KR20120120130A - 산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃 및 이의 제조 방법 - Google Patents

산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20120120130A
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tin oxide
sputtering target
sputtering
cuo
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KR1020127012222A
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유진 메드베도브스키
올가 얀코프
크리스토퍼 제이. 쉐페시
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우미코르
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Abstract

본 발명은 주성분으로서의 산화주석과 0.5 내지 15중량%의 적어도 2개의 기타 산화물(이중 하나가 산화안티몬이다)을 갖는 세라믹체를 포함하는 스퍼터링 타깃을 기술하며, 상기 타깃은 이론적 밀도(TD)의 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%의 밀도를 갖고 전기 저항이 50 Ohm.㎝ 미만이며, 상기 타깃은 스퍼터링 면적이 적어도 10㎠, 바람직하게는 적어도 20㎠인 평면상 또는 회전상 형태를 갖는다. 또한, 본 발명은 하기 단계들을 포함하는 상기 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 기술한다:
- 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 포함하는 슬러리를 제공하는 단계,
- 상기 슬러리로부터 미가공체를 성형하고 상기 미가공체를 건조시키는 단계,
- 상기 미가공체를 1050 내지 1250℃의 온도에서 소성시켜 예비성형된 타깃을 수득하는 단계 및
- 상기 예비 성형된 타깃을 이의 최종 치수로 연마하는 단계.

Description

산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃 및 이의 제조 방법 {TIN OXIDE CERAMIC SPUTTERING TARGET AND METHOD OF PRODUCING IT}
본 발명은 산화주석계 세라믹 스퍼터링 타깃의 세라믹 조성물, 및 산화주석을 함유하는 소결체의 제조 방법에 관한 것이다. 세라믹 스퍼터링 타깃은 LCD, 터치 패널, 전기변색 디바이스 등과 같은 광전자 용도의 투명한 전도성 산화물(TCO) 박막의 제조 뿐만 아니라 광전지 용도의 박막에 대해서도 사용된다. 또한, 상기 소결된 전기 전도성 산화주석계 세라믹(또는 이들 세라믹계 필름)은 높은 밀도와 낮은 전기 저항(또는 높은 전기 전도성)이 요구되는 열전기 디바이스, 전극, 가열 소자 및 일부 기타 제품의 제조에 사용될 수 있다.
반도성 산화주석 세라믹 기재의 TCO 박막의 형성 및 적용은 현재 사용되는 산화인듐계 세라믹 스퍼터링 타깃의 제조 비용으로 인해 충분한 이점을 가질 수 있으며, 여기서 몇몇 경우 상기 적용 조건은 고가의 인듐계 세라믹을 사용하지 않는다. 산화주석 박막(및 산화주석 세라믹)을 고려해 볼 때, 순수한 산화주석은 고도의 전도성 물질이 아니므로, 전기 전도성을 촉진시키는 도펀트가 요구된다. 가장 효과적인 도펀트들 중의 하나로서, 산화안티몬은 세라믹 및 필름의 전기 전도성을 현저하게 증가시키므로, 산화안티몬이 산화주석에 대해 사용된다.
일반적으로, 광전자 및 에너지전환 용도를 위한 투명한 전도성 박막이 스퍼터링 기술을 사용하여, 예를 들면, 펄스 레이저 침착, 라디오 주파수 스퍼터링, 및 직류(DC) 스퍼터링에 의해 제조되며, 여기서 스퍼터링 타깃은 TCO 필름의 공급원이다. 특히, DC 마그네트론 스퍼터링 기술은 가장 재현 가능하고 경제적인 실행 가능한 방법이다. DC 마그네트론 스퍼터링 방법을 적용 가능하게 하기 위해, 스퍼터링 타깃은 수십 Ohm.㎝ 정도, 몇몇 경우 50 내지 80 Ohm.㎝의 다소 낮은 전기 저항을 가질 수 있다. 산업적 스퍼터링 장치 및 방법은 평면상 및 회전상 형태(configuration)를 갖는 다소 크기가 큰 스퍼터링 타깃을 사용하며, 이는, 예를 들면, 면적이 10 내지 20㎠인 디스크, 타일 또는 기타 형상; 및 예를 들면, 직경이 10cm를 초과하는 중공 실린더로 이루어질 수 있으며, 상기 타깃의 세라믹체의 두께는 적어도 4㎜이다.
투명한 전도성 Sn02-Sb203 박막은 Sn:Sb 금속 배합물을 사용하거나 Sn02:Sb203 세라믹 스퍼터링 타깃을 사용하는 반응성 스퍼터링 방법에 의해 스퍼터링을 통해 수득할 수 있다. 상기 반응성 스퍼터링 방법이 그다지 안정적이지 않고 고품질 재현 가능한 TCO 필름의 수득을 허용하지 않는다는 것은 오래 전부터 공지되어 있다. 따라서, 세라믹 산화물 타깃의 사용은 산업적 용도에서 보다 바람직하다. 실험실 조건에서 세라믹 타깃을 사용하는 이전에 공개된 스퍼터링 시험 결과는 RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 수득하는데, 그 이유는 상기 타깃이 높은 밀도와 높은 전기 전도성을 갖지 않기 때문이다. DC 마그네트론 스퍼터링 방법을 실현하고 고품질 TCO 필름을 수득하기 위해, 세라믹 스퍼터링 타깃은 높은 밀도와 낮은 전기 전도성 뿐만 아니라 몇몇 다른 특성들(예를 들면, 다소 높은 열 전도성)을 가질 수 있으므로 이들을 스퍼터링에 적합하게 하고 필름 가공 동안 상기 타깃의 균열을 최소화한다. 특히, 상기 스퍼터링 타깃의 밀도는, 예를 들면, 상기 이론적 밀도(TD)의 적어도 90%, 예를 들면, TD의 적어도 95%일 수 있다. 스퍼터링 타깃의 높은 밀도는 스퍼터링 동안 낮은 아킹(arcing), 박막 균일성 및 두께를 제공하며 긴 작업 스퍼터링 주기를 보장한다. 이외에도, 세라믹이 조밀할수록 통상 더 높은 전기 전도성을 갖는다. 그러나, 일반적으로, Sn02 및 Sn02-Sb203 세라믹의 밀도가 그다지 높지 않아서 TD의 약 60% 이하에 불과하며, 이러한 사실은 상기 소결공정 동안의 증발-응축, 즉 1200 내지 1250℃보다 높은 온도에서 SnO2의 부분적 분해 및 SnO의 휘발에 의해 설명된다.
고온 프레싱 또는 고온 이소택틱 프레싱 또는 스파크 플라즈마 소결 공정은, 일반적으로, 세라믹 조밀화(densification)를 촉진시킬 수 있다. 그러나, 산화주석계 세라믹에 관하여, 이들 방법은 산화주석의 휘발로 인해 높은 치밀화를 제공하지 않는다. 상기 출발 분말이 철저하게 혼합되는 경우조차, 불균일한 치밀화가 수행될 수 있다. 또한, 이들 방법은 비용이 많이 소요되며, 이들은 충분한 유지를 요하고, 이들은 타깃의 수득 가능한 크기의 견지에서 심각한 제한을 갖는다.
상기 소결체의 고밀도를 제공하는 기술을 사용하여 Sn02-Sb203 기재의 세라믹 조성물을 갖는 것이 바람직하다. 이들은 낮은 전기 저항으로 인해 DC 마그네트론 스퍼터링에 적합해지므로, 이는 필름 특성, 예를 들면, TCO 박막 용도로 허용 가능한 필름 저항 및 투과성을 제공할 것이다. 고밀도 및 허용 가능한 전기 특성을 수득하기 위한 가능한 경로들 중의 하나는 소결 조제를 첨가하는 것이며, 이는 소성(firing)시 액상의 형성으로 인해 소결하는 동안 치밀해진 세라믹체의 입자 인력을 촉진시키고 이들 세라믹체 내의 공극을 충전시킨다. 상이한 산화물들이 Sn02 및 Sn02-Sb203 세라믹체 및 특히 스퍼터링 타깃의 밀도를 증가시키기 위한 첨가제로서 시험된다.
예를 들면, 미국 특허 제5,026,672호에서, ZnO, Si02 및 Al203을 특정량으로 첨가하면 Sn02 및 Sn02-Sb203 세라믹 스퍼터링 타깃의 소결적성(sinterability)이 개선되는 것으로 기재되어 있으나, 후자의 경우 30중량%의 Sb203을 함유한다. 이들 세라믹만이 공기 대기 중에서 약 1500℃의 소성 온도에서 TD의 90%를 초과하는 밀도를 갖는다. 이 온도에서 Sn02의 부분 분해 및 휘발이 일반적으로 일어나므로, 상기 세라믹 균일성은 그다지 높지 않다. 즉, 상기 세라믹의 표면은 벌크 또는 중간에 비해 Sn02가 결핍이다. 이 경우, 상기 세라믹의 표면이 중간에 비해 더 부드러운 것으로 관찰될 수 있다. 결과적으로, 상기 스퍼터링 공정 및 필름 형성은 그다지 안정적이지도 지속적이지도 않을 것이다.
CuO, ZnO, Sb203의 첨가제를 함유하는 산화주석계 세라믹 조성물은 또한 유리 용융 전기로에서 전극을 제조하기 위한 것으로 US 2006/0016223 A1에 제안되었다. 그러나, 다소 고밀도의 소결체는 공기 대기를 사용하여 1400℃ 이상의 소성 온도에서만 달성되므로, 상기 세라믹 균일성은 Sn02 부분 분해 및 휘발로 인해 그다지 높지 않아(즉, 상기 세라믹의 표면은 중간에 비해 Sn02 결핍이다), 상기 제안된 전극은 (적절하지 않은 기하학적 구조를 갖는 것 이외에도) TCO 박막 스퍼터링용으로 적합하지 않다.
Sb203 도펀트를 사용한 Sn02의 저온 조밀화는, US 2006-0162381 A1에 기술된 바와 같이, 상기 조성물이 유리질 유리 프릿을 상당량 함유하는 경우 달성된다. 상기 사용된 유리 프릿은 산화물들 Si02+B203+BaO+Al203의 배합물을 함유한다. 그러나, 이러한 조성물은 전도성 결핍 및 절연성 유리상의 다량 존재로 인해 스퍼터링 타깃 용도에 적합하지 않을 것이다. TCO 필름 생산에 관하여, 이는 수득된 필름의 투과성과 전도성을 더 낮출 것이다.
세라믹의 양호한 소결적성을 제공하는 한 가지 조성물은 문헌[참조: D. Nisiro et al., J. Mater. Sci., 38, 2003, 2727-2742]에 기술된 바와 같이 Sn02-Sb203-CuO의 시스템을 기재로 한다. 그러나, 상기 문헌의 저자들은 문헌에 기술된 기술을 사용하여 상기 세라믹으로부터 소형 막대들(횡단면이 수 밀리미터이고 길이가 약 40 내지 50㎜)만을 제조하였다. 또한, 상기 세라믹 및 기술은 보다 높은 요구조건을 갖기 때문에 스퍼터링 타깃 제조용으로 고안되지 않았다. 전밀도(full density)는 1200℃에서 수득된다고 하지만, 이들 세라믹의 미세구조는 Sn02의 소형(수 마이크로미터) 결정립(grain) 및 특히 이보다 큰(15-30㎛ 내지 40-50㎛) 결정립의 존재로 인해 균일하지 않다. 또한, 2차 결정립 경계상들의 존재와 어느 정도의 결정립간 다공도로 인해 클러스터가 나타난다. 상기 2차 상(secondary phase)들은 구리 스타네이트(Sn02-CuO), 안티몬 스타네이트(Sn02-Sb203), 구리 안티모네이트(Sb203-CuO) 등의 화합물을 기재로 하는 결정질 상일 수 있다. 이들은 XRD 및 현미경 분석을 사용하여 검측될 수 있다. 세라믹의 이러한 불균일 구조는, 실행 경험으로부터 공지된 바와 같이, 결함 없는 재현 가능한 고품질 투명 박막을 수득하기에 적합하지 않다.
WO 2009/060901에서, Sn02계 스퍼터링 타깃이, Sb2O3을 10ppm 초과 1중량% 미만 포함하며 Ta205 및/또는 Nb205가 총 20중량% 이하이고 나머지가 SnO2 및 불가피한 불순물로 구성되는 소결된 치밀화물로부터 형성된다.
TCO 스퍼터링 타깃용 세라믹 조성물 및 특히 Sn02-Sb203계 조성물에 관하여, 이들 세라믹은 필름 투명도에 악영향을 미치는 광 흡수를 최소화하기 위해 고순도일 필요가 있다. 이는 상기 세라믹 조성물에서 전이 금속 산화물의 존재와 연관되므로, 스퍼터링 타깃을 위한 세라믹 조성에 제한이 있다.
산업적 필요 때문에, 산화주석계 세라믹 스퍼터링 타깃은 상기 세라믹의 고밀도, 낮은 전기 저항 및 기타 특성을 제공하는 조성물 및 기술을 가질 수 있어, 산업적 DC 마그네트론 스퍼터링 공정에 적합해진다. 상기 타깃은 다소 큰 크기, 예를 들면, 100 내지 300㎠ 이상의 면적을 갖는 직사각형, 사각형 또는 원형을 가질 수 있고 금속성 백킹(metallic backing)에 결합하기 위한 양호한 편평성을 갖는 연마된(ground)(기계성형된) 물체의 두께는, 예를 들면, 적어도 4㎜일 수 있다(즉, 연마 전 세라믹체의 두께는 5.5 내지 6㎜ 이상일 수 있다). 금속성 백킹 튜브에 결합된 중공 실린더형 세라믹체로 이루어진 회전식 타깃이 또한 산업적으로 요구된다. 현재, 고밀도(예를 들면, TD의 90% 초과, 또는 가능하게는 TD의 95% 초과) 및 낮은 전기 저항(예를 들면, 50 Ohm.㎝ 미만)을 가지면서 치수가 커서 DC 스퍼터링 공정에 적합할 수 있는 Sn02- 또는 Sn02-Sb2O3계 조성물의 스퍼터링 타깃은 없다. 또한, 다소 높은 열 전도도는, 스퍼터링 동안 열 응력을 감소시켜, 낮은 전기 저항 및 높은 투과도를 갖는 박막을 제공하므로, 유용하다. 필름 균일성 및 필름 특성의 개선을 위해, 상기 세라믹 스퍼터링 타깃은 결정립 크기의 견지에서 균일한 미세구조를 갖고 주요 상 중에 균일하게 분포된 최소 함량의(또는 심지어 부재하는) 2차 상(상기 언급된 결정질 스타네이트 등)을 가질 수 있다.
본 발명은 본 단락에 기술된 바와 같이 산업적으로 필요한 세라믹 타깃 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 양태의 견지에서, 본 발명은 주성분으로서의 산화주석과 0.5 내지 15중량%의 적어도 2개의 기타 산화물(이중 하나는 산화안티몬이고, 적어도 하나의 기타 산화물이 CuO, CoO, Bi203, ZnO, Al203, Ti02, Mn02, In203, Ga203, Ge02, Si02 및 P205로 이루어진 그룹으로부터 선택되거나 상기 적어도 하나의 기타 산화물은 ZnO 및 Nb205 둘 다이다)을 갖는 세라믹체를 포함하는 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있으며, 상기 타깃은 이론적 밀도(TD)의 적어도 90%, 몇몇 양태에서 적어도 95%의 밀도를 갖고 전기 저항이 50 Ohm.㎝ 미만이며, 상기 타깃은 스퍼터링 면적이 적어도 10㎠, 몇몇 양태에서 적어도 20㎠인 평면상 또는 회전상 형태를 갖는다. 하나의 양태에서, 스퍼터링 면적이 적어도 100㎠인 디스크 또는 타일이 제공된다. 회전상 형태는 직경이 적어도 10cm인 중공 실린더로 이루어질 수 있다. 전술한 예시적인 형태는, 두께가 적어도 4㎜인 타깃의 세라믹체를 가질 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 스퍼터링 타깃은 열 전도도가 300℃에서 10 내지 20W/m-K의 범위이다. 또 다른 양태에서, 상기 세라믹체의 벌크의 전기 저항(이의 비용적 전기 저항)은 10 Ohm.㎝ 미만(실온에서 측정)이다. 1 Ohm.㎝ 미만, 심지어 0.2 Ohm.㎝ 미만, 또는 0.1 Ohm.㎝의 전기 저항의 값이 또한 수득될 수 있다.
또 다른 양태에서, 상기 타깃은 입자들로 이루어진 균일한 미세구조를 갖고, 상기 입자들 중의 60 내지 90%는 결정립 크기가 5 내지 25㎛이고, 65 내지 75%는 결정립 크기가 7 내지 15㎛이며, 상술한 바와 같이 10% 미만의 2차 상이 존재한다.
하나의 양태에서, 상기 타깃은 산화주석 이외에도 적어도 3개의 기타 산화물을 0.5 내지 15중량% 포함할 수 있으며, 이 중의 하나는 산화안티몬이고, 2개의 기타 산화물은 다음의 그룹들 중의 하나이다:
- CuO 및 CoO,
- CuO, ZnO 및 Al203,
- CuO, ZnO 및 Nb205,
- CuO 및 Ga203,
- CuO 및 Bi203.
또 다른 양태에서, 상기 스퍼터링 타깃은 산화주석 및 산화안티몬 이외에도 상술한 적어도 2개의 기타 산화물의 그룹 1.5 내지 5중량%를 포함할 수 있다.
이러한 조성물은 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 및 0.5 내지 2중량%의 CuO로 이루어질 수 있으며, 산화주석, 산화안티몬 및 CuO의 합은 100%이다. 상기 조성물에 대한 대안으로서, 추가의 양태들은 (산화주석, 산화안티몬 및 CuO 이외에도) 하기 성분들로 이루어질 수 있다:
- 0.05 내지 1중량%의 CoO(여기서, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 CoO의 합은 100%이다); 또는
- 0.1 내지 1중량%의 ZnO 및 0.001 내지 0.003중량%의 Al203(여기서, 산화주석, 산화안티몬, CuO, ZnO 및 Al2O3의 합은 100%이다); 또는
- 0.1 내지 1중량%의 ZnO 및 0.05 내지 0.5중량%의 Nb205(여기서, 산화주석, 산화안티몬, CuO, ZnO 및 Nb2O5의 합은 100%이다); 또는
- 0.05 내지 1중량%의 Bi203(여기서, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 Bi2O3의 합은 100%이다); 또는
- 0.05 내지 1중량%의 Ga203(여기서, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 Ga2O3의 합은 100%이다).
제2 측면의 견지에서, 본 발명은 투명한 전도성 코팅을 제조하기 위한 상술한 바와 같은 스퍼터링 타깃의 용도를 제공할 수 있다.
제3 측면의 견지에서, 본 발명은 하기 단계들을 포함하는 상술한 바와 같은 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 제공할 수 있다:
- 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 포함하는 슬러리를 제공하는 단계,
- 상기 슬러리로부터 미가공체(green body)를 성형하는 단계,
- 상기 미가공체를 가열하고 1050 내지 1250℃의 온도에서 소성시켜, 예비성형된 타깃을 수득하는 단계 및
- 상기 예비 성형된 타깃을 이의 최종 치수로 연마하는 단계.
또 다른 양태에서, 상기 미가공체는 소성 전에 건조된다.
또 다른 양태에서, 슬러리를 제공하는 상기 단계는 하기 단계들을 포함할 수 있다:
- 소정량의 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 제공하는 단계(상기 소정량의 비는 상기 세라믹 스퍼터링 타깃의 상기 조성에 상응한다),
- 상기 산화 주석의 적어도 일부 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 적어도 일부를 포함하는 중간체 슬러리를 제공하는 단계,
- 상기 중간체 슬러리를 건조시켜 무수 케이크를 수득하는 단계,
- 상기 케이크를 분쇄(crushing)하여 중간체 분말을 수득하는 단계,
- 상기 중간체 분말을 700 내지 950℃의 온도에서 소성시키는 단계,
- 상기 소성된 중간체 분말을 탈응집(de-agglomerating)시키는 단계, 및
- 상기 탈응집된 분말을, 상기 소정량의 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 잔여량과 혼합하고, 상기 혼합물을 사용하여 슬러리를 형성하는 단계.
상기 타깃이 상술한 바와 같이 CuO를 포함하는 경우, 상기 중간체 슬러리는 상기 소정량의 산화주석의 일부 및 상기 소정량의 CuO의 전부로 이루어질 수 있다.
또 다른 양태에서, 상기 슬러리 중의 상기 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물은 평균 입자 크기가 0.5㎛ 미만이고 하나의 양태에서는 0.4㎛ 미만이다. 후술되는 바와 같이, 슬러리를 제조하기 전 이러한 입자 크기를 갖는 원료를 제공하거나, 슬러리를 형성하는 동안 상기 목적하는 입자 크기를 수득할 수 있다. 또 다른 양태에서, 상기 슬러리 중의 상기 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물은 비표면적이 적어도 5.5㎡/g이다.
하나의 예시 방법에서, 2개 이상의 도펀트를 갖는 산화주석계 세라믹의 제조는, 모든 요구되는 성분들을 직접 혼합/밀링하거나 모든 CuO를 SnO2의 전부 또는 일부와 혼합/밀링함으로써 제조될 수 있는 슬러리 중에서 출발 세라믹 성분들을 콜로이드 상태로 제조하는 단계, 상기 제조된 슬러리를 건조시키는 단계, 상기 슬러리를 분말로 전환시키는 단계, 상기 분말을 700 내지 950℃의 범위에서 소성시키는 단계, 이를 탈응집시키는 단계, 및 상기 수득된 Sn02-CuO 화합물 및 모든 잔여 성분들로부터 최종 슬러리를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 제조된 슬러리는 평균 입자 크기가 0.4㎛ 이하이고 비표면적이 5.5㎡/g 이상이다. 상기 타깃의 성형은, 상기 타깃의 요구되는 형상에 따라 캐스팅, 프레싱(단축 또는 이소스택틱), 압출, 사출 성형 등과 같은 가능한 성형 방법을 사용하여 수행한다. 이들 형상을 1050 내지 1250℃의 온도 범위에서 소성하면, 상기 세라믹 타깃 성분들의 최종 밀도가 TD의 적어도 95%이 되면서, 상기 세라믹 성분들은 면적이 10㎠을 초과하는 평면상 및 회전상 형태를 갖고 상기 세라믹체의 두께는 적어도 4㎜이다.
하나의 양태에서, 상기 미가공체의 소성은, 소성 동안 1050 내지 1250℃의 온도로 노(furnace) 중에서 2 내지 7시간 동안 수행되며, 이는 이는 소킹(soaking)이라고도 한다. 또 다른 양태에서, 상기 노에서, 상기 소성 온도로 가열하는 동안, 및 상기 소킹 기간의 제1 부분 동안, 산소의 유동이 있고, 상기 소킹 기간의 제2 부분 동안, 예를 들면 질소로 이루어진 환원 기체의 유동이 있다. 또 다른 양태에서, 상기 산소 및 상기 환원 기체 둘 다의 유동은 미가공체 1kg당 0.25 내지 2.5ℓ/min이다.
스퍼터링 타깃용으로 예시되는 산화주석계 세라믹은 2개 이상의 도펀트를 갖고, 이들 중의 하나는 전기 전도성의 증가를 맡은 산화안티몬이고, 다른 성분들은 소결적성을 촉진시키고 전기 전도성을 현저하게 감소시키지 않거나 심지어 증가시킨다(또는 전기 저항을 감소시킨다). 주성분으로서의 산화주석 Sn02의 함량은 예를 들면 85% 이상이다. Sb2O3 이외에도 상기 도펀트는 CuO, CoO, ZnO, Al203, Nb205, Ti02, Mn02, In203, Ga203, Ge02, Si02, P205, Bi203, Zr02, Y203, Sc203, NiO 등과 같은 하나 이상의 산화물을 포함할 수 있다. 상기 도펀트의 총 함량은 (TD의 적어도 90%을 수득할 수 있는) 높은 조밀화, 낮은 전기 저항 및 높은 열 전도도를 제공하기 위해, 예를 들면 0.5 내지 15중량%이다. 더욱이, 산화안티몬 이외에도 상기 도펀트의 총 함량은, 하나의 양태에서, 밀도를 예를 들면 TD의 95%를 초과하는 값으로 추가로 개선시키기 위해 그리고 DC 스퍼터링 방법에 적합한 전기 및 열 특성을 갖도록, 1.5 내지 5중량%이다. Sb203의 함량은, 하나의 양태에서, 허용 가능한 전기 특성(즉, 전기 전도성)을 달성하기 위해, 1 내지 2.5중량%이다. Sb2O3 이외에도 예시되는 도펀트들 중의 하나는 산화구리(CuO)이지만, CoO, ZnO, Nb205, TiO2, Al203, Bi203과 같은 기타 예시되는 도펀트들이 CuO와 함께 사용될 수 있다. 이들 예시되는 산화물 배합물은 세라믹의 소성 온도를 (1250℃ 미만으로) 낮추므로, 소성 동안 SnO2의 증발을 방지하거나 최소화하여 높은 세라믹 소결적성 및 조밀화 및 안정한 특성들을 보장한다.
상기 세라믹의 제조 방법의 하나의 예는 볼 밀(ball mil), 분쇄기(attritor), 또는 혼합/밀링 매체(예를 들면, 세라믹 또는 중합체성 매체)를 내장한 기타 장치(여기서, Sn02, Sb203 및 기타 도펀트와 같은 출발 성분들 뿐만 아니라 물 및 분산제가 혼합 및 밀링된다)를 사용하여 습식 콜로이드성 가공하는 단계를 포함한다. 모든 고체 성분들(분말)은 상기 액체 매체에 첨가되어 함께 밀링되거나, 상기 고체 성분들(분말) 중의 일부가 먼저 첨가되고 특정 시간 동안 밀링한 다음 나머지 성분들을 첨가한다.
상기 제조된 슬러리(이는 슬립 또는 현탁액으로도 지칭된다)의 하나의 예는 평균 입자 크기가 0.5㎛ 이하이고 비표면적이 적어도 4.5㎡/g이며, 하나의 양태에서 평균 입자 크기가 0.4㎛ 이하이고 비표면적이 적어도 5.5㎡/g이다. 이는, 평균 입자 크기와 비표면적이 유사한 값을 갖는 산화물 원료를 사용함으로써, 그리고 상기 슬러리 중의 성분들의 고도의 균질화를 보장하는 강력한 밀링 공정에 의해 달성된다. 상기 슬러리 중의 고체의 상기 언급된 특성들, 특히 입자 크기 분포 및 비표면적 뿐만 아니라 상기 슬러리 중의 성분들의 고도의 분산성 및 균질성은, 고도의 세라믹 조밀화 및 미세구조의 균일성을 제공할 수 있으므로, 2차 상의 형성을 최소화한 후, 상기 세라믹의 낮은 전기 저항을 달성할 수 있다. 상기 슬립이 더욱 조악한 입자들을 갖는 경우, 예를 들면, 평균 입자 크기가 0.4㎛을 초과하고/하거나 비표면적이 4.5㎡/g 미만인 경우, 상기 세라믹의 소결적성은 입자 치밀화의 결여로 인해 충분히 높지 않을 수 있다.
상기 성분들의 혼합/밀링은 모든 요구되는 성분들을 액체 상(분산제를 함유하는 물)을 갖는 혼합/밀링 장치 내로 첨가하는 과정을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 제조된 슬러리의 특성들을 측정한 다음, 이를 상기 세라믹체의 성형에 사용한다. 하나의 양태에서, 성분들의 혼합/밀링은 요구되는 SnO2 양의 전부 또는 단지 일부와 함께 상기 CuO(및 일부 기타 도펀트)의 전부를 함유하는 중간체 슬러리를 제조하는 단계, 상기 제조된 현탁액을 건조시키는 단계, 상기 건조된 케이크를 분쇄하여 분말을 수득하거나 분무 건조 공정 또는 기타 기술을 사용하는 단계, 상기 분말을 700 내지 950℃의 온도의 노에서 소성시키는 단계, 상기 소성된 분말을 탈응집시키는 단계, 및 이를 사용하여 최종 슬러리를 제조하는 단계에 의해 수행될 수 있으며, 이 경우, 기타 성분들이 상기 제조된 Sn02-CuO계 화합물(일명 "소분(grog)"이라 함)과 함께 상기 최종 슬러리 가공용 혼합/밀링 장치 내로 첨가된다. 최종적으로 제조된 슬러리의 특성들을 다시 측정한 다음, 이를 상기 미가공체의 성형에 사용한다.
상기 산화주석계 세라믹 스퍼터링 타깃의 미가공체의 성형은, 요구되는 형상, 이용 가능한 장치에 따라, 그리고 요구되는 양에 따라 모든 이용 가능한 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 플래스터 또는 중합체 금형 내로의 슬립 캐스팅, 프레싱(단축 또는 이소스태틱), 가압 여과, 압출, 테이프 캐스팅, 사출 성형 및 기타 방법들이 사용될 수 있다. 상기 성형 방법에 따라, 특수한 결합제 시스템이 사용될 수 있다. 상기 세라믹 타깃 성분들은 평면상 또는 회전상 형태일 수 있으며, 예를 들면, 디스크, 타일 또는 기타 형상(예를 들면, 타원형 및 중공 실린더)일 수 있다.
상기 산화주석계 스퍼터링 타깃의 미가공체는, 예를 들면, 온도 범위가 1050 내지 1250℃인 노에서 소성되고, 몇몇 양태에서 특수한 기체 유동 소성 조건을 사용한다. 상기 소성 온도가 1050℃ 미만인 경우 소결은 종료되지 않으며, 수득된 밀도는 낮다. 상기 소성 온도가 1250℃를 초과하는 경우 산화주석은 이의 부분 분해를 통한 증발을 시작한다. 이는 거친 표면을 갖는 스퍼터링 타깃을 유도하는 반면, 본 발명에 의해 제공된 타깃은 보기 좋고 빛이 나며 매끄러운 표면을 갖는다. 또한, 상기 소성 온도가 1250℃를 초과하는 경우, 구리 스타네이트 및 안티몬 스타네이트와 같은 과량의 "2차" 상들이 발생하여 세라믹 전기 저항을 증가시킬 수 있다. 상기 소성에 사용되는 소킹 시간은 예를 들면 2 내지 7시간이다. 소킹 시간이 짧을수록 조밀화가 낮아질 수 있으며, 소킹 시간이 7시간 보다 길면 전기 저항의 증가 및 과도한 결정립 성장이 촉진된다. 소성은 예를 들면 산소 유동하에 수행되며, 산소의 농도는 소결 가능한 생성물 1kg당 0.25 내지 2.5ℓ/min의 범위로 설정된다. 산소 유동의 사용은, 산화주석의 부분 분해를 특히 약 1150 내지 1250℃의 온도에서 감소시킨다. 산소 농도가 생성물 1kg당 0.25ℓ/min 미만인 경우, 상기 밀도는 저하될 수 있지만, 지나치게 높은 산소 농도(예를 들면, 생성물 1kg당 2.5ℓ/min 초과)를 사용하면 추가의 조밀화가 촉진되지 않고, 상기 세라믹의 전기 저항 또한 동일한 수준을 유지하거나 심지어 약간 더 높다.
소성 동안 환원 기체 조건의 도입시, 특히 상기 소킹의 제2 부분에서 및 냉각 동안, 상기 세라믹의 전기 저항의 현저한 감소는, 전기 전도성을 촉진시키는 결정질 격자 결함의 발생으로 인해 촉진된다. 환원 기체, 특히 질소가 상기 소킹이 개시될 때 도입된다면, 달성된 밀도는 충분히 높지 않지만, 상기 기체가 소킹 후 도입된다면, 전기 저항은 결정질 격자 결함의 결여로 인해 다소 높다. 질소 함량은 생성물 1kg당 0.25 내지 2.5ℓ/min의 범위일 수 있다. 상기 유동이 생성물 1kg당 0.25ℓ/min 미만인 경우, 수득된 저항은 여전히 높지만, 상기 질소 유동이 생성물 1kg당 2.5ℓ/min을 초과해서 증가하는 경우, 전기 저항은 더 이상 감소하지 않는다. 상기 유동이 바람직한 범위에 있는 경우, 질소 기체의 도입은 상기 세라믹의 밀도에 영향을 미치지 않는다.
상기 바람직한 밀도가 달성될 때, 상기 소성된 산화주석계 세라믹 스퍼터링 타깃을 연마하여, 백킹 물질과의 결합을 위해 및 스퍼터링을 위해 낮은 조도와 적절한 품질의 표면을 생성시킨다. 상기 세라믹 타깃 성분들은, 상기 언급된 바와 같이, 평면상 또는 회전상 형태일 수 있으며, 상기 타깃 성분들의 면적은 10㎠ 초과일 수 있고, 예를 들면 직경이 100 내지 200㎜ 또는 그 이상인 디스크, 변의 길이가 100 내지 200㎜ 또는 그 이상인 타일(또는 타원과 같은 기타 형상), 직경이 100 내지 150㎜ 또는 그 이상인 중공 실린더일 수 있고, 두께는 4 내지 10㎜ 또는 그 이상이다.
상기 제안된 조성물 및 기술적 피쳐들(features)은, 예를 들면 밀도가 TD의 적어도 90%, 심지어 TD의 95%를 초과하는 산화주석계 세라믹 스퍼터링 타깃의 형성을 허용한다. 상기 세라믹은 심지어 10 Ohm.㎝(실온에서)까지 저하되는 값을 갖는 낮은 전기 저항을 가질 수 있으므로 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합해진다. 이들은 또한 스퍼터링 공정에 매우 적합할 수 있는 10 내지 20W/m-K(300℃에서 측정) 범위의 열 전도도를 가질 수 있는데, 그 이유는, 챔버 내의 물질로부터 열이 양호하게 방출될 수 있어서 상기 세라믹 타깃의 열 응력이 최소화되기 때문이다. 또한, 상기 제안된 조성물 및 기술은 균일한 미세구조를 생성시킬 수 있는데, 즉, 이러한 미세구조는 크기가 대부분(60% 이상 90% 이하) 5 내지 25㎛인 소형 주석석(산화주석) 결정립으로 이루어지며, 상기 결정립의 대부분(약 65 내지 75%)은 크기가 7 내지 15㎛이고, 40 내지 50㎛ 또는 그 이상의 크고 긴 결정립은 존재하지 않는다. 상기 결정립 크기, 및 특정한 결정립 크기를 갖는 결정립들의 함량은 대략적으로만 측정될 수 있는 것으로 인식되지만, 현미경 연구로 상기 미세구조의 전반적인 균일성은 평가할 수 있다. 상기 예시되는 타깃의 경우, (다른 무엇보다도) 구리 스타네이트 및 안티몬 스타네이트와 같은 2차 결정질 상의 존재는 XRD 또는 현미경 분석에 의해 검측되지 않거나, 이들의 우발적인 존재는 미미할 수 있다(5 내지 10%).
백킹 물질(플레이트 또는 튜브)에 결합되는, 상기 연마된 스퍼터링 타깃은 박막 제조용으로 공지되고 확립되어 있는 조건하에 스퍼터링된다. 이들 조건들은 상기 스퍼터링 장치 디자인, 타깃 디자인 및 몇몇 기타 특징들에 따라 좌우된다. 본 발명에 따르는 타깃을 사용하여 수득한 TCO 필름 품질(형상, 필름 저항도 및 투명도)은 산업적 요구사항에 따라 허용 가능하다. 세라믹 스퍼터링 타깃이 고도의 필름 투명성을 위해 최소량의 전이 금속 산화물을 가져야 함에도 불구하고, 놀랍게도, 소량의 전이 금속 산화물을 함유하는 상기 제안된 세라믹은 높은 세라믹 균일성 및 높은 밀도와 상기 주석석 결정질 상 중에 균일하게 분포된 소량의 유리 상으로 인해 고도로 투명한 박막을 제공한다. 상기 TCO 필름 특성은 스퍼터링 및 필름 처리 조건(예를 들면, 스퍼터링 분말, 기체 압력, 산소/아르곤 농도, 상기 기판의 온도, 어닐링 등)에 달려 있으며, 이들 조건을 최적화함으로써 고도의 필름 특성이 수득된다. 스퍼터링 방법 및 조건은 특정하게 한정되지 않지만, 특히, 필름 투명도는 가시적인 범위에서 두께가 100 내지 150nm인 필름에 대해 85 내지 90% 또는 심지어 그 이상에 이르며, 이는 광전자 및 태양 전지 분야에서 매우 양호하다.
본 발명의 상이한 양태들을 하기 실시예에 의해 기술하였다. 그러나, 본 발명은 기술된 예시적 양태들에 한정되지 않으며 이들 실시예는 예시용일 뿐이다.
실시예 1.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 다음의 조성을 기본으로 하여 제조된다:
Sn02 96중량%
Sb203 2중량%
CuO 2중량%
모두 분말 형태인 상기 출발 성분들을, 소정량의 분산제(아미노 알코올 및 암모니아 폴리아크릴레이트)를 갖는 물을 내장한 분쇄기 내에서 혼합하고 밀링하였다. 상기 수득된 슬립은 평균 입자 크기가 0.37㎛이고 비표면적이 6.5㎡/g이다. 유기 결합제(폴리아크릴성 에멀젼)를 첨가하고, 슬립 균질화 후, 상기 편평한 타깃은 플래스터 금형 내로 슬립 캐스팅됨으로써 성형된다. 90℃에서 건조시킨 후, 상기 캐스트체(cast body)를 지르코니아 내화성 세터(setter)를 사용하여 전기 노에서 소성시킨다. 소성은 실온으로부터 650℃까지 25℃/hr의 가열 속도에 이어서 950℃로부터 1050℃까지 50℃/hr의 가열 속도를 사용하고 1050℃로부터 1200℃까지 25℃/hr의 가열 속도를 사용하여 수행하고, 최종 온도에서의 2.5시간의 소킹은 생성물 1kg당 1ℓ/min의 산소 기체 유동을 사용한다. 산소 유동 조건하에 2.5시간 소킹시킨 후, 상기 산소의 유동은 생성물 1kg당 1ℓ/min의 유동을 갖는 질소로 전환되며, 상기 소킹은 2.5시간 이상 지속되며, 이후 냉각이 공기 중에서 3시간 동안 80℃/hr의 속도로 수행되고, 이후 냉각은 노 중의 분말이 차단될 때 자체적으로 지속된다. 상기 수득된 세라믹 편평체는 밀도가 이론적 밀도 TD의 99%이다.
상기 소결된 세라믹은 주요 결정질 상으로서 주석석을 갖는 균일한 미세결정질 구조를 갖고, 기타 결정질 상들(2차 상들)은 XRD에 의해 검측되지 않는다. 상기 세라믹의 결정립 크기는 약 85%가 5 내지 25㎛이고, 상기 결정립의 대부분(약 70%)은 크기가 7 내지 15㎛이다. 상기 타일은 다이아몬드 휠 기구를 사용하여 200×100×8㎜의 치수로 연마된다. 상기 세라믹의 전기 저항은 실온에서 측정된 값이 2 Ohm.㎝이고, 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 14W/m-K이다. 전기 특성과 열 특성은 둘 다 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합하다. 상기 수득된 박막은 광전자 분야에 허용되는 전기 저항 및 투과성을 갖는다.
실시예 2.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 실시예 1에서와 동일한 조성을 기본으로 하여 제조된다. 요구되는 CuO 전부와 Sn02 분말의 일부를 5중량% 내지 95중량%의 비로 혼합하고 물 및 분산제를 내장한 분쇄기 내에서 평균 입자 크기가 0.35㎛이고 비표면적이 6.7㎡/g이 되도록 밀링한 다음, 상기 제조된 (중간체) 슬러리를 건조시키고, 상기 건조된 케이크를 붕해시키고, 상기 분말을 900℃의 온도에서 1시간 소킹시키면서 100℃/hr의 가열 속도를 사용하여 전기 로에서 소성시킨다. 상기 수득된 화합물을 붕해시키고, 분쇄기 중의 물 및 분산제를 사용하여 기타 성분들(예를 들면, Sn02 및 Sb203)을 갖는 최종 슬립 제제에서 이를 사용한다. 상기 슬립의 평균 입자 크기는 0.38㎛이고, 상기 슬립의 비표면적은 6.5㎡/g이며, 상기 슬립은 배수되고, 일시적인 결합제가 첨가되며, 플래스터 금형 내로의 슬립 캐스팅에 의해 타일이 제조된다. 건조 및 소성은 기체 유동 파라미터를 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 조건을 사용하여 수행된다. 산소 및 질소 유동은 생성물 1kg당 1.5ℓ/min이다. 상기 수득된 세라믹 평탄체는 밀도가 TD의 98.5%이다. 상기 소결된 세라믹은 주요 결정질 상으로서 주석석을 갖는 균일한 미세결정질 구조를 갖고 기타 상은 존재하지 않는다. 상기 세라믹의 결정립 크기는 약 90%의 경우 5 내지 25㎛의 범위이고, 상기 결정립의 대부분(75%)은 크기가 7 내지 15㎛의 범위이다. 상기 타일은 다이아몬드 휠 기구를 사용하여 200×100×8㎜의 치수로 연마된다. 상기 세라믹의 전기 저항은 실온에서 측정된 값이 3 Ohm.㎝이고, 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 13W/m-K이다. 전기 특성과 열 특성은 둘 다 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합하다. 상기 수득된 박막은 광전자 분야에 허용되는 전기 저항 및 투과성을 갖는다.
실시예 3.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 다음의 조성을 기본으로 하여 제조된다:
Sn02 96중량%
Sb203 2중량%
CuO 1.5중량%
CoO 0.5중량%
상기 출발 성분들을, 물 및 소정량의 분산제를 내장한 분쇄기 내에서 혼합하고 밀링하였다. 상기 슬립은 평균 입자 크기가 0.39㎛이고 비표면적이 6.2㎡/g이다. 상기 슬립은 소정량의 결합 성분(폴리아크릴성 에멀젼과 폴리에틸렌 글리콜의 배합물) 및 윤활 성분(오일과 용매의 배합물, 예를 들면, 등유)을 사용하는 프레스-분말 제조 방법에서 사용된다. 상기 편평한 타일은 80MPa의 비압력을 사용하는 단축 프레싱에 의해 제조된다. 상기 타일의 소성은 소성 온도 및 소킹 시간을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건하에 수행된다. 소성 온도는 1220℃이고, 소킹 시간은 산소 중에서 3시간 및 질소 중에서 3시간이다. 질소 조건에서의 냉각이 2시간 동안 수행된 후, 상기 냉각이 공기 중에서 지속된다. 상기 수득된 세라믹 편평체는 밀도가 TD의 98.5%이다. 상기 소결된 세라믹은 주요 결정질 상으로서 주석석을 갖는 균일한 미세결정질 구조를 갖는다. 상기 세라믹의 결정립 크기는 약 88%가 5 내지 25㎛이고, 상기 결정립의 대부분(약 70%)은 크기가 7 내지 15㎛이다. 상기 타일은 다이아몬드 휠 기구를 사용하여 200×100×10㎜의 치수로 연마된다. 상기 세라믹의 전기 저항은 실온에서 측정된 값이 4.5 Ohm.㎝이고, 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 11W/m-K이다. 전기 특성과 열 특성은 둘 다 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합하다. 상기 수득된 박막은 광전자 분야에 허용되는 전기 저항 및 투과성을 갖는다.
실시예 4.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 다음의 조성을 기본으로 하여 제조된다:
Sn02 95.5중량%
Sb203 2중량%
CuO 1.5중량%
ZnO 0.6중량%
Nb2O5 0.4중량%
상기 출발 성분들을, 물 및 소정량의 분산제를 내장한 볼 밀 내에서 혼합하고 밀링하였다. 상기 슬립은 평균 입자 크기가 0.36㎛이고 비표면적이 7.0㎡/g이다. 상기 슬립은 소정량의 결합 및 윤활 성분들을 사용하는 프레스-분말 제조 방법에서 사용된다. 중공 실린더체(hollow cylindrical body) 및 편평한 막대(flat bar)가 500MPa의 비압력을 사용하여 냉각 이소스택틱 프레싱에 의해 제조된다. 상기 세라믹체의 소성은 소성 온도가 1200℃임을 제외하고는 실시예 3과 동일한 조건하에 수행되며, 소킹 시간은 (실시예 3에서와 동일하게) 산소 중에서 3시간 및 질소 중에서 3시간이다. 상기 수득된 세라믹체는 밀도가 TD의 97.5%이다. 상기 소결된 세라믹은 주요 결정질 상으로서 주석석을 갖는 균일한 미세결정질 구조를 갖고, XRD 분석에서 알 수 있는 바와 같이 2차 상이 존재하지 않는다. 상기 세라믹의 결정립 크기는 주로(78%) 5 내지 25㎛이고, 상기 결정립의 대부분(약 66%)은 크기가 7 내지 15㎛이다. 상기 실린더는 다이아몬드 휠 기구를 사용하여 147㎜ OD(외부 직경)×134㎜ ID(내부 직경)×150㎜(길이)의 치수로 연마되고, 상기 타일은 다이아몬드 휠 기구를 사용하여 200×150×10㎜의 치수로 연마된다. 상기 세라믹의 전기 저항(샘플들은 편의상 타일로부터 절단한다)은 실온에서 측정된 값이 7 Ohm.㎝이고, 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 12W/m-K이다. 전기 특성과 열 특성은 둘 다 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합하다. 상기 수득된 박막은 광전자 분야에 허용되는 전기 저항 및 투과성을 갖는다.
실시예 5.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 실시예 2에서와 동일한 조성 및 공정을 기본으로 하여 제조되며, 단 CuO 및 SnO2 분말의 비는 4중량% 내지 96중량%를 사용한다. 상기 제조된 (중간체) 슬러리의 평균 입자 크기 및 비표면적은 각각 0.32㎛ 및 6.8㎡/g이다. 실시예 2에서와 동일한 방법에 의해 수득된 분말은 실시예 2에서와 동일한 과정을 사용하여 소성하되, 상기 소성은 800℃에서 수행된다. 상기 결과에 따른 공정은 소성 소킹 조건을 제외하고는 실시예 2에 따른다. 산소 중의 소킹은 2시간 동안 수행되지만, 질소 중의 소킹(분말 1kg당 1ℓ/min)은 1.75시간 동안 수행된 다음, 질소가 공기로 전환되며, 냉각이 진행된다. 상기 수득된 세라믹체(타일)는 밀도가 TD의 99%이다. 상기 소결된 세라믹은 주요 결정질 상으로서 주석석을 갖는 균일한 미세결정질 구조를 갖고 기타 상은 존재하지 않는다(XRD 분석에 의해 검측되지 않는다). 상기 세라믹의 결정립 크기는 약 88%의 경우 5 내지 25㎛의 범위이고, 상기 결정립의 대부분(75%)은 크기가 7 내지 15㎛의 범위이다. 상기 세라믹의 전기 저항은 실온에서 측정된 값이 0.05 Ohm.㎝이고, 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 15W/m-K이다. 전기 특성과 열 특성은 둘 다 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합하다. 상기 수득된 박막은 광전자 분야에 허용되는 전기 저항 및 투과성을 갖는다.
실시예 6.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 다음의 조성을 기본으로 하여 제조된다:
Sn02 96중량%
Sb203 2중량%
CuO 1.5중량%
Bi2O3 0.5중량%
상기 출발 성분들을 실시예 1에 기술된 바와 유사하게 혼합 및 밀링시키고, 단 CuO 및 Bi2O3을 상술한 액체 성분들 중에서 먼저 20분 동안 혼합 및 밀링시킨 후, 기타 고체 성분들을 첨가한다. 상기 수득된 슬립은 평균 입자 크기가 0.35㎛이고 비표면적이 6.9㎡/g이다. 유기 결합제(폴리아크릴성 에멀젼)를 첨가하고, 슬립 균질화 후, 상기 편평한 타깃을 플래스터 금형 내로의 슬립 캐스팅에 의해 성형한다. 이어서, 공정(건조 및 소성)을 실시예 5에서와 같이 수행한다. 상기 수득된 세라믹체는 밀도가 TD의 99.3%이다. 상기 소결된 세라믹은 주요 결정질 상으로서 주석석을 갖는 균일한 미세결정질 구조를 갖고, XRD 분석에 의해 알 수 있는 바와 같이 2차 상은 존재하지 않는다. 상기 세라믹의 결정립 크기는 주로(80%) 5 내지 25㎛의 범위이고, 상기 결정립의 대부분(70%)은 크기가 7 내지 15㎛의 범위이다. 상기 편평한 타일은 다이아몬드 휠 기구를 사용하여 200×100×8㎜의 치수로 연마된다. 상기 세라믹(샘플은 편의상 상기 타일로부터 절단한다)의 전기 저항은 실온에서 측정된 값이 0.035 Ohm.㎝이고, 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 15W/m-K이다. 전기 특성과 열 특성은 둘 다 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합하다. 상기 수득된 박막은 광전자 분야에 허용되는 전기 저항 및 투과성을 갖는다.
실시예 7.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 실시예 6에서와 동일한 조성 및 공정을 기본으로 하여 제조되며, 단 상기 타깃의 성형은 중합체성 멤브레인을 통해 슬러리를 탈수시키는 가압 여과에 의해 수행된다. 상기 수득된 세라믹 타깃(연마 후, 직경이 150㎜이고 두께가 7㎜인 디스크)은 밀도가 TD의의 99.2%이고 전기 저항은 실온에서 측정된 값이 0.04 Ohm.㎝이고, 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 14W/m-K이다. 전기 특성과 열 특성은 둘 다 DC 마그네트론 스퍼터링에 매우 적합하다. 상기 수득된 박막은 광전자 분야에 허용되는 전기 저항 및 투과성을 갖는다.
비교 실시예 1.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 실시예 1에서와 동일한 조성을 기본으로 하여 제조된다. 상기 출발 성분들은 동일한 과정을 사용하여 혼합 및 밀링하며, 단 상기 슬립의 평균 입자 크기는 0.48㎛이고 비표면적은 4.0㎡/g이다. 성형 및 소성 공정은 또한 실시예 1에서와 같이 수행된다(소성 온도는 1175℃이다). 그러나, 소성 밀도는 TD의 88%에 불과하다. 상기 세라믹의 전기 저항은 65 Ohm.㎝이다. 상기 세라믹의 열 전도도는 300℃에서 측정된 값이 6W/m-K이고, 상기 수치는 스퍼터링 동안 적절한 온도 전달에 충분하지 않을 수 있으며, 가능하게는 타깃의 균열이 나타날 수 있다.
비교 실시예 2.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 실시예 1에서와 동일한 조성을 기본으로 하여 제조된다. 상기 출발 성분들을 동일한 과정을 사용하여 혼합 및 밀링하여, 평균 입자 크기가 0.38㎛이고 비표면적이 6.5㎡/g인 슬립을 수득한다. 성형 및 소성 공정은 또한 실시예 1에서와 같이 수행하지만, 질소 유동은 도입되지 않는다(완전 소성은 약한 산화 조건에서 수행된다). 소성 밀도는 TD의 99.5%이다. 그러나, 상기 세라믹의 전기 저항은 150 내지 20000 Ohm.㎝이고, 이는 DC 마그네트론 스퍼터링을 하기에는 다소 높다.
비교 실시예 3.
산화주석 세라믹 스퍼터링 타깃은 실시예 3에서와 동일한 조성을 기본으로 하여 제조된다. 상기 출발 성분들은 동일한 과정을 사용하여 혼합 및 밀링하며, 성형 공정 및 파라미터 또한 실시예 3에서와 동일하다. 소성 공정은 1300℃에서 수행되지만, 기체 조건은 실시예 3에서와 동일하다. 그러나, 소성 밀도는 TD의 85%에 불과하고, 상기 수득된 생성물은 변형 및 소형 균열을 갖는다. 상기 세라믹은 매우 균일한 미세구조를 갖지 않으며, 크기가 20 내지 40㎛인 크고 긴 결정립이 허용될 수 없는 정도로 존재한다(약 25 내지 35%). 상기 세라믹의 전기 저항은 1350 내지 1500 Ohm.㎝이고, 이는 지나치게 높아서 DC 마그네트론 스퍼터링을 하기에는 적절하지 않다.
본 발명의 원리 적용을 설명하기 위해 본 발명의 특정 양태 및/또는 세부사항을 위에서 제시하고 기술하였지만, 본 발명은 청구항들 및 항목들에 보다 완전히 기술되거나 당분야의 숙련가에게 공지된 바와 같이 상기 원리를 벗어나지 않으면서 구체화될 수 있음이 이해된다.
본 발명은 대안으로 하기 항목들에 의해 기술될 수 있다:
1. 세라믹체를 포함하는 스퍼터링 타깃으로서, 상기 세라믹체가 산화주석 및 0.5 내지 15중량%의 적어도 2개의 기타 산화물을 포함하며, 상기 적어도 2개의 기타 산화물 중의 하나가 산화안티몬이고 상기 적어도 2개의 기타 산화물 중의 나머지가 CuO, CoO, Bi203, ZnO, Al203, Ti02, Mn02, In203, Ga203, Ge02, Si02, P205, Nb2O5 및 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되거나 상기 적어도 2개의 기타 산화물 중의 나머지가 ZnO 및 Nb205이고, 상기 타깃은 이론적 밀도(TD)의 적어도 90%의 밀도를 갖고 전기 저항이 50 Ohm.㎝ 미만이며, 상기 타깃은 스퍼터링 면적이 적어도 10㎠인 평면상 또는 회전상 형태를 갖는, 스퍼터링 타깃.
2. 제1항목에 있어서, 상기 타깃이 이론적 밀도(TD)의 적어도 95%의 밀도를 갖는, 스퍼터링 타깃.
3. 제1항목 또는 제2항목에 있어서, 상기 타깃이 스퍼터링 면적이 적어도 20㎠인, 스퍼터링 타깃.
4. 제1항목 내지 제3항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃이 스퍼터링 면적이 적어도 100㎠인 평면상 또는 회전상 형태를 갖는, 스퍼터링 타깃.
5. 제1항목 내지 제4항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃이 직경이 적어도 10cm인 중공 실린더로 이루어진 회전상 형태를 갖는, 스퍼터링 타깃.
6. 제1항목 내지 제5항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃의 상기 세라믹체의 두께가 적어도 4㎜인, 스퍼터링 타깃.
7. 제1항목 내지 제6항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃의 열 전도도가 300℃에서 10 내지 20W/m-K의 범위인, 스퍼터링 타깃.
8. 제1항목 내지 제7항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃이 전기 저항이 10 Ohm.㎝ 미만인, 스퍼터링 타깃.
9. 제1항목 내지 제8항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃이 전기 저항이 0.2 Ohm.㎝ 미만인, 스퍼터링 타깃.
10. 제1항목 내지 제9항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃이 입자들로 이루어진 균일한 미세구조를 갖고, 상기 입자들 중의 60 내지 90%는 결정립 크기가 5 내지 25㎛이고, 65 내지 75%는 결정립 크기가 7 내지 15㎛이며, 상기 미세구조는 10% 미만의 2차 상으로 이루어진, 스퍼터링 타깃.
11. 제1항목 내지 제10항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 타깃이 산화주석 이외에도 적어도 3개의 기타 산화물을 0.5 내지 15중량% 포함하며, 이 중의 하나는 산화안티몬이고, 적어도 2개의 기타 산화물은 다음의 그룹들 중의 하나인, 스퍼터링 타깃:
- CuO 및 CoO,
- CuO, ZnO 및 Al203,
- CuO, ZnO 및 Nb205,
- CuO 및 Ga203, 및
- CuO 및 Bi203.
12. 제1항목에 있어서, 상기 세라믹체가 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 1.5 내지 5중량% 포함하는, 스포터링 타깃.
13. 제12항목에 있어서, 상기 세라믹체가 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 및 0.5 내지 2중량%의 CuO를 포함하고, 산화주석, 산화안티몬 및 CuO의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
14. 제12항목에 있어서, 상기 세라믹체가 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 0.5 내지 2중량%의 CuO 및 0.05 내지 1중량%의 CoO를 포함하고, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 CoO의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
15. 제12항목에 있어서, 상기 세라믹체가 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 0.5 내지 2중량%의 CuO, 0.1 내지 1중량%의 ZnO 및 0.001 내지 0.003중량%의 Al203를 포함하고, 산화주석, 산화안티몬, CuO, ZnO 및 Al2O3의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
16. 제12항목에 있어서, 상기 세라믹체가 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 0.5 내지 2중량%의 CuO, 0.1 내지 1중량%의 ZnO 및 0.05 내지 0.5중량%의 Nb205를 포함하고, 산화주석, 산화안티몬, CuO, ZnO 및 Nb2O5의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
17. 제12항목에 있어서, 상기 세라믹체가 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 0.5 내지 2중량%의 CuO 및 0.05 내지 1중량%의 Ga203으를 포함하고, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 Ga2O3의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
18. 제12항목에 있어서, 상기 세라믹체가 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 0.5 내지 2중량%의 CuO 및 0.05 내지 1중량%의 Bi203를 포함하고, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 Bi2O3의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
19. 세라믹체를 포함하는 스퍼터링 타깃(상기 세라믹체는 산화주석 및 0.5 내지 15중량%의 적어도 2개의 기타 산화물을 포함하며, 상기 적어도 2개의 기타 산화물 중의 하나는 산화안티몬이고 상기 적어도 2개의 기타 산화물 중의 나머지는 CuO, CoO, Bi203, ZnO, Al203, Ti02, Mn02, In203, Ga203, Ge02, Si02, P205, Nb2O5 및 이들의 배합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되거나 상기 적어도 2개의 기타 산화물 중의 나머지는 ZnO 및 Nb205이고, 상기 타깃은 이론적 밀도(TD)의 적어도 90%의 밀도를 갖고 전기 저항이 50 Ohm.㎝ 미만이며, 상기 타깃은 스퍼터링 면적이 적어도 10㎠인 평면상 또는 회전상 형태를 갖는다)의 제조 방법으로서.
- 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 포함하는 슬러리를 제공하는 단계,
- 상기 슬러리로부터 미가공체를 성형하는 단계,
- 상기 미가공체를 가열하고 1050 내지 1250℃의 온도에서 소성시켜, 예비성형된 타깃을 수득하는 단계 및
- 상기 예비 성형된 타깃을 이의 최종 치수로 연마하는 단계
를 포함하는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
20. 제19항목에 있어서,
상기 타깃이 소정의 조성을 갖고,
슬러리를 제공하는 상기 단계가
- 소정량의 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 제공하는 단계(상기 소정량의 비는 상기 세라믹 스퍼터링 타깃의 상기 조성에 상응한다),
- 상기 산화 주석의 적어도 일부 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 적어도 일부를 포함하는 중간체 슬러리를 제공하는 단계,
- 상기 중간체 슬러리를 건조시켜 무수 케이크를 수득하는 단계,
- 상기 케이크를 분쇄하여 중간체 분말을 수득하는 단계,
- 상기 중간체 분말을 700 내지 950℃의 온도에서 소성시키는 단계,
- 상기 소성된 중간체 분말을 탈응집시키는 단계,
- 상기 탈응집된 분말을, 상기 소정량의 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 잔여량과 혼합하여 혼합물을 수득하는 단계,
- 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계
를 포함하는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
21. 제20항목에 있어서, 상기 타깃이 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 및 0.5 내지 2중량%의 CuO를 포함하며, 상기 중간체 슬러리가 상기 소정량의 산화주석 중의 일부 및 소정량의 CuO 전부로 이루어지는, 세라믹 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
22. 제19항목 내지 제21항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 슬러리 중의 상기 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 평균 입자 크기가 0.5㎛ 미만인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
23. 제19항목 내지 제21항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 상기 슬러리 중의 상기 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 비표면적이 적어도 5.5㎡/g인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
24. 제19항목 내지 제23항목 중의 어느 한 항목에 있어서, 1050 내지 1250℃의 온도에서의 상기 미가공체의 상기 소성이 2 내지 7시간의 소킹 기간 동안 노에서 수행되는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
25. 제24항목에 있어서, 상기 노에서, 상기 소성 온도까지 가열되는 동안 및 상기 소킹 기간의 제1 부분 동안, 산소 유동이 있고, 상기 소킹 기간의 제2 부분 동안 환원 기체의 유동이 있는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
26. 제25항목에 있어서, 상기 산소의 유동과 상기 환원 기체의 유동이 둘 다 상기 미가공체 1kg당 0.25 내지 2.5ℓ/min인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
27. 제22항목에 있어서, 상기 슬러리 중의 상기 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 평균 입자 크기가 0.4㎛ 미만인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
28. 제25항목에 있어서, 상기 환원 기체가 질소인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.

Claims (27)

  1. 주성분으로서의 산화주석 및 0.5 내지 15중량%의 적어도 2개의 기타 산화물(상기 적어도 2개의 기타 산화물 중의 하나는 산화안티몬이고 나머지 적어도 하나의 기타 산화물은 CuO, CoO, Bi203, ZnO, Al203, Ti02, Mn02, In203, Ga203, Ge02, Si02 및 P205로 이루어진 그룹으로부터 선택되거나 나머지 적어도 하나의 기타 산화물은 ZnO 및 Nb205이다)을 갖는 세라믹체를 포함하는 스퍼터링 타깃(sputtering target)으로서, 상기 타깃은 이론적 밀도(TD)의 적어도 90%의 밀도를 갖고 전기 저항이 50 Ohm.㎝ 미만이며, 상기 타깃은 스퍼터링 면적이 적어도 10㎠인 평면상 또는 회전상 형태(configuration)를 갖는, 스퍼터링 타깃.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타깃이 상기 이론적 밀도(TD)의 적어도 95%의 밀도를 갖는, 스퍼터링 타깃.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 타깃이 스퍼터링 면적이 적어도 20㎠인, 스퍼터링 타깃.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃이 스퍼터링 면적이 적어도 100㎠인 평면상 또는 회전상 형태를 갖는, 스퍼터링 타깃.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃이 직경이 적어도 10cm인 중공 실린더로 이루어진 회전상 형태를 갖는, 스퍼터링 타깃.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃의 상기 세라믹체의 두께가 적어도 4㎜인, 스퍼터링 타깃.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃의 열 전도도가 300℃에서 10 내지 20W/m-K의 범위인, 스퍼터링 타깃.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃이 전기 저항이 10 Ohm.㎝ 미만인, 스퍼터링 타깃.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃이 전기 저항이 0.2 Ohm.㎝ 미만인, 스퍼터링 타깃.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃이 입자들로 이루어진 균일한 미세구조를 갖고, 상기 입자들 중의 60 내지 90%는 결정립 크기가 5 내지 25㎛이고, 65 내지 75%는 결정립 크기가 7 내지 15㎛이며, 상기 미세구조는 10% 미만의 2차 상(secondary phase)으로 이루어진, 스퍼터링 타깃.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 타깃이 산화주석 이외에도 적어도 3개의 기타 산화물을 0.5 내지 15중량% 포함하며, 이 중의 하나는 산화안티몬이고, 나머지 적어도 2개의 기타 산화물은 다음의 그룹들 중의 하나인, 스퍼터링 타깃:
    - CuO 및 CoO,
    - CuO, ZnO 및 Al203,
    - CuO, ZnO 및 Nb205,
    - CuO 및 Ga203, 및
    - CuO 및 Bi203.
  12. 제1항에 있어서, 상기 타깃이 산화주석 및 산화안티몬 이외에도 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 그룹을 1.5 내지 5중량% 포함하는, 스포터링 타깃.
  13. 제12항에 있어서, 95.5 내지 97중량%의 산화주석, 1 내지 2.5중량%의 산화안티몬, 및 0.5 내지 2중량%의 CuO로 이루어지며, 산화주석, 산화안티몬 및 CuO의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
  14. 제13항에 있어서, 0.05 내지 1중량%의 CoO로 추가로 이루어지며, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 CoO의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
  15. 제13항에 있어서, 0.1 내지 1중량%의 ZnO 및 0.001 내지 0.003중량%의 Al203로 추가로 이루어지며, 산화주석, 산화안티몬, CuO, ZnO 및 Al2O3의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
  16. 제13항에 있어서, 0.1 내지 1중량%의 ZnO 및 0.05 내지 0.5중량%의 Nb205로 추가로 이루어지며, 산화주석, 산화안티몬, CuO, ZnO 및 Nb2O5의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
  17. 제13항에 있어서, 0.05 내지 1중량%의 Ga203로 추가로 이루어지며, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 Ga2O3의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
  18. 제13항에 있어서, 0.05 내지 1중량%의 Bi203를 추가로 포함하며, 산화주석, 산화안티몬, CuO 및 Bi2O3의 합이 100%인, 스퍼터링 타깃.
  19. 투명한 전도성 코팅을 제조하기 위한, 제1항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 따르는 스퍼터링 타깃의 용도.
  20. 제1항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 따르는 스퍼터링 타깃의 제조 방법으로서,
    - 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 포함하는 슬러리를 제공하는 단계,
    - 상기 슬러리로부터 미가공체(green body)를 성형하는 단계,
    - 상기 미가공체를 가열하고 1050 내지 1250℃의 온도에서 소성(firing)시켜, 예비성형된 타깃을 수득하는 단계 및
    - 상기 예비 성형된 타깃을 이의 최종 치수로 연마(grinding)하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 따르는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 타깃이 소정의 조성을 갖고,
    슬러리를 제공하는 상기 단계가
    - 소정량의 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물을 제공하는 단계(상기 소정량의 비는 상기 세라믹 스퍼터링 타깃의 상기 조성에 상응한다),
    - 상기 산화 주석의 적어도 일부 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 적어도 일부를 포함하는 중간체 슬러리를 제공하는 단계,
    - 상기 중간체 슬러리를 건조시켜 무수 케이크를 수득하는 단계,
    - 상기 케이크를 분쇄(crushing)하여 중간체 분말을 수득하는 단계,
    - 상기 중간체 분말을 700 내지 950℃의 온도에서 소성시키는 단계,
    - 상기 소성된 중간체 분말을 탈응집(de-agglomerating)시키는 단계, 및
    - 상기 탈응집된 분말을, 상기 소정량의 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 잔여량과 혼합하고, 상기 혼합물을 사용하여 슬러리를 형성하는 단계
    를 포함하는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 타깃이 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 따르는 조성을 갖고, 상기 중간체 슬러리가 상기 소정량의 산화주석 중의 일부 및 소정량의 CuO 전부로 이루어지는, 세라믹 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러리 중의 상기 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 평균 입자 크기가 0.5㎛ 미만, 바람직하게는 0.4㎛ 미만인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
  24. 제20항 내지 제22항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러리 중의 상기 산화주석 및 상기 적어도 2개의 기타 산화물의 비표면적이 적어도 5.5㎡/g인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 1050 내지 1250℃의 온도에서의 상기 미가공체의 상기 소성이 2 내지 7시간의 소킹(soaking) 기간 동안 노(furnace)에서 수행되는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 노에서, 상기 소성 온도까지 가열되는 동안 및 상기 소킹 기간의 제1 부분 동안, 산소 유동이 있고, 상기 소킹 기간의 제2 부분 동안, 환원 기체, 바람직하게는 질소로 이루어진 환원 기체의 유동이 있는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 산소의 유동과 상기 환원 기체의 유동이 둘 다 상기 미가공체 1kg당 0.25 내지 2.5ℓ/min인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2799410B1 (en) * 2011-12-28 2021-04-28 AGC Inc. Tin-oxide refractory and method for its production
US9885108B2 (en) * 2012-08-07 2018-02-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming sputtering target
WO2014023614A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Umicore Ito ceramic sputtering targets with reduced in2o3 contents and method of producing it
CN105339323A (zh) * 2013-06-26 2016-02-17 旭硝子株式会社 氧化锡质不定形耐火物用粉体组合物、氧化锡质不定形耐火物的制造方法、玻璃熔窑及废弃物熔窑
US10515787B2 (en) * 2013-11-29 2019-12-24 Kobelco Research Institute, Inc. Oxide sintered body and sputtering target, and method for producing same
CN103739282A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 武汉理工大学 一种微量元素复合掺杂改性氧化锡锑陶瓷靶材的制备方法
CN105350272B (zh) * 2014-08-19 2019-11-05 青岛海尔洗衣机有限公司 一种采用远红外加热的干衣机及其干衣控制方法
CN107352996A (zh) * 2017-08-23 2017-11-17 南京迪纳科材料发展股份有限公司 一种氧化锡锑陶瓷溅射靶材的制备方法
JP2019142761A (ja) * 2018-02-19 2019-08-29 住友化学株式会社 酸化錫系焼結体およびその製造方法
CN108624853B (zh) * 2018-05-11 2020-01-03 辽宁科技大学 一种铁尾矿微晶玻璃薄膜及其制备方法与应用
CN110002853A (zh) * 2019-04-28 2019-07-12 郑州大学 两步烧结工艺制备igzo陶瓷靶材的方法
CN112723875B (zh) * 2021-02-03 2023-01-20 郑州大学 一种氧化镓掺杂氧化锡陶瓷靶材及制备方法
CN113087519B (zh) * 2021-04-02 2022-11-11 基迈克材料科技（苏州）有限公司 导电锌-锡氧化物靶材及其制备方法与应用
TWI765654B (zh) * 2021-04-09 2022-05-21 光洋應用材料科技股份有限公司 複合陶瓷靶材、其製法以及複合陶瓷薄膜與其製法
EP4227434A4 (en) * 2021-12-01 2024-01-24 Contemporary Amperex Technology Co., Limited DOPED NICKEL OXIDE TARGET MATERIAL, PREPARATION METHOD AND USE THEREOF
CN114149258B (zh) * 2021-12-29 2023-03-24 全球能源互联网研究院有限公司 一种具有叠层结构的压电陶瓷及其制备方法和应用
CN116217223B (zh) * 2023-05-05 2023-07-14 山东利恩斯智能科技有限公司 一种SnO2基陶瓷材料及其制备方法与应用
CN117285345B (zh) * 2023-11-24 2024-01-26 淄博工陶新材料集团有限公司 氧化锡陶瓷电极及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1054163A (ko) * 1964-05-18
JPS604849A (ja) * 1983-06-22 1985-01-11 Nippon Denso Co Ltd 窒素酸化物検出素子
US5026672A (en) 1990-06-25 1991-06-25 Tektronix, Inc. Method of fabricating a sintered body containing tin oxide
JP3925977B2 (ja) * 1997-02-21 2007-06-06 旭硝子セラミックス株式会社 透明導電膜とその製造方法およびスパッタリングターゲット
JP4724330B2 (ja) * 2001-09-07 2011-07-13 株式会社アルバック 錫−アンチモン酸化物焼結体ターゲット及びその製造方法
JP4711244B2 (ja) * 2003-11-25 2011-06-29 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 スパッタリングターゲット
US7685843B2 (en) 2004-07-23 2010-03-30 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Tin oxide material with improved electrical properties for glass melting
US20060162381A1 (en) 2005-01-25 2006-07-27 Ohmite Holdings, Llc Method of manufacturing tin oxide-based ceramic resistors & resistors obtained thereby
JP5249560B2 (ja) 2007-11-09 2013-07-31 三井金属鉱業株式会社 ＳｎＯ２系スパッタリングターゲット

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