KR20090024684A - 산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재 - Google Patents

산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재 Download PDF

Info

Publication number
KR20090024684A
KR20090024684A KR1020087028984A KR20087028984A KR20090024684A KR 20090024684 A KR20090024684 A KR 20090024684A KR 1020087028984 A KR1020087028984 A KR 1020087028984A KR 20087028984 A KR20087028984 A KR 20087028984A KR 20090024684 A KR20090024684 A KR 20090024684A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxide
transparent conductive
magnesium
phase
zinc oxide
Prior art date
Application number
KR1020087028984A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101313327B1 (ko
Inventor
토쿠유키 나카야마
요쉬유키 아베
Original Assignee
스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 filed Critical 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
Publication of KR20090024684A publication Critical patent/KR20090024684A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101313327B1 publication Critical patent/KR101313327B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/453—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zinc, tin, or bismuth oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. zincates, stannates or bismuthates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695—Granulation or pelletising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286—Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661—Multi-step sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/81—Materials characterised by the absence of phases other than the main phase, i.e. single phase materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611—Oxide-containing component
    • Y10T428/12618—Plural oxides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/268—Monolayer with structurally defined element
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31507—Of polycarbonate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678—Of metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

주성분으로 산화아연을 가지고 마그네슘을 더 포함하는 산화물 소결체, 이를 가공하여 제조되는 타겟, 이를 사용한 직류 스퍼터링 법 또는 이온 플레이팅 법에 의해 제조되는 우수한 내약품성과 낮은 저항을 가지는 투명 도전막과 투명 도전성 기재를 제공한다. 산화아연과 마그네슘을 포함하고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비(atomic number ratio)가 0.02 내지 0.30인 산화물 소결체; 산화아연, 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 포함하며, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이며, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 산화물 소결체; 이 산화물 소결체들을 가공하여 제조된 타겟; 및 이 타겟을 사용하고, 스퍼터링 법 또는 이온 플레이팅 법으로 기판 위에 형성되는 투명 도전막을 제공한다.

Description

산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재 {OXIDE SINTER, TARGET, TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM OBTAINED FROM THE SAME, AND TRANSPARENT CONDUCTIVE BASE}
본 발명은 주성분으로 산화아연을 포함하고 마그네슘을 더 포함하는 산화물 소결체, 이를 가공하여 얻어진 타겟, 이를 사용한 직류 스퍼터링법 또는 이온 플레이팅법에 의해 얻어지는 우수한 내약품성과 낮은 저항을 가지는 투명 도전막과 투명 도전성 기재에 관한 것이다.
투명 도전막은 높은 전기적 도전성과 높은 가시광 투광도을 가지고 있다. 투명 도전막은 태양 전지나 액정 디스플레이(LCD) 소자 및 각종 감광소자(light-sensitive element)의 전극 등으로 이용될 뿐 아니라, 자동차 윈도우나 건축용 열선반사막(heat reflecting film), 대전방지막(antistatic film)이나, 냉동 쇼케이스(freezer show cases)용 등의 방담(antifogging)용 투명 발열체로서 사용되고 있다.
이러한 투명 도전막으로는 예를 들어, 산화주석(SnO2)계 박막, 산화아연(ZnO)계 박막 및 산화인듐(In2O3)계 박막이 알려져 있다. 상기 산화주석계 투명 도전막 으로서, 도펀트로 안티몬을 포함하는 것(ATO) 또는 도펀트로 불소를 포함하는 것(FTO)이 주로 이용된다. 또한, 산화아연계 투명 도전막으로서, 도펀트로 알루미늄을 포함하는 것(AZO) 또는 도펀트로 갈륨을 포함하는 것(GZO)이 주로 이용된다. 산업적으로 가장 실용화된 투명 도전막은 산화인듐계이다. 이들 중, 도펀트로서 주석을 포함하는 인듐 산화물을 ITO(indium tin oxide)라 하고, 이는 특히 낮은 저항을 갖는 투명 도전막으로의 제조가 용이하여 널리 이용되고 있다.
낮은 저항을 갖는 투명 도전막은 태양 전지(solar batteries), 액정(liquid crystals), 유기 EL(organic electro luminescence) 및 무기 EL(inorganic electro luminescence)의 표면 요소(surface element) 또는 터치 패널(touch panel) 등에 적합하게 사용된다. 이러한 투명 도전막을 제조하는 방법으로는, 스퍼터링법 또는 이온 또는 이온 플레이팅법이 주로 이용된다. 특히, 스퍼터링법은 증기압이 낮은 재료의 성막이나 막두께를 정밀하게 제어할 필요가 있는 경우에 효과적인 방법이고, 조작이 매우 간단하고 편리하므로 산업적으로 널리 이용되고 있다.
또한, 스퍼터링법은 박막의 원료로서 스퍼터링 타겟을 사용하는 방법이다. 상기 타겟은 성막되어 박막을 구성하는 금속원소를 포함하는 고체이고, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 등의 소결체와 경우에 따라서는 단결정(single crystal)이 사용된다.
일반적으로 이 방법에서는 먼저 고진공을 위한 진공 장치를 만든 후 아르곤 등의 희소가스를 도입하고, 약 10 Pa 이하의 가스압 하에서 기재를 양극으로 하고 스퍼터링 타겟을 음극으로 하여 양자 사이에 글로우 방전(glow discharge)을 일으 켜서 아르곤 플라즈마를 생성하고, 플라즈마 내의 아르곤 양이온들은 음극의 스퍼터링 타겟과 충돌하고 그것에 의해 튕겨져 나온 타겟 구성 입자는 기재상에 증착되어 막을 형성한다.
또한, 스퍼터링법은 아르곤 플라즈마를 생성하는 방법에 의해 분류되는 바, 고주파 플라즈마를 사용하는 것을 고주파 스퍼터링법이라 하고, 직류(direct-current) 플라즈마를 사용한 것을 직류 스퍼터링법이라 한다.
일반적으로, 직류 스퍼터링법은 고주파 스퍼터링법에 비해 높은 성막 속도와 저렴한 동력원 시설 및 간단한 성막 공정 때문에 산업적으로 넓은 영역에서 이용되어 왔다. 그러나 직류 스퍼터링법은 절연성 타겟을 사용해도 성막을 제공할 수 있는 고주파 스퍼터링법에 비하여 도전성 타겟의 사용을 요구한다는 단점이 있다.
성막을 위해 스퍼터링법을 사용함에 있어서, 성막 속도는 타겟 물질의 화학결합과 밀접한 관계가 있다. 스퍼터링법은 운동 에너지를 갖는 아르곤 양이온들이 타겟 표면과 충돌하고 타겟 표면의 물질이 에너지를 받아 뜅겨 나가는 현상을 이용하기 때문에, 타겟 물질의 이온결합 또는 원자결합이 약할수록 스퍼터링에 의해 방출될 가능성이 더 증가한다.
스퍼터링법을 사용함으로서 ITO와 같은 산화물 투명 도전막을 형성하는 방법으로서, 막 구성 금속의 합금 타겟(ITO막의 경우 In-Sn 합금)을 사용하여 아르곤 및 산소의 혼합 가스 내에서 성막하는 반응 스퍼터링법과, 막 구성 금속의 산화물로 제조된 산화물 소결체(ITO막의 경우, In-Sn-O 소결체)를 사용하여 아르곤 및 산소의 혼합 가스 내에서 성막하는 반응 스퍼터링법이 있다.
이들 중, 합금 타겟을 사용하는 방법은 스퍼터링 동안 상대적으로 많은 양의 산소가 공급되고, 성막속도 또는 막 특성(비저항, 투과율)는 성막동안 유입되는 산소의 양에 극도로 의존적이기 때문에 균일한 도전막 두께 또는 바라는 특성을 갖는 투명 도전막을 제조하기는 어렵다. 반면에, 산화물 타겟을 사용하는 방법은 막에 공급되는 산소의 일부가 스퍼터링에 의해 타겟으로부터 공급되고, 나머지 산소 부족량은 산소 가스로서 제공된다. 따라서, 합금 타겟을 사용하는 경우에 비해 성막동안 유입되는 산소 가스의 양에 대한 성막 속도 또는 막 특성(비저항, 투과율)의 의존도가 더 낮고, 균일한 도전막 두께 또는 균일한 특성을 갖는 투명 도전막은 더 안정적으로 생산될 수 있으며 이러한 이유로 산소 타겟을 사용하는 방법이 산업적으로 적용되고 있다.
생산성이나 제조 비용을 고려할 때, 직류 스퍼터링법이 고주파 스퍼터링법에 비해 고속 성막이 용이하다. 즉, 동일한 전력을 동일한 타겟에 대해 충전한 경우 성막속도를 비교하면 직류 스퍼터링법이 대략 2 ~ 3배 고속이다. 또한, 직류 스퍼터링 방법에서 높은 직류 전력으로 충전하면 성막 속도가 더욱 증가하므로 생산성의 면에서 이점이 있다. 따라서, 산업적 생산성을 위해 그러한 스퍼터링 타겟은 높은 직류 전력으로 충전될 때에도 안정적으로 성막을 제공할 수 있으므로 산업면에서 유용하다.
반면, 이온 플레이팅법은 아크 방전에 의하여 타겟 재료의 표면을 막이 되도록 국부적으로 가열하는 성막법으로, 음으로 충전된 워크(work 위에 승화, 이온화, 점착한다. 두 방법은 낮은 온도에서 좋은 접착력을 가진 막이 제공될 수 있고, 매 우 다양한 종류의 기재 특성 또는 막 특성이 선택될 수 있으며, 합금이나 혼합물의 성막이 가능하고, 이는 친환경 공정이라는 특징들을 가진다. 스퍼터링법과 유사하게, 이온 플레이팅법은 산화물 타블렛이 사용될 경우 균일한 두께와 특성을 갖는 투명 도전막을 더욱 안정적으로 생산할 수 있다.
상술한 바와 같이, ITO 등의 인듐 산화물계 재료가 널리 사용될 수 있으나, 최근에는 희소 금속인 인듐 금속은 가격이 비싸므로 비-인듐계 재료가 요구된다. 상기 비-인듐계 재료로는, GZO 또는 AZO 등의 산화아연계 재료 및 FTO 또는 ATO 산화주석계 재료가 알려져 있다. 특히, 산화아연계 재료는 자원으로서 지하에 풍부하게 존재하므로 비용이 저렴한 non-expensive material로 잘 알려져 있고, ITO와 비교하여 낮은 비저항과 높은 투과율을 나타낸다.
그러나, 이것을 사용하여 얻어진 산화아연계 투명 도전막은 일반적인 산 또는 알칼리에 쉽게 용해된다는 장점을 가지지만, 내알칼리성 및 내산성이 나쁘고, 또한, 에칭 속도를 조절하기 어렵기 때문에, 액정 디스플레이 어플리케이션 등에에 필수적인 습식 에칭(wet etching)에 의한 고 정밀 패턴 공정을 수행하기 어렵다. 그러므로, 이들의 적용은 패터닝이 요구되지 않는 태양전지 등으로 제한된다. 이러한 이유 때문에, 산화아연계 재료의 내약품성을 향상시키는 것이 문제가 되어 왔다.
산화아연계 투명 도전막의 내화학성을 향상시키기 위한 시도로서 다음과 같은 예들이 있다. 특허 문헌 1에는 박막 제조용 및 패터닝 기술, 알루미늄 등의 3족 원소 또는 실리콘 등의 4족 원소에서 선택된 불순물 도너를 산화아연(ZnO)에 크 롬(Cr)과 함께 동시에 첨가함으로써 가시광 투광도과 전기적 비저항성을 크게 손상시키지 않으면서 ZnO계 투명 전도막의 내화학성의 용이한 조절을 돕는 타겟 재료인 새로운 불순물의 동시 첨가에 의한 ZnO계 투명 도전막이 개시되어 있다.
그러나 크롬(Cr)은 강한 독성을 가지고 있다고 알려져 있으므로, 환경이나 인체에 해로운 영향을 주지 않도록 신중해야 한다. 더욱이, 에칭액(etching liquid)은 일반적인 경우에서 보다 더 낮은 20 내지 5℃ 의 온도범위에서 제어되어야 하므로, 산업적인 적용이 어렵다.
또한, 특허문헌 2에는 코발트 또는 바나듐이 크롬 대신 추가되어 있는 불순물 추가 산화아연(ZnO) 투명 도전막과, 상기 박막 제조용으로 사용되는 타겟 원료가 개시되어 있다. 그러나 코발트는 인듐과 마찬가지로 희소 금속이다. 더욱이, 바나듐은 독성을 가지고 있기 때문에 환경이나 인체에 해로운 영향을 주지 않도록 신중을 기해야 한다. 또한, 이러한 첨가시에도, 특허 문헌 1과 유사하게, 에칭액은 일반적인 경우에서 보다 더 낮은 20 내지 5℃ 의 온도범위에서 제어되어야 하므로 산업적인 적용이 어렵다.
또한, 이온화된 불순물에 의해 유발되는 이동성의 저하 없이 향상된 결정도와 에칭 특성, 낮은 저항력 및 우수한 가공성(processability)을 갖는 투명 도전막을 얻는 방법이 제시되었다(참조: 특허문헌 3). 여기에는 성막법으로 RF 마그네트론 스퍼너링법을 사용하고, ZnO:Al2O3 중량 2%를 포함하는 소결체 위에 MgO 칩으로 부착된 타겟을 사용함으로써, Mg가 첨가된 AZO 막의 형성(실시예 2)이 개시되어 있 다. 이 방법에 따르면, 300도의 기판온도에서 형성되는 막에서, Zn에 대한 비율로서 5% 원자 농도로 Mg를 포함하는 AZO막은, 동일한 조건에서 제조된 Mg을 포함하지 않은 막에 비하여 비저항(specific resistance)이 300 μΩcm에서 200 μΩcm로 감소되고, HCl에 의한 에칭 속도가 3배가 높다고 기재되어 있다. 즉, Mg의 첨가가 내약품성의 일종인 내산성을 다소 낮추는 것으로 보인다. 또한, 내알카리성에 대해서는 언급되어 있지 않다.
이러한 상황에서, 타켓은 환경이나 인체에 해로운 영향을 주는 독성을 가지고 있는 성분을 포함하지 않고, 내산성, 내알칼리성 등의 내약품성이 우수할 것이 요구된다.
특허문헌 1: JP-A-2002-075061
특허문헌 2: JP-A-2002-075062
특허문헌 3: JP-A-8-199343
본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점에 대하여, 주요 성분으로 산화아연과 추가로 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체, 그것을 가공하여 얻어진 타겟, 이를 사용하여 직류 스퍼터링법 또는 이온 플레이팅법에 의해 얻어지는 우수한 내약품성 및 낮은 저항을 가지는 투명 도전막를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 언급된 종래의 문제점을 해결하기 위하여 심도있는 연구를 수행한 결과, 주성분으로 산화아연을 가지고 마그네슘을 추가적으로 더 포함하고 있는 산화물 소결체에서, 마그네슘의 양을 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30 이 되도록 함으로써, 산과 알칼리에 대한 높은 내약품성과 낮은 저항을 가지는 산화아연계 투명 도전막이 직류 스퍼터링법 등에 그것을 타겟으로 사용함으로써 얻어질 수 있고, 또한, 얻어진 산화아연계 투명 도전막의 전기 전도성이 특정양의 갈륨 및/또는 알루미늄을 더 포함하는 산화물 소결체을 타겟으로 사용함으로써 더욱 강화된다는 사실을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 제 1 발명에 따르면, 산화아연과 마그네슘을 포함하고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비(atom number ratio)로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 발명에 따르면, 제 1 발명에 따른 산화물 소결체는 마그네슘의 함유량이 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.05 내지 0.18인 것을 특징으로 산화물 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 3 발명에 따르면, 제 1 또는 제 2 발명에 따른 산화물 소결체는 비저항이 50 ㏀cm 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
한편, 본 발명의 제 4 발명에 따르면, 산화아연, 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 포함하며, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이며, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 5 발명에 따르면, 제 4 발명에 있어서, 마그네슘의 함유량이 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.05 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 6 발명에 따르면, 제 4 발명에 있어서, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량이 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.01 내지 0.08인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 7 발명에 따르면, 제 4 발명에 있어서, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량이 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.035 내지 0.08이고, 상기 마그네슘의 함유량이 0.098 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 8 발명에 따르면, 제 4 내지 제 7 발명 중 어느 하나에 따른 산화물 소결체에 있어서, 하기 식(A)로 표시되는 X-ray 회절 측정에 의한 피크의 강도비(peak intensity ratio)가 15% 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
I[MgGa2O4(311)+MgAl2O4(311)]/I[ZnO(101)]×100 (%) --- (A)
(여기서, I[MgGa2O4(311)+MgAl2O4(311)]는 입방 결정의 암염 구조를 가지는 복합산화물인 MgGa2O4 상의 (311) 피크 강도와 MgAl2O4 상의 (311) 피크 강도의 합을 나타내고, I[ZnO(101)]는 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 (101) 피크 강도를 나타낸다).
또한, 본 발명의 제 9 발명에 따르면, 제 4 내지 제 8 발명 중 어느 하나에 따른 산화물 소결체에 있어서, 비저항이 50 ㏀cm 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 10 발명에 따르면, 제 1 내지 제 9 발명 중 어느 하나에 따른 산화물 소결체에 있어서, 마그네슘 산화물 상이 실질적으로 포함되지 않는 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
본 발명의 제 11 발명에 따르면, 제 1 내지 제 10 발명 중 어느 하나에 따른 산화물 소결체에 있어서, 상기 산화물 소결체는 핫 프레스법에 의하여 형성되고 소결됨으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 산화물 소결체를 제공한다.
한편, 본 발명의 제 12 발명에 따르면, 제 1 내지 제 11 발명 중 어느 하나에 따른 산화물 소결체를 가공함으로써 얻어지는 타겟을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 13 발명에 따르면, 제 12 발명에 따른 타겟에 있어서, 밀도가 5.0 g/cm3 이상이고 스퍼터링법에 사용되는 것을 특징으로 하는 타겟을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 14 발명에 따르면, 제 12 발명에 따른 타겟에 있어서, 밀도가 3.5 내지 4.5 g/cm3이고 이온 플레이팅법에 사용되는 것을 특징으로 하는 타겟을 제공한다.
한편, 본 발명의 제 15 발명에 따르면, 제 12 내지 제 14 발명에 따른 타겟을 사용함으로써 스퍼터링법 또는 이온 플레이팅법에 의해 기재 위에 형성되는 투명 도전막을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 16 발명에 따르면, 산화아연과 마그네슘을 포함하고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 투명 도전막을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 17 발명에 따르면, 제 14 발명에 따른 타겟에 있어서, 산화아연, 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 포함하고, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 투명 도전막을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 18 발명에 따르면, 제 17 발명에 따른 투명 도전막에 있어서, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.05 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 투명 도전막을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 19 발명에 따르면, 제 17 발명에 따른 투명 도전막에 있어서, 상기 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.01 내지 0.08 인 것을 특징으로 하는 투명 도전막을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 20 발명에 따르면, 제 17 발명에 따른 투명 도전막에 있어서, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.035 내지 0.08이고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.098 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 투명 도전막을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 21 발명에 따르면, 제 15 내지 제 20 발명에 따른 투명 도전막에 있어서, 주로 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상으로 구성되어 있고, 하기 식(B)로 표시되는 X선 회절 측정에 의한 피크 강도 비가 50% 이상인 것을 특징으로 하는 투명 도전막을 제공한다:
I[ZnO(002)]/(I[ZnO(002)]+I[ZnO(100)])×100 (%) --- (B)
여기서, I[ZnO(002)]는 육방정계 결정의 우르차이트형 구조를 가지는 산화아연 상의 (002) 피크 강도를 나타내고, I[ZnO(100)]은 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 (100) 피크 강도를 나타낸다.
또한, 본 발명의 제 22 발명에 따르면, 제 15 내지 제 21 발명에 따른 투명 도전막에 있어서, 입방 결정의 암염 구조를 가지는 산화아연 상을 실질적으로 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 투명 도전막을 제공한다.
또한, 본 발명의 제 23 발명에 따르면, 상기 투면 기판의 일면 또는 양면에 형성된 제 15 내지 제 22 발명에 따른 투명 도전막을 구비하고 있고, 상기 투명 기판은 유리판, 석영판, 일면 또는 양면에 가스 차단막이 피복되어 있는 수지판 또는 수지 필름, 또는 가스 차단막이 내부에 삽입되어 있는 수지판 또는 수지 필름인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 24 발명에 따르면, 제 23 발명에 따른 투명 도전성 기재에 있어서, 가스차단층 투명 필름이 산화실리콘막, 산화질화실리콘(silicon oxynitride)막, 마그네슘 알루미네이트(magnesium aluminate)막, 산화주석막 및 다이아몬드상 카본(diamond-like carbon)막으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재가 제공된다.
또한, 본 발명의 제 25 발명에 따르면, 제 23 발명에 따른 투명 도전성 기재에 있어서, 수지판 또는 수지 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트 또는 이들의 표면에 아크릴계 유기물이 피복되어 있는 적층 구조체로 구성된 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재가 제공된다.
본 발명에 따르면, 산화물 소결체는 주성분으로 산화아연과 추가로 특정양의 마그네슘을 포함하고 있기 때문에, 이를 스퍼터링 타겟으로 사용하면, 내약품성이 우수한 투명 도전막이 직류 스퍼터링에 의해도 아크 방전(arc discharge)이 발생하지 않고 형성될 수 있다.
또한, 특정양의 갈륨 및/또는 알루미늄을 더 포함하는 산화물 소결체를 제조함으로써 상기 얻어진 투명 도전막의 전기 전도성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 산화물 소결체는 이온 플레이트용 태블렛으로 사용될 수 있고, 높은 성막 속도를 얻을 수 있다. 이것을 사용하여 얻어진 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은 최적의 조성과 결정상을 가지도록 조절되기 때문에 가시광 투광율 및 전기적 비저항을 손상시키지 않고 우수한 내약품성을 나타내고, 투명 도전막으로 상대적으로 비싼 인듐을 사용하지 않아서 산업적으로 매우 유용하며, 투명 도전막을 사용하는 투명 도전성 기재로서 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명의 산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재를 이하에서 상세히 설명한다.
1. 산화물 소결체
본 발명의 산화물 소결체는 산화아연, 마그네슘을 포함하고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30이다(이하, 이를 제 1 산화물 소결체로 칭하기도 한다).
또한, 본 발명의 산화물 소결체는 산화아연, 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 포함하고, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이며, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30이다(이하, 이를 제 2 산화물 소결체로 칭하기도 한다).
(1) 제 1 산화물 소결체
본 발명의 제 1 산화물 소결체는 주성분으로 산화아연을 포함하고, 추가로 특정양의 마그네슘을 포함하는 산화물이다. 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30이다. 상기 조성물 범위의 마그네슘을 포함하고 있기 때문에, 타겟의 원료 물질인 상기 산화물 소결체의 사용은 산화아연을 주성분으로 가지고 있고 스퍼터링법 등에 의해 형성되는 투명 도전막의 내약품성을 향상시킨다
여기서는 투명 도전막의 내약품성과 마그네슘의 함유량과의 관계에 관하여 설명한다. Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02보다 작은 마그네슘의 함유량은 제조된 투명 도전막의 내알칼리성 뿐 아니라 내산성 또한 불충분하게 하는 반면에, 0.30보다 큰 함유량은 막의 결정도의 저하로 인해 충분한 내산성을 제공할 수 없는 바, 이는 이후 설명한다.
그러나, 내알칼리성은 마그네슘의 함유량이 높아지면 더 향상되고, 함유량이 0.30보다 클 때조차 우수하다. 또한, 0.30보다 큰 마그네슘의 함유량은 막의 결정도를 낮추어 높은 비저항을 초래한다. 직류 스퍼터링을 가능하게 하기 위해, 비저항은 50 ㏀cm 이하일 것이 요구되고, 따라서 비저항을 더 높게 하려는 경향은 바람직하지 않다. 비저항을 감소시키기 위해, 산화물 소결체를 제조함에 있어, 예를 들어, 환원 분위기 하에서 소결 또는 열처리가 추가되는 것이 바람직하다. 이러한 견지에서, 더욱 바람직한 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비가 0.05 내지 0.18인 것이다.
본 발명에서 산화물 소결체는 주로 산화아연 상으로 구성되고, JCPDS card 36-145에 개시된 육방정계 결정의 우르차이트형(wurtzite) 구조를 가지는 것을 나타내며, 또한, 산소 결핍 또는 아연 결핍의 비화학양론적 조성을 가지는 것을 포함한다. 첨가 원소인 마그네슘은 보통 상기 산화아연 상 상의 아연 위치에 고용(solid solution)으로 존재한다.
본 발명의 산화물 소결체에서, JCPDS card 45-0946에 개시된 마그네슘 상이 포함되지 않는 것이 바람직하다. 마그네슘이 산화아연 상에 고용으로서 포함되지 않고 좋은 전기 전도체인 아닌 산화마그네슘 상으로 산화물 소결체에서 포함되면, 스퍼터링 시의 아르곤 이온의 조사에 의해 하전되고, 절연파괴를 초래하여 아크 방전을 발생시킴으로써, 직류 스퍼터링에 의한 안정한 성막이 어렵게 되기 때문이다.
산화물 소결체의 밀도는 특별히 제한되지 않으나, 산화물 소결체가 스퍼터링을 위한 타겟으로 사용될 때, 5.0 g/cm3 이상인 것이 바람직하다. 5.0 g/cm3 보다 작은 밀도는 직류 스퍼터링을 어렵게 할 뿐 아니라, 단괴(nodule)의 발생을 현저하게 하는 문제점이 있다. 단괴는 스퍼터링에 의한 타겟 표면의 엣칭부에서 발생하는 미세한 돌기물을 나타내며, 이러한 단괴는 비정상정인 방전 또는 스플래쉬(splash)를 초래하는데, 이는 스퍼터링 챔버에서 크고 조립한 입자의 부유를 발생시킨다. 또한 이 입자는 성막 동안 막 위에 부착함으로써 품질의 저하를 유발한다. 반면, 이온 플라즈마법에 의한 성막의 경우에는, 소결체의 너무 높은 밀도에 의해 크랙이 발생하기 때문에 밀도는 3.5 내지 4.5 g/cm3 의 범위에서 상대적으로 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 산화물 소결체는 주로 산화아연 상과 마그네슘 고용으로 구성되고, 비저항이 50 ㏀cm 이하, 바람직하게는 30 ㏀cm 이하, 더욱 바람직하게는 10 ㏀cm인 바, 이것은 직류 스퍼터링에 의해 안정한 성막을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 산화물 소결체는 마그네슘 이외에 다른 원소, 예를 들어, 인듐, 티타늄, 텅스턴, 몰리브덴, 이리듐, 루테늄, 레늄(rhenium) 등의 기타 원소들을 본 발명의 요지를 해하지 않는 범위 내에서 포함할 수 있다. 또한, 산화물 소결체의 소결 밀도를 증가시키기 위하여 예를 들어, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화게르마늄. 산화인듐. 산화주석 등이 소결 공가교제로서 소량 첨가될 수 있다. 그러나, 소결 공가교제(co-agent)는 막의 다양한 특징에 영향을 주지 않는 범위에서 첨가될 수 있고, 바람직하게는 산화물 조성물로서 0.1 내지 0.3 중량%의 범위인 것이다.
(2) 제 2 산화물 소결체
본 발명의 제 2 산화물 소결체는 산화아연, 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 포함하고, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이며, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 한다.
상기 산화물 소결체에서, 갈륨 및/또는 알루미늄은 전기전도도의 향상에 기여하므로, 상기 조성물 범위로 포함되어야 한다. (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.09보다 큰 갈륨 및/또는 알루미늄의 총 함유량은 투명 도전막의 결정도를 감소시키는데, 상기 투명 도전막은 본 발명의 산화물 소결체로 만들어진 타겟을 원료 물질로 사용하여 형성되고, 이는 내약품성 특히, 내산성을 감소시킬 뿐 아니라 비저항성을 증가시킨다.
또한, 알루미늄 및 갈륨이 산화물 소결체에 함께 포함될 때, 알루미늄 및 갈륨의 함유량은 (Al+Ga)/(Zn+Al+Ga) 원자수비로 3.2 내지 6.5 원자%이고, 알루미늄 및 갈륨의 함유량이 30 내지 70 원자%이고, 산화물 소결체에서 형성되는 스피넬형 산화물 상에서의 알루미늄의 함유량은 Al/(Al+Ga) 원자수비로 10 내지 90 원자%인 것이 바람직하다. 이는 상기 조성물 범위를 만족하지 않는 산화물 소결체 즉, 직류 스퍼터링의 타겟으로서 과량의 알루미늄 또는 갈륨을 포함하는 산화물 소결체의 사용은 알류미늄의 경우 비정상적인 방전이 쉽게 일어나고, 갈륨의 경우 입자가 쉽게 생성되기 때문이다. 특히, 이러한 생성은 높은 직류 전력이 충전될 때, 또는 스퍼터링이 장기간 수행될 때 현저하다. 알루미늄의 경우, 비정상적 방전 발생의 원인은 상기 산화물 소결체에서 형성된 스피넬형 산화물 상(spinel-type oxide phase)에 있을 것으로 생각되고, 이는 이러한 상에서 알루미늄과 갈륨이 상기 조성 범위에서 공존함으로써 해결된다. 갈륨의 경우, 발생하는 입자의 문제는 유사한 방법으로 해결된다.
또한, 상기에서 언급된 바와 같이, Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 미만인 마그네슘의 함유량은 충분한 내산성과 내알칼리성을 갖는 투명 도전막을 제공할 수 없는 반면, 0.30 보다 큰 경우에는 충분한 내산성을 제공할 수 없고 또한 비저항을 증가시키므로 바람직하지 않다. 또한, 우수한 내산성과 내알칼리성 뿐만 아니라 낮은 비저항을 얻기 위하여 갈륨 및/또는 알루미늄의 총 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.01 내지 0.08의 범위이고, 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.05 내지 0.18의 범위인 것이 특히 바람직하다.
또한, 더 낮은 저항성과 우수한 내산성 및 내알칼리성을 얻기 위하여 갈륨 및/또는 알루미늄의 총 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.035 내지 0.08의 범위이고, 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.098 내지 0.18의 범위인 것이 중요하다. 이러한 제한된 조성물 영역이 유용한 이유는 하기 투명 도전막 항에서 설명한다.
본 발명에서, 산화물 소결체는 주로 산화아연 상으로 구성되고, 상기 산화아연 상은 JCPDS card 36-145에 개시된 육방정계 결정의 우르차이트형 구조를 가지는 것을 나타내고, 또한, 산소 결핍 또는 아연 결핍의 비화학양론적 조성을 가지는 것을 포함한다. 첨가 원소인 마그네슘은 보통 상기 산화아연 상 상의 아연 위치에 고용으로 존재한다.
갈륨 및/또는 알류미늄, 마그네슘은 주로 상기 조성 범위에서 고용으로 구성되는 산화아연 상에 의해 구성되고, 이것은 5 ㏀cm 이하, 바람직하게는 1 ㏀cm 이하의 전기 전도성을 얻을 수 있게 한다. 따라서, 직류 스퍼터링에 의해 더 높은 전력이 성막에 적용될 수 있고, 높은 성막 속도를 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 산화물 소결체는 마그네슘 이외에 다른 원소, 예를 들어, 인듐, 티타늄, 텅스턴, 몰리브덴, 이리듐, 루테늄, 레늄(rhenium) 등의 기타 원소들을 소결 공가교제로서 본 발명의 요지를 해하지 않는 범위 내에서 포함할 수 있다. 또한, 산화물 소결체의 소결 밀도를 증가시키기 위하여 예를 들어, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화게르마늄. 산화인듐. 산화주석 등이 소결 공가교제로서 소량 첨가될 수 있다. 그러나, 소결 공가교제(co-agent)는 막의 다양한 특징에 영향을 주지 않는 범위에서 첨가될 수 있고, 바람직하게는 산화물 조성물로서 0.1 내지 0.3 중량%의 범위인 것이다.
또한, 본 발명의 산화물 소결체에서, JCPDS card 10-0113에 기재된 마그네슘 및 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상과, JCPDS 카드 21-1152에 기재된 마그네슘 및 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상이, 식(A)에 정의된, X선 회절 측정에 의해 얻어진 육방정계 결정의 우르차이트형 구조를 가지는 산화아연 상의 (101)인 피크 강도와, 입방결정의 암염 구조를 가지는 복합산화물 MgGa2O4 상의 (311)인 피크 강도 및 MgAl2O4 상의 (311)인 피크 강도의 비율이 15% 이하이고, 바람직하게는 10% 이하이다. 더욱 바람직하게는, 복합산화물 MgGa2O4 상과 복합산화물 MgAl2O4 상을 포함하지 않는 것이다.
I[MgGa2O4(311)+MgAl2O4(311)]/I[ZnO(101)]×100 (%) --- (A)
여기서, I[MgGa2O4(311)+MgAl2O4(311)]는 입방 결정의 암염 구조를 가지는 복합산화물 MgGa2O4 상의 (311) 피크 강도와 MgAl2O4상의 (311) 피크 강도의 합을 나타내고, I[ZnO(101)]는 X-선 회절 측정(X-ray diffraction, XRD)에 의해 얻어진 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 결정상의 (101) 피크 강도를 나타낸다.
마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상과 마그네슘과 알륨미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4상은 산화물 소결체에서 상기 밀도 비율 이상의 범위에서 존재하면, 입방 결정의 암염 구조의 산화아연 상은 막에서 생성되며, 따라서 내산성은 현저히 낮다. 또한, 특히 마그네슘 함유량이 높으면, Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.10 내지 0.30의 범위일 때 산화마그네슘 상, 마그네슘 및 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상, 또는 마그네슘 및 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상이 쉽게 생성될 수 있다. 따라서, 다음 항에서 설명되는 적합한 세트 상태하에서 공정을 수행함으로써 산화물 소결제를 제조할 것이 요구된다.
산화물 소결체의 밀도는 특별히 제한되지 않으나, 산화물 소결체가 상기 이유로 스퍼터링을 위한 타겟으로 사용될 경우, 5.0 g/cm3 이상인 것이 바람직하다. 산화물 소결체가 이온 플라즈마법의 타겟으로 사용될 경우, 밀도는 3.5 내지 4.5 g/cm3 범위에서 상대적으로 낮은 것이 바람직하다.
2. 산화물 소결체의 제조
본 발명의 산화물 소결체는 그것의 제조방법이 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 산화물 소결체는 원료분말들로부터 성형체를 형성하는 단계과 그것을 소결로로 투입하여 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명의 산화물 소결체에서는 상기 산화마그네슘 상의 발생이 없는 것이 바람직하나, 그러한 발생은 주로 제조 조건 예를 들어, 입자 크기, 혼합 상태 및 원료분말의 소결 상태 등에 의한다.
(1) 성형체의 형성
원료분말로부터 성형체를 형성하는 단계에서, 제 1 산화물 소결체의 경우, 산화마그네슘 분말이 원료분말로서 산화아연분말에 첨가되고, 제 2 산화물 소결체의 경우, 주기율표상의 III족 원소를 포함하는 산화갈륨분말 및/또는 산화알루미늄 분말이 첨가되고 혼합된다. 주기율표상의 III족 원소는 주로 높은 밀도 및 전기 전도성을 가지는 소결체를 생성한다.
원료분말은 평균 입경이 특별히 제한되지 않으나, 평균 입경이 3 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이하인 것이다. 산화물 소결체에서 산화마그네슘 상의 발생을 억제하기 위해 예를 들어, 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연분말, 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화마그네슘 분말, 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화갈륨분말, 및/또는 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화알루미늄분말을 사용하여 24 시간 이상 볼밀혼합법에 의해 얻어진 혼합분말을 사용하는 것이 바람직하다.
특히, Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.10 내지 0.30의 범위일 때, 산화마그네슘 상이 없고 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상과 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 상기 복합산화물 MgAl2O4 상은 용이하게 제조되므로, 비록 원료분말의 형태에 따르기는 하지만 36 시간 이상 볼 혼합법을 수행하는 것이 바람직하다. 평균입경이 3 ㎛보다 크거나 혼합시간이 24 시간 미만이면, 각 성분이 균등하게 혼합되지 않고, 갈륨 및/또는 알루미늄과 마그네슘이 상기 조성물 범위에서 산화아연 상에 고용을 만들기 어렵게 되어, 얻어진 산화물 소결체의 산화아연 상에 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상 및 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 상기 복합산화물 MgAl2O4 상이 존재하게 되므로, 바람직하지 않다.
일반적으로 산화아연계 산화물 소결체에서, 안정한 성막을 할 수 있는 타겟을 위한 산화물 소결체의 제조에 있어서, 원료분말로서, 산화아연에 첨가될 원소의 산화물을 사용하는 것이 바람직하지만, 그것은 산화아연 분말과 첨가될 기타 원소의 금속분말의 조합에 의한 원료분말로부터 제조될 수도 있다. 그러나, 산화물 소결체에 첨가된 금속 분말(입자)의 존재는 성막 동안 타겟 표면에 금속 입자의 용융을 초래하고, 타겟과 막의 조성 차이를 증가시키므로, 바람직하지 않다.
원료분말은 공지된 장치를 사용하여 혼합하고 교반한 후, 과립을 만들기 위해 바인더(예를 들어, PVA)를 첨가하고, 10 내지 100 ㎛의 입경으로 조절될 수 있으며, 얻어진 과립들은 예를 들어, 1000 kg/cm3 이상의 압력으로 가압되어 성형체를 만든다.
그런 다음, 몰드에서 원료분말을 프레스 성형으로써, 분말들은 높은 밀도와 증가된 용적밀도(bulk density)를 갖는 응집 입자들이되므로, 더 높은 밀도를 갖는 성형체가 얻어질 수 있다. 1000 kg/cm3 보다 작은 압력은 불충분한 용적밀도의 증가를 가져오고, 따라서 만족스러운 밀도 증가 효과를 기대할 수 없다.
(2) 성형체의 소결
성형 단계에 이은 소결 단계는 성형체를 소결로에 투입하여 성형체를 소결하기 위한 단계이고, 소결 방법으로는 간단한 상압 소결법이나 핫 프레스법(hot press) 중 하나가 사용될 수 있다.
예를 들어, 상압 소결법의 경우, 소결은 소결로 내에 산소를 주입한 분위기 하에서 1100℃ 내지 1500℃에서 10 내지 30 시간, 바람직하게는 1200℃ 내지 1500℃에서 15 내지 25 시간 동안 수행된다. 온도가 1100℃ 미만이면 소성 공정이 불충분하여 소성체의 낮은 밀도 및 높은 저항값을 초래하고 또한, 제조된 소결체로부터 생산된 타겟은 낮은 성막 속도, 비정상적인 하전과 같은 스퍼터링상의 문제점을 발생시키므로 바람직하지 않다. 소결 온도까지 온도가 증가할 경우, 소결체의 크랙을 방지하고 탈바인더를 향상시키기 위해, 온도 증가속도를 0.2 내지 5℃/min로 하는 것이 바람직하다. 소결체 내에 산화마그네슘 상을 발생시키지 않고, 산화아연 격자에 충분한 마그네슘의 고용을 만들기 위해, 승온 속도를 0.2℃/min 이상 및 1℃/min 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 0.2℃/min 보다 작은 승온 속도는 공정을 수행하기 부적합할 뿐 아니라 경우에 따라 소결체의 현저한 결정 성장의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 온도를 소결온도까지 높이기 위해 다른 승온 속도가 조합될 수도 있다. 온도를 높이기 위한 단계에서, 고유 온도는 탈바인더나 소결의 향상을 위해 일정 시간 보류될 수도 있다. 소결 후의 냉각에서, 산소의 주입을 중지하고, 0.2 내지 5℃/min 특히, 0.2℃/min 이상 또는 1℃/min 이하의 온도 감소 속도에서 온도를 1000℃로 낮추는 것이 바람직하다.
상기에 언급된 단계에 따라, 미세 원료분말을 사용하고 이를 충분히 혼합하며, 분산을 수행하기에 충분한 소결 온도에서 소결함으로써, 산화마그네슘 분말이 소결체 내에 잔류하지 않게 될 것이다. 그러나, 복합 산화물 등은 조성 등에 따라 발생하는 경우가 있다.
상기 상압 소결법과 비교하면, 핫 프레스법(hot press)은 환원분위기 하에서 산화물 소결체의 원료분말의 형성과 소결을 수행하므로 소결체 내에 산화의 함유량을 감소시킬 수 있다. 산화아연계 투명 도전막은 아연과 산소간에 극히 높은 친화성을 가지기 때문에 소결체 내의 산소 함유량이 높은 경우, 비저항 등의 다양한 특성을 감소시킨다. 핫 프레스법은 제조 비용 등의 관점에서는 상압 소결법보다 우수하지 못하지만, 투명 도전막에 대해 요구되는 특성이 높을 때에는 유용하다.
본 발명에서, 강한 결정배향(crystal orientation)를 갖는 투명 도전막을 얻기 위해 특히, 핫 프레스법을 적용하여 산화물 소결체를 제조하는 것이 유용하다.
본 발명의 핫 프레스법에 의한 산화물 소결체의 제조 조건의 예는 다음과 같다. 즉, 소정 비율이 되도록 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연분말, 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화마그네슘 분말, 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화갈륨 분말, 및/또는 평균입경이 1 ㎛ 이하인 산화알루미늄 분말을 원료분말로서 준비한다. 준비된 원료분말은 건식 볼밀이나 V-blender 등으로 균등하게 혼합한 후, 핫 프레스법에 의해 소결을 하기 위해 탄소 컨테이너 안에 주입한다. 소결 온도는 1000 내지 1200℃, 압력은 2.45 MPa 내지 29.40 MPa (25 kgf/cm2 to 300 kgf/cm2), 소성시간은 1 내지 10 시간으로 할 수 있다. 핫 프레스 동안 분위기는 아르곤 기체와 같은 불활성 기체나 진공인 것이 바람직하다. 스퍼터링을 위한 타겟의 경우, 소결 온도가 1050 내지 1150℃, 압력은 9.80 MPa 내지 29.40 MPa (100 kgf/cm2 내지 300 kgf/cm2), 소결 시간은 1 내지 3 시간인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이온 플라즈마를 위한 타겟의 경우, 더욱 바람직하게는, 소결 온도가 1000 내지 1100℃, 압력은 2.45 MPa 내지 9.80 MPa (25 kgf/cm2 내지 100 kgf/cm2), 소결 시간은 1 내지 3 시간이다.
3. 타겟
상기 방법으로 제조된 산화물 소결체는 규격화된 치수를 얻기 위해 표면 연삭 등에 의해 가공하고, 배킹 플레이트(backing plate) 상에 부착하여 타겟('단일 타겟'으로 지칭하기도 함)으로 바뀔 수 있다. 필요에 따라, 복수의 소결체들을 분할 형태(divided form)로 배치하여 대면적 타겟('복합 타겟'으로 지칭하기도 함)을 만들 수도 있다.
상기 타겟은 스퍼터링용 타겟과 이온 플레이팅용 타겟을 포함한다. 또한, 이온 플라즈마법에서 상기 재료는 태블렛으로 지칭되는 경우가 있으나, 본 발명에서는 이 또한 "타겟"으로 총칭한다.
밀도는 스퍼터링용 타겟의 경우 5.0 g/cm3 이상, 이온 플라즈마용 타겟의 경우 3.5 내지 4.5 g/cm3인 것이 바람직하다. 스퍼터링용 타겟의 경우, 5.0 g/cm3보다 낮은 밀도는 직류 스퍼터링을 어렵게 할 뿐만 아니라, 단괴(nodule)의 발생을 현저하게 발생하는 문제점이 있다.
타겟은 주성분으로 산화아연을 포함하고 주로 마그네슘이 고용으로 존재하는 산화아연 상으로 구성된 산화아연계 소결체 또는, 주성분으로 산화아연을 포함하고 주로 갈륨 및/또는 알루미늄, 및 마그네슘이 고체상으로 존재하는 산화아연 상으로 구성된 산화물 소결체에 바탕을 둔 물질이다.
4. 투명 도전막의 제조
본 발명의 투명 도전막은 본 발명의 상기 타겟을 사용하고, 스퍼터링법 또는 이온 플라즈마법을 이용하여 성막 장치에서 기판 상에 형성한다. 특히, 직류 스퍼터링법은 성막 동안 적은 열적 영향을 미치고, 높은 성막 속도를 가능하게 하므로 산업적으로 유용하고 바람직하다.
즉, 본 발명의 투명 도전막의 제조에 있어서, 상기 산화물 소결체로부터 얻어진 타겟을 사용하거나 특정 기판 온도, 기체 압력, 충전 전력과 같은 스퍼터링 또는 이온 플라즈마 상태를 적용함으로써 기판 상에 마그네슘을 포함하는 산화아연 또는, 갈륨 및/또는 알루미늄과 마그네슘을 포함하는 산화아연으로 구성된 투명 도전막을 형성하는 방법이 사용된다.
본 발명에 의해 투명 도전막을 형성하기 위해서, 스퍼터링 기체로서 아르곤 등을 사용하고, 직류 스퍼터링법을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 스퍼터링은 스퍼터링 장치 내부에서, 0.1 내지 1 Pa 특히, 0.2 내지 0.8 Pa의 압력 하에서 수행할 수 있다.
본 발명에서는 예를 들어, 직류 플라즈마를 생성하기 위해, 5×10-5 Pa 이하까지 공기를 배출한 후, 순수한 아르곤 기체를 주입하고, 100 내지 300 W의 직류 전력을 인가함으로써 예비 스퍼터링을 실시할 수 있다. 5 내지 30분 동안 이러한 예비 스퍼터링을 한 후, 필요한 경우, 기판 위치를 수정함으로써 스퍼터링을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 성막은 기판을 가열하지 않고 수행될 수도 있으나, 기판은 50 내지 300℃ 특히, 80 내지 200℃로 가열될 수 있다. 낮은 융점을 가지는 수지판(resin plate), 수지필름(resin film) 등으로 기재가 구성될 경우에는 기판을 가열하지 않고 성막하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 산화물 소결체로부터 제조된 스퍼터링 타겟을 사용하여, 직류 스퍼터링법에 의해 우수한 내약품성 및 전기 전도성을 가지는 투명 도전막이 기재 상에 생성될 수 있으므로, 제조 비용이 크게 감소될 수 있다.
또한, 상기 산화물 소결체로부터 제조된 이온 플라즈마용 타겟(태블렛 또는 펠렛이라고 지칭할 수 있음)을 사용하는 경우에도 마찬가지로 투명 도전막이 형성될 수 있다. 이온 플레이팅법에서는, 증발원(evaporation source)이 되는 타겟 상에 전자빔 또는 아크 방전에 의한 열 등을 조하면, 조사된 부분은 국부적으로 고열이 되어, 증발 입자가 증발하여 기판 상에 증착된다. 이 때, 증발 입자는 전자빔 또는 아크 방전에 의해 이온화된다. 이온화하는 다양한 방법이 있으나, 플라즈마 발생장치(플라즈마 건)를 사용하는 고밀도 플라즈마 증착법(HDPE method)은 양질의 투명 도전막을 형성하는데 바람직하다. 이 방법에서는, 플라즈마 건을 사용하는 아크 방전을 이용한다. 아크 방전은 플라즈마 건에 설치된 음극(cathode)과 증발원 도가니(evaporation source crucible) (양극 (anode)) 사이에서 지속된다. 자기 굴절(magnetic deflection)에 의해 음극(cathode)에서 도가니로 방사되는 전자를 도입함으로써 도가니에 합체된 타겟의 국부적인 부분에 조사가 집중된다. 이 전자빔으로 인해, 증발 입자들이 국부적으로 높은 온도 부분으로부터 증발되고 기판 상에 증착된다. 따라서, 상기와 같은 방법으로 기화된 증발 입자 또는 반응가스로 도입된 O2 가스가 이 플라즈마에서 이온화 및 활성화되기 때문에, 좋은 품질의 투명 도전막이 제조될 수 있다.
5. 투명 도전막
본 발명의 투명 도전막은 상기 타겟을 사용하고 기재 상에 스퍼터링법 또는 이온 플라즈마법을 이용하여 형성된다.
즉, 상기 투명 도전막은 상기 산화물 소결체로부터 제조된 타겟을 사용하고, 스퍼터링법 또는 이온 플라즈마법을 이용하여 제조된 투명 도전막으로, (1) 주성분으로 산화아연을 포함하고 마그네슘을 더 포함하며, 상기 마그네슘은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 투명 도전막, 또는 (2) 주성분으로 산화아연을 포함하고 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 더 포함하며, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이고, 상기 마그네슘은 Mg/(Zn+ Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 투명 도전막인 것을 특징으로 한다.
종래의 산화아연형 투명 도전막은 산과 알칼리에 쉽게 용해되고, 산 및 알칼리에 대한 저항성이 좋지 않으며 또한, 에칭 속도를 조절하는 것이 어렵기 때문에, 액정 디스플레이 분야 등에 필수적인 습식 에칭에 의해 제조하는 고정밀 패턴 공정(high precision patterning processing)을 수행하기 어렵다.
본 발명은 스퍼터링법 또는 이온 플라즈마 타겟을 사용하고, 그것은 산업적으로 유용한 직류 스퍼터링법 또는 이온 플라즈마법에 의해 높은 성막 속도를 제공하고 아크 방전을 거의 일으키지 않기 때문에, 전기적 또는 광학상 특성을 손상시키지 않고 산과 알칼리에 대해 높은 내약품성을 가지는 산화아연계 투명 도전막을 얻을 수 있다. 특히, 막의 조성과 결정상을 조절하여 높은 내약품성을 갖는 산화아연계 투명 도전막을 얻을 수 있다.
본 발명의 투명 도전막은 상기 산화물 소결체를 원료물질로 사용하여 형성되므로, 산화물 소결체의 조성이 반영되는 것이 바람직하다. 즉, 주성분으로 산화아연을 포함하고, 마그네슘을 더 포함하여, 상기 마그네슘은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 투명 도전막, 또는 주성분으로 산화아연을 포함하고 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 더 포함하며, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이고, 상기 마그네슘은 Mg/(Zn+ Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 투명 도전막인 것이 바람직하다.
이러한 투명 도전막은 주성분으로 산화아연을 포함하고, 상기 조성 범위의 마그네슘을 포함함으로써 우수한 내약품성을 나타낸다. 마그네슘의 함유량이 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 미만이면, 상기 투명 도전막은 충분한 내산성 및 내알칼리성을 나타내지 못하고, 0.30 초과이면 막의 결정도가 낮아져서 충분한 내산성을 얻지 못하게 된다. 그러나, 내알칼리성은 마그네슘의 함유량의 증가함에 따라 좋아지므로 함유량이 0.30 초과일 때에도 내알칼리성은 충분히 우수하다. 마그네슘의 함유량이 0.30 초과이면, 막의 결정도가 낮아지고 전기전도도 또한 상실된다.
또한, 투명 도전막은 상기 범위에서 갈륨 및/또는 알루미늄을 더 포함함으로써 높은 전기전도도를 나타낼 수 있다. 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량이 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.9 초과이면, 막의 결정도가 낮아져서 충분한 내산성을 얻지 못하게 된다.
더욱이, 이러한 투명 도전막이 우수한 내약품성 및 낮은 비저항성을 나타내려면 갈륨 및/또는 알루미늄의 총 함유량이 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비 0.01 내지 0.08이고, 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.098 내지 0.18인 것이 더욱 바람직하다.
더 낮은 비저항성과 우수한 내산성 및 내알칼성을 얻기 위해서는 투명 도전막의 조성이 갈륨 및/또는 알루미늄의 총 함유량이 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비 0.035 내지 0.08이고, 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.098 내지 0.18인 것이 더욱 바람직하다. 산화아연계 투명도전막은 심지어 실온에서의 성막에서도 결정막(crystal film)을 제공할 수 있고, c-plane(002)에서 배향한다는 것이 알려져 있으나, 상기 조성 범위를 갖는 투명 도전막은 극히 강한 배향을 나타낸다는 것이 분명해졌다. 알반적으로 사용되는 갈륨 또는 알루미늄을 포함하는 산화아연 소결체을 타겟으로 사용하여 형성된 투명 도전막과 비교하여, c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 최대 약 2.5배의 높은 값을 나타내고, 이러한 효과로 인해 훨씬 낮은 비저항 및 우수한 내약품성을 얻을 수 있다는 것이 본 발명에서 분명해졌다. 그러한 강한 결정 배향은 단지 상기 조성 범위의 마그네슘을 만드는 것만으로는 얻을 수 없다는 것에 특히 주목해야 한다. 갈륨의 양 또한 상기 조성 범위로 만들어져야 한다.
또한, 상기 강한 결정 배향을 얻기 위해서는 막의 산소 함유량이 낮은 것이 바람직하다. 즉, 산화물 소결체 내에서 산소의 함유량이 감소한 상태 즉, 형성 및 소결 단계에서 HP법을 활용하는 타겟에서 및 대기를 최대한 감소시킨 상태에서 막을 형성하는 것이 효과적이다.
상기 특허문헌 3에는, 막 형성법으로서 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 ZnO:Al2O3 25 중량% 소결체 타겟에 MgO 칩을 부착한 것을 사용하는, 소위, 온-칩 스퍼터에 의해 Mg를 첨가한 AZO막(실시예 2)이 개시되어 있다. 그러나, MgO는 일반적으로 매우 안정한 것으로 알려져 있고, 이러한 방법에서는 ZnO:Al2O3 25 중량% 소결체 타겟 부분이 우선적인 스퍼터이 된다. 본 발명자들의 실험에 따르면, ZnO:Al2O3 25 중량% 소결체 타겟에 있어서도, 효율적으로 스퍼터링된 침식 영역의 대부분을 MgO 칩으로 피복한 경우에도, 거의 Mg가 첨가되지 않고, Zn 기준으로 약 0.5% 원자농도로만 남는다는 것이 명확해졌다. Mg가 MgO로서 존재하지 않고 Mg가 ZnO 격자에 고용으로 존재하지 않는 본원발명의 상기 타겟이 사용되지 않는다면, Mg가 1% 이상의 양으로 첨가된 AZO막을 얻는 것은 극히 어렵다.
본 발명의 투명 도전막은 주로 JCPDS card 36-1451에 개시된 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상으로 구성되어 있으나, 높은 전기전도도 및 우수한 내산성을 얻기 위해서는 상기에서 설명한 바와 같이 막의 결정도가 중요하다.
즉, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 c-plane이 기재에 대해 평행하게 되어 있다는 것이 중요하다. 특히, 하기 식(B)와 같이 표시되는 X-선 회절 측정(X-ray diffraction measurement, XRD)으로 얻어진 피크 강도 비가 50% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70% 이상이며, 90% 이상인 것이 가장 바람직하다.
I[ZnO(002)]/(I[ZnO(002)]+I[ZnO(100)])×100 (%) ---(B)
여기서, I[ZnO(002)]는 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 (002) 피크 강도를 나타내고, I[ZnO(100)]은 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 (100) 피크 강도를 나타낸다. 50% 미만의 피크 강도 비는 전기 전도성을 손상시킬 뿐만 아니라 충분한 내산성을 제공하지 못한다.
또한, 마그네슘이 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.30보다 과량을 포함하거나 산화마그네슘 상 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상 및 마그네슘과 알륨미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상이 산화물 소결체에 원료물질로 포함되어 있을 때, 입방결정의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상과 마그네슘과 알륨미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상의 기여가 커져서, 투명 도전막에서 입방결정의 암염구조을 가지는 산화아연 상의 형성을 초래한다. 입방결정 구조의 산화아연 상은 투명 도전막의 높은 비저항을 유발할 뿐 아니라, 내산성을 감소시키므로 막에 상기 산화아연 상이 포함되지 않는 것이 바람직하다. 입방결정구조의 산화아연이 포함되어 있을 뿐 아니라 식 (B)의 X-선 회절의 세기 비가 50% 이상일 경우에는 충분한 내산성을 얻을 수 없다.
본 발명의 투명 도전막은 액정 디스플레이 등의 배선 재료(wiring material)로 사용되지만, 이것을 얻기 위해서는 포토레지스트를 사용한 습십 에칭(wet etching)으로 패터닝이 수행될 수 있는 것이 중요하다. 즉, 약산성 유기산(ITO-06N, Kanto Chemical Co., Inc. 제조)에 대해 습식 에칭으로 패터닝이 가능하기 위해서는, 30 내지 100 nm/min의 적합한 에칭 속도를 나타내고, 약알칼리와 에칭되지 않는 것이 필수적이다.
또한, 대전방지 용도와 같은 기능성 투명 도전막으로 사용될 때에는 최소한의 내후성(weatherability)이 요구된다. 즉, 상기 언급된 정도와 동등한 내약산성을 가지고, 약알칼리(5% KOH)에 대해 20 nm/min 이하의 에칭 속도를 나타내기 위해서 필요하다.
본 발명의 투명 도전막은 상기에서 언급된 바와 같이, 산화아연에 마그네슘을 첨가한 산화물 소결체 또는 적당한 조성 범위에서 갈륨 및/또는 알루미늄을 더 포함하여 얻어진 타겟을 사용하거나 막의 구조와 결정도를 적절하게 조절하여 제조되므로 우수한 내산성과 내알칼리성을 가진다. 따라서, 상기의 에칭 특성을 충분히 만족시킬 수 있다.
본 발명에서, 투명 도전막의 두께는 적용되는 대상에 따라 달라지므로 특별히 한정되는 것은 아니나, 20 ~ 500 nm일 수 있고, 바람직하게는 100 ~ 300 nm이다. 두께가 20 nm 미만이면 충분한 비저항을 담보할 수 없고, 반면에 두께가 500 nm를 초과하면 막 착색(coloring)의 문제가 발생하므로 바람직하지 않다.
또한, 투명 도전막의 가시광선 영역(400 내지 800 nm)에서 평균 투과율은 80% 이상, 바람직하게는 85% 이상이고, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 평균 투과율이 80% 미만이면 유기 EL 소자 등에 적용이 어렵다.
6. 투명 도전성 기재
본 발명에서, 상기 투명 도전막은 어느 하나의 기판 상에 형성된 투명 도전성 기재로 변환되고, 상기 투명 도전성 기재는 일반적으로 유리판, 석영판(quartz plate), 수지판(resin plate) 및 수지필름(resin film)으로 이루어진 군에서 선택된다.
이러한 투명 도전성 기재는 LCD, PDP 또는 EL 소자 등 디스플레이 패널의 음극 및/또는 양극에 적용될 수 있다. 상기 기재는 또한 광투과성 지지체(light transmittable supporting body)의 기능을 하므로 일정 수준의 강도와 투명도(transparency)를 가질 필요가 있다.
수지판 또는 수지필름을 구성하는 물질은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리카보네이트(PC) 등을 포함할 수 있고, 상기 수지판 또는 수지필름은 표면에 아크릴수지가 코팅된 구조를 갖는 것일 수 있다.
상기 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 유리판 또는 석영판인 경우 0.5 ~ 10 mm, 바람직하게는 1 ~ 5 mm이고, 수지판 또는 수지필름인 경우 0.1 ~ 5 mm, 바람직하게는 1 ~ 3 mm일 수 있다. 상기 범위보다 얇은 기재는 약하고 취급이 어렵다. 반면에, 상기 범위보다 두꺼운 기재는 투명성이 열악할 뿐만 아니라 중량이 커지므로 바람직하지 않다.
상기 기재 상에는 절연층, 반도체층, 가스 차단층(barrier layer), 보호층(protecting layer) 중 어느 것이라도 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 절연층은 산화규소(Si-O)막 또는 질화산화규소(silicon oxynitride: Si-O-N)막을 포함하고, 상기 반도체층은 주로 유리 기재 상에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하며, 상기 가스 차단층은 수증기 차단막으로서, 산화규소(Si-O)막, 질화산화규소(Si-O-N)막, 마그네슘 알루미네이트(magnesium aluminate; Al-Mg-O) 막, 또는 산화주석계(예를 들어, Sn-Si-O) 막 등을 수지판 또는 수지필름 상에 형성한다. 상기 보호층은 긁힘이나 충격으로부터 기재 표면을 보호하는 역할을 하고, 실리콘계, 티타늄계 또는 아크릴계 수지 등으로 다양하게 코팅된 것이 사용된다. 또한, 상기 기재 상에 형성될 수 있는 층은 그에 한정되는 것은 아니고, 전기 전도성을 갖는 금속박막 등도 형성될 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 투명 도전성 기재는 비저항, 광투과율, 표면 평활성 등의 면에서 우수한 특성을 갖는 투명 도전성 박막이므로, 다양한 디스플레이 패널의 구성부품으로 매우 유용하다. 또한, 상기 투명 도전성 기재가 장착된 전자회로 실장부품은 태양 전지나 유기 EL 소자의 기타 레이저 부품(laser parts) 등을 포함한다.
도 1은 X-선 회절 측정에 의해 투명 도전막의 생성 상의 확인 결과를 보여주는 그래프이다.
본 발명을 이하 실시예들을 참조하여 상술하지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
산화물 소결체의 평가
제조된 산화물 소결체의 비저항을 연마 면에 대해 4-핀 탐침법으로 측정하였다. 또한, 제조된 산화물 소결체의 단재(end material)은 분말 X선 회절 측정(X-ray diffraction; XRD)을 실시하여 생성 상을 확인하기 위해 분쇄하였다.
투명 도전막의 기본 특성 평가
상기 투명 도전막의 막 두께는 표면조도계(surface roughness tester) (Tencor Japan Corp. 제조)를 사용하여 측정하였다. 막의 비저항은 4-핀 탐침법으로 측정된 표면 저항과 막 두께를 곱하여 계산하였다. 막의 광학 특성은 스펙트로미터(Hitachi, Ltd. 제조)를 사용하여 측정하였다. 막의 생성 상은 X선 회절 측정(PANanalytical Co., Ltd. 제조)으로 확인하였다. 입방결정의 암염 구조를 가지는 산화아연 상의 생성은 X선 회절을 사용한 역 격자 공간 맵핑(reversed lattice space mapping) 측정으로 판단하였다.
투명 도전막의 내약품성 평가
내약품성을 시험하기 위해 막두께가 약 200 nm인 투명 도전막을 하기 공정으로 제조하였다. 내 산성의 경우, 막을 30℃에서 20 초간 유기산 에칭액인 ITO-06N(for ITO (Kanto Chemical Co., Inc. 제조))에 침지하고, 침지 전후의 막두께 차이로부터 결정된 1 분당 에칭속도에 의해 판단하였다. 내알칼리성은 5% KOH 수용액에 약 1 분간 침지하여 결정된 1 분당 에칭속도에 의해 판단하였다.
[실시예 1]
주성분으로 산화아연을 포함하고 마그네슘을 함유하는 산화물 소결체를 하기와 같이 제조하였다. 먼저, 평균 입경이 3 ㎛ 이하인 ZnO 분말과 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말을 원료분말로서 사용하였고, MgO는 0.10의 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 준비하였다. 상기 원료분말을 물과 함께 수지 포트(resin pot)에 넣고, 습식 볼밀 공정으로 혼합하였다. 이 때, ZrO2로 제조된 경질볼을 사용하였고, 혼합 시간은 36 시간이었다. 혼합 후, 슬러리를 취출하여 여과, 건조 및 조립(granulation)하였다. 상기 조립물을 냉간 등방압 성형기(cold isostatic press)로 3 tons/cm2 압력 하에서 가압하여 성형하였다.
그런 다음, 상기 성형체를 다음과 같이 소결하였다. 소결로 내의 대기 분위기를 1000℃까지 0.5℃/min로 가열하였다. 온도가 1000℃에 도달한 후, 노 내부체적 0.1 m3 당 5 L/min의 속도로 산소를 소결로 내부로 주입하고, 소결로를 3 시간 동안 1000℃로 유지하였다. 그런 다음, 온도를 다시 소결온도의 1400℃까지 0.5℃/min의 승온속도로 상승시키고, 온도가 1400℃에 이르면 소성이 실시되도록 15시간 동안 온도를 유지시켰다. 산화아연과 마그네슘으로 구성된 산화물 소결체를 제조하기 위해 소결 후 냉각과정에서, 산소 유입을 중단하고 1000℃까지 0.5℃/min로 감온하였다. 상기 산화물 소결체의 조성을 분석하여 상기 조성이 제형 조성물과 거의 동일함을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 50 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.5 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상에서 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 산화물 소결체 내에 갈륨 및/또는 알루미늄이 포함되지 않기 때문에, 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상 및 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상을 나타내는 회절 피크는 존재하지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 피크 강도 비는 0%이었다.
스퍼터링용 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 무산소동제의 배킹 플레이트에 금속 인듐을 사용하여 결합하였다. 상기 제조된 산화물 소결체를 크기가 직경 152 mm 이고 두께가 5 mm인 형태로 가공하였고, 상기 스퍼터 표면을 컵 휠 스톤(cup wheel stone)으로 최대 높이 Rz가 3.0 ㎛ 이하가 되도록 연마하였다.
이것을 스퍼터링 타겟으로 사용하여 직류 스퍼터링법으로 성막을 수행하였다. 아크 제어기능이 없는 직류 전력원이 구비된 직류 마그네트론 스퍼터링 장치(ANELVA Corp. 제조)의 비자성체 타겟용 음극에 타겟을 탑재하였다. 비알칼리 유리기재(Corning #7059)를 기재로 사용하였고, 타겟과 기재와의 거리는 46 nm가 되도록 고정하였다. 7×10-5 Pa 이하로 배기한 후, 순수 아르곤 가스를 가스압이 0.2 Pa이 되도록 유입하였고, 예비-스퍼터링을 수행하기 위해 300 W의 직류 전력을 투입하여 직류 플라즈마를 발생시켰다. 충분한 예비-스퍼터링을 한 후, 스퍼터링 타겟에 대향하는 위치에 기재를 배치하였으며, 투명 도전막을 형성하기 위해 가열하지 않고 스퍼터링을 수행하였다.
아크 방전은 발생하지 않고, 안정한 성막이 가능하였다. 상기 투명 도전막 은 타겟의 조성과 거의 같음을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 2.7×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 70 nm/min 일 때 산에 대한 적합한 에칭 속도를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 침지할 경우, 에칭은 전혀 발견되지 않았으며, 충분한 내알칼리성이 얻어졌다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
갈륨이 도핑된 산화아연으로 구성된 전통적인 산화물 소결체를 제조하였다. 먼저, ZnO 분말과 산화갈륨 분말을 원료물질로 사용하였고, 상기 산화갈륨은 0.05의 Ga/(Zn+Ga) 원자수비로 준비하였다.
상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.7 g/cm3 라는 것을 확인하였다. 또한, X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되 었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다.
X선 회절 측정을 사용한 투명 도전막의 생성 상의 확인 결과는 도 1에 나타내었다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 또한, 막의 비저항은 8.3×10-4 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 산에 대한 적합한 헤칭 속도는 560 nm/min임을 확인하였다. 이는 적합한 에칭 속도와 비교하여 훨씬 더 높은 값의 에칭 속도를 나타내는 것이다. 5% KOH에 침지할 경우, 에칭 속도는 180 nm/min 였고, 내알칼리성 또한 낮았다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
갈륨을 포함하고, 주성분으로 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체를 제조하 였다. 먼저, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 ZnO 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 GaO 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 MgO 분말을 원료분말로서 사용하였고, GaO는 0.005의 Ga/(Zn+Ga) 원자수비, MgO는 0.02의 Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비로 준비하였다.
실시예 1과 동일하게 소결을 수행하였고, 얻어진 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.7 g/cm3 라는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 phase (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일하다는 것이 확인되었다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발 견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 2.0×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 90 nm/min 일 때 산에 대한 적합한 에칭 속도를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 침지할 경우, 에칭 속도는 20 nm/min 였고, 충분한 내알칼리성을 얻었다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.08로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 포함하고, 0.02의 Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 나타내는 Mg을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다.
제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.7 g/cm3 라는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 1.9×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 90 nm/min 일 때 산에 대한 적합한 에칭 속도를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 침지할 경우, 에칭 속도는 20 nm/min 였고, 충분한 내알칼리성을 얻었다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.10으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 포함하고, 0.02의 Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 나타내는 Mg을 포함하는 산화물 소결체를 제조하 였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.6 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었으나, 실시예 2와 비교하여 산화아연 상의 피크 강도가 낮으며 또한 과량의 갈륨으로 인한 결정도의 저하가 나타났다. 그러나 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 6.1×10-3 Ωcm가 됨을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 이는 420 nm/min이었다. 적정한 에칭 속도와 비교할 때, 에칭속도는 훨씬 더 큰 값을 보이고 그에 따라 낮은 내산성을 나타낸다는 것이 명백해졌다. 5% KOH에 침지할 경우, 에칭 속도는 120 nm/min였고, 내알칼리성 또한 충분하지 않았다. 과량의 갈륨으로 인한 육방정계 결정의 우르차이트형 구조를 가지는 산화아연 상의 결정도 감소로 인해 내약품성이 낮아진 것으로 추측된다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.08로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.01로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 포함하고, 0.02의 Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 나타내는 Mg을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.6 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 1.6×10-3 Ωcm가 됨을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 이는 250 nm/min이었다. 적정한 에칭 속도와 비교할 때, 에칭속도는 훨씬 더 큰 값을 보이고 그에 따라 낮은 내산성을 나타낸다는 것이 명백해졌다. 5% KOH에 침지한 경우, 에칭 속도는 100 nm/min이었고, 내알칼리성 또한 충분하지 않았다. 불충분한 마그네슘의 함유량 때문에 충분한 내약품성을 얻지 못하였기 때문으로 판단된다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.05로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.05로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.6 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다
X선 회절 측정을 사용하여 얻은 투명 도전막의 생성 상의 결과는 도 1에 나 타내었다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도는 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 1.5배 더 높은 크기를 나타내었다. 또한, 막의 비저항은 9.7×10-4 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적합한 에칭 속도는 560 nm/min임을 확인하였다. 5% KOH에서는 에칭이 전혀 발견되지 않았는데 이는 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 나타낸다. 결과를 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성으로서, 테스트가 또한 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 수행되었음을 주목하여야 한다. 그 결과, 20 nm/min 의 에칭속도로 소정량의 에칭이 관찰되었다.
[실시예 5]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.01로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.10으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.5 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 9.8×10-4 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min을 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 대해서는 에칭이 전혀 발견되지 않으로써, 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 6]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.03로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.10으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.5 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스 퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 9.6×10-4 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min을 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 대해서는 에칭이 전혀 발견되지 않으로써, 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 7]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.05로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.10으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.5 g/cm3 라는 것을 확인하였 다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다. 스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정을 사용하여 얻은 투명 도전막의 생성 상의 결과는 도 1에 나타내었다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도는 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.0 배 더 높은 세기를 나타내었다. 또한, 막의 비저항은 9.8×10-4 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 대해 서는 에칭이 전혀 발견되지 않으로써, 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내 알칼리성에 대해, 테스트가 또한 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 수행되었음을 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭은 전혀 발견되지 않았고, 이는 우수한 내알칼리성을 나타내는 것이다. 실시예 4의 결과를 함께 고려할 때, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 조합과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과에 의해, 내산성 및 내알칼리성이 더욱 향상되었다고 생각된다.
[실시예 8]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.05로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.18으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.4 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도는 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.2배 더 높은 세기를 나타내었다. 또한, 막의 비저항은 1.0×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 대해서는 에칭이 전혀 발견되지 않으로써, 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 대해, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 이와 같이 훨씬 우 수한 여러 특성들이 제공될 수 있는 이유는, 실시예 7와 마찬가지로, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 구성과 우수한 결정성을 가지는 인한 상승효과인 것으로 생각된다.
[실시예 9]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.05로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.30으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.1 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막 이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, c-plane (002)뿐만 아니라 a-plane (100)의 피크도 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 90%이었다. 막의 비저항은 2.3×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 80 nm/min를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH의 경우, 10 nm/min의 에칭 속도로 약간의 에칭이 확인되었으며 이는 충분한 내알칼리성을 나타낸다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 10]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.08로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.30으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.1 g/cm3 라는 것을 확인하였 다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, c-plane (002)뿐만 아니라 a-plane (100)의 피크도 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 50%이었다. 막의 비저항은 2.5×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 100 nm/min를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에서는 20 nm/min의 에칭 속도로 약간의 에칭이 발견되었으며 이는 충분한 내알칼리성을 나타낸다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[비교예 4]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.08로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.32(이것이 0.27일때, 이는 비교예 5와 유사하게 청구항 1의 범위에 해당됨)으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.1 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상과 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상의 회절 피크가 발견되었다. 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 25%이었다. 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상의 회절 피크는 확인되지 않았다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 타겟의 사용 초기에는 특정양의 아크 방전이 발생하였으나, 상대적으로 안정한 성막이 가능하였다. 그러나 타겟의 계속적인 사용과 함께 아크 방전의 횟수가 증가하여 성막을 불가능하게 하였다. 타겟의 초기 사용에서 얻어진 상기 투명 도전막의 조성이 타겟의 조성과 거의 동일하다는 것이 확인되었다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 역 격자 공간 맵핑과 마찬가지로, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상뿐 아니라 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재까지 확인되었다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, c-plane (002)뿐 아니라 a-plane (100)의 피크도 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 40%이었다. 그리고, 막의 비저항은 6.7×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 이는 310 nm/min이었다. 에칭 속도는 적정한 에칭 속도와 비교하여 훨씬 높은 값을 나타내었고, 따라서 내산성이 충분하지 않다는 것이 명백해졌다. 5% KOH에서 유사한 침지의 경우, 에칭 속도는 20 nm/min이었고, 이는 너무 높지 않아서, 충분한 내알칼리성을 입증한다. 입방정계 결정의 암염 구조를 가지는 산화아연 상의 생성과 과량의 마그네슘으로 인한 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 결정도 감소에 의한 영향으로 내산성이 낮아질 것으로 추측된다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 11]
습식 볼밀 공정에서 혼합시간을 24 시간으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하고 Ga/(Zn+Ga) 원자수비는 0.08이고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비는 0.10인 산화물 소결체를 제조하였다.
제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.0 g/cm3 라는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상이 아닌, 산화마그네슘 상이 확인되지 않았으나, 입방정계의 암염 구조를 가지는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상의 회절 피크는 확인되었다. 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 15%였다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 매우 드물게 발생하지만, 실시상의 문제는 없었으며 따라서 기본적으로 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일하다는 것을 획인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, c-plane (002)뿐만 아니라 a-plane (100)의 피크도 발견되었으며, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 90%이었다. 막의 비저항은 1.2×10-3 Ωcm으로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 실시예 6의 경우와 비교하면 약간 더 빠르지만 90 nm/min의 적절한 에칭 속도를 나타내었다. 5% KOH에 침지한 경우에 에칭은 발견되지 않았고 이는 충분한 내알칼리성을 나타낸다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[비교예 5]
원료물질 분말로 평균입경이 약 5 ㎛인 산화마그네슘 분말을 사용하고, 습식 볼밀 공정에서 혼합 시간을 2 시간으로 하고, Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 0.08로 하고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비를 0.32로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 4.8 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상이 아닌, 입방전계의 암염구조를 가지는 산화마그네슘 상과 입방정계의 암염 구조를 가지는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상의 회절 피크가 발견되었다. 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 45%였다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 산화물 소결체의 비저항이 낮음에도 불구하고 크 방전이 자주 발생하였고, 안정한 성막이 불가능하였다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 12]
갈륨 대신 알루미늄을 첨가하기 위해 출발 원료물질로 산화갈륨 분말 대신 산화알루미늄 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 알루미늄 및 마그네슘을 포함하고, Al/(Zn+Al) 원자수비가 0.05인 Al과, Mg/(Zn+Al+Mg) 원자수비가 0.02인 Mg을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.6 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgAl2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이 었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 2.1×10-3 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 90 nm/min를 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 5% KOH에 침지한 경우, 20 nm/min의 에칭속도로, 약간의 에칭이 확인되었고, 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 13]
갈륨 대신 알루미늄을 첨가하기 위해 출발 원료물질로 산화갈륨 분말 대신 산화알루미늄 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 6와 동일한 방법으로, 주성분으로 알루미늄 및 마그네슘을 포함하고, 상기 알루미늄은 Al/(Zn+Al) 원자수비가 0.03이고, 마그네슘은 Mg/(Zn+Al+Mg) 원자수비가 0.01인 산화물 소결체를 제조하였다.
제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.4 g/cm3 라는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgAl2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 9.9×10-4 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 14]
갈륨 대신 알루미늄을 첨가하기 위해 출발 원료물질로 산화갈륨 분말 대신 산화알루미늄 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법으로, 주성분으로 알루미늄 및 마그네슘을 포함하고, Al/(Zn+Al) 원자수비가 0.05이고, Mg/(Zn+Al+Mg) 원자수비가 0.18인 산화물 소결체를 제조하였다.
제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.3 g/cm3 라는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgAl2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 2.1배 더 높은 세기를 나타내었다는 것을 뜻한다. 막의 비저항은 1.0×10-3 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 대해, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 실시예 5의 결과를 함께 고려할 때, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것 에 의한 상승효과로 내산성 및 내알칼리성이 더욱 향상되는 것으로 생각된다.
[실시예 15]
실시예 6의 갈륨의 일부를 알루미늄으로 치환하여 Ga/(Zn+Ga) 원자수비가 0.025이고, Al/(Zn+Al) 원자수비가 0.005인 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨, 알루미늄 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 가지는 산화물 소결체를 제조하였다.
제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.4 g/cm3 라는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상 또는 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311) 및 복합산화물 MgAl2O4 상 (311)의 피크 강도 합의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막 이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 1.1×10-3 Ωcm로 측정되었는데, 이는 실시예 6과 비교하면 단지 약간 높은 값을 나타내는 것이다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 70 nm/min의 적절한 에칭 속도를 나타내는 것으로 확인되었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 16]
실시예 6과 동일한 조성을 가지고 Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비는 0.10인 산화물 소결체로 구성된 태블렛을 사용하고, 성막법은 이온 플라즈마법으로 바꿔 성막을 수행하였다. 산화물 소결체를 제조하는 방법은 실시예 1과 동일하나, 상기에서 언급한 바와 같이 이온플라즈마용 태블렛을 사용하는 경우, 낮은 밀도가 요구되므로 소결 온도는 1000℃로 세팅하였다. 태블렛은 소결 후에 직경 30 nm, 두께 40 nm의 크기를 가지도록 먼저 형성되어야 한다. 산화물 소결체의 비저항값의 측정으로, 비저항이 1 ㏀cm 이하임을 확인하였다. 또한, 밀도는 3.9 g/cm3 이었다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
상기 산화물 소결체를 이온 플라즈마용 태블렛으로 사용하였고, 이온 플라즈마법으로 성막을 수행하였다. 막 형성을 위해, 고밀도 플라즈마 증착법(HDPE 법)을 제공할 수 있는 반응성 플라즈마 증기 증착 장치가 사용되었다. 다음의 막 형성 조건이 적용되었다: 증발원과 기재 사이의 거리는 0.6 m, 플라즈마 건의 방전 전류는 100 A, Ar의 유동 속도는 30 sccm, 그리고 O2의 유동 속도는 10 sccm임.
본 발명의 산화물 소결체를 태블렛으로 사용하였을 때 안정한 성막이 가능하였다. 상기 투명 도전막의 조성이 타겟의 조성과 거의 동일하다는 것이 확인되었다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 막의 비저항은 7.2×10-4 Ωcm가 되었음을 확인하였다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 60 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다.
[실시예 17]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비가 0.065이고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비가 0.115인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 가지는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.4 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상의 확인 결과는 도 1에 나타내었다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사의 피크 강도가 도 1에 나타난 실시예 4와 비교하여 더 높은 세기를 나타내고, 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.4 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막의 비저항은 8.8×10-4 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 60 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에서는 에칭이 전혀 발견되지 않았고, 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견 되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 이와 같이 훨씬 우수한 여러 특성과 더욱 향상된 내산성 및 내알칼리성이 얻어질 수 있는 이유로는, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과 때문인 것으로 생각된다.
[실시예 18]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비가 0.06이고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비가 0.098인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 가지는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.5 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스 퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. 결과는 도 1에 나타내었다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 도 1에 나타난 실시예 4와 비교하여 더 높은 세기를 나타내고, 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.1 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막의 비저항은 8.9×10-4 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 50 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 이와 같이 훨씬 우수한 여러 특성들과 더욱 향상된 내산성 및 내알칼리성이가 얻어질 수 있는 이유는, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과 때문인 것으로 생각된다.
[실시예 19]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비가 0.035이고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비가 0.15인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 가지는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.3 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 도 1에 나타난 실시예 4와 비교하여 더 높은 세기를 나타내고, 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 1.9 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막의 비저항은 9.7×10-4 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 60 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 이와 같이 훨씬 우수한 여러 특성들과 더욱 향상된 내산성 및 내알칼리성이가 얻어질 수 있는 이유는, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과 때문인 것으로 생각된다.
[실시예 20]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비가 0.08이고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비가 0.18인 것을 제 외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 가지는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.3 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 도 1에 나타난 실시예 4와 비교하여 더 높은 세기를 나타내고, 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.1 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막의 비저항은 9.8×10-4 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 이와 같이 훨씬 우수한 여러 특성들과 더욱 향상된 내산성 및 내알칼리성이가 얻어질 수 있는 이유는, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과 때문인 것으로 생각된다.
[실시예 21]
Ga/(Zn+Ga) 원자수비가 0.09이고, Mg/(Zn+Ga+Mg) 원자수비가 0.18이고 공가교제로 TiO2가 0.2 중량% 첨가된 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 가지는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.2 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 1.4 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막 의 비저항은 1.2×10-3 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 70 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보여 주었다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 20 nm/min의 에칭속도로, 약간의 에칭이 발견되었다.
막의 다양한 특성에 대한 소결 공가교제의 현저한 영향은 확인되지 않았다는 것에 주목해야 한다.
[실시예 22]
갈륨 대신 알루미늄을 첨가하기 위해 출발 원료물질로 산화갈륨 분말 대신 산화알루미늄 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법으로, 주성분으로 알루미늄 및 마그네슘을 포함하고, Al/(Zn+Al) 원자수비가 0.05인 Al과, Mg/(Zn+Al+Mg) 원자수비가 0.098인 Mg을 포함하는 산화물 소결체를 제조하였다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 5 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.4 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이 트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgAl2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%였다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.2 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막의 비저항은 2.1×10-3 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 50 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 이는 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보였다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 이와 같이 훨씬 우수한 여러 특성들과 더욱 향상된 내산성 및 내알칼리성이가 얻어질 수 있는 이유는, 알루미늄 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과 때문인 것으로 생각된다.
[실시예 23]
Al/(Zn+Al) 원자수비를 0.025로 한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로, 주성분으로 갈륨, 알루미늄 및 마그네슘을 포함하는 산화아연을 가지는 산화물 소결체를 제조하였다.
제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.3 g/cm3 라는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상, 마그네슘과 알루미늄을 포함하는 복합산화물 MgAl2O4 상의 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4 상 (311)과 복합산화물 MgAl2O4상 (311)의 피 크 강도 합의 비는 0%였다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 투입 직류 전력을 500 W까지 증가시킴으로써 10 분당 비정상적 방전의 횟수를 측정하였으나, 상기 비정상적 방전은 전혀 발생하지 않았다는 것에 주목해야 한다. 측정 후, 타겟 표면의 비 부식 부분에서 입자 발생 상태를 조사하였으나, 입자는 전혀 발생하지 않았다.
제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일하다는 것을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.0 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막의 비저항은 9.1×10-4 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 50 nm/min를 나타내었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 이는 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보였다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 이와 같이 훨씬 우수한 여러 특성들과 더욱 향상된 내산성 및 내알칼리성이가 얻어질 수 있는 이유는, 실시예 7에서의 갈륨의 첨가의 경우와 유사하게, 알루미늄 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과 때문인 것으로 생각된다.
[실시예 24]
제조방법을 정상압 소결법에서 핫 프레스법으로 바꾼 것을 제외하고는, 0.065의 Ga/(Zn+Ga) 원자수비를 나타내는 Ga와 0.115의 Mg/(Zn+Ga+Mg)의 원자수비를 나타내는 Mg를 포함하는 산화아연을 주성분으로 가지는 산화물 소결체를 실시예 17과 동일한 방법으로 제조하였다. 다음의 핫 프레스 조건이 선택되었다: 아르곤 분위기에서, 온도는 1000 ℃, 기압은 19.60 MPa (200 kgf/cm2)이고 여압 시간은 1 시간이다. 제조된 산화물 소결체의 조성을 분석하여 조성이 제형 조성과 거의 같음을 확인하였다. 상기 산화물 소결체의 비저항값을 측정하여 비저항이 1 ㏀cm 이하이고, 밀도는 5.6 g/cm3 라는 것을 확인하였다.
X선 회절 측정으로 막의 생성 상을 확인함으로써, 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염 구조를 가지는 산화마그네슘 상, 또는 마그네슘과 갈륨을 포함하는 복합산화물 MgGa2O4상으로부터 유래되는 회절 피크는 확인되지 않았다. 즉, 상기 식(A)로 정의되는 산화아연 상(101)의 피크 강도에 대한 복합산화물 MgGa2O4상 (311)의 피크 강도의 비는 0%이었다.
스퍼터링 타겟을 제조하기 위해 상기 산화물 소결체를 결합하였고, 직류 스퍼터링에 의해 성막을 수행하였다. 아크 방전은 발생하지 않았으며, 안정한 성막이 가능하였다. 제조된 투명 도전막의 조성이 상기 타겟의 조성과 거의 동일함을 확인하였다. X선 회절 측정으로 막의 생성 상의 확인 결과는 도 1에 나타내었다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 구성만이 확인되었고, 입방정계의 암염구조를 가지는 산화아연 상의 존재는 확인되지 않았다. 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 회절 피크로서, 단지 c-plane (002) 반사 피크만이 발견되었고, 상기 식(B)로 정의되는 산화아연 상의 a-plane (100)에 대한 c-plane (002)의 피크 강도 비는 100%이었다. 이는 c-plane (002) 반사에 의한 피크 강도가 도 1에 나타난 실시예 4와 비교하여 더 높은 세기를 나타내고, 마그네슘이 첨가되지 않은 비교예 1보다 약 2.7 배 더 높은 세기를 나타내는 것이다. 막의 비저항은 7.8×10-4 Ωcm로 측정되었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 매우 우수한 내산성 및 30 nm/min의 적절한 에칭 속도가 되는 것을 확인하였다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았고 이는 충분한 내알칼리성이 얻어졌음을 보였다. 결과는 표 1에 나타내었다. 5% KOH에 대한 내알칼리성에 있어서, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서 테스트가 수행되었음을 또한 주목하여야 한다. 그 결과, 에칭이 전혀 발견되지 않았고 이는 우수한 내알칼리성을 나타낸다. 실시예 17과 비교하여, 이와 같이 훨씬 우수한 여러 특성들이 얻어질 수 있는 이유는, 산화물 소결체 및 제조된 막의 산소 양의 감소 뿐만 아니라, 갈륨 양과 마그네슘 양의 적절한 조성을 가진다는 것과 우수한 결정도를 가진다는 것에 의한 상승효과 때문인 것으로 생각된다.
[실시예 25]
투명 도전성 기재를 제조하기 위해서, 두께 100 ㎛인 PES 필름 기재 위에 가스 차단막으로 두께 100 nm인 산화질화 실리콘 막을 미리 형성하였고, 실시예 17과 마찬가지로 가스 차단막 위에 두께 200 nm인 투명 도전막을 형성하였다.
제조된 투명 도전막은 실시예 17의 결정도와 동등한 결정도를 가지며, 그 비저항은 8.5×10-4 Ωcm이었다.
그런 다음, 상기 투명 도전막이 ITO-06N에 침지되었을 때 에칭 속도를 측정하였고, 적절한 에칭 속도인 40 nm/min를 나타냄을 알 수 있었다. 5% KOH에 대해서 에칭은 전혀 발견되지 않았으며, 또한, 액체 온도 50℃의 엄격한 조건하에서조차 실시예 17에서와 유사하게, 기재는 충분한 내알칼리성을 가짐을 확인하였다. [표 1]
Figure 112008081740079-PCT00001
상기 실시예 1에서, 상기 산화물 소결체는 주성분으로 산화아연을 가지고, 특정양의 마그네슘을 더 포함하기 때문에, 이것이 스퍼터링 타겟으로 사용되는 경우 직류 스퍼터링에서조차 아크 방전이 발생하지 않고, 투명 도전막이 형성될 수 있었다. 또한, 실시예 2 내지 10, 실시예 12 내지 15, 및 실시예 17 내지 24에서, 갈륨 및/또는 알루미늄을 더 포함하는 산화물 소결체가 제조되었기 때문에 얻어진 투명 도전막의 전기 전도성이 더욱 향상될 수 있었다. 특히, 실시예 7 내지 8, 실시예 14, 실시예 17 내지 19 및 실시예 22 내지 23에서, 갈륨 및/또는 알루미늄, 및 마그네슘을 특정 조성 범위로 설정하고, 또한 실시예 24에서도, 소결법으로 핫 프레스를 채택함으로써, 막의 결정도가 현저히 향상될 수 있었고, 그 결과 전기전도도 뿐만 아니라 내약품성까지 더 향상되었다.
실시예 11에서, 비록 상기 얻어진 산화물 소결체의 밀도가 원료물질 분말의 혼합 시간의 변화로 인해 약간 낮아졌다 할지라도, 내약품성과 얻어진 투명 도전막의 전기 전도성은 크게 영향을 받지 않았음을 이해할 수 있음을 주목하여야 한다.
더욱이, 실시예 16에서는 주성분으로 산화아연을 가지고 마그네슘 및 갈륨을 특정양 더 포함하는 산화물 소결체가 이온 플레이팅 타겟으로 사용되었음에도 불구하고, 내약품성이 우수한 투명 도전막이 스퍼터링에서와 유사하게 형성될 수 있었다.
또한, 실시예 25에서는 내약품성이 우수한 투명 도전막을 사용한 투명 도전성 기재가 제조될 수 있었다.
반면, 비교예 1에서는 마그네슘은 첨가되지 않고 갈륨이 첨가된 종래의 산화 물 소결체를 사용하였기 때문에, 그리고 비교예 2 내지 5에서는 마그네슘과 갈륨의 첨가양을 본 발명의 범위 외로 하였기 때문에, 이들을 첨가하였음에도 불구하고, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막의 내약품성 및 전기전도도가 불충분하였다. 비교예 5에서는 평균입경이 큰 원료물질 분말을 사용하고, 혼합 시간이 매우 짧았으며, 산화물 소결체에 산화마그네슘 상이 생성되었기 때문에 스퍼터링에서 투명 도전막의 형성을 막는 아크 방전이 발생하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 산화물 소결체는 스퍼터링용 타겟으로 사용되고, 직류 스퍼터링에 의하더라도 아크 방전이 생기지 않고, 내약품성이 우수한 투명 도전막을 형성할 수 있다. 또한, 갈륨 및/또는 알루미늄을 특정양 더 포함하는 산화물 소결체는 투명 도전막의 전기전도도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 산화물 소결체는 이온 플레이팅을 위한 태블릿으로 유사하게 사용될 수 있고 고속 성막을 달성할 수 있다. 이를 사용하여 제조된 본 발명의 산화아연계 투명 도전막은 최적의 조성 및 결정상을 갖도록 조절되기 때문에, 광투과율 및 전기적 비저항을 크게 손상시키지 않고 우수한 내약품성을 나타내고, 상대적으로 비싼 인듐을 사용하지 않는 투명 도전막 및 그것을 포함하는 투명 도전성 기재로서 산업적으로 매우 유용하다.

Claims (25)

  1. 산화아연과 마그네슘을 포함하고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비(atomic number ratio)로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.05 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 비저항(specific resistance)은 50 ㏀cm 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  4. 산화아연, 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 포함하며, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이며, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.05 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.01 내지 0.08인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.035 내지 0.08이고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.098 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 있어서, 하기 식(A)로 표시되는 X-ray 회절 측정에 의한 피크의 강도비가 15% 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체:
    I[MgGa2O4(311)+MgAl2O4(311)]/I[ZnO(101)]×100 (%) --- (A)
    여기서, I[MgGa2O4(311)+MgAl2O4(311)]는 입방 결정의 암염 구조를 가지는 복합산화물인 MgGa2O4 상의 (311) 피크 강도와 MgAl2O4 상의 (311) 피크 강도의 합을 나타내고, I[ZnO(101)]는 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 (101) 피크 강도를 나타낸다.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서, 비저항은 5 ㏀cm 이하 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 마그네슘 산화물 상을 실질적으로 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 산화물 소결체는 핫 프레스법(hot press method)에 의하여 형성 및 소결되어 제조되는 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
  12. 제 1 항 내지 제 11항 중 어느 하나에 따른 산화물 소결체를 가공하여 제조된 타겟.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 타겟은 밀도가 5.0 g/cm3 이상이고, 스퍼터링법에 사용되는 것을 특징으로 하는 타겟.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 타겟의 밀도가 3.5 내지 4.5g/cm3 이고, 이온 플레이팅법(ion plating method)에 사용되는 것을 특징으로 하는 타겟.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 따른 타겟을 사용하고, 스퍼터링법 또는 이온 플레이팅법으로 기판 위에 형성되는 투명 도전막.
  16. 제 15 항에 있어서, 산화아연 및 마그네슘을 포함하고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
  17. 제 15 항에 있어서, 산화아연, 마그네슘, 갈륨 및/또는 알루미늄을 포함하고, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)의 원자수비로 0 초과 내지 0.09 이하이고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.02 내지 0.30인 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.05 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.01 내지 0.08 인 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 갈륨 및/또는 알루미늄의 함유량은 (Ga+Al)/(Zn+Ga+Al) 원자수비로 0.035 내지 0.08이고, 상기 마그네슘의 함유량은 Mg/(Zn+Ga+Al+Mg) 원자수비로 0.098 내지 0.18인 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
  21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 투명 도전막은 주로 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상으로 구성되어 있고, 하기 식(B)로 표시되는 X선 회절 측정에 의한 피크 강도 비가 50% 이상인 것을 특징으로 하는 투명 도전막:
    I[ZnO(002)]/(I[ZnO(002)]+I[ZnO(100)])×100 (%) ---(B)
    여기서, I[ZnO(002)]는 육방정계 결정의 우르차이트형 구조를 가지는 산화아연 상의 (002) 피크 강도를 나타내고, I[ZnO(100)]은 육방정계 결정의 우르차이트형 구조의 산화아연 상의 (100) 피크 강도를 나타낸다.
  22. 제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 투명 도전막은 입방 결정의 암염 구조를 가지는 산화아연 상을 실질적으로 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
  23. 투명 기판과, 상기 투면 기판의 일면 또는 양면에 형성된 제 15 항 내지 제 22 항 중 어느 하나에 따른 투명 도전막을 구비하고 있고, 상기 투명 기판은 유리판, 석영판, 일면 또는 양면에 가스 차단막이 피복되어 있는 수지판 또는 수지 필 름, 또는 가스 차단막이 내부에 삽입되어 있는 수지판 또는 수지 필름인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 가스 차단막은 산화실리콘막, 산화질화실리콘(silicon oxynitride)막, 마그네슘 알루미네이트(magnesium aluminate)막, 산화주석막 및 다이아몬드상 카본(diamond-like carbon)막으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 수지판 또는 수지 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 또는 이들의 표면에 아크릴계 유기물이 피복되어 있는 적층 구조체로 구성된 것을 특징으로 하는 투명 도전성 기재.
KR1020087028984A 2006-06-08 2007-05-11 산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재 KR101313327B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006159266 2006-06-08
JPJP-P-2006-159266 2006-06-08
PCT/JP2007/059774 WO2007141994A1 (ja) 2006-06-08 2007-05-11 酸化物焼結体、ターゲット、およびそれを用いて得られる透明導電膜、並びに透明導電性基材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090024684A true KR20090024684A (ko) 2009-03-09
KR101313327B1 KR101313327B1 (ko) 2013-09-27

Family

ID=38801259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087028984A KR101313327B1 (ko) 2006-06-08 2007-05-11 산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8389135B2 (ko)
EP (1) EP2025654B1 (ko)
JP (3) JP5593612B2 (ko)
KR (1) KR101313327B1 (ko)
CN (1) CN101460425B (ko)
TW (1) TWI400215B (ko)
WO (1) WO2007141994A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9224513B2 (en) 2010-05-21 2015-12-29 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Zinc oxide sintered compact tablet and manufacturing method thereof

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007000878A1 (ja) * 2005-06-28 2007-01-04 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. 酸化ガリウム－酸化亜鉛系スパッタリングターゲット、透明導電膜の形成方法及び透明導電膜
EP1897968B1 (en) * 2005-06-28 2013-08-07 JX Nippon Mining & Metals Corporation Gallium oxide-zinc oxide sputtering target, method of forming transparent conductive film and transparent conductive film
KR101006037B1 (ko) * 2005-12-08 2011-01-06 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 산화 갈륨-산화 아연계 스퍼터링 타겟, 투명 도전막의 형성방법 및 투명 도전막
KR101313327B1 (ko) * 2006-06-08 2013-09-27 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재
JP5417720B2 (ja) * 2007-03-09 2014-02-19 三菱マテリアル株式会社 ＺｎＯ蒸着材の製造方法及び該方法により製造された蒸着材を用いて蒸着膜を形成する方法
KR100959460B1 (ko) * 2007-11-16 2010-05-25 주식회사 동부하이텍 투명 박막 트랜지스터 및 투명 박막 트랜지스터의 제조방법
JP5231823B2 (ja) * 2008-01-28 2013-07-10 日本タングステン株式会社 多結晶ＭｇＯ焼結体及びその製造方法、並びにスパッタリング用ＭｇＯターゲット
JP5369444B2 (ja) * 2008-02-06 2013-12-18 住友金属鉱山株式会社 Ｇｚｏ焼結体の製造方法
JP4670877B2 (ja) * 2008-02-25 2011-04-13 住友金属鉱山株式会社 酸化亜鉛系透明導電膜積層体と透明導電性基板およびデバイス
GB0803702D0 (en) * 2008-02-28 2008-04-09 Isis Innovation Transparent conducting oxides
US20090272641A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 Applied Materials, Inc. Sputter target, method for manufacturing a layer, particularly a tco (transparent conductive oxide) layer, and method for manufacturing a thin layer solar cell
JP5003600B2 (ja) * 2008-06-13 2012-08-15 住友金属鉱山株式会社 酸化物焼結体、ターゲット、およびそれを用いて得られる透明導電膜、導電性積層体
JP5381724B2 (ja) * 2009-01-13 2014-01-08 三菱マテリアル株式会社 ＺｎＯ蒸着材の製造方法
JP5381725B2 (ja) * 2009-01-13 2014-01-08 三菱マテリアル株式会社 ＺｎＯ蒸着材の製造方法
JP5632135B2 (ja) * 2009-01-13 2014-11-26 三菱マテリアル株式会社 ＺｎＯ膜の成膜方法
WO2011016387A1 (ja) * 2009-08-05 2011-02-10 住友金属鉱山株式会社 イオンプレーティング用タブレットとその製造方法、および透明導電膜
JP5418105B2 (ja) * 2009-09-18 2014-02-19 東ソー株式会社 複合酸化物焼結体、酸化物透明導電膜、及びその製造方法
JP5333144B2 (ja) * 2009-10-14 2013-11-06 住友金属鉱山株式会社 薄膜製造用焼結体ターゲットとその製造方法
JP5585046B2 (ja) * 2009-10-27 2014-09-10 東ソー株式会社 複合酸化物焼結体、ターゲット及び酸化物透明導電膜
JP5613926B2 (ja) * 2010-08-02 2014-10-29 三菱マテリアル株式会社 透明導電膜用スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP5488970B2 (ja) * 2009-12-16 2014-05-14 三菱マテリアル株式会社 透明導電膜、この透明導電膜を用いた太陽電池および透明導電膜を形成するためのスパッタリングターゲット
WO2011074694A1 (ja) * 2009-12-16 2011-06-23 三菱マテリアル株式会社 透明導電膜、この透明導電膜を用いた太陽電池および透明導電膜を形成するためのスパッタリングターゲットおよびその製造方法
US8916805B2 (en) * 2010-01-12 2014-12-23 Lg Chem, Ltd. Heating glass and manufacturing method thereof
JP2012132086A (ja) * 2010-03-04 2012-07-12 Mitsubishi Materials Corp 薄膜形成用の蒸着材及び該薄膜を備える薄膜シート並びに積層シート
JP2012132085A (ja) * 2010-03-04 2012-07-12 Mitsubishi Materials Corp 薄膜形成用の蒸着材及び該薄膜を備える薄膜シート並びに積層シート
JP2011214136A (ja) * 2010-03-15 2011-10-27 Mitsubishi Materials Corp 薄膜形成用の蒸着材及び該薄膜を備える薄膜シート並びに積層シート
CN102191455A (zh) * 2010-03-15 2011-09-21 三菱综合材料株式会社 薄膜形成用气相沉积材、具备该薄膜的薄膜片材和层压片材
JP5830882B2 (ja) * 2010-04-08 2015-12-09 東ソー株式会社 酸化亜鉛系透明導電膜、その製造方法及びその用途
CN101818324A (zh) * 2010-04-13 2010-09-01 浙江大学 柔性衬底生长n型ZnMgO:Ga透明导电薄膜的方法
JP5545104B2 (ja) * 2010-07-02 2014-07-09 三菱マテリアル株式会社 薄膜形成用の蒸着材及び該薄膜を備える薄膜シート並びに積層シート
CN102312193B (zh) * 2010-07-02 2016-06-01 三菱综合材料株式会社 薄膜形成用蒸镀材及具备该薄膜的薄膜片以及层叠片
WO2012014688A1 (ja) * 2010-07-30 2012-02-02 Jx日鉱日石金属株式会社 ＺｎＯ－ＭｇＯ系スパッタリングターゲット用焼結体
CN102383090B (zh) * 2010-08-25 2015-11-25 三菱综合材料株式会社 薄膜形成用气相沉积材、具备该薄膜的薄膜片材和层压片材
JP5533448B2 (ja) * 2010-08-30 2014-06-25 住友金属鉱山株式会社 透明導電膜積層体及びその製造方法、並びに薄膜太陽電池及びその製造方法
CN102433532B (zh) * 2010-09-29 2016-08-10 三菱综合材料株式会社 薄膜形成用气相沉积材、具备该薄膜的薄膜片材和层压片材
JP5141794B2 (ja) * 2011-06-10 2013-02-13 三菱マテリアル株式会社 有機ｅｌ用透明導電膜およびこの透明導電膜を用いた有機ｅｌ素子
JP5307280B2 (ja) * 2011-08-15 2013-10-02 シャープ株式会社 薄膜光電変換素子
EP2754554A4 (en) 2011-09-07 2015-07-08 Toray Industries BARRIER FILM AGAINST GAS
JP5339100B2 (ja) * 2011-09-22 2013-11-13 住友金属鉱山株式会社 Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ系酸化物焼結体とその製造方法およびスパッタリングターゲットと蒸着用タブレット
JP6058562B2 (ja) * 2012-01-30 2017-01-11 日本碍子株式会社 酸化亜鉛スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP5811877B2 (ja) * 2012-02-09 2015-11-11 住友電気工業株式会社 導電性酸化物およびその製造方法
KR101485305B1 (ko) 2012-07-13 2015-01-21 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 소결체 및 아모르퍼스막
JP2014095099A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 透明導電膜積層体及びその製造方法、並びに薄膜太陽電池及びその製造方法
JP6357757B2 (ja) * 2012-11-19 2018-07-18 東ソー株式会社 酸化物焼結体、それを用いたスパッタリングターゲット及び酸化物膜
EP2767610B1 (en) * 2013-02-18 2015-12-30 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG ZnO-Al2O3-MgO sputtering target and method for the production thereof
WO2014155883A1 (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 日本碍子株式会社 酸化亜鉛系スパッタリングターゲット
WO2014155859A1 (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 日本碍子株式会社 酸化亜鉛系スパッタリングターゲット
CN106132901A (zh) 2014-03-14 2016-11-16 住友金属矿山株式会社 氧化物烧结体、溅射用靶、以及用其得到的氧化物半导体薄膜
JP6522631B2 (ja) * 2014-09-04 2019-05-29 日本碍子株式会社 Ｍｇ含有酸化亜鉛焼結体及びその製造方法
JP6396837B2 (ja) * 2015-03-31 2018-09-26 Ｊｘ金属株式会社 ＺｎＯ−ＭｇＯ系スパッタリングターゲット用焼結体及びその製造方法
JP6308191B2 (ja) * 2015-09-16 2018-04-11 住友電気工業株式会社 酸化物焼結体およびその製造方法、スパッタターゲット、ならびに半導体デバイスの製造方法
JP6144858B1 (ja) * 2016-04-13 2017-06-07 株式会社コベルコ科研 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット、並びにそれらの製造方法
JP6859841B2 (ja) * 2017-05-12 2021-04-14 住友金属鉱山株式会社 Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物焼結体とその製造方法
US10450075B2 (en) * 2017-08-28 2019-10-22 Rosemount Aerospace Inc. Method of making a magnetostrictive oscillator ice rate sensor probe
JP2019163494A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 住友金属鉱山株式会社 透明酸化物膜、透明酸化物膜の製造方法、酸化物焼結体及び透明樹脂基板
US20220037561A1 (en) 2018-09-26 2022-02-03 Idemitsu Kosan Co.,Ltd. Oxide stacked body and method for producing the same
EP3875443A4 (en) * 2018-10-31 2022-08-03 Idemitsu Kosan Co., Ltd. SINTERED BODY
KR20220023824A (ko) * 2019-06-27 2022-03-02 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 산화물 소결체
US20220393073A1 (en) 2019-11-08 2022-12-08 Idemitsu Kosan Co.,Ltd. Laminate and semiconductor device
CN113354407A (zh) * 2021-07-14 2021-09-07 郑州大学 一种掺铝氧化锌靶材的变温快烧工艺
WO2023189535A1 (ja) * 2022-03-30 2023-10-05 出光興産株式会社 酸化物焼結体

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1477082A (en) * 1974-10-15 1977-06-22 Tokyo Shibaura Electric Co Gas-sensing material
JPS562661B2 (ko) * 1975-02-13 1981-01-21
DE3566184D1 (en) * 1984-06-22 1988-12-15 Hitachi Ltd Oxide resistor
JP3301755B2 (ja) 1990-08-22 2002-07-15 東ソー株式会社 スパッタリングターゲット及びその製法
JPH04219359A (ja) 1990-12-19 1992-08-10 Tosoh Corp 導電性酸化亜鉛焼結体
US5672427A (en) * 1993-08-31 1997-09-30 Mitsubishi Materials Corporation Zinc oxide powder having high dispersibility
JPH08199343A (ja) 1995-01-23 1996-08-06 Hitachi Ltd 透明導電膜
JPH10306367A (ja) * 1997-05-06 1998-11-17 Sumitomo Metal Mining Co Ltd スパッタリングターゲット用ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３系焼結体およびその製造方法
JP3636914B2 (ja) * 1998-02-16 2005-04-06 株式会社日鉱マテリアルズ 高抵抗透明導電膜及び高抵抗透明導電膜の製造方法並びに高抵抗透明導電膜形成用スパッタリングターゲット
US5990416A (en) * 1998-04-16 1999-11-23 Battelle Memorial Institute Conductive metal oxide film and method of making
JP2000178725A (ja) * 1998-12-14 2000-06-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化亜鉛系焼結体ターゲット
JP3947835B2 (ja) * 1999-03-26 2007-07-25 旭硝子株式会社 薄膜の製造方法
US20020084455A1 (en) * 1999-03-30 2002-07-04 Jeffery T. Cheung Transparent and conductive zinc oxide film with low growth temperature
JP2002075061A (ja) 2000-08-30 2002-03-15 Uchitsugu Minami 透明導電膜
JP2002075062A (ja) 2000-09-01 2002-03-15 Uchitsugu Minami 透明導電膜
JP4104937B2 (ja) 2002-08-28 2008-06-18 富士フイルム株式会社 動画像合成方法および装置並びにプログラム
JP4277506B2 (ja) * 2002-10-24 2009-06-10 株式会社村田製作所 熱電変換素子の熱電材料用のＺｎＯ系薄膜、該ＺｎＯ系薄膜を用いた熱電変換素子、及び赤外線センサ
JP2004158619A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子デバイスおよびその製造方法
JP4034208B2 (ja) * 2003-02-25 2008-01-16 ローム株式会社 透明電極
CN1997728B (zh) 2004-01-21 2010-09-29 弗门尼舍有限公司 透明蜡烛及其制造方法
CN100558930C (zh) 2004-02-17 2009-11-11 日矿金属株式会社 溅射靶、光信息记录介质以及光信息记录介质用薄膜的制造方法
KR101081871B1 (ko) 2004-02-27 2011-11-09 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 투명도전막 및 그것을 이용한 투명 도전성 기재
JP4526861B2 (ja) * 2004-04-23 2010-08-18 出光興産株式会社 亜鉛系複合酸化物
JP2006117462A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Sumitomo Heavy Ind Ltd ＺｎＯ焼結体およびその製造方法
WO2006129410A1 (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. スパッタリングターゲット及びその製造方法
EP1897968B1 (en) * 2005-06-28 2013-08-07 JX Nippon Mining & Metals Corporation Gallium oxide-zinc oxide sputtering target, method of forming transparent conductive film and transparent conductive film
WO2007000878A1 (ja) * 2005-06-28 2007-01-04 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. 酸化ガリウム－酸化亜鉛系スパッタリングターゲット、透明導電膜の形成方法及び透明導電膜
KR101313327B1 (ko) * 2006-06-08 2013-09-27 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재
JP5192684B2 (ja) 2006-12-12 2013-05-08 日本電気通信システム株式会社 電源回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9224513B2 (en) 2010-05-21 2015-12-29 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Zinc oxide sintered compact tablet and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN101460425B (zh) 2012-10-24
TW200808677A (en) 2008-02-16
TWI400215B (zh) 2013-07-01
WO2007141994A1 (ja) 2007-12-13
JP2013126944A (ja) 2013-06-27
EP2025654B1 (en) 2018-09-19
US8389135B2 (en) 2013-03-05
JPWO2007141994A1 (ja) 2009-10-22
EP2025654A1 (en) 2009-02-18
JP2014129230A (ja) 2014-07-10
US8728635B2 (en) 2014-05-20
US20090101493A1 (en) 2009-04-23
EP2025654A4 (en) 2011-05-25
US20130177762A1 (en) 2013-07-11
JP5716768B2 (ja) 2015-05-13
KR101313327B1 (ko) 2013-09-27
CN101460425A (zh) 2009-06-17
JP5593612B2 (ja) 2014-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101313327B1 (ko) 산화물 소결체, 타겟, 이를 사용하여 제조된 투명 도전막 및 투명 도전성 기재
KR101627491B1 (ko) 산화물 소결물체와 그 제조 방법, 타겟, 및 그것을 이용해 얻어지는 투명 도전막 및 투명 도전성 기재
JP4552950B2 (ja) ターゲット用酸化物焼結体、その製造方法、それを用いた透明導電膜の製造方法、及び得られる透明導電膜
TWI460297B (zh) 離子電鍍用錠及其製造方法、及透明導電膜
JP2007314364A (ja) 酸化物焼結体、ターゲット、及びそれを用いて得られる酸化物透明導電膜ならびにその製造方法
JP2009298649A (ja) 酸化物焼結体、ターゲット、およびそれを用いて得られる透明導電膜、導電性積層体
JP4779798B2 (ja) 酸化物焼結体、ターゲット、およびそれを用いて得られる透明導電膜
JP5333144B2 (ja) 薄膜製造用焼結体ターゲットとその製造方法
JP4175071B2 (ja) 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160818

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170822

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180920

Year of fee payment: 6