KR20160032086A

KR20160032086A - Ag 합금 스퍼터링 타깃

Info

Publication number: KR20160032086A
Application number: KR1020167000161A
Authority: KR
Inventors: 소헤이 노나카; 쇼조 고미야마
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2016-03-23
Also published as: WO2015008540A1; CN105378140B; TW201510258A; JP2015038238A; CN105378140A; JP6198177B2; TWI613305B

Abstract

본 발명은, DC 스퍼터링을 안정적으로 실시할 수 있는 Ag 합금 스퍼터링 타깃을 제공한다. 본 발명에 의한 Ag 합금 스퍼터링 타깃은, In：0.1 ∼ 1.5 질량％ 를 함유하고, 잔부가 Ag 및 불가피 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 산소 농도가 50 질량ppm 이하로서, 타깃의 두께 방향 전역에 있어서, 초음파 탐상 장치로 측정되는 보이드 압궤부의 면적률이 스퍼터링 표면의 면적에 대해 1.0 × 10^-4 이하이다.

Description

Ag 합금 스퍼터링 타깃{Ag ALLOY SPUTTERING TARGET}

본 발명은, 유기 EL 소자의 반사 전극막이나 터치 패널의 배선막 등의 도전성막을 형성하기 위한 Ag 합금 스퍼터링 타깃으로서, 특히, 대면적의 스퍼터링 표면을 갖는 대형의 Ag 합금 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.

본원은 2013년 7월 19일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2013-150311호 및 2014년 3월 19일에 출원된 일본 특허출원 2014-056037호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

유기 EL 소자는, 유기 EL 발광층의 양측에 형성한 양극과 음극 사이에 전압을 인가하고, 양극으로부터 정공을, 음극으로부터 전자를, 각각 유기 EL 막에 주입하고, 유기 EL 발광층에서 정공과 전자가 결합할 때에 발광하는 원리를 사용하는 발광 소자이며, 디스플레이 디바이스용으로서 최근 매우 주목받고 있다. 이 유기 EL 소자의 구동 방식에는, 패시브 매트릭스 방식과 액티브 매트릭스 방식이 있다. 이 액티브 매트릭스 방식은, 화소 하나에 하나 이상의 박막 트랜지스터를 형성함으로써 고속으로 스위칭할 수 있기 때문에 고콘트라스트비, 고정세화에 유리해져, 유기 EL 소자의 특징을 발휘할 수 있는 구동 방식이다. 또, 광의 취출 방식에는, 투명 기판측으로부터 광을 취출하는 보텀 이미션 방식과 기판과는 반대측에 광을 취출하는 탑 이미션 방식이 있고, 개구율이 높은 탑 이미션 방식이 고휘도화에 유리하다.

이 탑 이미션 구조에 있어서의 반사 전극막은 유기 EL 층에서 발광한 광을 효율적으로 반사하기 위해서, 고반사율이고 내식성이 높은 것이 바람직하다. 또, 전극으로서 저저항인 것도 바람직하다. 그러한 재료로서 Ag 합금 및 Al 합금이 알려져 있는데, 보다 고휘도의 유기 EL 소자를 얻기 위해서는, 가시광 반사율이 높은 점에서 Ag 합금이 우수하다. 여기서, 유기 EL 소자로의 반사 전극막의 형성에는, 스퍼터링법이 채용되고 있고, Ag 합금 스퍼터링 타깃이 사용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 을 참조).

그런데, Ag 는 높은 도전성이나 반사율을 갖는 금속으로, 이들의 특성을 살려, 최근에는 유기 EL 패널의 반사 전극막으로서 사용되고 있다. 순 Ag 막은 높은 도전성, 반사율을 갖는 반면, 내식성 (특히, 내황화성) 이나 열적인 안정성이 부족하기 때문에, 상기 용도에 적용하려면 이들의 특성을 개선시킬 필요가 있다. 이 때문에, Ag 에 In 을 첨가한 합금과 그 스퍼터링 타깃이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2, 3 을 참조).

한편, 유기 EL 소자 제조시의 유리 기판의 대형화에 수반하여, 반사 전극막 형성에 사용되는 Ag 합금 스퍼터링 타깃도 대형인 것이 사용되게 되었다. 여기서, 생산성을 향상시키기 위해서 대형의 스퍼터링 타깃에 높은 전력을 투입하여 스퍼터링을 실시하면, 이상 방전이 일어나 「스플래시」라고 불리는 현상이 발생하여, 용융된 미립자가 기판에 부착된다. 그 결과, 그 미립자에 의해 배선이나 전극간이 쇼트되고, 유기 EL 소자의 수율을 저하시킨다는 문제가 있다. 탑 이미션 방식의 유기 EL 소자의 반사 전극층에서는, 유기 발광층의 하지 (下地) 층이 되기 때문에, 보다 높은 평탄성이 요구되고 있어 보다 스플래시를 억제할 필요가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 상기 특허문헌 2, 3 의 Ag 합금 스퍼터링 타깃에서는, 합금의 결정립의 평균 입경을 150 ∼ 400 ㎛ 로 하고, 상기 결정립의 입경의 편차를 평균 입경의 20 ％ 이하로 하여, 스퍼터링 타깃의 대형화에 수반한 스퍼터링 타깃으로의 대전력 투입이 실시되어도, 스플래시가 억제되도록 하고 있다.

국제 공개 제2002/077317호 일본 공개특허공보 2011-100719호(A) 일본 공개특허공보 2011-162876호(A)

상기 특허문헌 2 및 3 에 개시된 Ag 합금 스퍼터링 타깃을 사용한 스퍼터링 성막에 있어서, 대전력이 투입되어도 스플래시를 억제하면서 반사 전극막을 형성할 수 있게 되었다. 여기서 사용되는 대형의 Ag 합금 스퍼터링 타깃은, 다음과 같이 하여 제조되고 있다.

먼저, Ag 을 고진공 또는 불활성 가스 분위기 중에서 용해하고, 얻어진 용탕에 소정의 함유량의 In 을 첨가하고, 그 후, 진공 또는 불활성 가스 분위기 중에서 용해하여, Ag-In 합금의 용해 주조 잉곳을 제작한다. 다음으로, Ag-In 합금 결정립의 평균 입경을 소정값으로 하기 위해서, 용해 주조 잉곳을 열간 단조한다. 열간 단조에서는, 단련 성형비 1/1.2 ∼ 1/2 의 업셋 단조가, 단조 방향을 90 도씩 회전하면서 반복된다. 이 단조 후의 잉곳을 원하는 두께가 될 때까지 복수 패스에 의해 냉간 압연하여 판재로 한다. 그리고, 열처리가 실시된 후의 판재를, 원하는 치수까지 프라이즈 가공, 방전 가공 등의 기계 가공에 의해 대형의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃이 제조된다.

그러나, 상기 서술한 제조 방법에서는, 스퍼터링 타깃 제조용의 판재는 Ag-In 합금의 용해 주조 잉곳으로부터 열간 단조와 냉간 압연의 공정을 거쳐 제조되고 있는데, 이 잉곳에는 주조 과정에서 보이드가 발생한다. 또, Ag-In 합금 스퍼터링 타깃의 제조를 위한 Ag 원료 중에는, 원래 산소 (O) 가 미량이지만 존재하고, 나아가서는, 주조 공정 중에 있어서도 산소가 취입될 가능성이 있다. 이들 산소는 일부 잉곳에 고용되어 존재하게 된다. 이들 고용 산소는 보이드로 고정화되는 경향이 있다.

그리고, 보이드 중의 산소 혹은 잉곳 중의 고용 산소는, In 을 In 산화물로 바꾸는 결과, 보이드 주변에는 고저항 물질이 편석되게 된다. 이 보이드 자체는 냉간 압연의 공정에서, 눌려 찌부러져 보이드 압궤부를 형성하고, 스퍼터링 타깃 제조 후에 있어서도 이 고저항 물질의 개재물이 잔존하게 된다. 이 고저항 물질의 개재물이 스퍼터링 성막시에 스플래시 현상을 일으킨다는 문제가 있다.

이 문제가 있기 때문에, 유기 EL 소자의 생산 수율이 충분히 높아져 있다고는 할 수 없고, 새로운 개선이 요구되고 있다.

또한, 상기 서술한 보이드 압궤부에는, 보이드가 완전히 눌려 찌부러져 막힌 것이나, 보이드가 완전히 막히지 않아도, 눌려 찌부러져 변형된 것도 포함된다.

본 발명은, 타깃 중에 내포되는 보이드 압궤부의 생성을 가능한 한 저감시키고, 스퍼터링시의 스플래시 발생을 보다 더 억제할 수 있는 대형의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 바와 같이, 하나의 용해 주조 잉곳으로부터, 하나의 대형 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 제작하고자 하면, 그 주조 잉곳의 형성 과정에서 미세한 보이드의 발생은 피할 수 없기 때문에, 제작된 대형 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃에는, 보이드가 눌려 찌부러진 보이드 압궤부가 내포된다. 그래서, 스퍼터링시의 스플래시 발생을 보다 더 억제하려면, 주조 잉곳 중에 존재하는 산소의 양을 가능한 한 저감시켜, 보이드 발생을 저감시키고, 이 보이드 압궤부의 생성을 억제하면 된다는 지견을 얻을 수 있었다.

따라서, 본 발명은, 상기 지견으로부터 얻어진 것이며, 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 양태를 갖는다.

(1) In：0.1 ∼ 1.5 질량％ 를 함유하고, 잔부가 Ag 및 불가피 불순물로 이루어지고, 불가피 불순물로서 산소 농도가 50 질량ppm 이하로 이루어지는 조성을 갖는 Ag 합금 스퍼터링 타깃으로서, 타깃의 두께 방향 전역에 있어서, 초음파 탐상 장치로 측정되는 보이드 압궤부의 면적률이 스퍼터링 표면의 면적에 대해 1.0 × 10^-4 이하인 것을 특징으로 하는 Ag 합금 스퍼터링 타깃.

(2) 추가로 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상을 0.02 ∼ 2.0 질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 에 기재된 Ag 합금 스퍼터링 타깃.

(3) 상기 스퍼터링 표면의 면적이 0.25 ㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 Ag 합금 스퍼터링 타깃.

이상과 같이, 본 발명의 Ag 합금 스퍼터링 타깃에 관계되는 Ag 합금 판재에 있어서의 조성은, In：0.1 ∼ 1.5 질량％ 를 함유하고, 잔부가 Ag 및 불가피 불순물로 이루어지는 것으로 하고, 혹은, 추가로 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상을 0.02 ∼ 2.0 질량％ 함유하는 것으로 하였다. In 은 스퍼터막의 표면에 산화 피막을 형성하기 쉽고, 이로써 내황화성을 향상시키는 효과가 있지만, 0.1 이하에서는 내황화성이 향상되지 않고, 또, 1.5 이상에서는, 성막된 막의 반사율이 저하되므로, In 의 함유량은 0.1 ∼ 1.5 질량％ 로 하는 것이 바람직하다. 또한 Ag-In 합금에, Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상을 0.02 ∼ 2.0 질량％ 첨가함으로써, 성막된 Ag 합금 박막의 내열성, 내습성, 내식성 (내황화성, 내염수성) 이 더욱 향상되고, 성막 후의 처리 공정 (열처리, 약품을 사용한 에칭 등) 중이나, 제품으로서 출시된 후에 발생하는 Ag 합금 박막의 변질 (열에 의한 응집이나 부식) 에 의한 특성의 저하를 보다 더 억제할 수 있다. 이들 함유량이 0.02 질량％ 미만이면, 상기의 각 특성을 얻을 수 없고, 한편, 그 함유량이, 2.0 질량％ 를 초과하면, 성막된 Ag 합금 박막의 전기 저항이 지나치게 높아지거나 혹은 반사율이 저하된다. 또, 본 발명의 Ag 합금 스퍼터링 타깃에 관계되는 Ag 합금 판재는, 산소 농도가 50 질량ppm 이하라고 했지만, 산소 농도가 50 질량ppm 을 초과하면, 보이드 압궤부 주변에 형성되는 In 의 산화물 입자가 많아지기 때문에, 스퍼터링시에 있어서, 이상 방전, 스플래시의 발생 원인이 된다. 스퍼터링 타깃의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 산소 농도의 하한값은 2 질량ppm 이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

또한, Ag-In 합금에 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상의 원소를 첨가하면, 이들 원소가 In 보다 산화 용이성을 나타내는 경우에는, 그 원소는 In 을 대신하여 보이드 중의 산소 혹은 잉곳 중의 고용 산소와 반응하여, 당해 원소 산화물로 바꾸는 작용을 한다. 여기서, Ag-In 합금에 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상의 원소를 첨가할 때에, 막의 내열성, 내습성, 내식성 (내황화성, 내염수성) 의 추가적인 향상이나, 출하된 후의 Ag 합금막의 변질 (열에 의한 응집이나 부식) 에 의한 특성의 저하를 보다 더 억제하는 것을 도모하기 위해서 첨가되는 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 의 원소마다 조성 범위를 한정하는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, Sb：0.1 ∼ 2 질량％, Mg：0.02 ∼ 0.5 질량％, Pd：0.1 ∼ 2.0 질량％, Cu：0.2 ∼ 1.5 질량％, Sn：0.1 ∼ 2.0 질량％ 이다. 이들 각 범위의 하한에 못 미친 경우에는, 상기 효과를 얻을 수 없고, 한편 각 범위의 상한을 초과하는 경우에는, 성막된 Ag 합금막의 전기 저항이 지나치게 높아지거나 혹은 그 반사율이 저하되는 경우가 있다.

Ag-In 합금에 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상의 원소를 첨가하는 것에 대하여 상기 서술하였으나, 이들의 원소가 첨가된 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 사용한 스퍼터링으로 성막된 Ag 합금 박막에서는, 예를 들어, Sb 의 첨가에 의해 내열성, 내습성을 향상할 수 있고, 또, Mg 의 첨가에 의해 내열성, 내염수성을, Pd 의 첨가에 의해 내습성, 내황화성, 내염수성을, Cu 의 첨가에 의해 내열성, 내황화성을, 그리고, Sn 의 첨가에 의해 내열성, 내습성, 내황화성을 각각 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 보이드 압궤부 주변에 In 산화물이 형성되기 때문에, 본 발명에서는, 보이드 압궤부의 면적률을 1.0 × 10^-4 이하로 하였다. 면적률이 1.0 × 10^-4 를 초과하면, 이상 방전이나 스플래시의 발생을 억제할 수 없게 된다. 스퍼터링 타깃의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 면적률의 하한값은 2 × 10^-6 이지만, 이것에 한정되는 경우는 없다.

또, 통상적으로 스퍼터링 타깃을 대형화하면, 이상 방전 등의 문제가 생기기 쉽지만, 본 발명의 Ag 합금 스퍼터링 타깃에 의하면, 그 표면적이 0.25 ㎡ 이상의 대형이라도, 스플래시를 억제하면서 대전력이 투입된 스퍼터링 성막을 가능하게 하여, 반사 전극막을 형성할 수 있다. 스퍼터링 타깃의 제조 비용과 얻어지는 효과를 고려하면, 바람직한 상기 표면적의 상한값은 6 ㎡ 이지만, 이것에 한정되는 경우는 없다.

본 발명에 의하면, 스퍼터링 중에 대전력을 투입해도, 이상 방전 및 스플래시를 보다 더 억제할 수 있는 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있고, 이 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃, 혹은 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상을 함유시킨 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링함으로써, 반사율이 높고, 우수한 내열성, 내습성, 내식성 (내황화성, 내염수성) 을 갖는 도전성막을 얻을 수 있다.

도 1 은 냉간 압연, 기계 가공 후의 타깃 소재에 관련된 초음파 탐상 검사의 화상을 나타낸다.
도 2 는 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃의 일 구체예에 있어서의 결함부 단면에 대해 EPMA 측정한 각 원소의 원소 분포 이미지이다.

이하, 본 발명의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃의 실시형태에 대하여, 실시예를 참조하여 설명한다. 또한, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 형상은, 평판이어도, 또 원통이어도 된다. 보다 구체적으로는 원반판 형상, 단형판 형상, 다각형판 형상 및 타원판 형상 등의 판상 또는 원통 형상이어도 된다.

본 명세서 중에서 스퍼터링 타깃의 두께 방향이란, 스퍼터링시에 이온화된 원소가 충돌되는 면으로부터의 깊이 방향을 의미한다. 즉, 스퍼터링 타깃이 평판상이면 평판의 두께 방향을 의미하고, 스퍼터링 타깃이 원통형이면 둘레의 벽의 두께 방향을 의미한다.

실시예

본 발명의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃의 제조 순서는 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 제조하기 위한 원료로서 순도：99.99 질량％ 이상의 Ag, 순도：99.9 질량％ 이상의 In 및 순도 99.9 질량％ 의 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 을 준비하였다.

고주파 진공 용해로에, 표 1 에 나타내는 질량비로, Ag 와, In 과, Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중에서 선택된 1 종 이상을 원료로 하여 장전하였다. 용해할 때의 총 질량은 약 300 ㎏ 으로 하였다. 진공 챔버 내를 진공 배기 후, Ar 가스 치환하고, Ag 를 용해한 후, Ar 분위기 중에서 In 을, 나아가서는 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 어느 것을 첨가하고, 합금 용탕을 흑연제 주형에 주조하였다. 용해 후의 주조는 일 방향 응고에 의해 실시하였다. 이 일 방향 응고는, 주형의 바닥부를 수랭시킨 상태에서, 측면은 저항 가열에 의해 미리 가열하고, 이 주형에 용탕을 붓고, 그 후 주형 하부의 저항 가열부의 설정 온도를 서서히 저하시킴으로써 실시하였다. 주조 후, 용탕 표면으로 부상한 산화막 등의 이물질을 포함하는 잉곳 상부의 수축소 부분을 절단하여 제거하고, 건전부로서 약 260 ㎏ 의 다음 공정에 사용하는 Ag-In 합금 잉곳 (φ290 × 370 ㎜) 으로 하였다. 본 실시예에서는, 불활성 가스 분위기 중에서 용해했지만, 진공 분위기에서의 용해에서도 동일한 효과가 얻어진다.

또, 본 실시형태에서는 일 방향 응고에 의해 주조를 실시했지만, 완전 연속 주조법 또는 반연속 주조법 등을 사용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, Ag-In 합금 결정립의 평균 입경을 소정값으로 하기 위해서, 용해 주조 잉곳을 열간 단조하였다. 열간 단조는 800 ℃ 에서 2 시간 가열한 후, 단조 방향을 90 도씩 회전하는 것을 반복하고, 주조 방향：z, z 방향에 대해 90 도의 임의의 방향：x, z 방향 및 x 방향에 대해 90 도의 방향：y 의 모든 방향에 대하여 단조하였다. 보다 상세하게는, 원주상으로 주조된 잉곳을 먼저 각형으로 단조하였다. 그 후, 각형의 잉곳을 전회의 단조 방향과 90 도 회전시키고, 단조를 반복하였다. 이 때, 각형 잉곳의 세로, 가로, 높이 방향의 모든 방향에서 단조를 실시하도록 회전시켰다. 1 회당의 단련 성형비는 1/1.2 ∼ 1/2 로 하고, 방향을 바꾸어 15 회의 업셋 단조를 반복하였다. 16 회째의 단조에서 전신하여, 대략 600 × 910 × 45 (㎜) 의 치수로 성형하였다. 이와 같이 단조를 반복함으로써, Ag-In 스퍼터링 타깃의 Ag-In 합금 결정립의 평균 입경을 원하는 값으로 하고, 또한 Ag-In 합금 결정립의 입경의 편차를 제어하였다.

다음으로, 단조 후의 잉곳을 원하는 두께가 될 때까지, 냉간 압연하여, 대략 1200 × 1300 × 16 (㎜) 의 판재로 하였다. 이 냉간 압연에서의 1 패스당의 압하율은 5 ∼ 10 ％ 로 하고, 합계 10 패스 실시하였다. 총 압하율：{(냉간 압연 전의 잉곳의 두께) - (냉간 압연 후의 잉곳의 두께)}/(냉간 압연 전의 잉곳의 두께) 를 64 ％ 로 하였다. 압연 후, 판재를 600 ℃ 에서 2 시간 가열 유지하고, 재결정화 처리를 실시하였다.

다음으로, 얻어진 판재를 1100 × 1200 × 12 (㎜) 의 치수로 기계 가공하여, 대형의 실시예 1 ∼ 21 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

비교예

본 발명과 비교하기 위해, 실시예 1 ∼ 21 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃과 동일한 제조 순서에 따라, 비교예 1 ∼ 6 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 제작하였다. 단, 용해 후의 주조에 대해서는 일 방향 응고가 아니라, 통상적인 흑연제 주형에 부음으로써 실시하였다. 비교예 1 에서는, In 의 첨가량은 실시예 2 의 경우와 동일하지만, 보이드 압궤부가 존재하지 않는 타깃 건전부에 있어서의 산소 농도를 80 질량ppm 으로 하여 제작하였다. 비교예 2 에서는, In 과 Sb 의 첨가량은 실시예 5 의 경우와 동일하지만, 타깃 건전부에 있어서의 산소 농도를 75 질량ppm 으로 하여 제작하였다. 비교예 3 에서는, In 과 Mg 의 첨가량은 실시예 8 의 경우와 동일하지만, 타깃 건전부에 있어서의 산소 농도를 85 질량ppm 으로 하여 제작하였다. 비교예 4 에서는, In 과 Pd 의 첨가량은 실시예 11 의 경우와 동일하지만, 타깃 건전부에 있어서의 산소 농도를 90 질량ppm 으로 하여 제작하였다. 비교예 5 에서는 In 과 Cu 의 첨가량은 실시예 14 의 경우와 동일하지만, 타깃 건전부에 있어서의 산소 농도를 70 질량ppm 으로 하여 제작하였다. 또한, 비교예 6 에서는 In 과 Sn 의 첨가량은 실시예 17 의 경우와 동일하지만, 타깃 건전부에 있어서의 산소 농도를 80 질량ppm 으로 하여 제작하였다.

＜타깃 중의 보이드 압궤부의 관찰＞

초음파 탐상 장치 (크라우트크래머사 제조, PDS-3400) 를 사용하여, Ag-In 합금에 의한 타깃 내부에 잔존하는 보이드 압궤부에 대해 관찰하였다. 일 방향 응고에 의해 주조한 경우와 통상적인 주조를 실시한 경우에 있어서의 보이드 압궤 부분의 존재를 관찰한 결과, 일 방향 응고 주조의 경우와 통상 주조의 경우 양방 모두 보이드 압궤부로 보이는 반사가 확인되었다.

＜타깃 중의 산소 농도의 계측＞

이상과 같이 제작한 실시예 1 ∼ 21 및 비교예 1 ∼ 6 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃에 있어서의 타깃 중의 산소 농도에 대해 계측하였다. 그 결과가 표 1 에 나타나 있다.

이 산소 농도의 계측에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이 주조에 의해 제조한 잉곳으로부터, 기계 가공에 의해 절삭 부스러기를 채취하고, 이 절삭 부스러기에 대하여, 산소 가스 분석 장치 (호리바 제작소 제조, EMGA-550) 에 의해 분석하여, 산소 농도를 구하였다.

＜보이드 압궤부의 면적률의 계측＞

이상과 같이 제작한 실시예 1 ∼ 21 및 비교예 1 ∼ 6 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃에 있어서의 보이드 압궤부의 면적률에 대해 계측하였다. 그 결과가 표 1 에 나타나 있다.

이 면적률의 계측에 있어서는, 상기 초음파 탐상 장치를 사용하여, Ag-In 합금에 의한 스퍼터링 타깃에 대하여 전면에 걸쳐서 탐상을 실시하였다. 이 때의 초음파의 주파수는 10 ㎒, 게인은 40 dB 로 하였다. 도 1 에 나타나는 탐상 결과가 되는 화상을 얻었다.

탐상에 의해 얻어진 실제의 화상에서는 컬러 표시되고, 초음파의 반사를 검출할 수 있었던 부분 (표면 반사, 바닥면 반사를 제외한다) 에 대해서는 붉게 표시된다. 도 1 에 나타낸 화상에서는 이 컬러 화상을 흑백 표시하고 있기 때문에 이 검출 부분은 흰 반점으로서 나타난다. 이 흰 반점 부분을 보이드 압궤부로 판정하였다.

얻어진 탐상 결과의 화상을 2 치화하고, 시판되는 PC 용 화상 처리 소프트웨어에 의해 보이드 압궤 부분의 전체에 대한 면적률을 계측하였다. 보이드 압궤부의 면적률：(반점부 면적)/(타깃의 스퍼터되는 면의 면적) 으로 하였다.

＜이상 방전 횟수의 계측＞

상기 실시예 1 ∼ 21 및 비교예 1 ∼ 6 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링 성막했을 때, 이상 방전 횟수의 계측을 실시하였다.

실시예 1 ∼ 3 및 비교예의 각 타깃 판재에 있어서의 보이드 압궤부로 보이는 반사가 검출된 부분으로부터, 직경 152.4 ㎜ 의 원반을 잘라 기계 가공에 의해 두께를 6 ㎜ 로 하고, 이것을 무산소동제의 배킹 플레이트에 In 땜납을 사용하여 접합하여, 평가용의 각 스퍼터링 타깃을 제작하였다.

이들 평가용 스퍼터링 타깃을 스퍼터링 장치에 장착하고, 직류 1000 W 의 전력, Ar 가스압 0.5 ㎩ 의 조건에서, 1 시간의 스퍼터링 방전을 실시하고, 이 방전중에 발생하는 이상 방전의 횟수를 직류 전원에 탑재되어 있는, 이상 방전의 검지 기능을 사용하여 계측하였다. 그 결과가 표 1 에 나타나 있다.

＜보이드 압궤부의 관찰＞

시험 후, 이들 평가용 스퍼터링 타깃을 배킹 플레이트로부터 박리하고 절단하고, 초음파 탐상의 결과로부터 주조 결함이 존재한다고 생각되는 부분으로부터 시험편을 잘라내어, 수지 매몰, 연마를 실시한 후, EPMA 로 단면 관찰과 원소 분석 (면분석) 을 실시하였다.

도 2 에는, Ag-In 합금 스퍼터링 타깃의 일 구체예에 있어서의 결함부 단면에 대해 EPMA 측정한 각 원소의 원소 분포 이미지가 나타나 있다. 이 원소 분포 이미지에 의하면, 원래 존재하고 있다고 생각되는 보이드가 냉간 압연 등에 의해 찌부러져 보이드 압궤 부분으로서 줄무늬상으로 되어 있는 것이 관찰된다. 그 결함 부분에 In 이 줄무늬상으로 편석되고, 산소 (O) 의 농도도 이 In 의 줄무늬를 따라 높은 것이 관찰된다. 이들의 점으로부터, 보이드 압궤부에서는 편석된 In 이 보이드 중의 산소 (O) 에 의해 산화되어, In 산화물로서 줄무늬상으로 존재하는 것을 알 수 있다.

이 결과에 의하면, 타깃 중의 산소 농도가 낮은 실시예 1 ∼ 21 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃에서는, 보이드 압궤부의 면적률이 작고, 스퍼터링시의 이상 방전 횟수가 DC 스퍼터링에 있어서 지장이 없는 정도로 낮은 것이 확인되었다.

이에 대하여, 타깃 중의 산소 농도가 높은 비교예 1 ∼ 6 의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃에서는, 보이드 압궤부의 면적률이 커지고, 스퍼터링시의 이상 방전 횟수도 많은 것이 확인되어 DC 스퍼터링에 지장이 있었다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 스퍼터링 성막에 있어서, 대전력이 투입되어도 스플래시를 억제하고, 반사 전극막을 형성할 수 있게 된 대형의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃이 얻어지는 것이 확인되었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 Ag-In 합금 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링함으로써, 유기 EL 막의 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims

In：0.1 ∼ 1.5 질량％ 를 함유하고, 잔부가 Ag 및 불가피 불순물로 이루어지고, 불가피 불순물로서 산소 농도가 50 질량ppm 이하로 이루어지는 조성을 갖는 Ag 합금 스퍼터링 타깃으로서,
타깃의 두께 방향 전역에 있어서, 초음파 탐상 장치로 측정되는 보이드 압궤부의 면적률이 스퍼터링 표면의 면적에 대해 1.0 × 10^-4 이하인 것을 특징으로 하는 Ag 합금 스퍼터링 타깃.
제 1 항에 있어서,
추가로 Sb, Mg, Pd, Cu 및 Sn 중 1 종 이상을 0.02 ∼ 2.0 질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 Ag 합금 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스퍼터링 표면의 면적이 0.25 ㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 Ag 합금 스퍼터링 타깃.