KR20160041013A - Oxide sintered compact and method of producing same, oxide sputtering target, and conductive oxide film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 산화물 소결체, 산화물 스퍼터링 타깃 및 도전성 산화물 박막 그리고 산화물 소결체의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 고투과율이면서 또한 고굴절률로 아모르퍼스의 도전성 산화물 박막을 형성하는 데에 적합한 산화물 소결체 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.The present invention relates to an oxide-sintered body, an oxide-sputtering target, a conductive oxide thin film and a method of manufacturing the oxide-sintered body, and more particularly to an oxide-sintered material sputtering target suitable for forming a conductive oxide thin film of amorphous with a high transmittance and a high refractive index .
디스플레이나 터치 패널 등의 각종 광 디바이스에 있어서 가시광을 이용하는 경우, 사용하는 재료는 투명할 필요가 있고, 특히, 가시광 영역의 전역에 있어서, 높은 투과율을 갖는 것이 요망된다. 또, 각종 광 디바이스에서는, 구성되는 막 재료나 기판과의 계면에서의 굴절률 차에 의한 광 손실이 발생하는 경우가 있고, 이들 광 손실을 개선하는 방법으로서, 굴절률이나 광학막 두께 조정을 위한 광학 조정막을 도입한다는 방법이 있다. 광학 조정막에 요구되는 굴절률은, 각종 디바이스의 구조에 따라 상이하므로, 폭넓은 범위의 굴절률이 필요하게 된다. 또 사용되는 장소에 따라서는 도전성이 필요하게 되는 경우도 있다.When visible light is used in various optical devices such as a display and a touch panel, the material to be used needs to be transparent, and in particular, it is desired to have a high transmittance throughout the visible light region. In addition, in various optical devices, there is a case where light loss due to the difference in refractive index between the film material and the substrate is generated, and as a method for improving the light loss, optical adjustment for adjusting the refractive index and optical film thickness There is a method of introducing a film. Since the refractive index required for the optical adjusting film differs depending on the structure of various devices, a wide range of refractive index is required. Also, depending on the place where it is used, conductivity may be required.
또, 광학 조정막에 필요하게 되는 특성으로서, 종래는, 굴절률이나 소쇠 계수 (고투과율) 가 주요했지만, 최근에는, 추가적인 고성능화를 위해서, 굴절률이나 소쇠 계수 (고투과율) 외에도, 도전성이나 에칭성 (에칭 가능), 내수성, 아모르퍼스 막과 같은 복수의 특성의 공존이 요구되고 있다. 이와 같은 복수의 특성을 공존시키기 위해서는, 단체의 산화물막으로는 곤란하고, 복수의 산화물을 혼합시킨 복합 산화물막이 필요하다. 특히, 삼원계 이상의 산화물을 혼합시킨 복합 산화물막이 유효하다.In recent years, in addition to the refractive index and the extinction coefficient (high transmittance), in addition to the refractive index and the extinction coefficient (high transmittance), the conductivity and the etching property Etching capability), water resistance, and amorphous film. In order to coexist such a plurality of characteristics, it is difficult to form a single oxide film, and a composite oxide film in which a plurality of oxides are mixed is required. Particularly, a composite oxide film in which oxides of three or more systems are mixed is effective.
일반적으로 투명하고 도전성이 있는 재료로는, ITO (산화인듐-산화주석), IZO (산화인듐-산화아연), GZO (산화갈륨-산화아연), AZO (산화알루미늄-산화아연)등이 알려져 있다. 그러나, 이들 재료는 파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 1.95 ∼ 2.05 정도의 범위에 수렴되는 것으로, 광학 조정을 위한 고굴절률재 (n > 2.05) 로는 사용할 수 없다. 또, ITO 는, 투과율을 높이기 위해서, 성막시에 기판 가열하거나, 또는, 성막 후에 어닐이 필요하게 되기 때문에, 가열할 수 없는 플라스틱 기판이나 유기 EL 디바이스 용도 등으로의 사용은 어렵다는 문제가 있다. 또, IZO 는, 단파장측에 흡수를 갖기 때문에, 황색을 띤 막이 되어 버린다는 문제가 있다.As materials which are generally transparent and conductive, there are known ITO (indium oxide-tin oxide), IZO (indium oxide-zinc oxide), GZO (gallium oxide-zinc oxide), AZO (aluminum oxide-zinc oxide) . However, these materials converge in the range of about 1.95 to 2.05 at a wavelength of 550 nm, and can not be used as a high refractive index material (n> 2.05) for optical adjustment. In addition, since ITO has to be heated at the time of film formation or annealed after film formation in order to increase the transmittance, there is a problem that it is difficult to use ITO for plastic substrate or organic EL device which can not be heated. Further, since IZO has absorption at a short wavelength side, it has a problem that it becomes a yellowish film.
이와 같은 문제에 대해, 본 발명자는 이전에, 조성 조정한 산화물 소결체 스퍼터링 타깃을 이용하여, 고투과율이면서 또한 고굴절률의 도전성 아모르퍼스 박막을 형성하는 것에 성공하였다 (특허문헌 1). 그런데 연구를 진행시킨 결과, 조성 범위 중에는 얻어진 박막이 결정화막이 되는 조성 범위를 포함하고 있어, 플렉시블 디바이스로서 사용하는 경우나 수분으로부터의 보호가 필요한 경우에는, 이와 같은 결정화막은 적합하지 않은 경우가 있었다. 또한, 박막의 용도에 따라서는, 결정화막인 편이 바람직한 경우도 있고, 특허문헌 2 에서는, 박막 트랜지스터용인 경우, 비정질막으로는 안정적인 막이 얻어지지 않는다고 되어 있다. 또, 종래에는, 투명 도전막으로서의 넓은 조성 범위가 알려져 있어도 (예를 들어, 특허문헌 3), 막의 결정질성에 대해서까지 특별히 의식되는 경우는 없었다.The present inventor has succeeded in forming a conductive amorphous thin film having a high transmittance and a high refractive index using the oxide-sintered product sputtering target whose composition has been previously adjusted (Patent Document 1). However, as a result of conducting the research, it has been found that such a crystallized film may not be suitable when used as a flexible device or when protection against moisture is required. Further, depending on the use of the thin film, a crystallized film may be preferable. In the case of the thin film transistor, a stable film can not be obtained as an amorphous film in Patent Document 2. In the past, although a wide range of composition as a transparent conductive film has been known (for example, Patent Document 3), there has been no case where the crystallinity of the film is particularly conscious.
본 발명은, 가시광의 고투과율과 고굴절률을 실현할 수 있는, 도전성 박막을 얻는 것이 가능한 소결체를 제공하는 것을 과제로 한다. 이 박막은, 투과율이 높고, 또한, 굴절률이 높기 때문에, 디스플레이나 터치 패널 등의 광 디바이스용의 박막, 특히 광학 조정용의 박막으로서 유용하다. 또, 본 발명은, 상대 밀도가 높고, 체적 저항률이 낮으며, DC 스퍼터링이 가능한 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은, 광 디바이스의 특성의 향상, 설비 비용의 저감화, 성막의 특성을 대폭으로 개선하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a sintered body capable of realizing a high transmittance and a high refractive index of visible light and capable of obtaining a conductive thin film. This thin film is useful as a thin film for an optical device such as a display or a touch panel, particularly a thin film for optical adjustment, because it has a high transmittance and a high refractive index. Another object of the present invention is to provide a sputtering target that has a high relative density and a low volume resistivity and is capable of DC sputtering. An object of the present invention is to improve characteristics of an optical device, reduce facility cost, and significantly improve the characteristics of film formation.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, 하기에 제시하는 재료계를 채용함으로써, 고투과율이면서 또한 고굴절률의 도전성 박막을 얻는 것이 가능해지고, 양호한 광학 특성을 확보할 수 있으며, 나아가서는, DC 스퍼터링에 의한 안정적인 성막이 가능하고, 그 박막을 사용하는 광 디바이스의 특성 개선, 생산성 향상이 가능하다는 지견을 얻었다.Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies and as a result, it has become possible to obtain a conductive thin film having a high transmittance and a high refractive index by using the material system described below, , It is possible to perform stable film formation by DC sputtering, and it is possible to improve the characteristics of the optical device using the thin film and improve the productivity.
본 발명자는 이 지견에 기초하여, 하기의 발명을 제공한다.The present inventors provide the following invention based on this finding.
1) 인듐 (In), 티탄 (Ti), 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및 산소 (O) 로 이루어지고, Ti 에 대한 In 의 함유량이 원자수 비로 3.0 ≤ In/Ti ≤ 5.0, In 과 Ti 에 대한 Zn 과 Sn 의 함유량이 원자수 비로 0.2 ≤ (Zn + Sn)/(In + Ti) ≤ 1.5, Sn 에 대한 Zn 의 함유량이 원자수 비로 0.5 ≤ Zn/Sn ≤ 7.0 의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.(In), titanium (Ti), zinc (Zn), tin (Sn) and oxygen (O) The content of Zn and Sn in terms of atomic ratio to Ti satisfies the relation of 0.2? (Zn + Sn) / (In + Ti)? 1.5 and the content of Zn to Sn is 0.5? Zn / Sn? And an oxide sintered body.
2) 상대 밀도가 90 % 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 산화물 소결체.2) The oxide-sintered body according to 1) above, wherein the relative density is 90% or more.
3) 체적 저항률이 10 Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1) 또는 2) 에 기재된 산화물 소결체.3) The oxide-sintered body according to 1) or 2), wherein the volume resistivity is 10 Ω cm or less.
4) 인듐 (In), 티탄 (Ti), 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및 산소 (O) 로 이루어지고, Ti 에 대한 In 의 함유량이 원자수 비로 3.0 ≤ In/Ti ≤ 5.0, In 과 Ti 에 대한 Zn 과 Sn 의 함유량이 원자수 비로 0.2 ≤ (Zn + Sn)/(In + Ti) ≤ 1.5, Sn 에 대한 Zn 의 함유량이 원자수 비로 0.5 ≤ Zn/Sn ≤ 7.0 의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 막.(4) A thin film made of indium (In), titanium (Ti), zinc (Zn), tin (Sn) and oxygen (O), wherein the content of In with respect to Ti is 3.0 ≦ In / Ti ≦ 5.0, The content of Zn and Sn in terms of atomic ratio to Ti satisfies the relation of 0.2? (Zn + Sn) / (In + Ti)? 1.5 and the content of Zn to Sn is 0.5? Zn / Sn? ≪ / RTI >
5) 파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 2.05 이상인 것을 특징으로 하는 상기 4) 에 기재된 막.5) The film according to 4) above, wherein the refractive index at a wavelength of 550 nm is 2.05 or more.
6) 파장 405 ㎚ 에 있어서의 소쇠 계수가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 상기 4) 또는 5) 에 기재된 막.6) The film according to 4) or 5), wherein an extinction coefficient at a wavelength of 405 nm is 0.05 or less.
7) 체적 저항률이 1 ㏁㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 4) ∼ 6) 중 어느 하나에 기재된 막.7) The membrane according to any one of 4) to 6) above, wherein the volume resistivity is 1 ㏁ or less.
8) 아모르퍼스인 것을 특징으로 하는 상기 4) ∼ 7) 중 어느 하나에 기재된 막.(8) The membrane according to any one of (4) to (7) above, wherein the membrane is amorphous.
9) 상기 1) ∼ 3) 중 어느 하나에 기재된 산화물 소결체의 제조 방법으로서, 원료 분말을 불활성 가스 또는 진공 분위기하, 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하에서 가압 소결하거나 또는 원료 분말을 프레스 성형한 후, 이 성형체를 불활성 가스 또는 진공 분위기하, 1000 ℃ 이상 1500 ℃ 이하에서 상압 소결하는 것을 특징으로 하는 산화물 소결체의 제조 방법.(9) A method for producing an oxide-sintered body according to any one of (1) to (3), wherein the raw material powder is pressed and sintered at 900 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower in an inert gas or vacuum atmosphere, And sintering the molded body under atmospheric pressure in an inert gas or a vacuum atmosphere at a temperature of 1000 ° C or higher and 1500 ° C or lower.
본 발명에 의하면, 상기에 나타내는 재료계를 채용함으로써, 고투과율이면서 또한 고굴절률의 도전성 막 (특히, 아모르퍼스막) 을 얻는 것이 가능해져, 원하는 광학 특성을 확보할 수 있음과 함께, 양호한 에칭성이나 고온 고습 내성을 확보할 수 있다. 또, 본 발명은, 각종 광 디바이스의 특성의 향상, 설비 비용의 저감화, 성막 속도의 향상에 의한 생산성의 대폭적인 개선이라는 우수한 효과를 갖는다.According to the present invention, it is possible to obtain a conductive film (particularly, an amorphous film) having a high transmittance and a high refractive index by employing the material system described above, thereby securing a desired optical characteristic, And high temperature and high humidity resistance can be ensured. Further, the present invention has an excellent effect of remarkably improving the productivity by improving the characteristics of various optical devices, reducing the equipment cost, and improving the film forming speed.
도 1 은, 본 발명의 스퍼터링에 의해 형성한 막의 X 선 회절 스펙트럼을 나타내는 도면이다.1 is an X-ray diffraction spectrum of a film formed by sputtering of the present invention.
본 발명의 산화물 소결체는, 인듐 (In), 티탄 (Ti), 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및 산소 (O) 로 이루어지고, Ti 에 대한 In 의 함유량이 원자수 비로 3.0 ≤ In/Ti ≤ 5.0, In 과 Ti 에 대한 Zn 과 Sn 의 함유량이 원자수 비로 0.2 ≤ (Zn + Sn)/(In + Ti) ≤ 1.5, Sn 에 대한 Zn 의 함유량이 원자수 비로 0.5 ≤ Zn/Sn ≤ 7.0 의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 것이다.The oxide sintered body of the present invention is made of indium (In), titanium (Ti), zinc (Zn), tin (Sn) and oxygen (O), and the content of In with respect to Ti is 3.0? (Zn + Sn) / (In + Ti) < / = 1.5, and the content of Zn to Sn is 0.5? Zn / Sn? Of the first and second regions.
이 산화물 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃을 사용함으로써, 고투과율이면서 또한 고굴절률로서, 아모르퍼스의 도전성 산화물막을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 재료는, 인듐 (In), 티탄 (Ti), 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및 산소 (O) 를 구성 원소로 하지만, 그 재료 중에는 불가피적 불순물도 함유된다.By using a sputtering target made of this oxide-sintered body, a conductive oxide film of amorphous can be obtained with a high transmittance and a high refractive index. The material of the present invention contains indium (In), titanium (Ti), zinc (Zn), tin (Sn), and oxygen (O) as constituent elements. Inevitable impurities are also contained in the material.
In-Ti-Zn-O (산화인듐-산화티탄-산화아연) 의 막은, 양호한 도전성을 갖는 조성 영역에서는 결정화되기 쉽고, 또, 스퍼터링시 (산소 도입 있음) 에 고투과율화와 저저항화가 상반되는 특성이 되어, 특성 조정이 어렵다는 문제가 있다. ZnO 의 함유량이 많은 경우, ZnO 의 산소 결손에 의한 도전성이 주가 되는데, 이 산소 결손은 도전성을 발현시키는 (저저항화하는) 한편, 광 흡수를 일으켜 버리기 (저투과율화) 때문이다. 그러나, 이 계에 소정 비율의 주석 (Sn) 을 첨가함으로써, IZTO 의 호모로거스 구조를 형성 (결정화) 하고자 하는데, 스퍼터링과 같은 급랭 성막 하에서는 결정화되지 않고, 아모르퍼스화할 수 있다. 또, 이와 같은 주석의 첨가는, 고투과율화와 저저항화를 양립시킬 수 있으므로, 특성의 조정이 용이해진다. 이것은, 주석 첨가에 의해 상기 서술한 도전성 메카니즘이 변화되었기 때문인 것으로 생각된다.The film of In-Ti-Zn-O (indium oxide-titanium oxide-zinc oxide) tends to be crystallized in a composition region having good conductivity and also has a high transmittance and low resistance at the time of sputtering And there is a problem that it is difficult to adjust the characteristics. When the content of ZnO is large, the conductivity due to the oxygen deficiency of ZnO is predominant. This oxygen deficiency causes the occurrence of light absorption (low transmittance) while developing conductivity (lowering resistance). However, it is desired to form (crystallize) a homologous structure of IZTO by adding a predetermined ratio of tin (Sn) to this system, but it can be amorphous without being crystallized under the quench film such as sputtering. Further, the addition of such tin makes it possible to achieve both a high transmittance and a low resistance, so that it is easy to adjust the characteristics. It is considered that this is because the above-described conductive mechanism is changed by the addition of tin.
또한, 소정 비율의 주석 첨가는, 양호한 에칭성이나 고온 고습 내성을 부여한다는 부차적인 작용 효과를 갖는다.In addition, the addition of a predetermined proportion of tin has a secondary effect that gives good etching property and high temperature and high humidity resistance.
본 발명에 있어서, Ti 에 대한 In 의 함유량을 원자수 비로 3.0 ≤ In/Ti ≤ 5.0 의 관계식을 만족하도록 한다. 이 범위를 초과하면, 원하는 광학적, 전기적 특성이 얻어지지 않고, 특히, 원자수 비 In/Ti 가 3.0 미만이면 고저항이 되고, 한편, 원자수 비 In/Ti 가 5.0 을 초과하면 광 흡수가 커짐과 함께, 고굴절률이 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 단, 상기의 범위를 초과하는 경우라고 해도, Ti 에 대한 In 의 함유량이 원자수 비로 2.5 ≤ In/Ti ≤ 7.0 이면, 비교적 양호한 광학적, 전기적 특성이 얻어진다.In the present invention, the content of In with respect to Ti is determined so as to satisfy the relation of 3.0? In / Ti? 5.0 by atomic number ratio. When the atomic ratio In / Ti is less than 3.0, high resistance is obtained. On the other hand, when the atomic ratio In / Ti exceeds 5.0, the light absorption becomes large , There is a problem that a high refractive index can not be obtained. However, even if it exceeds the above range, comparatively good optical and electrical characteristics can be obtained when the content of In relative to Ti is 2.5? In / Ti? 7.0 in atomic number ratio.
또, 본 발명에 있어서, In 과 Ti 의 합계 함유량에 대한 Zn 과 Sn 의 합계 함유량을 원자수 비로 0.1 ≤ (Zn + Sn)/(In + Ti) ≤ 3.0 의 관계식을 만족하도록 한다. 이 범위를 초과하면 원하는 광학적, 전기적 특성이 얻어지지 않으므로 바람직하지 않다. 특히, 원자수 비 (Zn + Sn)/(In + Ti) 가 0.1 미만이면 고저항이라는 문제가 있고, 한편, 원자수 비 (Zn + Sn)/(In + Ti) 가 3.0 을 초과하면, 막이 결정화되어 버리고, 또, 광 흡수가 커진다는 문제가 있다. 단, 상기의 범위를 초과하는 경우라고 해도, In 과 Ti 의 합계 함유량에 대한 Zn 과 Sn 의 합계 함유량이 원자수 비로 0.1 ≤ (Zn + Sn)/(In + Ti) ≤ 3.5 이면, 비교적 양호한 광학적, 전기적 특성이 얻어진다.In the present invention, the total content of Zn and Sn relative to the total content of In and Ti satisfies the relationship of 0.1? (Zn + Sn) / (In + Ti)? Exceeding this range is not preferable because desired optical and electrical characteristics can not be obtained. In particular, when the atomic ratio (Zn + Sn) / (In + Ti) is less than 0.1, there is a problem of high resistance. On the other hand, There is a problem in that the light absorption is increased. If the total content of Zn and Sn relative to the total content of In and Ti is 0.1? (Zn + Sn) / (In + Ti)? 3.5 in terms of atomic ratio, even if it exceeds the above range, , And electrical characteristics are obtained.
또한, 본 발명에 있어서, Sn 에 대한 Zn 의 함유량을 원자수 비로 0.5 ≤ Zn/Sn ≤ 7.0 의 관계식을 만족하도록 한다. 이 범위를 초과하면, 원하는 광학적, 전기적 특성이 얻어지지 않으므로 바람직하지 않다. 특히, 원자수 비 Zn/Sn 이 0.5 미만이면 고저항이 되고, 한편, 원자수 비 Zn/Sn 이 7.0 을 초과하면, 막이 결정화되어 버리고, 또, 광 흡수가 커진다는 문제가 있다. 단, 상기의 범위를 초과하는 경우라고 해도, Sn 에 대한 Zn 의 함유량이 원자수 비로 0.1 ≤ Zn/Sn ≤ 10.0 이면, 비교적 양호한 광학적, 전기적 특성이 얻어진다.Further, in the present invention, the content of Zn to Sn is satisfied with the relation of 0.5? Zn / Sn? 7.0 by atomic number ratio. Exceeding this range is not preferable because desired optical and electrical characteristics can not be obtained. In particular, when the atomic ratio Zn / Sn is less than 0.5, high resistance is obtained. On the other hand, when the atomic ratio Zn / Sn exceeds 7.0, the film is crystallized and the light absorption becomes large. However, even if it exceeds the above range, relatively good optical and electrical characteristics can be obtained when the content of Zn with respect to Sn is 0.1? Zn / Sn? 10.0 in atomic number ratio.
본 발명의 소결체는, 인듐 (In), 티탄 (Ti), 아연 (Zn) 및 주석 (Sn) 이 상기 원자수 비를 만족하는 것을 특징으로 하는 것이지만, 각 성분의 함유량은, In 함유량이 In2O3 환산으로 5 ∼ 50 ㏖%, Ti 함유량이 TiO2 환산으로 4 ∼ 40 ㏖%, Zn 함유량이 ZnO 환산으로 4 ∼ 60 ㏖%, Sn 함유량이 SnO 환산으로 5 ∼ 40 ㏖% 로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조성 범위의 소결체 타깃은, 우수한 광학적 특성이나 전기적 특성의 도전성 박막을 얻는 데에 유효하다. 또한, 상기에서는, 소결체 중의 각 금속의 함유량을 산화물 환산으로 기재하고 있는데, 이것은 원료의 배합을 산화물로 조정하는 데에 적합하기 때문이다. 또, 통상의 분석 장치에 있어서는, 산화물이 아니라 각 금속 원소의 함유량 (중량%) 이 특정 가능하다. 따라서, 타깃의 각 조성을 특정하기 위해서는, 각 금속 원소의 함유량을, 각 산화물을 상정하여 환산한 양 (㏖%) 으로 특정하면 된다.Sintered body of the present invention, indium (In), titanium (Ti), zinc (Zn), and tin (Sn), but characterized in that satisfies the defensive the atom, the content of each component is, the In content of In 2 It is preferable that the Ti content is 4 to 40 mol% in terms of TiO 2 , the Zn content is 4 to 60 mol% in terms of ZnO, and the Sn content is 5 to 40 mol% in terms of SnO in terms of O 3 Do. The sintered body target having such a composition range is effective for obtaining a conductive thin film having excellent optical characteristics and electrical characteristics. In the above description, the content of each metal in the sintered body is expressed in terms of oxide, which is suitable for adjusting the blending of the raw materials with oxides. Further, in a conventional analyzer, the content (wt.%) Of each metal element, not the oxide, can be specified. Therefore, in order to specify each composition of the target, the content of each metal element may be specified by the amount (mol%) converted on the assumption of each oxide.
본 발명의 소결체는, 스퍼터링 타깃으로서 사용하는 경우, 상대 밀도 90 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 밀도의 향상은, 스퍼터막의 균일성을 높이고, 또 스퍼터시의 파티클의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 갖는다. 상대 밀도 90 % 이상은, 후술하는 본 발명의 소결체의 제조 방법에 의해 실현할 수 있다.When used as a sputtering target, the sintered body of the present invention preferably has a relative density of 90% or more. The improvement in density has the effect of enhancing the uniformity of the sputter film and suppressing the generation of particles at the time of sputtering. The relative density of 90% or more can be realized by a manufacturing method of a sintered body of the present invention to be described later.
또, 본 발명의 소결체는, 스퍼터링 타깃으로서 사용하는 경우, 체적 저항률 10 Ω㎝ 이하로 하는 것이 바람직하다. 체적 저항률의 저하에 의해, DC 스퍼터에 의한 성막이 가능해진다. DC 스퍼터는 RF 스퍼터에 비해, 성막 속도가 빠르고, 스퍼터링 효율이 우수하여, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 제조 조건에 따라서는, RF 스퍼터를 실시하는 경우도 있지만, 그 경우에도, 성막 속도의 향상이 있다.When the sintered body of the present invention is used as a sputtering target, the volume resistivity is preferably 10 cm or less. Due to the lowering of the volume resistivity, film formation by DC sputtering becomes possible. DC sputtering has a higher film forming speed and sputtering efficiency than RF sputtering, and can improve throughput. Depending on the manufacturing conditions, RF sputtering may be carried out. In this case, however, the film forming speed is improved.
본 발명의 스퍼터링에 의해 제조되는 박막은, 아모르퍼스인 것을 특징으로 한다. 아모르퍼스 막은, 플렉시블 디바이스용 재료나 수분 저투과율 (수분 보호) 의 재료로서 특히 적합하다. 또, 본 발명의 박막은, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률 2.05 이상을 달성할 수 있다. 또, 본 발명의 박막은, 파장 405 ㎚ 에 있어서의 소쇠 계수 0.05 이하를 달성할 수 있다. 또한 본 발명의 박막은, 체적 저항률 1 ㏁㎝ 이하를 달성할 수 있다. 이와 같은 고굴절률이고 투과율이 높은 도전성의 박막은, 광학 조정용의 박막으로서, 디스플레이나 터치 패널 등의 광 디바이스용으로 유용하다. 특히, 본 발명은, 파장 405 ㎚ 에 있어서의 소쇠 계수가 0.05 이하로 가시광의 단파장역에 있어서 흡수가 거의 없는 고굴절률의 막을 얻을 수 있기 때문에, 원하는 광학 특성을 얻기 위해서 우수한 재료계라고 할 수 있다.The thin film produced by the sputtering of the present invention is characterized by being amorphous. The amorphous film is particularly suitable as a material for a flexible device and a material having a low water permeability (moisture protection). Further, the thin film of the present invention can achieve a refractive index of 2.05 or more at a wavelength of 550 nm. Further, the thin film of the present invention can attain an extinction coefficient of 0.05 or less at a wavelength of 405 nm. Further, the thin film of the present invention can achieve a volume resistivity of 1 M OMEGA or less. Such a conductive thin film having a high refractive index and a high transmittance is a thin film for optical adjustment and is useful for an optical device such as a display or a touch panel. Particularly, in the present invention, a film having a high refractive index with almost no absorption in a short wavelength range of visible light can be obtained with an extinction coefficient of 0.05 or less at a wavelength of 405 nm, and therefore, it is an excellent material system for obtaining desired optical characteristics .
본 발명의 소결체는, 각 구성 금속의 산화물 분말로 이루어지는 원료 분말을, 불활성 가스 분위기 또는 진공 분위기하, 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하에서 가압 소결하거나, 또는 원료 분말을 프레스 성형한 후, 이 성형체를 불활성 가스 또는 진공 분위기하, 1000 ℃ 이상 1500 ℃ 이하에서 상압 소결하는 것이 바람직하다. 가압 소결에서 900 ℃ 미만, 상압 소결에서 1000 ℃ 미만으로 하면, 고밀도의 소결체가 얻어지지 않고, 한편, 가압 소결에서 1300 ℃ 초과, 상압 소결에서 1500 ℃ 초과로 하면, 재료의 증발에 의한 조성 편차나 밀도의 저하가 발생하기 때문에, 바람직하지 않다. 또, 1300 ℃ 초과에서 가압 소결하면, 카본제의 형 (型) 과 반응할 우려도 있다. 프레스 압력은, 150 ∼ 500 kgf/㎠ 로 하는 것이 바람직하다. 또한, 특허문헌 4 에서는, Zn 과 Sn 의 양방을 고용한 In2O3 상을 석출시키기 위해서 2 단 소결을 실시하고, 그것에 의해, 체적 저항률을 낮추고 있지만, 본 발명에서는, 산소 결손에 의해 도전성을 부여하기 때문에, 이와 같은 2 단계 소결은 실시하지 않는다. The sintered body of the present invention is obtained by pressing and sintering raw material powder composed of oxide powder of each constituting metal in an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere at a temperature of 900 DEG C or more and 1300 DEG C or less or press molding the raw material powder, It is preferable to perform the normal pressure sintering in a gas or vacuum atmosphere at a temperature of 1000 ° C or higher and 1500 ° C or lower. Density sintered body can not be obtained when the pressure sintering is performed at a temperature of less than 900 ° C and atmospheric pressure sintering is less than 1000 ° C. On the other hand, when the pressure sintering exceeds 1,300 ° C and the normal pressure sintering exceeds 1,500 ° C, The density is lowered, which is undesirable. In addition, if pressure sintering is performed at a temperature higher than 1300 DEG C, there is a possibility of reacting with a mold made of carbon. The press pressure is preferably 150 to 500 kgf / cm 2. In Patent Document 4, two-stage sintering is performed in order to precipitate an In 2 O 3 phase containing both Zn and Sn, thereby lowering the volume resistivity. In the present invention, however, So that such two-step sintering is not carried out.
또한 밀도를 향상시키기 위해서는, 원료 분말을 칭량, 혼합한 후, 이 혼합 분말을 가소 (假燒) (합성) 하고, 그 후, 이것을 미분쇄한 것을 소결용 분말로서 사용하는 것이 유효하다. 이와 같이 미리 합성과 미분쇄를 실시함으로써 균일 미세한 원료 분말을 얻을 수 있고, 치밀한 소결체를 제조할 수 있다. 미분쇄 후의 입경에 대해서는, 평균 입경 5 ㎛ 이하, 바람직하게는, 평균 입경 2 ㎛ 이하로 한다. 또, 가소 온도는, 바람직하게는 800 ℃ 이상 1200 ℃ 이하로 한다. 이와 같은 범위로 함으로써, 소결성이 양호해져, 추가적인 고밀도화가 가능해진다.Further, in order to improve the density, it is effective to weigh and mix the raw material powder, then calcine (synthesize) the mixed powder, and then finely pulverize the powder to use as the sintering powder. By performing synthesis and finely pulverizing in advance in this way, a uniform fine raw material powder can be obtained and a dense sintered body can be produced. The average particle diameter after fine pulverization is 5 mu m or less, preferably, the average particle diameter is 2 mu m or less. The firing temperature is preferably 800 ° C or higher and 1200 ° C or lower. By setting this range, the sinterability is improved, and further high density can be achieved.
본 발명 (실시예, 비교예를 포함한다) 에 있어서의 평가 방법 등은 이하와 같다.The evaluation methods in the present invention (including Examples and Comparative Examples) are as follows.
(성분 조성에 대해) (About composition of ingredients)
장치 : SII 사 제조 SPS3500DD Apparatus: SPS3500DD manufactured by SII
방법 : ICP-OES (고주파 유도 결합 플라즈마 발광 분석법) Method: ICP-OES (high frequency inductively coupled plasma emission spectrometry)
(밀도 측정에 대해) (For density measurement)
치수 측정 (노기스), 중량 측정Dimensional measurement (Nogis), weighing
(상대 밀도에 대해) (Relative to relative density)
하기, 이론 밀도를 사용하여 산출한다.Next, the theoretical density is calculated.
상대 밀도 (%) = 치수 밀도/이론 밀도 × 100Relative density (%) = dimensional density / theoretical density x 100
이론 밀도는, 각 금속 원소의 산화물 환산 배합비로부터 계산한다.The theoretical density is calculated from the compounding ratio of oxide of each metal element.
In 의 In2O3 환산 중량을 a (wt%), Ti 의 TiO2 환산 중량을 b (wt%),A (wt%) in terms of In 2 O 3 in In, b (wt%) in terms of TiO 2 conversion of Ti,
Zn 의 ZnO 환산 중량을 c (wt%), Sn 의 SnO2 환산 중량을 d (wt%)C (wt%) in terms of ZnO converted to Zn, d (wt%) in terms of SnO 2 converted to Sn,
로 했을 때, , ≪ / RTI &
이론 밀도 = 100/(a/7.18 + b/4.26 + c/5.61 + d/7.0) Theoretical density = 100 / (a / 7.18 + b / 4.26 + c / 5.61 + d / 7.0)
또, 각 금속 원소의 산화물 환산 밀도는 하기 값을 사용.The oxide-equivalent density of each metal element is given by the following value.
In2O3 : 7.18 g/㎤, TiO2 : 4.26 g/㎤, ZnO : 5.61 g/㎤, SnO2 : 7.0 g/㎤, In 2 O 3: 7.18 g / ㎤, TiO 2: 4.26 g / ㎤, ZnO: 5.61 g / ㎤, SnO 2: 7.0 g / ㎤,
(체적 저항률, 표면 저항률에 대해) (For volume resistivity, surface resistivity)
장치 : NPS 사 제조 저항률 측정기 Σ-5+Apparatus: Resistivity meter manufactured by NPS Σ-5 +
방법 : 직류 4 탐침법 Method: DC 4 probe method
또한, 막에 대해서는, 표면 저항률을 측정하고, 다음 식에 의해 체적 저항률을 산출한다.For the film, the surface resistivity is measured, and the volume resistivity is calculated by the following equation.
체적 저항률 (Ω㎝) = 표면 저항률 (Ω/sq) × 막 두께 (㎝) Volume resistivity (? Cm) = surface resistivity (? / Sq) 占 film thickness (cm)
(굴절률, 소쇠 계수에 대해) (For refractive index, extinction coefficient)
장치 : SHIMADZU 사 제조 분광 광도계 UV-2450Apparatus: Spectrophotometer UV-2450 manufactured by SHIMADZU
방법 : 투과율, 표리면 반사율로부터 산출 Method: Calculated from transmittance and surface reflectance
(성막 방법, 조건에 대해) (About film forming method, condition)
장치 : ANELVA SPL-500Device: ANELVA SPL-500
기판 : φ 4 inch Substrate: φ 4 inch
기판 온도 : 실온 Substrate temperature: room temperature
(결정성 평가에 대해) (About crystallinity evaluation)
유리 기판 상에 500 ∼ 1000 ㎚ 성막한 샘플에 대해, X 선 회절법 (장치 : 리가쿠사 제조 UltimaIV, Cu-Kα 선, 관 전압 : 40 kV, 전류 : 30 mA, 2θ―θ 반사법, 스캔 속도 : 8.0°/min, 샘플링 간격 : 0.02°) 에 의해 해석을 실시한다. 2θ = 10°∼ 60°에 검출되는 최대 피크 강도 IMAX 에 대해, 백그라운드 강도 IBG 와의 비 IMAX/IBG 의 값으로 결정성의 평가를 실시한다. 또한, 백그라운드 강도에 대해서는, IMAX 의 저각도측 및 고각도측의 피크가 관찰되지 않는 영역의 평균 강도 (범위로서 2θ = 1°∼ 10°) 를 사용한다. 예를 들어, IBG = {(10°∼ 20°의 평균 강도) + (50 °∼ 60°의 평균 강도)}/2 와 같이 구한다. 아모르퍼스 막의 판정으로서, IMAX/IBG ≤ 10 인 경우에 아모르퍼스 막으로서 판정한다.(UltimaIV, manufactured by Rigaku Corporation, Cu-K? Ray, tube voltage: 40 kV, current: 30 mA, 2? -? Reflection method, scanning speed: 8.0 DEG / min, sampling interval: 0.02 DEG). The crystallinity is evaluated by the value of the ratio I MAX / I BG to the background intensity I BG for the maximum peak intensity I MAX detected at 2? = 10 to 60 degrees. With respect to the background intensity, the use of (2θ = 1 ° ~ 10 ° as a range), low angle side and the average intensity of the high angle side peak region is not observed in the I MAX. For example, I BG = {(average intensity at 10 ° to 20 °) + (average intensity at 50 ° to 60 °)} / 2. As the judgment of the amorphous film, when it is I MAX / I BG ? 10, it is judged as the amorphous film.
(에칭성에 대해) (For the etching property)
성막 샘플에 대해, 에칭액 (각종 산) 에 의해 에칭 가능한 것을 ○, 에칭할 수 없거나 혹은 지나치게 용해되는 것을 × 라고 판단한다.The film-forming sample is evaluated as?, Which can be etched by the etching liquid (various kinds of acids), and?, Which is not etched or is excessively dissolved.
(고온 고습 내성에 대해)(For high temperature and high humidity resistance)
온도 80 ℃, 습도 80 % 조건하에서 48 시간 보관 후, 광학 정수 및 저항 측정을 실시하여, 특성차가 10 % 미만인 경우에는 ○, 10 % 이상인 경우에는 × 라고 판단한다.The sample was stored under the conditions of a temperature of 80 DEG C and a humidity of 80% for 48 hours, and then the optical constant and resistance were measured. When the characteristic difference was less than 10%
실시예Example
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례이고, 이 예에 의해 조금도 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 제한되는 것이고, 본 발명에 포함되는 실시예 이외의 여러 가지 변형을 포함하는 것이다.The following is a description based on examples and comparative examples. Note that this embodiment is merely an example, and is not limited by this example. That is, the present invention is limited only by the claims, and includes various modifications other than the embodiments included in the present invention.
(실시예 1)(Example 1)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합 (調合) 하여, 혼합하였다. 다음으로, 이 혼합 분말을 대기 중, 온도 1050 ℃ 에서 가소한 후, 습식 미분쇄 (ZrO2 비드 사용) 로 평균 입경 2 ㎛ 이하로 분쇄하고, 건조 후, 눈금 150 ㎛ 의 체로 체 분별을 실시하였다. 그 후, 이 미분쇄 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1100 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 또한, 스퍼터링 타깃의 성분 조성을 분석한 결과, 원료 분말의 배합비와 동등해지는 것을 확인하였다.In 2 O 3 powder, TiO 2 powder, ZnO powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined at the blending ratios shown in Table 1 and mixed. Was then subjected to the atmosphere of the mixed powder, and then calcining at a temperature of 1050 ℃, wet fine pulverization after (ZrO 2 beads used) pulverized to less than the average particle size of 2 ㎛, and dried, sieve fractionation body of the scale 150 ㎛ . Thereafter, the pulverized powder was hot-pressed and sintered under the conditions of an argon atmosphere at a temperature of 1100 占 폚 and a pressure of 250 kgf / cm2. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Further, the composition of the sputtering target was analyzed, and it was confirmed that the sputtering target was equivalent to the blending ratio of the raw material powder.
다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, 산소를 2 vol% 함유하는 Ar 가스압 0.5 Pa 로 하고, 막 두께 5000 Å 로 성막하였다. 또한, 스퍼터시의 기판 가열이나 스퍼터 후의 어닐은 실시하지 않았다.Next, sputtering was carried out using the finishing-processed target having a diameter of 6 inches. The sputtering conditions were a DC sputtering, a sputtering power of 500 W, and an Ar gas pressure of 0.5 Pa containing 2 vol% of oxygen. Further, the substrate was not heated during sputtering or annealed after sputtering.
이상의 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 97.5 % 에 달하고, 체적 저항률은 6.3 mΩ㎝ 가 되어, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있었다. 그리고, 스퍼터 성막한 박막은, 굴절률이 2.11 (파장 550 ㎚), 소쇠 계수가 0.03 (파장 405 ㎚), 체적 저항률이 4.9 × 10-1 Ω㎝ 이고, 고굴절률이면서 또한 고투과율의 도전성 막이 얻어졌다. 또 결정화 평가의 결과, 도 1 에 나타내는 바와 같이, IMAX/IBG = 4 로, 아모르퍼스 막인 것이 확인되었다.Table 1 shows the above results. As shown in Table 1, the sputtering target had a relative density of 97.5% and a volume resistivity of 6.3 m? Cm, which enabled stable DC sputtering. Then, the thin film formed is sputtered, and a refractive index of 2.11 (wavelength 550 ㎚), the extinction coefficient is 0.03 (wavelength: 405 ㎚), a volume resistivity of 4.9 × 10 -1 Ω㎝, high refractive index, yet also electrically conductive film of high transmittance was obtained . As a result of the crystallization evaluation, it was confirmed that the film was an amorphous film with I MAX / I BG = 4 as shown in Fig.
(실시예 2)(Example 2)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 다음으로, 이 혼합 분말을 대기 중, 온도 1050 ℃ 에서 가소한 후, 습식 미분쇄 (ZrO2 비드 사용) 로 평균 입경 2 ㎛ 이하로 분쇄하고, 건조 후, 눈금 150 ㎛ 의 체로 체 분별을 실시하였다. 그 후, 이 미분쇄 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1150 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. In 2 O 3 powder, TiO 2 powder, ZnO powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Was then subjected to the atmosphere of the mixed powder, and then calcining at a temperature of 1050 ℃, wet fine pulverization after (ZrO 2 beads used) pulverized to less than the average particle size of 2 ㎛, and dried, sieve fractionation body of the scale 150 ㎛ . Thereafter, this fine pulverized powder was hot-pressed and sintered under the conditions of an argon atmosphere at a temperature of 1150 DEG C and a pressure of 250 kgf / cm2. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 using the finishing target having a diameter of 6 inches.
이상의 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 97.7 % 에 달하고, 체적 저항률은 4.4 mΩ㎝ 가 되어, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있었다. 그리고, 스퍼터 성막한 박막은, 굴절률이 2.11 (파장 550 ㎚), 소쇠 계수가 0.02 (파장 405 ㎚), 체적 저항률이 9.8 Ω㎝ 이고, 고굴절률이면서 또한 고투과율의 도전성 막이 얻어졌다. 또 결정화 평가의 결과, 도 1 에 나타내는 바와 같이, IMAX/IBG = 4 로, 아모르퍼스 막인 것이 확인되었다.Table 1 shows the above results. As shown in Table 1, the sputtering target had a relative density of 97.7% and a volume resistivity of 4.4 m? Cm, which enabled stable DC sputtering. The thin film formed by sputtering had a refractive index of 2.11 (wavelength: 550 nm), an extinction coefficient of 0.02 (wavelength: 405 nm), a volume resistivity of 9.8 Ω cm, and a conductive film having a high refractive index and a high transmittance. As a result of the crystallization evaluation, it was confirmed that the film was an amorphous film with I MAX / I BG = 4 as shown in Fig.
(실시예 3)(Example 3)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 다음으로, 이 혼합 분말을 대기 중, 온도 1050 ℃ 에서 가소한 후, 습식 미분쇄 (ZrO2 비드 사용) 로 평균 입경 2 ㎛ 이하로 분쇄하고, 건조 후, 눈금 150 ㎛ 의 체로 체 분별을 실시하였다. 그 후, 이 미분쇄 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1150 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. In 2 O 3 powder, TiO 2 powder, ZnO powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Was then subjected to the atmosphere of the mixed powder, and then calcining at a temperature of 1050 ℃, wet fine pulverization after (ZrO 2 beads used) pulverized to less than the average particle size of 2 ㎛, and dried, sieve fractionation body of the scale 150 ㎛ . Thereafter, this fine pulverized powder was hot-pressed and sintered under the conditions of an argon atmosphere at a temperature of 1150 DEG C and a pressure of 250 kgf / cm2. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 using the finishing target having a diameter of 6 inches.
이상의 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 99.5 % 에 달하고, 체적 저항률은 3.7 mΩ㎝ 가 되어, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있었다. 그리고, 스퍼터 성막한 박막은, 굴절률이 2.10 (파장 550 ㎚), 소쇠 계수가 0.02 (파장 405 ㎚), 체적 저항률이 3.8 × 102 Ω㎝ 이고, 고굴절률이면서 또한 고투과율의 도전성 막이 얻어졌다. 또, 결정화 평가의 결과, IMAX/IBG = 4 로, 아모르퍼스 막인 것이 확인되었다.Table 1 shows the above results. As shown in Table 1, the sputtering target had a relative density of 99.5% and a volume resistivity of 3.7 m? Cm, which enabled stable DC sputtering. The thin film formed by sputtering had a refractive index of 2.10 (wavelength: 550 nm), an extinction coefficient of 0.02 (wavelength: 405 nm), a volume resistivity of 3.8 x 10 2 ? Cm, and a conductive film of high refractive index and high transmittance. As a result of the crystallization evaluation, I MAX / I BG = 4 was confirmed to be an amorphous film.
(실시예 4)(Example 4)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 다음으로, 이 혼합 분말을 대기 중, 온도 1050 ℃ 에서 가소한 후, 습식 미분쇄 (ZrO2 비드 사용) 로 평균 입경 2 ㎛ 이하로 분쇄하고, 건조 후, 눈금 150 ㎛ 의 체로 체 분별을 실시하였다. 그 후, 이 미분쇄 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1150 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. In 2 O 3 powder, TiO 2 powder, ZnO powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Was then subjected to the atmosphere of the mixed powder, and then calcining at a temperature of 1050 ℃, wet fine pulverization after (ZrO 2 beads used) pulverized to less than the average particle size of 2 ㎛, and dried, sieve fractionation body of the scale 150 ㎛ . Thereafter, this fine pulverized powder was hot-pressed and sintered under the conditions of an argon atmosphere at a temperature of 1150 DEG C and a pressure of 250 kgf / cm2. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 using the finishing target having a diameter of 6 inches.
이상의 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 100.9 % 에 달하고, 체적 저항률은 1.5mΩ㎝ 가 되어, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있었다. 그리고, 스퍼터 성막한 박막은, 굴절률이 2.11 (파장 550 ㎚), 소쇠 계수가 0.02 (파장 405 ㎚), 체적 저항률이 1.6 × 103 Ω㎝ 이고, 고굴절률이면서 또한 고투과율의 도전성 막이 얻어졌다. 또, 결정화 평가의 결과, IMAX/IBG = 4 로, 아모르퍼스 막인 것이 확인되었다.Table 1 shows the above results. As shown in Table 1, the sputtering target had a relative density of 100.9% and a volume resistivity of 1.5 m? Cm, which enabled stable DC sputtering. The thin film formed by sputtering had a refractive index of 2.11 (wavelength: 550 nm), an extinction coefficient of 0.02 (wavelength: 405 nm), a volume resistivity of 1.6 x 10 3 ? Cm, and a conductive film of high refractive index and high transmittance. As a result of the crystallization evaluation, I MAX / I BG = 4 was confirmed to be an amorphous film.
(실시예 5)(Example 5)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 다음으로, 이 혼합 분말을 대기 중, 온도 1050 ℃ 에서 가소한 후, 습식 미분쇄 (ZrO2 비드 사용) 로 평균 입경 2 ㎛ 이하로 분쇄하고, 건조 후, 눈금 150 ㎛ 의 체로 체 분별을 실시하였다. 그 후, 이 미분쇄 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1150 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. In 2 O 3 powder, TiO 2 powder, ZnO powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Was then subjected to the atmosphere of the mixed powder, and then calcining at a temperature of 1050 ℃, wet fine pulverization after (ZrO 2 beads used) pulverized to less than the average particle size of 2 ㎛, and dried, sieve fractionation body of the scale 150 ㎛ . Thereafter, this fine pulverized powder was hot-pressed and sintered under the conditions of an argon atmosphere at a temperature of 1150 DEG C and a pressure of 250 kgf / cm2. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 using the finishing target having a diameter of 6 inches.
이상의 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 100.3 % 에 달하고, 체적 저항률은 1.7mΩ㎝ 가 되어, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있었다. 그리고, 스퍼터 성막한 박막은, 굴절률이 2.11 (파장 550 ㎚), 소쇠 계수가 0.02 (파장 405 ㎚), 체적 저항률이 3.6 × 103 Ω㎝ 이고, 고굴절률이면서 또한 고투과율의 도전성 막이 얻어졌다. 또, 결정화 평가의 결과, IMAX/IBG = 4 로, 아모르퍼스 막인 것이 확인되었다.Table 1 shows the above results. As shown in Table 1, the sputtering target had a relative density of 100.3% and a volume resistivity of 1.7 m? Cm, which enabled stable DC sputtering. The thin film formed by sputtering had a refractive index of 2.11 (wavelength: 550 nm), an extinction coefficient of 0.02 (wavelength: 405 nm), a volume resistivity of 3.6 x 10 3 ? Cm, and a conductive film having a high refractive index and a high transmittance. As a result of the crystallization evaluation, I MAX / I BG = 4 was confirmed to be an amorphous film.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
In2O3 분말, TiO2 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 또한, ZnO 분말은 첨가하지 않았다. 다음으로, 이 혼합 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1050 ℃, 압력 350 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. In 2 O 3 powder, TiO 2 powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Further, ZnO powder was not added. Next, the mixed powder was hot-pressed and sintered under an argon atmosphere at a temperature of 1050 DEG C and a pressure of 350 kgf / cm < 2 >. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape.
다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 단, 비교예 1 은, 타깃 (소결체) 의 체적 저항률이 500 kΩ㎝ 초과로 높아, DC 스퍼터는 불가능하였다. 그 때문에, RF 스퍼터를 사용하여 스퍼터링을 실시하였다. 파워 등의 조건은 DC 스퍼터와 동일하게 하였다. 그 결과, 스퍼터 성막한 박막은, 체적 저항률이 1 ㏁㎝ 초과로 고저항이 되어, 원하는 도전성 막은 얻어지지 않았다.Next, sputtering was carried out using the finishing-processed target having a diameter of 6 inches. However, in Comparative Example 1, the volume resistivity of the target (sintered body) was as high as 500 k? Cm and DC sputtering was impossible. Therefore, sputtering was performed using an RF sputter. The conditions of power and the like were the same as those of DC sputtering. As a result, the thin film formed by sputtering had a high volume resistivity of more than 1 MΩ cm, and a desired conductive film was not obtained.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 또한, SnO2 분말은 첨가하지 않았다. 다음으로, 이 혼합 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1050 ℃, 압력 350 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 스퍼터 성막한 박막은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, IMAX/IBG = 101 이고, 아모르퍼스 막으로는 되지 않고, 또, 소쇠 계수가 0.05 초과 (파장 405 nm) 로 저파장역에 있어서 광의 흡수가 발생하여, 원하는 고투과율 막이 얻어지지 않았다.In 2 O 3 powder, TiO 2 powder and ZnO powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Further, the SnO 2 powder was not added. Next, the mixed powder was hot-pressed and sintered under an argon atmosphere at a temperature of 1050 DEG C and a pressure of 350 kgf / cm < 2 >. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 using the finishing target having a diameter of 6 inches. As a result, as shown in Fig. 1, the thin film formed by sputtering has I MAX / I BG = 101, which is not an amorphous film, and has an extinction coefficient exceeding 0.05 (wavelength: 405 nm) Absorption of light occurs, and a desired high transmittance film can not be obtained.
(비교예 3)(Comparative Example 3)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 또한, SnO2 분말은 첨가하지 않았다. 다음으로, 이 혼합 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1150 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 스퍼터 성막한 박막은, 체적 저항률이 1 MΩ㎝ 초과로 고저항이 되어, 원하는 도전성막이 얻어지지 않았다. 또한, 결정화 평가 결과, 아모르퍼스 막인 것이 확인되었다.In 2 O 3 powder, TiO 2 powder and ZnO powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Further, the SnO 2 powder was not added. Next, this mixed powder was hot-pressed and sintered under the conditions of an argon atmosphere at a temperature of 1150 DEG C and a pressure of 250 kgf / cm < 2 >. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 using the finishing target having a diameter of 6 inches. As a result, the thin film formed by sputtering had a high volume resistivity of more than 1 M? Cm, and a desired conductive film could not be obtained. As a result of the crystallization evaluation, it was confirmed that the amorphous film was the amorphous film.
(비교예 4)(Comparative Example 4)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 또한, Ti 에 대한 In 의 함유량이 규정보다 많아지도록 배합하였다. 다음으로, 이 혼합 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1050 ℃, 압력 350 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로, 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 스퍼터 성막한 박막은, 소쇠 계수가 0.05 초과 (파장 405 ㎚) 가 되어, 원하는 투과율의 막이 얻어지지 않았다.In 2 O 3 powder, TiO 2 powder, ZnO powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Further, the content of In relative to Ti was more than specified. Next, the mixed powder was hot-pressed and sintered under an argon atmosphere at a temperature of 1050 DEG C and a pressure of 350 kgf / cm < 2 >. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1 using the finishing target having a diameter of 6 inches. As a result, the thin film formed by sputtering had an extinction coefficient of more than 0.05 (wavelength: 405 nm), and a film with a desired transmittance was not obtained.
(비교예 5)(Comparative Example 5)
In2O3 분말, TiO2 분말, ZnO 분말, SnO2 분말을 준비하고, 이들 분말을 표 1 에 기재되는 배합비로 조합하여, 혼합하였다. 또한, In 과 Ti 에 대한 Zn 과 Sn 의 합계 함유량이 규정보다 많아지도록 배합하였다. 다음으로, 이 혼합 분말을 아르곤 분위기하, 온도 1050 ℃, 압력 350 kgf/㎠ 의 조건에서 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 타깃 형상으로 마무리하였다. 다음으로 상기의 마무리 가공한 직경 6 인치의 타깃을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건에서 스퍼터링을 실시하였다. 그 결과, 스퍼터 성막한 박막은, 아모르퍼스 막이 되지 않고, 또, 소쇠 계수가 0.05 초과 (파장 405 ㎚) 가 되어, 저파장역에 있어서 광의 흡수가 발생하여, 원하는 고투과율막이 얻어지지 않았다.In 2 O 3 powder, TiO 2 powder, ZnO powder and SnO 2 powder were prepared, and these powders were combined and mixed at the blending ratios shown in Table 1. Further, the total content of Zn and Sn relative to In and Ti was more than specified. Next, the mixed powder was hot-pressed and sintered under an argon atmosphere at a temperature of 1050 DEG C and a pressure of 350 kgf / cm < 2 >. Thereafter, the sintered body was machined and finished in a target shape. Next, using the finishing-processed target having a diameter of 6 inches, sputtering was carried out under the same conditions as in Example 1. As a result, the thin film formed by sputtering did not become an amorphous film, and had an extinction coefficient of more than 0.05 (wavelength: 405 nm), so that light absorption occurred in a low wavelength region and a desired high transmittance film was not obtained.
본 발명의 스퍼터링에 의해 형성되는 박막은, 디스플레이나 터치 패널에 있어서의 광학 조정용의 박막이나 광 디스크 구조의 일부를 형성하여, 투과율, 굴절률, 도전성에 있어서, 매우 우수한 특성을 갖는다는 효과가 있다.The thin film formed by the sputtering of the present invention forms a part of a thin film or optical disk structure for optical adjustment in a display or a touch panel and has an effect of having very excellent characteristics in terms of transmittance, refractive index and conductivity.
또, 본 발명의 소결체로 이루어지는 스퍼터링 타깃은, 체적 저항률값이 낮고, 고밀도이므로, 안정적인 DC 스퍼터를 가능하게 한다. 그리고, 이 DC 스퍼터링의 특징인 스퍼터의 제어성을 용이하게 하고, 성막 속도를 올려, 스퍼터링 효율을 향상시킬 수 있다는 현저한 효과가 있다. 또, 성막할 때에 스퍼터시에 발생하는 파티클을 저감시켜, 막의 품질을 향상시킬 수 있다.
In addition, the sputtering target made of the sintered body of the present invention has a low volume resistivity value and a high density, which makes it possible to make a stable DC sputtering. It has a remarkable effect that the controllability of the sputter, which is a feature of the DC sputtering, can be facilitated, the deposition rate can be increased, and the sputtering efficiency can be improved. In addition, the quality of the film can be improved by reducing the particles generated during sputtering at the time of film formation.
Claims (12)
상대 밀도가 90 % 이상인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.The method according to claim 1,
And a relative density of 90% or more.
체적 저항률이 10 Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.The method according to claim 1,
And a volume resistivity of 10? Cm or less.
체적 저항률이 10 Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.3. The method of claim 2,
And a volume resistivity of 10? Cm or less.
파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 2.05 이상인 것을 특징으로 하는 막.6. The method of claim 5,
Wherein the refractive index at a wavelength of 550 nm is 2.05 or more.
파장 405 ㎚ 에 있어서의 소쇠 계수가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 막.6. The method of claim 5,
Wherein an extinction coefficient at a wavelength of 405 nm is 0.05 or less.
파장 405 ㎚ 에 있어서의 소쇠 계수가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 막.The method according to claim 6,
Wherein an extinction coefficient at a wavelength of 405 nm is 0.05 or less.
체적 저항률이 1 ㏁㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 막.9. The method according to any one of claims 5 to 8,
And a volume resistivity of 1 ㏁ or less.
아모르퍼스인 것을 특징으로 하는 막.9. The method according to any one of claims 5 to 8,
A membrane characterized by being amorphous.
아모르퍼스인 것을 특징으로 하는 막.10. The method of claim 9,
A membrane characterized by being amorphous.
The method for producing a sintered body according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material powder is sintered under pressure in an inert gas or a vacuum atmosphere at a temperature of 900 ° C or higher and 1300 ° C or lower, or after press molding the raw material powder, Is sintered under normal pressure in an inert gas or a vacuum atmosphere at a temperature of 1000 ° C or higher and 1500 ° C or lower.
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