KR20160073685A - 고강도를 가지는 스퍼터링용 산화물 타겟의 제조방법 - Google Patents

고강도를 가지는 스퍼터링용 산화물 타겟의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 In, Sn 금속을 포함하는 이차상(二次相) 소결체 분말을 이용하여 고강도의 특성을 나타낼 수 있는 산화인듐주석(ITO) 타겟 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 최종 ITO 타겟을 구성하는 결정입자의 크기를 보다 작게 조절함으로써, ITO 타겟의 투명성, 도전성 및 고강도 특성을 발휘할 수 있다.

Description

고강도를 가지는 스퍼터링용 산화물 타겟의 제조방법{Manufacturing Method of Oxide Target for Sputtering having a high strength}
본 발명은 산화물 반도체용 스퍼터링 타겟의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 In, Sn 금속을 포함하는 이차상(二次相) 소결체 분말을 이용하여 고강도의 특성을 나타낼 수 있는 산화인듐주석(ITO) 타겟 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
산화인듐주석(ITO) 타겟 제조시, 주석(Sn) 산화물이 8% 이상 첨가될 경우 이차상(二次相)으로 구분되는 분리된 상이 반드시 생성된다. 이러한 이차상은 타겟 제조시 소결성을 억제하여 제품의 치밀화 또는 입자 성장을 억제하여 밀도를 떨어뜨리기도 한다.
한편, 일반적으로 투과율이 높고 타겟의 비저항이 낮아 우수한 투명 도전성 막의 특성을 나타내기 위해서는, 고온에서 충분한 소결 시간이 필요하다. 이러한 소결공정은 타겟 조직의 치밀화를 향상시켜 기공을 제거하고 타겟의 밀도를 높이게 한다.
그러나 전술한 방법에 의해 제조된 산화인듐주석(ITO) 타겟은 고온 소결에 의해 입자의 크기가 과대하게 성장하는 단점이 있으며, 이러한 입자 크기로 인해 타겟의 강도가 저하되는 한계가 있다. 이와 같이 타겟 강도가 저하될 경우 스퍼터링시 타겟에 인가되는 출력값이 제한되어 생산성을 저하시키게 되며, 과출력 형성시 타겟에 균열을 발생시킬 우려가 있다. 따라서 고강도를 나타낼 수 있는 타겟에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0099032호 대한민국 공개특허 제2012-0058557호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 산화인듐주석 (ITO) 타겟을 구성하는 입자 크기가 감소하면 상기 타겟의 강도가 향상된다는 점을 인식하여, 최종 타겟을 구성하는 결정입자의 크기를 줄일 수 있는 ITO 타겟 제조용 이차상(二次相) 소결체 원료 분말의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전술한 이차상 소결체 분말을 이용하여 최종 타겟의 강도를 유의적으로 향상시키고 스퍼터링시 우수한 투명 도전성 막을 형성할 수 있는 ITO 타겟의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, (i) 3가의 금속원소를 함유하는 제1금속산화물과 4가의 (준)금속원소를 함유하는 제2금속산화물을 혼합한 후 1차 소결하여 이차상(二次相) 소결체를 형성하는 단계; 및 (ⅱ) 상기 이차상 소결체를 분쇄하는 단계를 포함하는 하기 화학식 1로 표시되는 이차 상(二次相) 소결체 분말의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
AxByCz
상기 식에서,
A: 3가의 금속원소, B: 4가의 (준)금속 원소, C: 산소 또는 질소이고, 0.4 ≤ x ≤ 0.6, y = 1-x, 0.01 < z < 3이다.
여기서, 상기 3가의 금속 원소는 인듐(In), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 또는 이들의 1종 이상의 혼합 형태일 수 있으며, 상기 4가의 금속 원소는 주석(Sn)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 단계 (i)에서 혼합공정은, 제1금속산화물과 제2금속산화물을 밀링하여 혼합물을 형성한 후 구상 분말을 형성하는 것일 수 있다.
또한 상기 단계 (i)에서 소결공정은, 구상분말을 1300 내지 1500℃ 범위에서 2 내지 10시간 동안 유지하는 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일례에 따르면, 상기 단계 (ⅱ)는 이차상 소결체를 800~1200 rpm 범위에서 5~10 시간 동안 재분쇄하는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물을 혼합한 후 2차 소결하는 단계를 포함하여 산화인듐주석(ITO) 타겟을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 다른 일례에 따르면, 상기 제조방법은 (S1) 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물을 밀링하여 구상분말을 형성한 후 성형하는 단계; 및 (S2) 상기 성형체를 2차 소결하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물간의 사용 비율은 1 : 8~10 중량비 범위일 수 있으며, 상기 2차 소결은 1300 내지 1800℃ 범위에서 10 내지 40시간 동안 유지하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 ITO 타겟은, 상기 타겟 내 산화인듐주석 결정 입자의 평균 입경이 8 내지 20㎛ 범위이고, 강도가 150 내지 180 MPa 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 2종의 산화물을 혼합한 후 소결하여 이차상(二次相)을 먼저 형성한 후 재분쇄하고, 이러한 이차상 원료분말을 이용하여 산화인듐주석(ITO) 타겟을 제조하기 때문에, 기존 공지된 제조방법에 비해 최종 입자의 크기가 작은 타겟을 제조할 수 있다.
따라서 본 발명의 타겟을 이용하여 성막하는 경우, 소결체의 작은 입자 크기로 인해 고강도의 산화인듐주석(ITO) 타겟을 구현할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 산화인듐주석( ITO) 타겟을 분석한 이미지이다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 ITO 타겟을 분석한 이미지이다.
도 3은 실시예 3에서 제조된 ITO 타겟을 분석한 이미지이다.
도 4는 비교예 1에서 제조된 ITO 타겟을 분석한 이미지이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
종래 ITO 타겟은 인듐산화물과 주석산화물을 혼합한 후 고온에서 소성하는 방식에 의해 제조되었다. 그러나, 이 경우 최종 타겟의 입자 크기를 조절하는데 한계가 있었으며, 이에 따라 타겟의 고강도를 발휘하기가 어려웠다.
한편 본 발명에서는 산화인듐주석 (ITO) 타겟을 구성하는 입자 크기가 감소하면 상기 타겟의 강도가 향상된다는 점을 인식하였다. 이에 따라, 본 발명에서는 최종 타겟을 구성하는 결정입자의 크기를 유의적으로 줄일 수 있는 ITO 타겟 제조용 이차상(二次相) 소결체 원료 분말을 먼저 제조하고, 제조된 이차상 소결체 원료분말을 이용하여 ITO 타겟을 제조하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 기존 방법의 경우 In2O3와 SnO2를 9 : 1(wt%)의 비율로 소결하여 최종 ITO 타겟을 제조한다. 이에 비해, 본 발명에서는 In 산화물과 Sn 산화물을 1차로 소결하는 경우, 원치 않는 조성의 상(이차상)이 무조건 적으로 발생하게 되며, 이러한 이차상이 소결성을 억제하는 물질로 작용한다는 점을 이용하였다.
이에 따라, 본 발명에서는 전술한 이차상, 예컨대 고용한계를 벗어나 생성된 In4Sn3O12상을 고의로 생성시키고, 이후 이러한 이차상을 In 산화물 상에 추가로 투입하고 소결함으로써, 타겟 내 전체의 입자 성장을 억제하도록 한다.
실제로, 상기 이차상은 원치 않는 이종(二種) 조직에 의해 본 발명의 ITO 물질의 소결 흐름을 방해하게 되므로, 종래 소결온도와 동일한 온도에서 소결하더라도, 입도가 유의적으로 작아지게 되고, 이에 따라 최종 ITO 타겟이 고강도를 나타내게 된다.
<ITO 타겟 제조용 이차상(二次相) 소결체 원료분말의 제조방법>
이하, 본 발명에 따른 이차상 소결체 원료분말의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 이차상 소결체 원료분말의 제조방법은, 2종의 성분으로 이루어진 금속 산화물을 혼합하여 소결한 후 분쇄하는 방식에 의해 제조될 수 있다.
상기 제조방법의 바람직한 일 실시예를 들면, (i) 3가의 금속원소를 함유하는 제1금속산화물과 4가의 (준)금속원소를 함유하는 제2금속산화물을 혼합한 후 1차 소결하여 이차상(二次相) 소결체를 형성하는 단계(a-1); 및 (ⅱ) 상기 이차상 소결체를 분쇄하여 분말로 제조하는 단계(a-2)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 상기 제조방법을 각 공정 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.
(i) 이차상(二次相) 소결체 형성 ('a-1 단계')
먼저, 2종의 성분으로 이루어진 서로 다른 금속 산화물을 혼합 및 소결하여 상기 화학식 1의 AxByCz로 이루어진 이차상 산화물 소결체를 형성한다.
본 발명에서 사용되는 원료분말로는, 3가의 금속원소를 함유하는 제1금속산화물과 4가의 (준)금속원소를 함유하는 제2금속산화물을 사용할 수 있다.
이때, 상기 3가의 금속 원소는 특별히 한정되지 않으며, 일례로 인듐(In), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 또는 이들의 1종 이상의 혼합 형태일 수 있다. 최종 제조 타겟의 저항값을 고려할 때, 인듐(In)인 것이 바람직하다.
또한 상기 4가의 금속 원소도 당 업계에 공지된 금속원소를 제한없이 사용할 수 있으며, 타겟의 저항값을 고려할 때, 주석(Sn)인 것이 바람직하다.
일례로, 본 발명에서는 제1금속산화물과 제2금속산화물로서 각각 인듐산화물과 주석산화물을 사용할 수 있는데, 이때 이들의 조성은 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 In2O3 이나 SnO2 일 수 있다. 또한 상기 제1금속 산화물 분말과 제2금속산화물 분말은 혼합되기 이전에 입자 크기가 수 ㎛ 이하로 분쇄된 상태일 수도 있다.
한편 본 발명에서 AxByCz로 이루어진 산화물 이차상 소결체를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 이의 바람직한 일례를 들면, 상기 3가의 금속원소를 함유하는 제1금속산화물과 상기 4가의 금속원소를 함유하는 제2금속산화물을 혼합하고, 밀링(예, 비드밀)으로 분쇄하여 혼합물을 형성한 후, 형성된 혼합물을 분무건조기(Spray dryer) 장비를 이용하여 구상분말을 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1금속산화물과 제2금속산화물의 사용 비율은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 1 : 0.5~2 중량비 범위일 수 있다. 바람직하게는 약 1 : 1 중량비 범위일 수 있다.
또한 상기 a-1 단계에서, 제1산화물과 제2산화물이 혼합된 혼합물을 밀링하여 분쇄하는 속도 및 시간은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 분쇄 속도는 800 내지 1200 rpm, 시간은 5 내지 10 시간인 것이 바람직하다. 이때 분쇄방법은 당 업계에 알려진 통상적인 볼밀, 비드밀 등을 사용하여 수행될 수 있다
본 발명에서는 상기 분쇄된 혼합물을 구상화공정을 거쳐 구상분말로 형성하는데, 이때 구상분말을 형성하는 방법은 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 실시될 수 있다. 일례로 순수가 투입된 제1산화물과 제2산화물의 혼합물을 밀(Mill)을 통과시켜 슬러리(slurry)를 제조한 후, 이러한 슬러리를 분무건조기를 통과시킴으로써 구상분말을 제조할 수 있다.
상기 제조된 구상분말을 소결하는 방법은 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 실시될 수 있으며, 일례로 소결로 장비를 이용하여 1300 내지 1500℃ 범위에서 2 내지 10시간 동안 유지하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 산화물의 혼합공정, 구상공정 및 소결 공정을 거칠 경우, 하기 화학식 1과 같은 산화물 소결체가 형성된다.
[화학식 1]
AxByCz
상기 식에서,
A: 3가의 금속원소, B: 4가의 (준)금속 원소, C: 산소 또는 질소이고, 0.4 ≤ x ≤ 0.6, y = 1-x , 0.01 < z < 3이다.
여기서, 상기 3가의 금속 원소는 인듐(In), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 또는 이들의 1종 이상의 혼합 형태일 수 있으며, 상기 4가의 금속 원소는 주석(Sn)일 수 있다.
(ⅱ) 이차상 소결체 원료분말 제조('a-2 단계')
상기 a-1 단계에서 형성된 이차상 산화물 소결체를 재분쇄하여 AxByCz로 이루어진 원료 분말을 제조한다.
이때, 소결된 AxByCz 화합물을 분쇄하는 속도 및 시간은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 속도는 800 내지 1200rpm, 시간은 5 내지 10시간인 것이 바람직하다. 또한 분쇄방법 역시 특별히 제한되지 않으나, 상기 a-1 단계와 같이 동일하게 비드밀을 사용할 수 있다.
상기 재분쇄과정을 거쳐 얻은 이차상 소결체 원료분말의 평균 입경은 1 내지 10㎛ 범위일 수 있다.
<ITO 타겟의 제조방법>
본 발명은 전술한 이차상 소결체 원료분말을 이용하는 것을 제외하고는, 당 업계에 알려진 방법에 따라 ITO 타겟을 제조할 수 있다.
상기 제조방법의 바람직한 일 실시예를 들면, 전술한 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물을 혼합한 후 2차 소결하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 상기 제조방법을 각 공정 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.
(I) 타겟 성형체 제조 ('S-1 단계')
본 단계에서는, 전술한 이차상 소결체 원료분말과 인듐 산화물을 밀링하여 구상분말을 형성한 후 성형체를 제조한다.
상기 인듐 산화물은 당 업계에 알려진 통상적인 성분을 제한없이 사용할 수 있다. 일례로, 상기 인듐 산화물의 조성은 InO, In2N3, In2O3 또는 In3O2일 수 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다. 상기 인듐산화물 분말은 혼합되기 이전에 입자 크기가 수 ㎛ 이하로 분쇄된 상태일 수도 있다.
상기 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물간의 사용 비율은 특별히 제한되지 않으나, 일례로 1 : 8~10 중량비 범위일 수 있으며, 바람직하게는 1 : 8.5~9.5 중량비 범위, 더욱 바람직하게는 약 1 : 9 중량비일 수 있다.
전술한 분말들을 혼합시, 필요에 따라 당 업계에 알려진 통상적인 첨가제, 예컨대 바인더, 분산제, 소포제 등을 추가로 포함할 수 있다.
분산제는 분쇄된 원료입자가 용액 내에서 장시간 동안 고르게 안정된 분산을 유지하면서 동시에 입자가 미세하게 분쇄되기 위한 목적을 만족시키기 위해 첨가된다. 사용 가능한 분산제의 비제한적인 예로는, 시트르산 등의 카르복실기가 붙은 유기산 계열, 폴리아크릴산 (PAA) 또는 그의 염, 공중합체, 또는 이들의 조합 등이 있다. 상기 분산제는 슬러리 내 분말 중량 대비 0.5 내지 3 중량% 사용될 수 있다.
또한 바인더는 슬러리를 분말로 건조시킨 후 성형하는 과정에서 성형체의 성형강도를 유지하기 위하여 첨가되는 것이다. 이들의 비제한적인 예로는, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜 등의 고분자 등이 있다. 상기 바인더의 사용량은 슬러리 내 분말 대비 0.01 내지 5 중량% 범위일 수 있다.
소포제는 슬러리 내의 거품을 제거하기 위한 것으로, 통상적으로 실리콘유, 옥틸알콜, 붕초 등을 사용할 수 있다. 상기 소포제의 사용량은 슬러리 내 분말 대비 0.001 내지 0.01 중량% 범위일 수 있다.
이후 상기 이차상 산화물 원료분말, 인듐 산화물 분말, 물 및 첨가제를 혼합하여 준비된 슬러리를 밀링하고 건조하여 건조분말을 준비한다.
이때 밀링은 당 업계에 알려진 통상적인 볼밀, 비드밀 등을 사용하여 수행될 수 있다. 밀링을 통하여 얻어진 슬러리의 점도는 100 cps 이하로 조절하는 것이 바람직하다.
밀링을 거친 슬러리를 스프레이 드라이어 (spray dryer) 등을 이용하여 분무건조함으로써 건조된 구상분말을 얻는다.
이후 상기 구상분말을 소정의 형상을 갖는 성형체로 제조하는 성형단계를 거친다. 상기 성형체 제조시, 공정의 편의성 등을 고려하여 프레스(press), 냉간 정수압 프레스 (cold isostatic press, CIP) 등을 이용하는 것이 바람직하다. 이때 성형체 제조 조건은 특별히 한정되지 않으나, 일례로 2000 내지 3000 MPa 압력하에서 이루어질 수 있다.
(Ⅱ) 2차 소결 ('S-2 단계')
전술한 성형단계 이후에 소결단계를 거쳐 산화인듐주석(ITO) 소결체가 제조된다.
상기 소결단계는 산소 가스 분위기, 불활성 가스 분위기, 또는 산소와 불활성가스 혼합 분위기 하에서 이루어질 수 있으며, 산소 분위기하에서 소결하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 이차상 원료 분말과 인듐 산화물이 혼합된 혼합물을 2차 소결하는 온도 및 시간도 특별히 한정되지 않으며, 일례로 온도는 1300 내지 1800℃, 시간은 10 내지 40 시간일 수 있으며, 바람직하게는 1400~1500℃에서 20 내지 35시간 동안 실시하는 것이다.
상기와 같이 제조된 소결체는 일정한 크기, 형태로 가공하여 냉각용 금속판 또는 백킹 플레이트 (backing plate)에 붙여 스퍼터링 타겟으로 이용된다. 이 경우, 진공조 내에서 산소 가스가 0 내지 1% 범위로 혼합된 아르곤 가스를 100 sccm의 속도로 공급하면서 성막하여 산화인듐주석 투명 전도성 막을 제조할 수 있다.
아울러, 본 발명은 전술한 방법에 의해 제조된 ITO 타겟을 제공한다.
이때 상기 ITO 타겟을 이루는 결정입자의 크기는 종래 공지된 방법에 따라 제조된 ITO 타겟에 비해 작은 특징을 나타낸다.
보다 구체적으로, 상기 ITO 타겟 내 산화인듐주석 결정의 평균 입경이 8 내지 20㎛ 범위일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 18㎛ 범위일 수 있다. 상기와 같이 공지된 ITO 타겟 대비 이차상 첨가 소결에 의해 입자 성장이 억제되었으므로, 본 발명의 ITO 타겟은 고강도를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 ITO 타겟은 강도가 150 내지 180 MPa 범위일 수 있으며, 바람직하게는 170 내지 180 MPa 범위일 수 있다.
전술한 바와 같이 제조된 ITO 타겟은 파장 550nm 전후의 광영역에서 광선 투과율이 약 90% 정도로 투명성이 우수하고 높은 전도성을 갖는 투명 도전막을 형성할 수 있다. 따라서 이러한 투명 전도막은 유기 전기발광소자의 전자 주입층과 접속 저항을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 높은 투명성 및 전도성이 요구되는 액정 표시소자 또는 유기전기 발광표시소자 등의 각종 표시장치의 투명 전극으로 사용될 수 있다. 또한 LCD, PDP, OLED, LED 등의 평판디스플레이 등의 정보전달 장치; OLED, LED 등의 면광원 조명장치 터치패널; 및/또는 이를 이용하는 정보전달 장치에도 제한없이 적용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1] 이차상(二次相) 소결체 원료 분말 및 ITO 타겟 제조
<1-1. 이차상(二次相) 소결체 원료 분말 제조>
대기에서 인듐(In2O3) 산화물 분말과 주석(Sn) 산화물 분말을 0.50 : 0.50의 조성비(중량비)로 칭량한 후 혼합탱크(Mixing Tank)에 투입하였다. 이후 Mixing Tank에 순수를 투입하여 충분히 혼합한 후 밀(Mill)을 통과하여 슬러리(Slurry)를 제조하였다. 이후 분무건조기(Spray Dryer)를 통과하여 구상 분말을 제조하였다. 제조된 구상 분말을 소결로에 투입하여 1500℃ 이상의 온도에서 10시간 동안 소결하여 이차상 분말을 제조하였다. 제조된 이차상 분말을 다시 밀(Mill)을 통과하여 분말을 제조하였으며, 분쇄 후 평균 입경은 1 내지 10㎛ 이었다.
1-2. ITO 타겟 제조
상기 실시예 1-1에서 제조된 이차상 소결체 원료 분말과 인듐 산화물(In2O3)을 1:4의 조성비로 밀링(Milling)한 후 구상 분말을 제조하여 프레스(press) 설비를 이용하여 단위 면적당 2000 내지 3000 Mpa의 압력으로 성형하고, 이후 산소 분위기 하의 소결로에 투입하여 1500℃에서 20시간 동안 반응시켜 타겟을 제조하였다. 제조된 타겟의 조성은 하기 표 2와 같다.
[실시예 2 ~3]
하기 표 1의 성분 및 조성비를 적용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이차상 원료 분말 및 이를 이용한 ITO 타겟을 각각 제조하였다.
제조된 실시예 2~3의 ITO 타겟 조성은 하기 표 2와 같다.
성분 / 조성비
In 산화물 분말 Sn 산화물 분말
실시예 1 0.50 0.50
실시예 2 0.40 0.60
실시예 3 0.60 0.40
[비교예 1]
별도의 이차상 분말의 제조 작업 없이, 인듐 산화물과 주석 산화물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-2와 같이 ITO 타겟을 제조하였다.
보다 구체적으로, 분말 상태의 인듐 산화물, 주석산화물 각각을 0.90 : 0.10의 조성비(중량비)로 밀링(Milling)한 후 구상 분말을 제조하여 프레스(press) 설비를 이용하여 단위 면적당 2000 내지 3000 Mpa의 압력으로 성형하고, 이후 산소 분위기하의 소결로에 투입하고 1500℃에서 20시간 동안 반응시켜 ITO 타겟을 제조하였다. 제조된 타겟의 조성은 하기 표 2와 같다.
[실험예 1. 타겟의 비저항 평가]
실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 각각의 타겟 (100×100×10m)을 4-probe를 이용하여 타겟 비저항을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
타겟 조성 비저항 (10-3Ωcm)
실시예 1 In0.90Sn0.10Oz 4.7
실시예 2 In0.88Sn0.12Oz 7.9
실시예 3 In0.92Sn0.08Oz 3.9
비교예 1 In0.90Sn0.10Oz 5.1
실험 결과, 이차상 원료 분말을 추가하여 타겟을 제조한 실시예 1 내지 3의 결과 값은 기존 소결 방법으로 제조된 비교예 1과 비저항이 유사하다는 것을 확인할 수 있었다(표 2 참조).
[실험예 2. 타겟의 내부 조직 평가]
실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 각각의 타겟을 주사전자현미경(FE-SEM)로 분석하였다. 그 결과를 도 1~4에 각각 나타내었으며, 이의 측정값은 하기 표 3과 같다.
타겟 조성 입자 크기 (㎛)
실시예 1 In0.90Sn0.10Oz 10.97
실시예 2 In0.88Sn0.12Oz 11.11
실시예 3 In0.92Sn0.08Oz 11.09
비교예 1 In0.90Sn0.10Oz 19.67
실험 결과, 실시예 1~3에서 제조된 본 발명의 ITO 타겟은 타겟 내 내부조직과 입자 크기가 더 작다는 것을 확인할 수 있었다(도 1~4 및 표 3 참조).
[실험예 3. 타겟의 강도 평가]
실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 각각의 타겟을 만능시험기로 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
타겟 조성 강도 (Mpa)
실시예 1 In0.90Sn0.10Oz 178
실시예 2 In0.88Sn0.12Oz 171
실시예 3 In0.92Sn0.08Oz 173
비교예 1 In0.90Sn0.10Oz 141
실험 결과, 실시예 1~3에서 제조된 본 발명의 ITO 타겟은 종래 공지된 방법에 따라 제조된 ITO 타겟에 비해 강도값이 현저히 더 높다는 것을 확인할 수 있었다(표 4 참조).

Claims (12)

  1. (i) 3가의 금속원소를 함유하는 제1금속산화물과 4가의 (준)금속원소를 함유하는 제2금속산화물을 혼합한 후 1차 소결하여 이차상(二次相) 소결체를 형성하는 단계; 및
    (ⅱ) 상기 이차상 소결체를 분쇄하는 단계
    를 포함하는 하기 화학식 1로 표시되는 이차상(二次相) 소결체 분말의 제조방법:
    [화학식 1]
    AxByCz
    상기 식에서, A: 3가의 금속원소, B: 4가의 (준)금속 원소, C: 산소 또는 질소이고, 0.4 ≤ x ≤ 0.6, y = 1-x, 0.01 < z < 3이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3가의 금속 원소는 인듐(In), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 또는 이들의 1종 이상의 혼합 형태인 것을 특징으로 하는 이차상 소결체 분말의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 4가의 금속 원소는 주석(Sn)인 것을 특징으로 하는 이차상 소결체 분말의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (i)에서 혼합공정은, 제1금속산화물과 제2금속산화물을 밀링하여 혼합물을 형성한 후 구상 분말을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차상 소결체 분말의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (i)에서 소결공정은, 구상분말을 1300 내지 1500℃ 범위에서 2 내지 10시간 동안 소결하는 것을 특징으로 하는 이차상 소결체 분말의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (ⅱ)는 이차상 소결체를 800~1200 rpm 범위에서 5~10 시간 동안 재분쇄하는 것을 특징으로 하는 이차상 소결체 분말의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물을 혼합한 후 2차 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화인듐주석(ITO) 타겟의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물간의 사용 비율은 1 : 8~10 중량비 범위인 것을 특징으로 하는 산화인듐주석(ITO) 타겟의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제조방법은
    (S1) 이차상 소결체 분말과 인듐 산화물을 밀링하여 구상분말을 형성한 후 성형하는 단계; 및
    (S2) 상기 성형체를 2차 소결하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화인듐주석(ITO) 타겟의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 2차 소결은 1300 내지 1800℃ 범위에서 10 내지 40시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 산화인듐주석 타겟의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 타겟 내 산화인듐주석 결정의 평균 입경이 8 내지 20㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 산화인듐주석 타겟의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 타겟의 강도가 150 내지 180 MPa 범위인 것을 특징으로 하는 산화인듐주석 타겟의 제조방법.
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