적물의 표면상의 흑화 현상 발생 때문에 생산성의 감소에 이르므로, 인듐-주석-옥사이드 표적물을 제거하기 위해 스퍼터링을 중단하여 마디를 제거하는 세정이라는 작업을 필요로 하는 문제가 있다.
이러한 마디의 발생은 저밀도 인듐-주석-옥사이드 표적물을 발생시키는 경향이 있다고 공지되어 있으며, 고밀도 인듐-주석-옥사이드 표적물을 사용하는 경우, 마디 발생이 억제되고, 세정 공정을 단축할 수 있으며, 결국 생산성이 증가한다.
저밀도 인듐-주석-옥사이드 표적물의 다른 문제로서, 스퍼터링 동안에 저항이 증가하여 스퍼터링 효율이 감소하는 문제, 입자라고 하는 회분이 스퍼터링 장치에서 증가하여 인듐-주석-옥사이드 필름용 지지체에 부착하여 성형된 인듐-주석-옥사이드 필름을 열화시키고 미세한 인듐-주석-옥사이드 필름 패턴을 파괴하기에 이르는 문제, 저밀도 인듐-주석-옥사이드 표적물의 높은 저항으로 인하여, 스퍼터링의 생산성이 낮고, 전력 공급이 증가하는 경우, 비정상적 방전이 발생하여 스퍼터링이 안정한 방식으로 수행될 수 없는 등의 문제가 지적된다.
따라서, 통상적으로 인듐-주석-옥사이드 소결체의 밀도를 증가시키기 위하여 다양하게 제안되어 왔다. 예를 들어, 고밀도 인듐-주석-옥사이드 소결체를 가압하에 열간압축법 또는 열간등압압축법(이하, HIP로 약칭함)을 사용하여 소결시켜 수득하는 방법이 있다. 그러나 열간압축법 및 HIP 방법에 있어서, 불균질 인듐-주석-옥사이드 표적물만이 수득되며, 이는 산화주석이 충분한 고용체로 제조될 수 없고 인듐-주석-옥사이드 표적물의 저항이, 온도가 이 방법으로 증가할 수 없어서 감소하지 못하기 때문이다. 또한, 열간압축법 또는 HIP 방법을 사용하는 경우, 제조 비용은 고가의 필요 장치로 인하여 증가한다.
또한, 인듐-주석-옥사이드 분말을 압축된 산소 기체 대기중에서 소결시키는 방법이 제안되어 있으나[일본 공개특허공보(JP-A) 제3-207858호], 이는 압력을 견딜 수 있는 고가의 특수 장치가 압축된 산소 기체 대기중에서 소결을 수행하는데 필요하므로 제조 비용이 많이 든다는 문제가 있다. 또한, 고압 산소 기체 대기의 안전 등에 대한 문제를 포함한다.
또한, 인듐-주석-옥사이드 분말을 산소 기체 대기중에서 대기압하에 소결시키는 방법이 제안되어 있으나[일본 공개특허공보(JP-A) 제6-299344호], 이는 고밀도 ITO 소결체를 수득하지 못한다는 문제가 있다.
또한, 직경이 큰 산화주석 분말을 미세한 산화인듐 분말과 혼합하는 방법도 제안되어 있으나(JP-A 제6-183732호), 이 방법은 고밀도를 달성하는데 필수적으로 충분하지는 못하다.
본 발명의 목적은 인듐-주석-옥사이드 분말을 성형시킨 다음 성형품을 소결시킴을 포함하는 인듐-주석-옥사이드 스퍼터링 표적물의 제조방법에서, 스퍼터링 표적물로서의 특성이 우수하고 산업상 유용한 고밀도 인듐-주석-옥사이드 소결체를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해서 집중적으로 연구했으며, 인듐-주석-옥사이드 소결 대기중에서 수분의 부분압이 낮거나 인듐-주석-옥사이드 소결 대기중에서 산소의 농도가 높은 경우에, 최종 소결체의 밀도 증가가 촉진된다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은
인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말을 성형시키는 단계 및
성형품을 산소 기체 함유 대기중에서 소결시키는 단계를 포함하고,
여기서, 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말의 할로겐 함량은 0.02중량% 이하이고, 산소 기체 함유 대기중의 산소 농도는 소결 동안에 90% 이상이며, 산소 기체 함유 대기중에 함유된 수분의 부분압은 소결 동안에 800Pa 이하이고, 성형품을 소결시키기 위해 1500 내지 1650℃ 범위의 온도에서 1시간 이상 유지시키는 인듐-주석-옥사이드 소결체의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 하기에서 상세히 기술한다.
인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말로서, JP-A 제10-72253호에 기술된 인듐-주석-옥사이드 분말의 제조방법에 따라서 제조할 수 있는 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말, 산화인듐 분말과 산화주석 분말의 혼합 분말, 인듐-주석-옥사이드 분말과 산화주석 분말의 혼합 분말, 인듐-주석-옥사이드 분말과 산화인듐 분말의 혼합 분말 등이 기재되어 있다. 이후로는 이들 분말을 약칭하여 본 발명에서 ITO 또는 ITO 분말이라 한다. 이들은 다음 방법에 의해 성형품으로 제조된다.
상기 분말은 ITO 소결체중의 산화주석의 함량을 바람직하게는 1 내지 50중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 20중량%로 임의로 선택할 수 있다.
상기 분말은 바람직하게는 할로겐을 함유하지 않으며, 분말의 할로겐 함량은 바람직하게는 0.02중량% 이하이다.
분말의 BET 비표면적에 의해 계산된 1차 입자 크기가 바람직하게는 0.05 내지 1㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5㎛인 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
2차 입자가 간혹 응집으로 인하여 커질 수 있으므로 상기 분말을 분쇄하는 것이 바람직하다. 분쇄 후에 입자 크기 분포에 의해 계산된 중앙 입자 크기는 바람직하게는 1㎛를 넘지 않는다.
분쇄 방법으로서는 건식 볼 밀 분쇄, 습식 볼 밀 분쇄, 제트 밀 분쇄를 사용하거나 이들을 병용할 수 있다.
이러한 바람직한 상기 분말을 사용하여, 소결체 밀도가 7.10g/cm3이상이고 실제 밀도(ITO의 실제 밀도는 7.16g/cm3이다)의 99% 이상으로 압축된 고밀도 ITO 소결체를 수득할 수 있다.
다음에, 상기 분말을 목적하는 형태로 성형시키고, 추가로 소결시켜 ITO 소결체를 수득한다.
본 발명에 사용된 상기 분말의 성형품을 수득하는 방법으로서 많은 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어 건식 성형법으로서 건식 프레스, 냉간 등압 성형 프레스(CIP) 등; 습식 성형법으로서 슬립 캐스팅, 딥 캐스팅 등; 기타 사출 성형법 등이 기재되어 있다. 건식 성형법의 경우에, 분말을 슬러리로 미리 제조한 다음에, 분무 건조 등에 의해 과립으로 제조하는 경우, 성형시 작업성이 증가하고 더욱 균질한 성형품이 수득되는 등의 효과를 얻는다.
성형에 있어서, 분말의 분산성을 증진시키기 위한 분산제, 형상 유지 특성을 부여하기 위한 결합제, 성형물로부터 용이하게 하중을 제거하는 이형제, 분말의 상호 마찰을 감소시키기 위한 윤활제 등을 필요한 경우 첨가한다. 분산제로서의 비이온성, 양이온성 계면활성제 등, 결합제로서의 중합체(예: 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리메틸 메타크릴레이트 등), 이형제로서의 마이크로 왁스 에멀션 등, 윤활제로서의 글리세린 등이 적합하게 사용된다.
이렇게 수득된 상기 분말의 성형품을 소결시키고 압축한다. 소결은 확산에 의해 분말을 상호 접착시키기 위한 작업이고 고온을 요하지만, 통상의 소결 장치(예: 전기로 등)를 사용하여 수행할 수 있다.
소결시, 성형품을 1500 내지 1650℃ 범위의 온도에서 1시간 이상, 바람직하게는 3시간 이상 유지시킨다.
소결 전에, 성형품을 바람직하게는 소결 개시에서보다 낮은 온도에서, 즉 1000 내지 1300℃ 범위의 온도에서 1시간 이상, 추가로 3시간 이상 유지시킨다.
본 발명에 있어서, 소결은 바람직하게는 산화 대기중에서 수행하며, 즉 산소 기체 함유 대기, 산소 농도가 증가된 공기, 산소 대기 등이 열거되며, 산소 농도가 90% 이상인 대기가 바람직하고, 산소 농도가 95% 이상인 대기가 더욱 바람직하다. 바람직하게는 소결시에 산소 기체 함유 대기는 수분을 함유하지 않으며, 수분 함량에 대해서 수분의 부분압은 800Pa 이하, 바람직하게는 400Pa 이하, 더욱 바람직하게는 200Pa 이하이다.
소결시에 산소 기체 함유 대기의 수분 함량을 감소시키기 위해서, 전기로의 내면을 배기시켜 잔류 수분, 및 노의 벽, 노 물질, 열 절연 물질 등에 부착된 수분을 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 수분 함량이 낮은 산소 기체[예: 산소 봄(bomb)에 충전된 산소 기체]를 유동시켜 전기로 내의 대기중의 수분량을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 기체를 건조제 등을 통과시켜 기체에 용해된 수분량을 감소시키는 방법이 있다.
본 발명의 ITO 소결체의 제조방법에 따라서, 고밀도 ITO 소결체를 수득하고, 본 발명의 소결체를 스퍼터링 표적물로서 사용하는 경우, 마디의 감소, 스퍼터링 효율의 개선, 입자 감소, 비정상적 방전의 감소, 성형된 ITO 필름의 품질 향상 등이 달성될 수 있다.
압축 고밀도 ITO 소결체는 ITO 스퍼터링 표적물로서 우수한 특성을 나타내고 산업상 유용하다.
액정 디스플레이(LCD)를 위한 것과 같은 투명한 전도성 필름을 제조하기 위한 스퍼터링 표적물은 본 발명의 ITO 소결체를 절단하고 연마시킨 ITO 표적물을 제조하는 통상적인 방법으로 수득하며, 구리 배면판에 인듐 땜납에 의해 결합시킨다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하지만, 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.
본 발명에서 소결체의 밀도 측정은 다음과 같이 수행한다.
ITO 소결체의 밀도 측정
ITO 소결체의 벌크 밀도는 아르키메데스 방법(부력법)에 의해 JIS Z 8807-1976 및 JIS R 2205-1992에 따라서 측정한다.
상대 밀도를 계산하기 위한 실제 밀도는 하기 수학식 1에 따르면 7.16g/cm3이다. 이는 하기 수학식 1에 따라서 7.18g/cm3의 산화인듐 밀도 및 6.95g/cm3의 산화주석 밀도를 사용하여 계산한다.
실시예 1
인듐, 주석 및 산소로 이루어지고, BET 비표면적이 3.26m2/g이며, BET 비표면적에 의해 계산된 1차 입자 크기가 0.26㎛인 산화 분말을 볼 밀로 분쇄시킨다. 이 분말의 인듐, 주석 및 산소의 조성은 산화물에 대하여 계산된 중량비[SnO2/(In2O3+SnO2)]가 10%로 되도록 조절한다. 이 분말을 형광 X선 분석법에 의해 분석하면 염소의 피크는 발견되지 않으며 분말의 염소 함량은 100ppm(0.01중량%) 이하로 밝혀진다. 분말을 볼 밀로 분쇄한 후, 레이저 회절법으로 측정된 중앙 입자 크기 D50은 0.6㎛이다. 결합제를 이 분말에 가하고 혼합물을 분무 건조시켜 과립을 수득한다. 이 과립을 직경 ø가 20mm인 금형에 충전시키고 일축으로 100kg/cm2에서의 압력하에 성형시킨 다음, 3t/cm2의 압력에서 CIP 프레싱한다. 수득된 성형품을 탈기시키기 위해 전기로에 놓고 600℃ 이하로 가열하여 탈기시킨다.
탈기를 완결한 후에 성형품을 소결용 전기로에 놓고 당해 전기로 내의 공기를 진공 펌프로 배기시킨다. 산소 봄 중의 순도가 99.5% 이상인 무수 산소 기체를 전기로에 도입하여 전기로내의 대기를 건조된 산소 기체로 대체시킨다. 대체시킨 후에, 건조된 산소 기체를 500ml/min의 유량으로 유동시키면서 전기로를 가열한다. 전기로를 200℃/hr의 가열 속도로 1200℃ 이하로 가열하고 1200℃에서 12시간 유지한 다음, 200℃/hr의 가열 속도로 1600℃ 이하로 가열한다. 1600℃에서 10시간 동안 소결시켜 ITO 소결체를 수득한다. 소결하는 동안 대기 산소 기체중의 수분의 부분압을 검사하기 위해서, 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점을 이슬점 기구로 측정한다. 이슬점은 -70℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 0.26Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.142g/cm3이고 상대 밀도는 99.75%이다.
실시예 2
실시예 1에서와 동일한 방법으로 수득된 탈기된 성형품을 소결용 전기로에 놓고 당해 전기로내의 공기를 진공 펌프로 배기시킨다. 산소 봄 중의 무수 산소 기체를 가습용수를 통해 버블링시키고, 산소 봄 중의 무수 산소 기체와 혼합하여 이슬점이 -40℃가 되도록 조절한 습윤 산소 기체를 생성한다. 습윤 산소 기체를 전기로에 도입하여 전기로내의 대기를 습윤 산소 기체로 대체시킨다. 대체시킨 후, 습윤 산소 기체를 500ml/min의 유량으로 유동시키면서 전기로를 가열시킨다. 전기로를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 가열한다. 1600℃에서 10시간 소결시켜 ITO 소결체를 수득한다. 소결하는 동안 대기 산소 기체중의 수분의 부분압을 검사하기 위해서, 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점을 이슬점 기구로 측정한다. 이슬점은 -40℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 13Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.142g/cm3이고 상대 밀도는 99.75%이다.
실시예 3
물을 통해 버블링된 습윤 산소 기체의 유량 및 건조 산소 기체의 유량을 이슬점이 -20℃로 되도록 조절하는 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수득한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 -20℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 104Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.135g/cm3이고 상대 밀도는 99.65%이다.
실시예 4
물을 통해 버블링된 습윤 산소 기체의 유량 및 건조 산소 기체의 유량을 이슬점이 -15℃로 되도록 조절하는 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수득한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 -15℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 167Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.130g/cm3이고 상대 밀도는 99.58%이다.
실시예 5
물을 통해 버블링된 습윤 산소 기체의 유량 및 건조 산소 기체의 유량을 이슬점이 -10℃로 되도록 조절하는 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수득한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 -10℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 262Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.121g/cm3이고 상대 밀도는 99.46%이다.
실시예 6
물을 통해 버블링된 습윤 산소 기체의 유량 및 건조 산소 기체의 유량을 이슬점이 0℃로 되도록 조절하는 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수득한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 0℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 608Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.054g/cm3이고 상대 밀도는 98.52%이다.
비교 실시예 1
물을 통해 버블링된 습윤 산소 기체의 유량 및 건조 산소 기체의 유량을 이슬점이 10℃로 되도록 조절하는 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수득한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 10℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 1227Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 6.852g/cm3이고 상대 밀도는 95.70%이다.
비교 실시예 2
물을 통해 버블링된 습윤 산소 기체의 유량 및 건조 산소 기체의 유량을 이슬점이 15℃로 되도록 조절하는 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수득한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 15℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 1704Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 6.718g/cm3이고 상대 밀도는 93.82%이다.
비교 실시예 3
실시예 1에서와 동일한 방법으로 수득된 탈기된 성형품을 소결용 전기로에 놓고 당해 전기로내의 공기를 진공 펌프로 배기시킨다. 산소 봄 중의 건조 산소 기체는 가습용수를 통해 버블링시킨다. 습윤 산소 기체를 전기로에 도입하여 전기로내의 대기를 습윤 산소 기체로 대체한다. 대체 후, 습윤 산소 기체를 500ml/min의 유동 속도로 유동시키면서 전기로를 가열한다. 노를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 가열한다. 1600℃에서 10시간 소결시켜 ITO 소결체를 수득한다. 실온은 25℃이고 산소 기체는 물을 통해 도입되므로, 산소 기체는 25℃의 포화 수분을 함유하는 것으로 여겨지고, 소결 대기중의 산소 기체의 이슬점은 25℃이고 함유된 수분의 부분압은 3167Pa이다. 수득된 소결체의 밀도는 6.130g/cm3이고 상대 밀도는 85.61%이다.
실시예 7
실시예 1에서와 동일한 방법으로 수득된 탈기된 성형품을 소결용 전기로에 놓고 당해 전기로내의 공기를 진공 펌프로 배기시킨다. 산소 봄 중의 건조 산소 기체를 질소 봄 중의 건조 질소 기체와 혼합하여 산소 농도가 95%로 조절된 산소 기체와 질소 기체의 혼합 기체를 수득한다. 산소 기체와 질소 기체의 혼합 기체를 전기로에 도입하여 전기로내의 대기를 혼합 기체로 대체한다. 대체 후, 혼합 기체를 500ml/min의 유동 속도로 유동시키면서 전기로를 가열한다. 전기로를 200℃/hr의 가열 속도로 1200℃ 이하로 가열하고 1200℃에서 12시간 유지한 다음, 200℃/hr의 가열 속도로 1600℃ 이하로 가열한다. 1600℃에서 10시간 소결시켜 ITO 소결체를 수득한다. 소결하는 동안 혼합 기체중의 수분의 부분압 및 산소 농도를 검사하기 위해서, 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점 및 산소 농도를 이슬점 기구 및 산소 센서로 각각 측정한다. 이슬점은 -70℃이고 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 0.26Pa이고 산소 농도는 95%이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.124g/cm3이고 상대 밀도는 99.50%이다.
실시예 8
혼합 기체의 산소 농도를 90%로 조절하는 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 7에서와 동일한 방법으로 수득한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 -70℃이고, 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 0.26Pa이며, 산소 농도는 90%이다. 수득된 소결체의 밀도는 7.096g/cm3이고 상대 밀도는 99.10%이다.
비교 실시예 4
ITO 소결체는 실시예 7에서와 동일한 방법으로 수득하되, 단 산소 기체 및 질소 기체는 산소 농도가 50%로 되도록 혼합한다. 전기로의 기체 유출구를 통해 배출된 기체의 이슬점은 -70℃이고, 소결 대기에서 산소 기체중의 수분의 부분압은 0.26Pa이고 산소 농도는 50%이다. 수득된 소결체의 밀도는 6.924g/cm3이고 상대 밀도는 96.70%이다.
비교 실시예 5
형광 X선 분석법으로 측정된 분말의 염소 함량이 300ppm(0.03중량%)인 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수득한다. 수득된 소결체의 밀도는 7.110g/cm3이고 상대 밀도는 99.30%이다.
비교 실시예 6
형광 X선 분석법으로 측정된 분말의 염소 함량이 1000ppm(0.1중량%)인 것을 제외하고는, ITO 소결체를 비교 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수득한다. 수득된 소결체의 밀도는 6.995g/cm3이고 상대 밀도는 97.70%이다.
비교 실시예 7
가열 방법은 1200℃에서 12시간 유지하는 것을 포함하지 않으며, 형광 X선 분석법으로 측정된 분말의 염소 함량이 300ppm(0.03중량%)인 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수득한다. 수득된 소결체의 밀도는 6.981g/cm3이고 상대 밀도는 97.50%이다.
비교 실시예 8
형광 X선 분석법으로 측정된 분말의 염소 함량이 1000ppm(0.1중량%)인 것을 제외하고는, ITO 소결체를 실시예 7에서와 동일한 방법으로 수득한다. 수득된 소결체의 밀도는 6.745g/cm3이고 상대 밀도는 94.20%이다.
상기 실시예의 결과를 표 1, 2 및 3에 요약하였다.
이슬점(℃) 수분 부분압(Pa) 소결체 밀도(g/㎤) 상대 밀도(%)
실시예 1 -70 0.26 7.142 99.75
실시예 2 -40 13 7.142 99.75
실시예 3 -20 104 7.135 99.65
실시예 4 -15 167 7.130 99.58
실시예 5 -10 262 7.121 99.46
실시예 6 0 608 7.054 98.52
비교 실시예 1 +10 1227 6.852 95.70
비교 실시예 2 +15 1704 6.718 93.82
비교 실시예 3 +25 3167 6.130 85.60
이슬점(℃) 산소 농도 소결체 밀도(g/㎤) 상대 밀도(%)
실시예 1 -70 99.95% 이상 7.142 99.75
실시예 7 -70 95% 7.124 99.50
실시예 8 -70 90% 7.096 99.10
비교 실시예 1 -70 50% 6.924 96.70
염소 농도 1200℃에서의 지속성 소결체 밀도(g/㎤) 상대 밀도(%)
실시예 1 0.01% 이하 12시간 7.142 99.75
비교 실시예 5 0.03% 12시간 7.110 99.30
비교 실시예 6 0.10% 12시간 6.995 97.70
비교 실시예 7 0.03% 없음 6.981 97.50
비교 실시예 8 0.10% 없음 6.745 94.20
본 발명에 따라서, 어떠한 형태의 분말, 예를 들어 인듐-주석-옥사이드 분말, 산화인듐 분말과 산화주석 분말의 혼합 분말, 인듐-주석-옥사이드 분말과 산화주석 분말의 혼합 분말, 인듐-주석-옥사이드 분말과 산화인듐 분말의 혼합 분말 등을 성형시켜 수득한 성형품을 소결시키는데 사용할 수 있고, 소결 밀도가 높은 압축 ITO 소결체를 용이하게 수득할 수 있으며, 본 발명의 방법으로 수득된 고밀도 ITO 소결체는 ITO 스퍼터링 표적물로서 우수한 특성을 갖고 산업상 유용하다.

Claims (9)

  1. 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말을 성형시키는 단계 및
    성형품을 산소 기체 함유 대기중에서 소결시키는 단계를 포함하고,
    여기서, 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말의 할로겐 함량은 0.02중량% 이하이고, 산소 기체 함유 대기중의 산소 농도는 소결 동안에 90% 이상이며, 산소 기체 함유 대기중에 함유된 수분의 부분압은 소결 동안에 800Pa 이하이고, 성형품을 소결시키기 위해 1500 내지 1650℃ 범위의 온도에서 1시간 이상 유지시키는 인듐-주석-옥사이드 소결체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 수분의 부분압이 400Pa 이하인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 수분의 부분압이 200Pa 이하인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 산소 기체 함유 대기중의 산소 농도가 소결 동안에 95% 이상인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 분말의 BET 직경이 0.05 내지 1㎛이고, 50%의 누적 입자 크기 분포에서의 직경이 1㎛ 이하인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 인듐, 주석, 산소 및 수소를 포함하는 수산화물 분말을, 수소 할라이드 기체 또는 할로겐 기체를 1용적% 이상의 양으로 함유하는 대기 기체중에서 소결시켜 인듐, 주석 및 산소를 포함하는 산화물 분말을 생성시키는 단계,
    수득된 분말을 성형시키는 단계 및
    성형품을 소결시키는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 성형품이 소결되기 전에 1000 내지 1300℃ 범위의 온도에서 1시간 이상 유지되는 방법.
  8. 제1항에 따르는 방법에 의해 수득된 인듐-주석-옥사이드 소결체.
  9. 제1항에 따르는 방법에 의해 제조된 인듐-주석-옥사이드 소결체를 가공하여 수득된 인듐-주석-옥사이드 스퍼터링 표적물.
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