KR20170018775A

KR20170018775A - 산화물 스퍼터링 타깃재

Info

Publication number: KR20170018775A
Application number: KR1020160098785A
Authority: KR
Inventors: 유우 다마다; 가즈야 사이토오; 슈우지로오 우에사카; 도모마사 구마가이
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2017-02-20
Also published as: JP2017036497A; TW201710214A; TWI653208B; CN106435492A; JP6731147B2

Abstract

산화물 스퍼터링 타깃재의 본딩 작업 공정이나 스퍼터링 공정에 있어서의 열취급에 기인하는 균열의 발생을 억제할 수 있는 산화물 스퍼터링 타깃재를 제공한다.
금속 성분이, Sn을 20∼50원자％ 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.24％ 이상이거나, 또는 200℃에 있어서의 항절력이 130㎫ 이상인 산화물 스퍼터링 타깃재이며, 상대 밀도의 평균값은 98.5％ 이상인 것이 바람직하고, 그 변동은 0.3％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Description

산화물 스퍼터링 타깃재 {OXIDE SPUTTERING TARGET MATERIAL}

본 발명은, 예를 들어 대형 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등을 구동하는 박막 트랜지스터의 산화물 반도체층을 형성하기 위해 사용되는 산화물 스퍼터링 타깃재에 관한 것이다.

종래, 박막 트랜지스터(이하, 「TFT」라고 말함)로 구동하는 방식의 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 표시 장치에서는, TFT의 채널층에 비정질 실리콘막이나 결정질 실리콘막을 채용한 것이 주류이다. 그리고, 디스플레이의 고정세화의 요구에 수반하여, TFT의 채널층에 사용되는 재료로서 산화물 반도체가 주목받고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 개시되는 In(인듐)과 Ga(갈륨)와 Zn(아연)과 O(산소)를 포함하는 산화물 반도체막(이하, 「I-G-Z-O 박막」이라고 함)은, 우수한 TFT 특성을 갖는 것으로서 실용화가 개시되어 있다. 이 I-G-Z-O의 박막에 포함되는 In이나 Ga는, 일본에서는 레어 메탈 비축 대상 강종으로 지정되는 희소하고 또한 고가인 금속이다.

따라서, 상기 I-G-Z-O 박막에 포함되는 In이나 Ga를 함유하지 않는 산화물 반도체막으로서, Zn-Sn-O계 산화물 반도체막(이하, 「ZTO 박막」이라고 함)이 주목받고 있다. 그리고, 이 ZTO 박막은, 스퍼터링 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의해 성막된다. 이 스퍼터링법이라 함은, 이온이나 원자 또는 클러스터를 스퍼터링 타깃 표면에 충돌시켜, 그 물질의 표면을 깎음(혹은 날림)으로써, 그 물질을 구성하는 성분을 기판 등의 표면 상에 퇴적시켜 성막하는 방법이다.

여기서, ZTO 박막은, 산소를 함유하는 박막이므로, 스퍼터링법에 있어서는 산소를 함유한 분위기에서 성막하는 이른바 반응성 스퍼터링법이 사용되고 있다. 이 반응성 스퍼터링법이라 함은, 아르곤 가스와 산소 가스로 구성되는 혼합 가스의 분위기 하에서 스퍼터링 하는 방법이며, 이온이나 원자 또는 클러스터를 산소와 반응시키면서 스퍼터링함으로써, 산화물계 박막을 형성한다고 하는 방법이다.

그리고, 이 반응성 스퍼터링법에 사용하는 스퍼터링 타깃은, 상기 ZTO 박막의 성분 조성에 근사한 성분 조성을 갖는 ZTO계 산화물 소결체로 이루어지는 산화물 스퍼터링 타깃재가, 백킹 플레이트 상에 납땜재로 본딩된 상태에서 사용된다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, ZTO계 산화물 소결체로 이루어지는 산화물 스퍼터링 타깃재로서, 산화아연 분말 및 산화주석 분말을, 순수, 유기 바인더, 분산제와 혼합한 슬러리를 건조하고, 또한 조립한 조립분을 가압 성형하여 얻어진 성형체를 소성하여, 소결체를 얻는 방법이 제안되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-36073호 공보

본 발명자의 검토에 의하면, 상술한 특허문헌 1에 개시되는 방법으로 제조한 ZTO계 산화물 소결체로 이루어지는 산화물 스퍼터링 타깃재는, 백킹 플레이트에의 본딩 시에 균열이 발생하거나, 스퍼터링 시에 균열이 발생하는 경우가 있는 것을 확인하였다.

본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하여, 백킹 플레이트에의 본딩이나 스퍼터링 시에 균열이 발생하기 어려운 산화물 스퍼터링 타깃재를 제공하는 것이다.

본 발명자는, 상기한 과제를 검토한 결과, 산화물 스퍼터링 타깃에 발생하는 균열이 제조 공정 혹은 사용 공정에 있어서의 열취급에 기인하는 것인 것을 밝혀내고, 산화물 스퍼터링 타깃의 특정 온도에 있어서의 굽힘 파단 변형률 및/또는 항절력을 소정의 값 이상으로 함으로써 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 도달하였다.

즉, 본 발명은, 금속 성분이, Sn을 20∼50원자％ 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.24％ 이상인 산화물 스퍼터링 타깃재이다.

또한, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 200℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.25％ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 금속 성분이, Sn을 20∼50원자％ 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 200℃에 있어서의 항절력이 130㎫ 이상이다.

또한, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 300℃에 있어서의 항절력이 130㎫ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 금속 성분 전체에 대해, Al, Si, Ga, Mo 및 W 중 1종 이상을 합계로 0.005∼4.000원자％ 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 상대 밀도의 평균값이 98.5％ 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 상대 밀도의 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)은 0.3％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 백킹 플레이트에의 본딩 시나 스퍼터링 시와 같은 고온의 부하를 받는 상태라도 균열을 억제할 수 있다. 이에 의해, 본 발명은 대형 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 제조 공정에 있어서의 TFT의 채널층의 형성에 유용한 기술이 된다.

도 1은 본 발명예 1의 각 온도에 있어서의 굽힘 파단 변형률과 열팽창률의 관계도.
도 2는 본 발명예 2의 각 온도에 있어서의 굽힘 파단 변형률과 열팽창률의 관계도.
도 3은 비교예의 각 온도에 있어서의 굽힘 파단 변형률과 열팽창률의 관계도.
도 4는 산화물 스퍼터링 타깃재의 온도와 항절력의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 산화물 스퍼터링 타깃재의 밀도의 측정 부위를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명예 3의 각 온도에 있어서의 굽힘 파단 변형률과 열팽창률의 관계도.
도 7은 본 발명예 4의 각 온도에 있어서의 굽힘 파단 변형률과 열팽창률의 관계도.
도 8은 본 발명예 5의 각 온도에 있어서의 굽힘 파단 변형률과 열팽창률의 관계도.
도 9는 산화물 스퍼터링 타깃재의 온도와 항절력의 관계를 나타내는 도면.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.24％ 이상이다. 상술한 바와 같이, 산화물 스퍼터링 타깃재는, 통상 백킹 플레이트 상에 납땜재로 본딩된 상태에서 사용된다. 여기서, 본딩 공정에서는, 가열된 산화물 스퍼터링 타깃재 및 백킹 플레이트가 용융시킨 In을 통해 접합된다. 이때, 산화물 스퍼터링 타깃재, 백킹 플레이트 및 In은, 각각 22℃∼400℃의 온도로 가열된다. 이로 인해, 산화물 스퍼터링 타깃재는, 고온의 부하를 받는다.

한편, 스퍼터링법에 의한 ZTO 박막의 형성에서는, 높은 전력이 투입되거나 장시간의 스퍼터링에 의해, 산화물 스퍼터링 타깃재는 스퍼터링에 있어서도 200℃ 이상이라고 하는 고온의 부하를 받는다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률을 0.24％ 이상으로 한다. 이에 의해, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 상술한 백킹 플레이트에의 본딩 시나 스퍼터링 시와 같은 고온의 부하에 의한 균열의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 스퍼터링법에서는, 성막 조건에 따라서는 고온 하에 있어서 투입 전력이 커지는 경우가 있으므로, 200℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.25％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 본 발명에서 말하는 굽힘 파단 변형률이라 함은, JIS K7171에 정의되는 재료가 파단될 때의 굽힘 변형률이다. 이 굽힘 파단 변형률은, 산화물 스퍼터링 타깃재로부터 채취한 시험편에 대해, 3점 굽힘 시험을 행하여, 시험편이 파단될 때까지의 휨량을 측정하고, 식(1)에 대입하여 산출할 수 있다. 여기서, ε_fB는 굽힘 파단 변형률, s_B는 파단될 때까지의 휨량, h는 시험편의 두께, L은 지점간 거리이다. 예를 들어, 200℃의 환경 하에서 측정할 때에는, 시험기에 항온조를 장착하고, 시험편을 200℃로 가열 유지한 상태에서 측정한다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재에 있어서, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률 ε_fB를 규정한 것은, 상기한 백킹 플레이트에의 본딩 시나 스퍼터링 중의 산화물 스퍼터링 타깃재에 부여되는 온도가 22℃∼400℃의 범위이기 때문이다. 그리고, 이때의 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재의 22℃∼400℃에 있어서의 열팽창률은, 22℃를 기준으로 하여, 0.00∼0.30％의 범위로 할 수 있다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 200℃에 있어서의 항절력을 130㎫ 이상으로 함으로써, 상술한 백킹 플레이트에의 본딩 시나 스퍼터링 시와 같은 고온의 부하에 의한 균열의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 스퍼터링법에서는 성막 조건에 따라서는 더욱 고온으로 되는 경우가 있으므로, 300℃에 있어서의 항절력이 130㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에서 말하는 항절력이라 함은, 20㎜의 간격으로 설치된 2개의 지주에 시험편을 얹고, 중앙부에 누름 금속을 댄 상태에서, 이동 속도 0.5㎜/분으로 서서히 하중을 가하여, 파단하였을 때의 하중을 측정한다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, Zn과 Sn과 O(산소)로 구성되고, 구체적으로는, 금속 성분 전체에 대해, Sn을 20∼50원자％ 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 산화물 소결체이다. 그리고, 본 발명에서는, Zn을 50원자％ 이상으로 함으로써, SnO₂가 과잉이 되는 것을 억제하고, 소결성을 향상시켜, 산화물 스퍼터링 타깃재의 밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는, Sn을 20원자％ 이상으로 함으로써, 증기압이 높은 ZnO가 증발함으로써 발생하는 공공을 억제하여, 산화물 스퍼터링 타깃재의 밀도를 향상시킬 수 있다. 한편, Sn을 50원자％ 이하로 함으로써, SnO₂가 과잉으로 되는 것을 억제하여, 소결성을 향상시켜, 산화물 스퍼터링 타깃재의 밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, Sn은, 원자％로, 20≤Sn≤40이 바람직하고, 25≤Sn≤35가 더욱 바람직하다.

또한, Zn을 80원자％ 이하로 함으로써, 증기압이 높은 ZnO가 증발함으로써 발생하는 공공을 억제하여, 산화물 스퍼터링 타깃재의 밀도를 향상시킬 수 있다. Zn은, 원자％로, 50≤Zn≤80이 바람직하고, 65≤Zn≤75가 더욱 바람직하다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 금속 성분 전체에 대해, Al, Si, Ga, Mo 및 W 중 1종 이상을 합계로 0.005∼4.000원자％ 함유하는 것이 바람직하다. 이때, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 금속 성분인 Zn 및/또는 Sn의 일부가, Al, Si, Ga, Mo 및 W 중 1종 이상을 합계로 0.005∼4.000원자％의 범위에서 치환된다.

이들 원소 중, Al, Ga, Mo, W는, 캐리어의 이동도의 제어나 광 열화를 방지하는 데 유용한 원소이다. 또한, Si는, 소결성의 향상에 유용한 원소이다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 상대 밀도의 평균값이 98.5％ 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 스퍼터링 시의 이상 방전의 발생을 억제하고, 안정된 방전을 얻음으로써, 형성되는 ZTO 박막의 막질을 향상시킬 수 있는 것 외에, 노듈의 발생도 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 상대 밀도의 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)을 0.3％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 산화물 스퍼터링 타깃재의 기계 가공 시의 균열이나 절결의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에 있어서의 산화물 스퍼터링 타깃재의 상대 밀도라 함은, 아르키메데스법에 의해 측정된 산화물 스퍼터링 타깃재의 부피 밀도를, 그 이론 밀도로 나눈 값을 백분율로 나타낸 것을 말한다. 여기서, 이론 밀도는, 조성비로부터 얻어지는 질량비로 산출한 가중 평균으로서 얻어진 값을 사용한다.

또한, 측정 위치는, 예를 들어 도 5에 나타내는 바와 같은 원판상의 산화물 스퍼터링 타깃재의 경우에는, 산화물 스퍼터링 타깃재의 외주부에 상당하는 부위 i∼부위 iv와, 중앙부에 상당하는 부위 v의 합계 5개소로 한다. 또한, 장방형 등의 직사각형의 산화물 스퍼터링 타깃재의 경우에는, 산화물 스퍼터링 타깃재의 코너부에 상당하는 4개의 부위와, 중앙부에 상당하는 부위의 합계 5개소로 한다. 그리고, 본 발명에서는, 이 5개소의 상대 밀도의 값의 평균값을 채용한다.

이하에, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재의 제조 방법의 일례를 설명한다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 예를 들어 ZnO 분말과 SnO₂ 분말을 순수, 분산제와 혼합하여 슬러리로 하고, 이 슬러리를 건조시킨 후, 조립분을 제작하고, 그 조립분을 하소하여 하소 분말을 제작한다. 그리고, 이 하소 분말을 습식 해쇄한 후, 주입 성형에 의해 성형체를 제작하고, 탈지를 거쳐서 상압에서 소성함으로써 얻을 수 있다.

상기한 하소 분말을 제작하기 위한 조립분의 하소 온도는, 1000∼1200℃로 설정하는 것이 바람직하다. 하소 온도를 1000℃ 이상으로 함으로써, ZnO 분말과 SnO₂ 분말의 반응을 충분히 진행시킬 수 있다. 한편, 하소 온도를 1200℃ 이하로 함으로써, 적당한 분말 입경을 유지할 수 있고, 이것에 의해 치밀한 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻을 수 있다.

상압에 있어서의 소성 온도는, 1300∼1500℃로 설정하는 것이 바람직하다. 소성 온도를 1300℃ 이상으로 함으로써, 소결이 촉진되어, 치밀한 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻을 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 높은 부하를 받는 상태라도, 균열을 억제할 수 있다. 한편, 소성 온도를 1500℃ 이하로 함으로써, ZnO 분말이 증발하는 것을 억제할 수 있어, 치밀한 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻을 수 있다.

소성 시의 최고 온도의 유지 시간은, 10시간 이상에서 소성에 의한 치밀화가 진행되지만, 50시간을 초과하면 ZnO의 증발이 많아져, 밀도가 저하된다. 이로 인해, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻기 위해서는, 유지 시간을 10∼50시간으로 하는 것이 바람직하다.

이하에, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재의 제조 방법의 다른 예를 설명한다.

본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 예를 들어 ZnO 분말과 SnO₂ 분말을 순수, 분산제와 혼합하여 슬러리로 하고, 이 슬러리를 건조시킨 후, 해쇄, 조립, 탈지를 거쳐서 제작한 조립분을 가압 소결함으로써 얻을 수도 있다. 가압 소결하는 수단으로서는, 핫 프레스, 방전 플라즈마 소결, 열간 정수압 프레스 등의 방법을 적용할 수 있다. 그 중에서도, 핫 프레스, 방전 플라즈마 소결은, 소결체의 잔류 응력을 작게 할 수 있으므로, 산화물 스퍼터링 타깃재의 균열을 방지할 수 있으므로, 바람직하다.

가압 소결의 소결 온도는, 900∼1100℃로 설정하는 것이 바람직하다. 소결 온도를 900℃ 이상으로 함으로써, 소결을 촉진시킬 수 있어, 치밀하고 높은 굽힘 파단 변형률을 갖는 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻을 수 있다. 한편, 소결 온도를 1100℃ 이하로 함으로써, ZnO 분말이 증발하는 것을 억제할 수 있는 것 외에, SnO₂ 분말이 가압 소결용 부재와 반응하는 환원 반응을 억제할 수 있다.

가압 소결의 가압력은, 20∼40㎫로 설정하는 것이 바람직하다. 가압력을 20㎫ 이상으로 함으로써 치밀화가 가능해져, 높은 굽힘 파단 변형률을 갖는 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻을 수 있다. 한편, 가압력을 40㎫ 이하로 함으로써, 가압 소결용 부재의 균열이나, 얻어지는 산화물 스퍼터링 타깃재의 균열의 발생을 억제할 수 있다.

가압 소결의 소결 시간은, 3∼15시간으로 설정하는 것이 바람직하다. 소결 시간을 3시간 이상으로 함으로써, 소결을 충분히 진행시킬 수 있어, 치밀하고 높은 굽힘 파단 변형률을 갖는 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻을 수 있다. 한편, 소결 시간은, 15시간 이하로 함으로써, 제조 효율의 저하를 억제할 수 있다.

[실시예 1]

우선, 금속 성분 전체에 대해 Sn이 30원자％, Zn이 70원자％가 되도록, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 0.70㎛인 ZnO 분말과, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 1.85㎛인 SnO₂ 분말을 칭량하여, 소정량의 순수와 분산제가 들어간 교반 용기 내에 투입하고 혼합하여 슬러리로 하고, 이 슬러리를 건조시킨 후, 해쇄, 조립, 탈지를 행하여, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 45㎛인 조립분을 얻었다.

다음으로, 상기에서 얻은 조립분을, 카본제의 가압 용기에 충전하고, 방전 플라즈마 소결 장치의 노체 내부에 설치하여, 950℃, 40㎫, 12시간의 조건으로 가압 소결을 실시하였다. 가압 소결 후에 카본제의 가압 용기로부터 취출하여, 소결체를 얻었다.

얻어진 소결체를, 다이아몬드 지석을 사용하여 평면 연삭에 의한 판 두께 가공을 실시한 후, 워터 제트 절단기를 사용하여, 두께 10㎜×외경 100㎜의 본 발명예 1이 되는 산화물 스퍼터링 타깃재를 제작하였다.

또한, 상기에서 얻은 조립분을, 카본제의 가압 용기에 충전하고, 핫 프레스 장치의 노체 내부에 설치하여, 1050℃, 40㎫, 4시간의 조건으로 가압 소결을 실시하였다.

얻어진 소결체를, 다이아몬드 지석을 사용하여 평면 연삭에 의한 판 두께 가공을 실시한 후, 워터 제트 절단기를 사용하여, 두께 10㎜×외경 100㎜의 본 발명예 2가 되는 산화물 스퍼터링 타깃재를 제작하였다.

비교예로서, 이하와 같이 산화물 스퍼터링 타깃재를 제작하였다. 우선, 금속 성분 전체에 대해 Sn이 30원자％, Zn이 70원자％가 되도록, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 0.70㎛인 ZnO 분말과, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 1.85㎛인 SnO₂ 분말을 30원자％를 칭량하여, 소정량의 순수와 분산제가 들어간 교반 용기 내에 투입하고 혼합하여 슬러리로 하고, 이 슬러리를 건조시킨 후, 해쇄, 조립, 탈지를 행하여, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 45㎛인 조립분을 얻었다. 이 조립분을 습식 해쇄하고, 얻어진 슬러리를 주입 성형에 의해 성형체를 제작하였다.

다음으로, 얻어진 성형체를 1550℃, 4시간의 조건으로 상압 소성하여 소성체를 얻었다.

얻어진 소성체를, 다이아몬드 지석을 사용하여 평면 연삭에 의한 판 두께 가공을 실시한 후, 워터 제트 절단기를 사용하여, 두께 10㎜×외경 100㎜의 비교예가 되는 산화물 스퍼터링 타깃재를 제작하였다.

상기에서 얻은 각 소결체 및 소성체로부터, 각각 3㎜×4㎜×40㎜의 굽힘 시험편을 잘라내고, 상술한 측정 방법으로 굽힘 파단 변형률을 측정하였다. 또한, 상기에서 얻은 각 소결체 및 소성체로부터, 3㎜×4㎜×40㎜의 항절력 시험편을 잘라내고, 항절력을 측정하였다. 이때, 20㎜의 간격으로 설치된 2개의 지주에 시험편을 얹고, 중앙부에 누름 금속을 댄 상태에서, 이동 속도 0.5㎜/분으로 서서히 하중을 가하여, 정적으로 파단하였을 때의 하중을 측정하였다.

그 결과를 표 1, 표 2 및 도 1∼도 3에 나타낸다. 표 1, 도 1 및 도 2의 결과로부터, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.24％ 이상인 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표 2 및 도 4의 결과로부터, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 22℃, 100℃, 200℃, 300℃ 중 어느 온도에 있어서의 항절력도 130㎫ 이상인 것을 확인할 수 있었다.

또한, 백킹 플레이트에의 본딩 시나 스퍼터링 시에 도달하는 22℃∼400℃에 있어서도 굽힘 파단 변형률의 큰 저하는 보이지 않았다. 또한, 백킹 플레이트에의 본딩 시나 스퍼터링 시에 도달하는 온도 200∼300℃에 있어서도 항절력의 큰 저하는 보이지 않았다.

다음으로, 본 발명예의 산화물 스퍼터링 타깃재를 사용하여 스퍼터 테스트를 실시하였다. 스퍼터링은, Ar 압력 0.5Pa, DC 전력 300W의 조건으로 적산 시간 4시간 실시하였다. 또한, 금회는 스퍼터링 타깃 자체의 평가를 하기 위해, 스퍼터 테스트를 반응성 스퍼터가 아닌, Ar 분위기에서 행하였다.

사용 후의 산화물 스퍼터링 타깃재를 눈으로 확인한 바, 균열은 확인되지 않았다.

한편, 비교예의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 22℃, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃ 모든 온도에 있어서 굽힘 파단 변형률이 0.24％ 미만이었다. 그리고, 비교예의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 22℃, 100℃, 200℃, 300℃ 모든 온도에 있어서 항절력이 130㎫ 미만이었다.

다음으로, 비교예의 산화물 스퍼터링 타깃재를 사용하여 스퍼터링을 실시하면, 산화물 스퍼터링 타깃재 표면의 대략 중심부로부터 방사선 형상으로 4개의 균열이 발생하고 있는 것을 확인하였다.

또한, 상기에서 얻은 각 소결체 및 소성체의, 코너부에 상당하는 4개의 개소의 테두리로부터 5㎜ 이격된 부위와, 중앙부에 상당하는 부위로부터, 각각 10㎜×20㎜×20㎜의 분석용 시료를 잘라내어, 각 부위의 진밀도를 측정하고, 상술한 방법으로, 상대 밀도와 그 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)을 산출하였다. 그 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.

표 3 및 표 4의 결과로부터, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 외주부에 상당하는 부위 i∼부위 iv와, 중앙부에 상당하는 부위 v의 5개소에서 밀도 측정을 행한 바, 어느 부위에 있어서도 상대 밀도 98.5％ 이상이고, 또한 상대 밀도의 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)이 0.3％ 이하인 것을 확인할 수 있었다.

한편, 비교예의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 외주부에 상당하는 부위 i∼부위 iv와, 중앙부에 상당하는 부위 v의 5개소에서 밀도 측정을 행한 바, 어느 부위에 있어서도 98.5％ 미만이었다. 또한, 상대 밀도의 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)은 최대 0.7％나 되어, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재의 변동보다 컸다.

[실시예 2]

우선, 금속 성분 전체에 대해 Sn이 30원자％, Zn이 70원자％가 되도록, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 0.70㎛인 ZnO 분말과, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 1.85㎛인 SnO₂ 분말을 칭량하여, 소정량의 순수와 분산제가 들어간 교반 용기 내에 투입 후, 혼합하여 슬러리를 얻었다. 이 슬러리를 건조, 조립시킨 후, 1090℃에서 가소성하여, 하소 분말을 얻었다. 이 하소 분말에, 금속 성분 전체에 대해, Zn이 69.928원자％, Sn이 29.940원자％, Al이 0.132원자％로 되도록, 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 54.03㎛인 AZO(산화아연알루미늄) 분말을 혼합하여, 습식 해쇄에 의해 평균 입경(누적 입도 분포의 D50)이 1㎛가 되도록 입도 조정하였다.

상기한 습식 해쇄 후, 주입 성형에 의해, 긴 변: 830㎜×짧은 변: 250㎜×두께: 16㎜의 성형체를 3매 얻었다.

다음으로, 얻어진 각 성형체를 1400℃, 17시간, 20시간 또는 34시간, 비환원성 분위기에서 상압 소성하여 소성체를 얻었다. 그리고, 이 소성체에 기계 가공을 하여, 긴 변: 750㎜×짧은 변: 220㎜×두께: 14㎜의 본 발명예 3∼본 발명예 5가 되는 산화물 스퍼터링 타깃재를 얻었다.

상기에서 얻은 각 소성체로부터, 3㎜×4㎜×40㎜의 굽힘 시험편을 잘라내어, 상술한 측정 방법으로 굽힘 파단 변형률을 측정하였다. 또한, 상기에서 얻은 각 소성체로부터, 3㎜×4㎜×40㎜의 항절력 시험편을 잘라내어, 항절력을 측정하였다. 이때, 20㎜의 간격으로 설치된 2개의 지주에 시험편을 얹어, 중앙부에 누름 금속을 댄 상태에서, 이동 속도 0.5㎜/분으로 서서히 하중을 가하여, 정적으로 파단하였을 때의 하중을 측정하였다.

그 결과를 표 5, 표 6 및 도 6∼도 9에 나타낸다. 표 5, 도 6∼도 8의 결과로부터, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.24％ 이상인 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표 6 및 도 9의 결과로부터, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 200℃, 300℃의 어느 온도에 있어서의 항절력도 130㎫ 이상인 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상기에서 얻은 각 소성체의 코너부에 상당하는 4개의 개소에서 테두리로부터 5㎜ 이격된 부위와, 중앙부에 상당하는 부위로부터, 각각 10㎜×20㎜×20㎜의 분석용 시료를 잘라내어, 각 부위의 진밀도를 측정하고, 상술한 방법으로, 상대 밀도와 그 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)을 산출하였다. 그 결과를 표 7 및 표 8에 나타낸다.

표 7 및 표 8의 결과로부터, 본 발명의 산화물 스퍼터링 타깃재는, 외주부에 상당하는 부위 i∼부위 iv와, 중앙부에 상당하는 부위 v의 5개소에서 밀도 측정을 행한 바, 어느 부위에 있어서도 상대 밀도 98.5％ 이상이고, 또한 상대 밀도의 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)이 0.1％ 이하인 것을 확인할 수 있었다.

Claims

금속 성분이, Sn을 20∼50원자％ 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 22℃∼400℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.24％ 이상인 것을 특징으로 하는, 산화물 스퍼터링 타깃재.
제1항에 있어서,
200℃에 있어서의 굽힘 파단 변형률이 0.25％ 이상인 것을 특징으로 하는, 산화물 스퍼터링 타깃재.
금속 성분이, Sn을 20∼50원자％ 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 200℃에 있어서의 항절력이 130㎫ 이상인 것을 특징으로 하는, 산화물 스퍼터링 타깃재.
제3항에 있어서,
300℃에 있어서의 항절력이 130㎫ 이상인 것을 특징으로 하는, 산화물 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
금속 성분 전체에 대해, Al, Si, Ga, Mo 및 W 중 1종 이상을 합계로 0.005∼4.000원자％ 함유하는 것을 특징으로 하는, 산화물 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상대 밀도의 평균값이 98.5％ 이상인 것을 특징으로 하는, 산화물 스퍼터링 타깃재.
제6항에 있어서,
상기 상대 밀도의 변동 [(최대값-최소값)/평균값]×100(％)이 0.3％ 이하인 것을 특징으로 하는, 산화물 스퍼터링 타깃재.