KR20160085210A - 스퍼터링 타깃 - Google Patents

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KR20160085210A
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powder
target
raw material
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KR1020157025800A
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신타로 이시다
준 하세가와
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미쓰이금속광업주식회사
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Abstract

본 발명은, In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃으로서, 80℃의 28질량% 염산에, 당해 염산에 대해서 40질량%의 양의 상기 스퍼터링 타깃을 24시간 침지했을 때에 얻어지는 용해 잔사의, 상기 침지한 스퍼터링 타깃에 대한 질량비가 0.5질량% 이하인 스퍼터링 타깃이다. 본 발명의 In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃은, 스퍼터 시에 아킹이나 노듈의 발생이 적고, 이 스퍼터링 타깃으로부터 수율이 좋은 산화물 반도체막을 얻을 수 있다.

Description

스퍼터링 타깃{SPUTTERING TARGET}
본 발명은, 스퍼터링 타깃에 관한 것으로서, 상세하게는, 아킹이나 노듈의 발생이 적은 In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.
최근, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)의 산화물로 이루어지는 산화물 반도체막은, 아모퍼스 Si막보다도 이동도가 크므로, 액정 표시 장치나 박막 일렉트로 루미네선스 장치 등의 스위칭 소자 등에의 응용이 연구되고 있다.
이들 박막을 제작하는 방법으로서는, 스프레이법, 딥법, 진공 증착법, 스퍼터링법 등이 있지만, 제조 비용, 생산성, 대면적 균일성, 막질, 막의 특성(도전율, 투광성 등)의 점에서 스퍼터링법이 비교적 뛰어나므로, 스퍼터링법이 현재의 생산 기술의 주류가 되고 있다.
스퍼터링법에서 사용되는 타깃에 대해서는, 아킹이나 노듈의 발생을 억제하는 관점에서, 고밀도인 것이나 타깃면 내의 벌크 저항이 균일한 것이 좋음이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, In, Ga, Zn을 포함하는 타깃에 있어서, 밀도나 타깃의 벌크 저항, 타깃의 결정 구조와, 스퍼터링했을 때의 아킹이나 이상 방전과의 관계가 소개되어 있다.
일본국 특개2007-73312호 공보
산화물 반도체막을 스퍼터링법으로 제작하는 경우, ITO 등의 투명 도전성막의 성막에서는 허용할 수 있는 정도의 미소한 아킹이나 노듈에서도 막특성에 영향을 주기 때문에, 이들이 발생하면 안정하게 반도체막을 얻는 것은 어렵다. 이 때문에, 산화물 반도체막을 얻기 위한 스퍼터링 타깃에는 아킹이나 노듈을 줄이기 위한 추가적인 대책이 필요하다.
본 발명의 목적은, 스퍼터링 중의 아킹이나 노듈의 발생이 적은 In-Ga-Zn-O계의 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하는 본 발명은, In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃으로서, 80℃의 28질량% 염산에, 당해 염산에 대해서 40질량%의 양의 상기 스퍼터링 타깃을 24시간 침지했을 때에 얻어지는 용해 잔사(殘渣)의, 상기 침지한 스퍼터링 타깃에 대한 질량비가 0.5질량% 이하인 In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃이다.
상기 스퍼터링 타깃은, 스퍼터링 타깃의 제조 원료인 복수의 원료 분말의 혼합을 습식으로 행하고, 얻어진 혼합 원료를 성형하여 성형체를 제작하고, 당해 성형체를 소성하여 제조된 것이 바람직하고, 또한, 상기 복수의 원료 분말의 메디안경(D50)이 5㎛ 이하이며, 또한 상기 각 원료 분말 상호의 메디안경(D50)의 차가 2㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 스퍼터링 타깃은, 상기 용해 잔사 이외의 부분이 단상(單相) 구조인 것이 바람직하고, 또한 상기 용해 잔사 이외의 부분의 조성이 InGaZnO4인 것이 바람직하다.
본 발명의 In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃은, 스퍼터 시에 아킹이나 노듈의 발생이 적고, 이 스퍼터링 타깃으로부터 수율이 좋은 산화물 반도체막을 얻을 수 있다.
도 1은, 실시예1에서 얻어진 스퍼터링 타깃을 X선 회절 장치(XRD)로 분석했을 때에 얻어진 X선 차트.
본 발명의 스퍼터링 타깃은 In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어진다. 즉, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 구성 원소는 In, Ga, Zn 및 O이며, 그 외 비회피적인 불순물 원소가 포함될 수 있다. In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃에 있어서의 각 원소의 함유량으로서는, 예를 들면, In의 함유량은 In2O3 환산으로 바람직하게는 43.2∼45.2질량%, 보다 바람직하게는 43.7∼44.7%이며, Ga의 함유량은 Ga2O3 환산으로 바람직하게는 28.4∼31.4질량%, 보다 바람직하게는 29.2∼30.6%이며, Zn의 함유량은 ZnO 환산으로 바람직하게는 24.9∼26.9질량%, 보다 바람직하게는 25.4∼26.4%이다. In, Ga 및 Zn의 함유량이 상기 범위 내이면, 스퍼터링에 의해 양호한 TFT(박막 트랜지스터 : Thin Firm Transistor) 특성이 얻어진다는 이점이 있다.
본 발명의 스퍼터링 타깃에 있어서, 80℃의 28질량% 염산에, 당해 염산에 대해서 40질량%의 양의 상기 스퍼터링 타깃을 침지했을 때에 얻어지는 용해 잔사의, 상기 침지한 스퍼터링 타깃에 대한 질량비는 0.5질량% 이하이며, 바람직하게는 0.3질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.2질량% 이하이다. 이 조건을 만족함에 의해 본 발명의 스퍼터링 타깃은 스퍼터 시에 아킹이나 노듈의 발생이 적다.
상술과 같이, 산화물 반도체막을 스퍼터링법으로 제작하는 경우, ITO 등의 투명 도전성막의 성막에서는 허용할 수 있는 정도의 미소한 아킹이나 노듈이어도 막특성에 영향을 준다. 이것은, 타깃으로부터 얻어지는 막이 반도체막이기 때문에, 적은 산소량이나 두께의 차이에 의해 막저항이 영향을 받아버리기 때문이라고 생각된다.
아킹이나 노듈에 영향을 주는 인자로서, 타깃면 내의 벌크 저항의 차를 들 수 있다. 타깃 내에, 다른 개소보다도 벌크 저항이 높은 부분이 존재하면 그 부분이 스퍼터링되지 않고 남아, 거기에 아킹이라고 불리는 이상 방전이 발생하여, 이상 방전에 따라 노듈이 발생한다. 그 때문에, 산화물 반도체를 얻기 위한 타깃은, 벌크 저항이 보다 균질한 것이 요구된다.
In, Ga, Zn의 산화물로 이루어지는 타깃에 있어서는, 이들의 원소가 예를 들면 InGaZnO4, Ga2ZnO4, InGaO3, In2Ga2ZnO7 등의 다양한 조성의 화합물로서 존재하는 것이 알려져 있다. 이들 중에서도 Ga2ZnO4나 InGaO3은 InGaZnO4보다도 벌크 저항이 높다. 이들의 벌크 저항이 높은 Ga2ZnO4상이나 InGaO3상이 타깃 중에 혼재하고 있으면, 이들의 상이 아킹이나 노듈의 원인이 된다고 생각된다. 이들 Ga2ZnO4나 InGaO3과 같은 벌크 저항이 높은 결정상의 생성을 억제하면, 아킹이나 노듈의 발생이 적은 타깃을 얻을 수 있다고 생각된다.
종래, 타깃 중의 Ga2ZnO4상이나 InGaO3상은 일반적으로 XRD 프로파일에 의해 확인되고 있었지만, XRD에 의해 검출할 수 있는 것은 이들 결정상의 함유율이 수 질량% 이상의 경우에 한정되고, 이것보다 낮은 함유율의 경우에는 검출이 곤란하며, 또한, 정량적으로 그 함유율을 구하는 것은 사실상 불가능이었다. 타깃 중의 Ga2ZnO4상이나 InGaO3상은, 수 질량%보다 낮은 함유율이어도 아킹이나 노듈의 원인이 되므로, XRD에 의한 평가에서는 아킹이나 노듈의 발생에 관한 지견을 얻을 수는 없었다.
예를 들면, 특허문헌 1에 있어서도 XRD 프로파일로부터 타깃의 결정 구조를 특정하고 있지만, 상술과 같이, XRD로 검출할 수 없다고 해서 Ga2ZnO4상이나 InGaO3상이 타깃에 포함되어 있지 않다고는 말할 수 없고, 이 타깃재가 아킹이나 노듈이 적은 뛰어난 타깃이라고는 말할 수 없다. 또한, 특허문헌 1에 있어서는 타깃의 벌크 저항값에 대해서도 언급되어 있지만, 타깃 중에 절연성 화합물이 소량 포함되어 있었다고 해도, 벌크 저항이 낮은 결정상이 타깃 전체의 벌크 저항을 지배하므로, 타깃의 벌크 저항이 낮다고 해서 아킹이나 노듈이 적은 타깃이라고는 말할 수 없다.
본 발명자는, InGaZnO4상 등은 28질량% 정도의 염산에 용해하지만, Ga2ZnO4상이나 InGaO3상은 상기 염산에 실질적으로 용해하지 않는 것을 알아내어, 용해하지 않는 잔존물의 양으로부터, XRD에 따라서는 검출할 수 없는 수 질량%보다 낮은 함유율의 Ga2ZnO4나 InGaO3이어도 검출할 수 있다는 지견을 얻었다. 이 지견에 의거하여, 상기 조건하에서 얻어지는 용해 잔사의 비율을 규정함에 의해, 아킹이나 노듈의 발생이 적은 타깃을 창출한 것이 본 발명이다.
상기 용해 잔사란, 염산에 침지한 스퍼터링 타깃 중, 염산 중에의 용해가 실질적으로 진행하지 않는 상태에서 염산 중에 존재하는 잔존물을 의미한다. 상기 용해 잔사가 실질적으로 Ga2ZnO4 및 InGaO3인 것은 XRD 분석에 의해 확인되어 있다.
용해 잔사의 상기 질량비는, 구체적으로는 다음과 같이 구할 수 있다. 80℃의 28질량% 염산 10㎏에, 스퍼터링 타깃 4㎏을 투입하고, 온도를 80℃로 유지하고, 교반하면서 24시간 용해시킨다. 그 후, 여과하여 얻어진 용해 잔사를 100℃에서 24시간 건조하여 그 질량을 측정한다. 투입한 스퍼터링 타깃의 질량에 대한 상기 용해 잔사의 질량의 비율(%)을 구한다.
본 발명의 스퍼터링 타깃에 있어서는, 벌크 저항의 균일성의 관점에서, 상기 용해 잔사 이외의 부분이 일정 조성을 갖는 단상 구조인 것이 바람직하고, 또한 그 부분의 조성이 InGaZnO4인 것이 바람직하다. 스퍼터링 타깃의 조성은, 타깃의 제조에 사용하는 원료 분말 중의 원소의 구성비에 의해 결정된다. 단상 구조를 갖는 스퍼터링 타깃은, 그 단상 구조의 조성을 실현할 수 있는 원소비가 되도록 각종 원료 분말을 혼합함에 의해 제조할 수 있다. InGaZnO4의 조성의 단상 구조를 갖는 스퍼터링 타깃은, InGaZnO4의 조성을 실현할 수 있는 원소비가 되도록 각종 원료 분말을 혼합함에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 스퍼터링 타깃의 형상에는 특히 제한은 없고, 평판상이나 원통 형상 등을 들 수 있다.
본 발명의 스퍼터링 타깃은, 통상의 방법에 의해 저융점 솔더를 사용하여 기재에 접합하여 스퍼터링에 사용할 수 있다.
본 발명의 스퍼터링 타깃은, 상술과 같이 스퍼터링 중에 아킹이나 노듈의 발생이 적다. 또, 스퍼터링 중의 아킹의 발생과 노듈의 발생은 패럴렐의 관계에 있어, 노듈의 발생이 적으면 아킹의 발생도 적다고 평가할 수 있다.
<스퍼터링 타깃의 제조 방법>
본 발명의 스퍼터링 타깃은, 예를 들면, 당해 타깃의 제조에 필요한 복수의 원료 분말인 산화인듐(In2O3) 분말, 산화갈륨(Ga2O3) 분말, 산화아연(ZnO) 분말, IGZO 분말을 혼합하여, 얻어진 혼합 원료를 성형하여 성형체를 제작하고, 당해 성형체를 소성하여 제조할 수 있다.
본 발명의 스퍼터링 타깃은, 용해 잔사의 상기 질량비가 0.5질량% 이하이며, 상술과 같이, 벌크 저항이 높은 화합물인 Ga2ZnO4나 InGaO3의 함유량이 적은 타깃이다. In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃은, 상술의 이유에 의해 일정 조성을 갖는 단상 구조인 것이 바람직하지만, 소정의 조성을 갖는 단상 구조를 얻어지도록 원료 분말을 배합해도, 원료 분말의 혼합이나 사용하는 원료 품종 등의 제조 조건에 의해, 상기 소정의 조성과는 다른 조성을 갖는 상기 벌크 저항이 높은 화합물 등을 생성할 수 있다. 예를 들면 InGaZnO4라는 조성을 갖는 단상 구조의 타깃을 제조하고자 하여, 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말 및 산화아연 분말을 소정의 비율로 혼합하여, 성형체를 고온에서 소결해도, 혼합이 불충분하면, 성형체의 국소마다 조성의 차이가 발생하고, 소결에 의해 Ga2ZnO4나 InGaO3과 같은 벌크 저항이 높은 화합물이 생성한다. 또한, 원료 분말의 입경이 크거나 원료 분말의 반응성이 낮은 경우에도, 상기 3종류의 원료 분말의 반응이 불충분해지고, 상기 벌크 저항이 높은 화합물이 생성한다.
상기 벌크 저항이 높은 화합물의 생성을 억제하고, 본 발명의 스퍼터링 타깃을 얻기 위해서는, 원료 분말을 습식으로 혼합하는 것(습식 혼합)이 바람직하다. 습식 혼합이란, 분산매로서 물이나 알코올 등의 액체를 사용하여 원료 분말을 혼합하는 혼합 방식을 의미한다. 습식 혼합하면, 원료 분말의 혼합이 양호해지고, 균일한 조성을 갖는 타깃이 얻어진다. 분산매를 사용하지 않고 원료 분말을 혼합하는 건식 혼합으로는, 원료 분말의 응집이 풀리기 어렵고, 원료 분말의 균일한 혼합 상태를 얻는 것이 곤란하므로, 그 성형체를 소성하면 절연성 화합물인 상기 벌크 저항이 높은 화합물이 생성하기 쉽다. 습식 혼합한 후의 슬러리로부터, 슬립 캐스트법이나, 슬러리를 분무 건조하여 과립을 제작하고, 그 과립을 형에 충전하여 가압 성형하는 방법 등에 의해 성형체가 제작된다. 이들의 방법에 대해서는 후술한다.
또한, 각 원료 분말의 메디안경(D50)이 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말 및 산화아연 분말의 메디안경(D50)은 전부 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 메디안경(D50)은, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 1㎛ 이하이다. 상기 메디안경(D50)의 하한에는 특히 제한은 없지만 통상 0.3㎛이다. 원료 분말의 메디안경(D50)이 상기 범위이면, 원료 분말 상호의 반응성이 양호해지고, 상기 벌크 저항이 높은 화합물의 생성을 억제할 수 있다.
또한, 상기 각 원료 분말 상호의 메디안경(D50)의 차가 2㎛ 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 산화인듐 분말과 산화갈륨 분말과의 메디안경(D50)의 차, 산화인듐 분말과 산화아연 분말과의 메디안경(D50)의 차 및 산화갈륨 분말과 산화아연 분말의 메디안경(D50)의 차가 전부 2㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 메디안경(D50)의 차는, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다. 상기 메디안경(D50)의 차가 없는 것, 즉 각 원료분의 메디안경(D50)이 전부 같은 것이 가장 바람직하다.
상기 슬립 캐스트법에서는 각종 원료 분말을 포함하는 슬러리를 형에 흘려 넣고, 이어서 배수(排水)하고 성형한다. 원료 분말의 메디안경(D50)의 차가 2㎛보다 크면, 성형 중에 원료 분말이 분리하기 쉬워지고, 편석(偏析)에 의해 벌크 저항이 높은 화합물이 생성하기 쉬워진다. 상기 슬러리를 분무 건조하는 방법에서도, 원료 분말의 메디안경(D50)의 차가 2㎛보다 크면, 슬러리를 수송하는 배관 내에서 분리가 일어나는 등의 문제가 생긴다.
상기 메디안경(D50)은 전부 레이저 회절·산란법에 의해 얻어진 수치이다.
이하, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 구체적인 제조 방법을 설명한다.
(공정1)
공정1에서는, 원료 분말로부터 성형체를 제작한다.
원료 분말로서, 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말 및 산화아연 분말을 사용할 수 있고, 또한 IGZO 분말을 사용할 수도 있다. 상술과 같이, 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말, 산화아연 분말 및 IGZO 분말의 메디안경(D50)은 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 각 원료 분말 상호의 메디안경(D50)의 차가 2㎛ 이하인 것이 바람직하다. 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말, 산화아연 분말 및 IGZO 분말의 혼합 비율은, 본 타깃 소정의 구성 원소비가 되도록 적의 결정된다. 본 제조 방법에 있어서, 산화인듐 분말, 산화갈륨 분말, 산화아연 분말 및 IGZO 분말의 혼합 분말을 사용하는 경우, 혼합 분말에 포함되는 각 원소의 비율(질량%)은 최종적으로 얻어지는 타깃에 포함되는 각 원소의 비율(질량%)과 동시할 수 있는 것이 확인되어 있다.
원료 분말은 사전에 건식 혼합해도 된다. 건식 혼합 방법에는 특히 제한은 없고, 예를 들면, 각 분말 및 지르코니아 볼을 포트에 넣어, 볼밀 혼합할 수 있다.
이 혼합 분말로부터 성형체를 제작하는 방법으로서, 예를 들면 상술의 슬립 캐스트 방법 및 슬러리를 분무 건조하는 방법을 들 수 있다.
슬립 캐스트 방법
슬립 캐스트 방법으로는, 상기 혼합 분말 및 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를 조제하고, 이 슬러리를 형에 흘려 넣고, 이어서 배수하고 성형한다.
상기 유기 첨가물로서는, 바인더, 분산제를 들 수 있다. 바인더로서는, 에멀젼계의 바인더가 일반적이며, 분산제로서는 폴리카르복시산암모늄 등이 일반적이다.
혼합 분말 및 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를 조제할 때에 사용하는 분산매에는 특히 제한은 없고, 목적에 따라, 물, 알코올 등으로부터 적의 선택하여 사용할 수 있다.
혼합 분말 및 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를 조제하는 방법에는 특히 제한은 없고, 예를 들면, 혼합 분말, 유기 첨가물 및 분산매를 포트에 넣어, 볼밀 혼합하는 방법을 사용할 수 있다. 이 혼합이 습식 혼합이다.
얻어진 슬러리를 형에 흘려 넣고, 이어서 배수하고 성형하여, 성형체를 제작한다. 형으로서는, 석고형이나 가압하여 배수를 행하는 수지형이 일반적이다.
슬러리를 분무 건조하는 방법
슬러리를 분무 건조하는 방법으로는, 상기 혼합 분말 및 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를 조제하고, 이 슬러리를 분무 건조하여 얻어진 건조 분말을 형에 충전하여 가압 성형한다.
상기 유기 첨가물로서는, 바인더, 분산제를 들 수 있다. 바인더로서는, 수용성 바인더가 일반적이며, 분산제로서는 폴리카르복시산암모늄 등이 일반적이다.
혼합 분말 및 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를 조제할 때에 사용하는 분산매에는 특히 제한은 없고, 목적에 따라, 물, 알코올 등으로부터 적의 선택하여 사용할 수 있다.
혼합 분말 및 유기 첨가물을 함유하는 슬러리를 조제하는 방법에는 특히 제한은 없고, 예를 들면, 혼합 분말, 유기 첨가물 및 분산매를 포트에 넣어, 볼밀 혼합하는 방법을 사용할 수 있다. 이 혼합이 습식 혼합이다.
얻어진 슬러리를 분무 건조하여 함수율(含水率)이 1% 이하인 건조 분말을 제작하고, 이것을 형에 충전하여 1축 프레스 또는 정수압(靜水壓) 프레스에 의해 가압하여 성형하여, 성형체를 제작한다.
(공정2)
공정2에서는, 공정1에서 얻어진 성형체를 소성하여, 소성체를 제작한다. 소성로에는 특히 제한은 없고, 세라믹스 타깃재의 제조에 종래 사용되고 있는 소성로를 사용할 수 있다.
소성 온도는, 통상, 1300∼1500℃, 바람직하게는 1400℃∼1450℃이다. 소성 온도가 높을수록 고밀도의 타깃재가 얻어지지만, 너무 높으면 타깃재의 소결 조직이 비대화하여 깨지기 쉬워진다.
(공정3)
공정3에서는, 공정2에서 얻어진 소성체를 절삭 가공하여, 스퍼터링 타깃을 제작한다. 가공은, 평면 연삭반 등을 사용하여 행한다. 가공 후의 표면 조도 Ra는, 지석(砥石)의 지립(砥粒)의 크기를 선정함에 의해 제어할 수 있다.
[실시예]
실시예 및 비교예에 있어서 얻어진 스퍼터링 타깃의 평가 방법은 이하와 같다.
1. 상대 밀도
스퍼터링 타깃의 상대 밀도는 아르키메데스법에 의거하여 측정했다. 구체적으로는, 스퍼터링 타깃의 공중 중량을 체적(스퍼터링 타깃의 수중 중량/계측 온도에 있어서의 물 비중)으로 나누고, 하기 식(X)에 의거하는 이론 밀도 ρ문자(g/㎤)에 대한 백분율의 값을 상대 밀도(단위 : %)로 했다.
Figure pct00001
(식 중 C1∼Ci는 각각 스퍼터링 타깃의 구성 물질의 함유량(중량%)을 나타내고, ρ1∼ρi는 C1∼Ci에 대응하는 각 구성 물질의 밀도(g/㎤)를 나타낸다)
2. 용해 잔사
스퍼터링 타깃을 3㎝각 이하로 파쇄한 시료 4㎏을, 80℃의 28질량% 염산 10㎏에, 온도를 80℃로 유지하고, 교반하면서 24시간 침지했다. 24시간 침지한 시점에서 시료의 용해는 진행하고 있지 않은 것을 확인했다. 얻어진 잔사 함유액을 여과하여, 용해 잔사를 회수하고, 100℃에서 24시간 건조하여, 그 질량을 측정했다. 침지한 시료의 질량에 대한 용해 잔사의 질량의 비율(용해 잔사의 질량비(%))를 구했다.
3. 원료 분말의 메디안경(D50)
원료 분말의 메디안경(D50)은 니키소 가부시키가이샤제 레이저 회절·산란식 입도 분포 측정 장치(HRA9320-X100)를 사용하여 측정했다. 용매는 물을 사용하고, 측정 물질의 굴절율 2.20로 측정했다.
4. 노듈량
스퍼터링 타깃을 Cu제의 기재에, 저융점 솔더로서 인듐을 사용하여 접합하고, 하기 조건으로 스퍼터를 행했다.
<스퍼터링 조건>
장치 : DC 마그네트론 스퍼터 장치, 배기계 클라이오 펌프, 로터리 펌프
도달 진공도 : 3×10-4㎩
스퍼터 압력 : 0.4㎩
산소 분압 : 4×10-2㎩
스퍼터 후의 타깃의 표면을 사진 촬영하고, 화상 해석에 의해, 타깃 표면의 면적에 대한 타깃 표면에 있어서의 노듈의 면적의 비율(%)을 노듈량으로 했다. 또한, 이 노듈량을 면적 비율이 적은 쪽부터 하기의 A∼D의 판정 기준으로 평가했다.
A : 3% 미만
B : 3% 이상 6% 미만
C : 6% 이상 9% 미만
D : 9% 이상
노듈량이 적을수록 호적한 스퍼터링막이 형성되어 있다고 평가할 수 있다. A 또는 B판정이 된 타깃은 노듈량이 적고, 생성된 막의 대면적에서의 균일성, 막질, 도전율, 투광성 등의 막특성이 양호해진다. 따라서, A 또는 B판정이 된 타깃이면 종래보다 수율이 좋고, 효율적으로 산화물 반도체막을 얻을 수 있다고 할 수 있다.
[실시예1]
메디안경(D50)이 0.8㎛인 산화아연 분말과, 메디안경(D50)이 0.6㎛인 산화인듐 분말과, 메디안경(D50)이 2㎛인 산화갈륨 분말을 포트 중에서 지르코니아 볼에 의해 볼밀 건식 혼합하여, 혼합 분말을 조제했다. 혼합 분말에 있어서의 산화인듐 분말의 함유량은 44.2질량%, 산화아연 분말의 함유량은 25.9질량%, 산화갈륨 분말의 함유량은 29.9질량%였다. 이 배합비에 의해, 실질적으로 용해 잔사 이외의 부분의 조성이 InGaZnO4인 단상 구조의 스퍼터링 타깃이 얻어진다.
이 포트에, 바인더로서 혼합 분말에 대해서 0.2질량%의 아크릴 에멀젼 바인더, 분산제로서 혼합 분말에 대해서 0.6질량%의 폴리카르복시산암모늄, 및 분산매로서 혼합 분말에 대해서 20질량%의 물을 더하고, 볼밀 혼합하여 슬러리를 조제했다. 이 슬러리를 석고형에 흘려 넣고, 이어서 배수하여 성형체를 얻었다.
다음으로, 이 성형체를 소성하여 소성체를 제작했다. 소성은, 대기 분위기 중, 소성 온도 1400℃, 소성시간 10시간, 승온 속도 300℃/h, 강온 속도 50℃/h로 행했다.
얻어진 소성체를 절삭 가공하여, 표면 조도 Ra가 0.7㎛인 직경이 152.4㎜이고 두께가 6㎜인 스퍼터링 타깃을 얻었다. 가공에는, #170의 지석을 사용했다.
상기 방법에 의해, 스퍼터링 타깃의 상대 밀도, 용해 잔사의 질량비, 노듈량을 구했다. 결과를 표 1에 나타냈다. 또한, 얻어진 스퍼터링 타깃의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 조사했다. X선 차트를 도 1에 나타냈다. 도 1에 의해, 얻어진 스퍼터링 타깃은, 실질적으로 용해 잔사 이외의 부분의 조성이 InGaZnO4의 단상 구조인 것을 알 수 있다.
[실시예2]
실시예1과 마찬가지로 건식 혼합하여 혼합 분말을 조제했다.
혼합 분말이 들어 있는 포트에, 바인더로서 혼합 분말에 대해서 0.2질량%의 PVA 바인더, 분산제로서 혼합 분말에 대해서 0.6질량%의 폴리카르복시산암모늄, 및 분산매로서 혼합 분말에 대해서 40질량%의 물을 더하고, 볼밀 혼합하여 슬러리를 조제했다. 이 슬러리를 입구 온도가 200℃의 분무 건조기로 분무 건조하여 함수율이 1% 이하인 건조 분말을 얻었다. 얻어진 건조 분말을 금형에 충전하고, 800kgf/㎠의 1축 프레스로 가압하여 성형체를 얻었다. 얻어진 성형체를 실시예1과 같은 방법으로 소성 및 가공하여, 실시예1과 같은 치수의 스퍼터링 타깃을 얻었다.
상기 방법에 의해, 스퍼터링 타깃의 상대 밀도, 용해 잔사의 질량비, 노듈량을 구했다. 결과를 표 1에 나타냈다. X선 회절의 결과는 도 1과 같았다.
[실시예3]
실시예2와 마찬가지로 하여 건조 분말을 얻었다.
건조 분말을 고무형에 충전하고, 1200kgf/㎠의 정수압 프레스로 가압하여 성형체를 얻었다. 얻어진 성형체를 실시예1과 같은 방법으로 소성 및 가공하여, 실시예1과 같은 치수의 스퍼터링 타깃을 얻었다.
상기 방법에 의해, 스퍼터링 타깃의 상대 밀도, 용해 잔사의 질량비, 노듈량을 구했다. 결과를 표 1에 나타냈다. X선 회절의 결과는 도 1과 같았다.
[실시예4]
메디안경(D50)이 3.2㎛인 산화아연 분말과, 메디안경(D50)이 2.5㎛인 산화인듐 분말과, 메디안경(D50)이 4.5㎛인 산화갈륨 분말을 포트 중에서 지르코니아 볼에 의해 볼밀 건식 혼합하여, 혼합 분말을 조제했다. 혼합 분말에 있어서의 산화인듐 분말의 함유량은 44.2질량%, 산화아연 분말의 함유량은 25.9질량%, 산화갈륨 분말의 함유량은 29.9질량%였다. 이 배합비에 의해, 실질적으로 용해 잔사 이외의 부분의 조성이 InGaZnO4인 단상 구조의 스퍼터링 타깃이 얻어진다.
이 포트에, 바인더로서 혼합 분말에 대해서 0.2질량%의 아크릴 에멀젼 바인더, 분산제로서 혼합 분말에 대해서 0.3질량%의 폴리카르복시산암모늄, 및 분산매로서 혼합 분말에 대해서 15질량%의 물을 더하고, 볼밀 혼합하여 슬러리를 조제했다. 이 슬러리를 석고형에 흘려 넣고, 이어서 배수하여 성형체를 얻었다.
얻어진 성형체를 실시예1과 같은 방법으로 소성 및 가공하여, 실시예1과 같은 치수의 스퍼터링 타깃을 얻었다.
상기 방법에 의해, 스퍼터링 타깃의 상대 밀도, 용해 잔사의 질량비, 노듈량을 구했다. 결과를 표 1에 나타냈다. X선 회절의 결과는 도 1과 같았다.
[비교예1]
실시예1과 마찬가지로 건식 혼합하여 혼합 분말을 조제했다.
이 혼합 분말에 대해서 0.2중량%의 PVA 바인더를 혼합하여, 습식 혼합을 하지 않고 금형에 충전하여, 800kgf/㎠의 1축 프레스로 가압하여 성형체를 얻었다. 얻어진 성형체를 실시예1과 같은 방법으로 소성 및 가공하여, 실시예1과 같은 치수의 스퍼터링 타깃을 얻었다.
상기 방법에 의해, 스퍼터링 타깃의 상대 밀도, 용해 잔사의 질량비, 노듈량을 구했다. 결과를 표 1에 나타냈다. X선 회절의 결과는 도 1과 같았다.
[비교예2]
메디안경(D50)이 7.2㎛인 산화아연 분말과, 메디안경(D50)이 8.5㎛인 산화인듐 분말과, 메디안경(D50)이 7.5㎛인 산화갈륨 분말을 포트 중에서 지르코니아 볼에 의해 볼밀 건식 혼합하여, 혼합 분말을 조제했다. 혼합 분말에 있어서의 산화인듐 분말의 함유량은 44.2질량%, 산화아연 분말의 함유량은 25.9질량%, 산화갈륨 분말의 함유량은 29.9질량%였다.
이 포트에, 바인더로서 혼합 분말에 대해서 0.2질량%의 아크릴 에멀젼 바인더, 분산제로서 혼합 분말에 대해서 0.3질량%의 폴리카르복시산암모늄, 및 분산매로서 혼합 분말에 대해서 12질량%의 물을 더하고, 볼밀 혼합하여 슬러리를 조제했다. 이 슬러리를 석고형에 흘려 넣고, 이어서 배수하여 성형체를 얻었다.
얻어진 성형체를 실시예1과 같은 방법으로 소성 및 가공하여, 실시예1과 같은 치수의 스퍼터링 타깃을 얻었다.
상기 방법에 의해, 스퍼터링 타깃의 상대 밀도, 용해 잔사의 질량비, 노듈량을 구했다. 결과를 표 1에 나타냈다. X선 회절의 결과는 도 1과 같았다.
[비교예3]
메디안경(D50)이 0.8㎛인 산화아연 분말과, 메디안경(D50)이 0.6㎛인 산화인듐 분말과, 메디안경(D50)이 4.5㎛인 산화갈륨 분말을 포트 중에서 지르코니아 볼에 의해 볼밀 건식 혼합하여, 혼합 분말을 조제했다. 혼합 분말에 있어서의 산화인듐 분말의 함유량은 44.2질량%, 산화아연 분말의 함유량은 25.9질량%, 산화갈륨 분말의 함유량은 29.9질량%였다.
비교예2의 혼합 분말을 대신하여 상기 혼합 분말을 사용한 것 이외에는 비교예2와 마찬가지로 하여 실시예1과 같은 치수의 스퍼터링 타깃을 얻었다.
상기 방법에 의해, 스퍼터링 타깃의 상대 밀도, 용해 잔사의 질량비, 노듈량을 구했다. 결과를 표 1에 나타냈다. X선 회절의 결과는 도 1과 같았다.
[표 1]
Figure pct00002

Claims (5)

  1. In, Ga 및 Zn의 산화물로 이루어지는 스퍼터링 타깃으로서, 80℃의 28질량% 염산에, 당해 염산에 대해서 40질량%의 양의 상기 스퍼터링 타깃을 24시간 침지했을 때에 얻어지는 용해 잔사의, 상기 침지한 스퍼터링 타깃에 대한 질량비가 0.5질량% 이하인 스퍼터링 타깃.
  2. 제1항에 있어서,
    스퍼터링 타깃의 제조 원료인 복수의 원료 분말의 혼합을 습식으로 행하여, 얻어진 혼합 원료를 성형하여 성형체를 제작하고, 당해 성형체를 소성하여 제조된 스퍼터링 타깃.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 원료 분말의 메디안경(D50)이 5㎛ 이하이며, 또한 상기 각 원료 분말 상호의 메디안경(D50)의 차가 2㎛ 이하인 스퍼터링 타깃.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용해 잔사(殘渣) 이외의 부분이 단상(單相) 구조인 스퍼터링 타깃.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용해 잔사 이외의 부분의 조성이 InGaZnO4인 스퍼터링 타깃.
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