KR20170142169A

KR20170142169A - Ito 스퍼터링 타깃재

Info

Publication number: KR20170142169A
Application number: KR1020177030294A
Authority: KR
Inventors: 신타로 이시다
Original assignee: 미쓰이금속광업주식회사
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2017-12-27
Also published as: TWI660056B; TW201638364A; CN107250426A; WO2016174877A1; JPWO2016174877A1

Abstract

본 발명은 Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 ITO 스퍼터링 타깃재이며, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖고, 상대 밀도가 98％ 이상이며, 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 50㎛ 이하인 ITO 스퍼터링 타깃재이다. 본 발명의 ITO 스퍼터링 타깃재는, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％라는 매우 균열을 발생시키기 쉬운 조성을 갖지만, 본딩 시에 균열되기 어렵고, 또한 스퍼터링 중에 노듈의 발생이 적으므로, 효율적인 ITO 박막의 성막이 가능하다.

Description

ITO 스퍼터링 타깃재

본 발명은 ITO 스퍼터링 타깃재에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 본딩 시에 균열이 발생하기 어렵고, 효율적인 성막이 가능한 ITO 스퍼터링 타깃재에 관한 것이다.

ITO(Indium-Tin-Oxide)막은 높은 광 투과성과 전기 전도성을 갖기 때문에, 플랫 패널 디스플레이의 투명 전극이나 터치 패널 등에 널리 이용되고 있다. 투명 전극용의 ITO막은, 통상 SnO₂ 환산으로 10질량％ 정도의 Sn을 함유하지만, 터치 패널용으로 사용되는 ITO막은, 막의 열처리와의 관계에 의해, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.5∼8.0질량％ 정도의 것이 사용되고 있다.

ITO막은, 일반적으로 ITO 스퍼터링 타깃재를 스퍼터링함으로써 형성된다. ITO 스퍼터링 타깃재는 일반적으로 Cu제의 백킹 플레이트에 본딩되어 사용된다. 이 때문에, 터치 패널용의 ITO막을 형성할 때에는, 일반적으로, 목적으로 하는 막 저항을 실현하는 것이 가능한 Sn의 함유량의 ITO 스퍼터링 타깃재를 Cu제의 백킹 플레이트에 본딩하여 스퍼터링이 행해지고 있다.

그러나, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 10질량％보다도 적은 ITO 스퍼터링 타깃재는 취약하여, 균열되기 쉬운 것이 알려져 있다. 특히, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 3.5질량％ 이하로 되면 균열되기 쉬운 경향이 현저해져, 타깃을 제조하는 데 있어서 큰 장해가 되고 있다. 이것은, 이들의 ITO 스퍼터링 타깃재에 있어서는, 제조 과정의 소성 시에 있어서 잔류 응력이 남기 쉬운 것, 또한 타깃재의 강도가 낮은 것이 원인인 것이 알려져 있다. 그 때문에, 이들의 ITO 스퍼터링 타깃재는, Cu제 등의 백킹 플레이트에 본딩할 때에 균열을 일으키기 쉽다.

또한, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 10질량％보다도 적은 ITO 스퍼터링 타깃재를 스퍼터링하였을 때에, 노듈의 발생을 억제하는 것도 과제의 하나이다. 이 노듈의 발생에 대해서는, 타깃재의 밀도를 높게 함으로써 개선이 가능하다. 그러나, 타깃재의 밀도를 높게 하면 잔류 응력이 커져, 균열되기 쉬워진다는 문제가 발생한다.

또한, 소성 온도를 낮추어 소성 밀도를 97％로 낮게 한 경우에는, 잔류 응력이 작아 균열되기 어렵고, 결정 조직도 작은 ITO 타깃재가 얻어지지만, 타깃재에 핀 홀이 증가하고, 그것이 원인으로 스퍼터링 시의 노듈이 증가된다는 문제가 발생한다. 즉, ITO 타깃재를 균열되기 어렵게 하는 것과 노듈을 억제하는 것은 트레이드오프의 관계에 있다.

일본 특허 공개 평10-147862호 공보에는, 노듈의 발생이 적은 주석 함유량이 3∼12중량％인 산화인듐ㆍ산화주석 소결체에 관하여, 결정의 평균 입경이나 주석 원자의 최대 응집 직경에 대하여 기재되어 있지만, 타깃재의 균열에 대해서는 전혀 언급되어 있지 않다.

또한, 일본 특허 공개 제2010-255022호 공보에는, 산화인듐에 대한 산화주석의 함유량이 질량비로 1.5％ 이상 3.5％ 이하인 ITO 소결체에 있어서, 소결체의 결정상이 단상인 것이나, 평균 결정 입경과 소결체의 굽힘 강도(70㎫ 이상)의 관계에 대하여 기재되어 있다. 그러나, 이 소결체로 구성되는 ITO 타깃재에서는, 균열의 억제는 불충분하다.

일본 특허 공개 평10-147862호 공보 일본 특허 공개 제2010-255022호 공보

본 발명은 Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 ITO 스퍼터링 타깃재에 있어서, 본딩 시에 균열이 발생하기 어렵고, 또한, 스퍼터링 시의 노듈의 발생량이 적은 ITO 스퍼터링 타깃재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구한 결과, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 ITO 스퍼터링 타깃재에 있어서, 타깃재가, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖고, 타깃재의 상대 밀도가 98％ 이상이며, 타깃재의 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 50㎛ 이하이면 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 알아냈다. 또한, 그것들의 물성을 얻기 위해서는, 성형체를 소성한 후의 냉각을 60℃/hr 이하로 행하는 것이 필요한 것을 알아냈다.

즉, 본 발명은 Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 ITO 스퍼터링 타깃재이며, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖고, 상대 밀도가 98％ 이상이며, 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 50㎛ 이하인 ITO 스퍼터링 타깃재이다.

상기 ITO 스퍼터링 타깃재는, 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 40㎛ 이하인 것이 바람직하다.

상기 ITO 스퍼터링 타깃재는, 항절 강도가 13.0kgf/㎟ 이상인 것이 바람직하고, 14.0kgf/㎟ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

다른 발명은, 평균 입경이 0.5㎛ 이상인 SnO₂ 원료 분말을 포함하는 ITO 제조용의 원료로부터 제작된 성형체를 소성로에서 1500∼1600℃의 소성 온도에서 소성하고, 얻어진 소성체를, 소성로 내의 온도가 상기 소성 온도로부터 700∼1100℃의 온도 범위에 도달할 때까지, 소성로 내의 온도를 60℃/hr 이하의 강온 속도로 강하시킴으로써 냉각하는 공정을 포함하는 상기 ITO 스퍼터링 타깃재의 제조 방법이다.

본 발명의 ITO 스퍼터링 타깃재는, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％라는 극히 균열을 발생시키기 쉬운 조성을 갖지만, 본딩 시에 균열되기 어렵고, 또한 스퍼터링 중에 노듈의 발생이 적으므로, 효율적인 ITO 박막의 성막이 가능하다. 본 발명의 ITO 스퍼터링 타깃재의 제조 방법은, 상기 타깃재를 매우 효율적으로 제조할 수 있다.

도 1은 변형 해방에 의한 변화 길이의 측정 방법의 설명도이다.

본 발명의 ITO 스퍼터링 타깃재(이하, ITO 타깃재라고도 함)는 Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 ITO 타깃재이며, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖고, 상대 밀도가 98％ 이상이며, 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 50㎛ 이하이다. 본 발명의 ITO 스퍼터링 타깃재는, 본딩 시에 균열되기 어렵고, 또한 스퍼터링 중에 노듈의 발생이 적다.

전술한 바와 같이, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 종래의 ITO 타깃재는, 잔류 응력이 발생하기 쉽고, 강도가 낮기 때문에 취약하여, 균열되기 쉽다. ITO 타깃재의 제조 시에 소성 온도를 낮추어 타깃재의 상대 밀도를 97％, 혹은 그 이하로 하면, 잔류 응력이 작아져 균열되기 어려워지지만, 스퍼터링 시의 노듈이 증가하게 된다. ITO 타깃재의 상대 밀도를 98％ 이상으로 하면, 스퍼터링 시의 노듈이 적어지지만, 잔류 응력이 커져 균열되기 쉬워진다. 즉, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 종래의 ITO 타깃재에 있어서는, 균열되기 어려움과 노듈 억제를 양립할 수 없었다.

본 발명은 Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 ITO 타깃재에 있어서, 균열되기 어려움과 노듈 억제를 양립시키는 것에 성공하였다. 균열되기 어려움과 노듈 억제의 양립은, ITO 타깃재가, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과, Sn의 함유량이 In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상보다도 많은 상인 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖도록 한 것에 의해 비로소 실현되었다.

ITO의 제조는, 통상 In₂O₃ 분말과 SnO₂ 분말의 혼합 분말로 성형체를 제작하고, 이 성형체를 소성함으로써 행해진다. 이 소성에 있어서 SnO₂가 In₂O₃ 중에 고용되어 간다. 이때, 예를 들어 Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 10％인 ITO에서는, SnO₂가 In₂O₃에 다 고용될 수 없으므로, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상인 모상 외에, Sn이 리치한 상인 In₄Sn₃O₁₂상이 형성된다. 그 결과, SnO₂의 함유량이 SnO₂ 환산으로 10％인 ITO는, 모상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖는다. 한편, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 종래의 ITO에서는, Sn양이 적어, SnO₂가 In₂O₃에 완전히 고용될 수 있으므로, In₄Sn₃O₁₂상은 형성되지 않는다. 그 결과, SnO₂의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 종래의 ITO는, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상만의 단일상으로 이루어진다.

본 발명자는, 후술하는 제조 방법을 채용함으로써, SnO₂의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％이면서, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖고, 또한 상대 밀도가 98％ 이상이며, 잔류 응력의 지표로 되는 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 50㎛ 이하인 ITO 타깃재를 제조하는 것에 성공하였다. 그 결과, SnO₂의 함유량이 2.8∼3.5질량％인 ITO 타깃재에 있어서, 균열되기 어려움과 노듈 억제의 양립을 가능하게 하였다.

SnO₂의 함유량이 2.8∼3.5질량％인 ITO 타깃재를, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖는 구조로 함으로써, 균열되기 어려움과 노듈 억제의 양립이 가능하게 되는 이유는 반드시 명백하지는 않지만, 이와 같은 구조에서는, In₄Sn₃O₁₂상이, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상의 입계에 존재함으로써, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상 상호의 결합을 강하게 하는 쐐기와 같은 작용을 하고 있는 것에 의한 것은 아닐까라고 생각된다. 그 결과, 상기 2상을 갖는 ITO 타깃재는, 고밀도화시킴으로써 노듈의 억제를 실현할 수 있고, 그 한편, 잔류 응력이 발생하였다고 해도, 그것이 일정값 이하이면 균열되기 어려운 특성을 획득할 수 있는 것은 아닐까라고 생각된다. 예를 들어 Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 10％인 ITO가, SnO₂의 함유량이 2.8∼3.5질량％인 ITO보다도 일반적으로 균열되기 어려운 성질을 갖는 것은, 전자의 ITO는, 전술한 바와 같이, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상으로 이루어져 있어, In₄Sn₃O₁₂상이 상기와 같은 작용을 하고 있기 때문이라고도 생각된다.

본 발명에 관한 ITO 타깃재는, Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％이다. 구체적인 Sn의 함유량은, 이 타깃재로부터 얻어지는 막에 요구되는 물성에 따라 상기 범위 내로부터 결정된다.

본 발명에 관한 ITO 타깃재의 상대 밀도는, 98％ 이상이며, 보다 바람직하게는 98.5％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 99.0％ 이상이다. 상대 밀도가 98％ 이상이면, 스퍼터 시에 노듈의 발생을 억제할 수 있어, 양호한 스퍼터링이 가능해진다.

본 발명에 관한 ITO 타깃재의 변형 해방에 의한 변화 길이는 1m당 50㎛ 이하이고, 1m당 40㎛ 이하인 것이 바람직하다. 변형 해방에 의한 변화 길이란, ITO 타깃재가 갖는 잔류 응력이 실질적으로 모두 해방되었을 때의, 그 해방 전의 ITO 타깃재의 길이와 해방 후의 ITO 타깃재의 길이의 차를 의미한다. 변형 해방에 의한 변화 길이는, 잔류 응력의 지표로 되는 물성값이다. 변형 해방에 의한 변화 길이는, 변형 게이지를 사용하여 측정할 수 있다. ITO 타깃재의 변형 해방에 의한 변화 길이의 측정 방법에 대해서는 실시예에 있어서 상세하게 설명한다. 본 발명의 ITO 타깃재는, 전술한 바와 같이, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖기 때문에, 잔류 응력이 존재하고 있어도 균열되기 어렵지만, 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 50㎛를 초과하는 큰 잔류 응력이 존재하면, 그 후의 가공 또는 본딩 공정에서 균열이 발생할 확률이 높아진다.

본 발명에 관한 ITO 타깃재는, 항절 강도가 13.0kgf/㎟ 이상인 것이 바람직하고, 14.0kgf/㎟ 이상인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 ITO 타깃재가 이 조건을 만족시키면, 균열의 발생을 더욱 유효하게 방지할 수 있다.

본 발명에 관한 ITO 타깃재의 형상 및 크기에는, 특별히 제한은 없고, 어떠한 형상 및 크기의 ITO 타깃재여도, 상기 조건을 만족시키면 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 형상으로서는, 평판형 및 원통형 등을 들 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 ITO 타깃재의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 ITO 타깃재의 제조 방법은, 평균 입경이 0.5㎛ 이상인 SnO₂ 원료 분말을 포함하는 ITO 제조용의 원료로부터 제작된 성형체를 1500∼1600℃의 온도 범위에서 소성하고, 얻어진 소성체를 60℃/hr 이하의 강온 속도로 냉각하는 공정을 포함한다. 이 제조 방법에 의해, 상기의 ITO 타깃재를 제조할 수 있다.

ITO 제조용의 원료는, SnO₂ 분말을 포함하고, 통상 In₂O₃ 분말 및 SnO₂ 분말을 포함한다. 원료 분말인 In₂O₃ 분말과 SnO₂ 분말을, SnO₂ 분말의 함유량이 2.8∼3.5질량％의 목적 조성으로 되도록 혼합하여 혼합 분말을 제작한다. 각 원료 분말은, 통상은 입자가 응집되어 있기 때문에, 사전에 분쇄하여 혼합하거나, 혹은 혼합하면서 분쇄를 행하는 것이 바람직하다.

In₂O₃ 분말의 평균 입경은 통상 0.2∼1.5㎛, 바람직하게는 0.4∼1.0㎛이다. SnO₂ 분말의 평균 입경은 0.5㎛ 이상이고, 바람직하게는 0.5㎛∼5.0㎛, 보다 바람직하게는 0.6㎛∼2.0㎛이다. 본 발명의 ITO 타깃재의 제조 방법에 있어서, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖는 ITO 타깃재를 얻기 위해서는, SnO₂ 분말의 평균 입경이 0.5㎛ 이상인 것이 필요하다. SnO₂ 분말의 평균 입경이 0.5㎛ 이상이면, 소성 시에 Sn이 리치한 상인 In₄Sn₃O₁₂상이 형성된다. 이것은, SnO₂ 분말의 평균 입경이 0.5㎛ 이상인 경우, 상기 성형체의 소성 과정에 있어서, SnO₂가 In₂O₃에 다 고용되지 않고, 다 고용되지 않은 SnO₂가 In₄Sn₃O₁₂상을 형성하기 때문이라고 생각된다. 한편, SnO₂ 분말의 평균 입경이 0.5㎛보다 작으면, In₄Sn₃O₁₂상이 형성되지 않게 된다. 이것은, SnO₂ 분말의 평균 입경이 0.5㎛ 미만인 경우, 상기 성형체의 소성 과정에 있어서, SnO₂가 In₂O₃에 고용되기 쉬워져, SnO₂의 적어도 대부분이 In₂O₃에 고용되기 때문이라고 생각된다. 그 때문에, 0.5㎛ 이상이라는 큰 평균 입경을 갖는 SnO₂ 분말을 의도적으로 사용할 필요가 있다. 또한, 상기 평균 입경은, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법에 의한 누적 체적 50용량％에 있어서의 체적 누적 입경 D50이다.

원료 분말의 분쇄 방법이나 혼합 방법에는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 원료 분말을 포트에 넣고, 볼 밀에 의해 분쇄 또는 혼합을 행할 수 있다.

혼합 분말은, 그대로 성형하여 성형체로 하고, 이것을 소결할 수도 있지만, 필요에 따라 혼합 분말에 바인더를 첨가하여 성형하여 성형체로 해도 된다. 이 바인더로서는, 공지의 분말 야금법에 있어서 성형체를 얻을 때에 사용되는 바인더, 예를 들어 폴리비닐알코올, 아크릴 에멀전 바인더 등을 사용할 수 있다. 또한 얻어진 성형체는, 필요에 따라 공지의 분말 야금법에 있어서 채용되는 방법에 의해 탈지해도 된다. 성형 방법도, 공지의 분말 야금법에 있어서 채용되는 방법, 예를 들어 주입 성형을 적용할 수 있다. 성형체의 밀도는 통상 50∼75％이다.

얻어진 성형체를 소성하여 소성체로 하고, 이것을 냉각하여 소결체를 얻는다. 소성에 사용하는 소성로로서는, 냉각 시에 냉각 속도를 컨트롤할 수 있으면 특별히 제한은 없고, 분말 야금에 일반적으로 사용되는 소성로여도 상관없다. 소성 분위기로서는 산소 분위기가 적합하다.

승온 속도는, 고밀도화 및 균열 방지의 관점에서, 통상 100∼500℃/h이다. 소성 온도는 1500∼1600℃이고, 바람직하게는 1520∼1580℃이다. 소성 온도가 상기 범위 내이면, 고밀도의 소결체를 얻을 수 있다. 상기 소성 온도에서의 유지 시간은 통상 3∼30h, 바람직하게는 5∼20h이다. 유지 시간이 상기 범위 내이면, 고밀도의 소결체를 얻기 쉽다.

소성이 완료된 후, 소성로 내의 온도가 상기 소성 온도로부터 700∼1100℃의 온도 범위에 도달할 때까지, 예를 들어 800℃에 도달할 때까지, 소성로 내의 온도를 60℃/hr 이하, 바람직하게는 30℃/hr 이하로 강하시켜, 얻어진 소성체를 냉각한다. 이 범위의 강온 속도로 냉각함으로써 소결체의 변형 해방에 의한 변화 길이를 작게 할 수 있고, 1m당 50㎛ 이하로 할 수 있다. 그 후의 소성로 내의 온도의 강하 속도는, 소성체의 균열의 방지 등이 가능한 한 특별히 제한은 없고, 예를 들어 50∼150℃/hr로 할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 ITO 소결체를, 필요에 따라서 원하는 형상으로 잘라내고, 연삭 등을 함으로써 본 발명의 ITO 타깃재를 얻을 수 있다.

본 발명의 ITO 타깃재는, 통상 백킹 플레이트에 본딩하여 사용된다. 백킹 플레이트는, 통상 Cu, Al, Ti 또는 스테인리스제이다. 본딩재는, 종래의 ITO 타깃재의 본딩에 사용되는 본딩재, 예를 들어 In 메탈을 사용할 수 있다. 본딩 방법도, 종래의 ITO 타깃재의 본딩 방법과 마찬가지이다. 예를 들어, 본 발명의 ITO 타깃재 및 백킹 플레이트를 본딩재가 융해되는 온도, 예를 들어 약 200℃로 가열하고, 타깃재 및 백킹 플레이트의 각각의 본딩면에 본딩재를 도포하고, 각각의 본딩면을 접합하여 양자를 압착한 후, 냉각한다. 혹은, 본 발명의 ITO 타깃재 및 백킹 플레이트의 각각의 본딩면에 본딩재를 도포하고, 각각의 본딩면을 접합하고, 타깃재 및 백킹 플레이트를 본딩제가 융해되는 온도, 예를 들어 약 200℃로 가열한 후, 냉각한다.

실시예

하기 실시예 및 비교예에서 얻어진 ITO 타깃재의 평가 방법을 이하에 나타낸다.

1. 상대 밀도

ITO 타깃재의 상대 밀도는 아르키메데스법에 기초하여 측정하였다. 구체적으로는, 타깃재의 공중 중량을 체적(타깃재의 수중 중량/계측 온도에 있어서의 물 비중)로 제산하고, 하기 식 (X)에 기초하는 이론 밀도 ρ(g/㎤)에 대한 백분율의 값을 상대 밀도(단위: ％)로 하였다.

(식 중 C1∼Ci는 각각 타깃재의 구성 물질의 함유량(중량％)을 나타내고, ρ1∼ρi는 C1∼Ci에 대응하는 각 구성 물질의 밀도(g/㎤)를 나타냄)

2. 원료 분말의 평균 입경

원료 분말의 평균 입경은, 니키소 가부시키가이샤제 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치(HRA 9320-X100)를 사용하여 측정하였다. 용매는 물을 사용하고, 측정 물질의 굴절률 2.20에서 측정하였다.

3. 항절 강도 측정

항절 강도는, JIS-R-1601에 준거하여 측정하였다.

4. 타깃재의 조직(결정상)의 특정

전자 현미경 관찰에 의해 In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상을 관찰하였다. 또한, In₄Sn₃O₁₂상의 특정에 대해서는, 오제 전자 분광법에 의해 Sn의 분포를 조사함으로써 행하였다.

In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상 및 In₄Sn₃O₁₂상이 확인된 경우에는 「2상」, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상만이 확인된 경우에는 「단일상」으로 평가하였다.

5. 타깃재의 변형 해방에 의한 변화 길이(1게이지법 2선식)

청정한 타깃재 표면에 변형 게이지(N11-FA-2-120-VSE1, 공칭 저항값 120Ω, 게이지율 2.0/니혼아비오닉스사제)를 전용의 접착제로 접착하고, 다이아몬드 밴드 소머신으로 타깃재를 절단하였다. 절단은, 도 1에 도시한 바와 같이, 배선(2)이 설치된 변형 게이지(1)를 중심으로, 변형 게이지(1)의 4변과 평행한 방향으로, 20×20㎜ 사이즈의 타깃재 단편(3)이 얻어지도록 행하였다. 타깃재의 절단에 의해 변형이 해방된 것에 의해 발생한 타깃재의 길이의 변화를, 배선(2)이 접속된 데이터 로거(리모트 스캐너 DC6100/니혼아비오닉스사제)로 측정하였다. 측정은 실온(25℃)에서 행하였다.

6. 본딩 시의 타깃재의 균열

타깃재를, 이것을 본딩하는 데 충분한 면적을 갖는 Cu제 평판 형상 백킹 플레이트에 다음 방법에 의해 본딩하였다. 타깃재 및 백킹 플레이트를 160℃로 가열하고, 타깃재 및 기재의 각각의 본딩면에 본딩재로서 In 땜납을 도포하고, 각각의 본딩면을 접합하여 양자를 압착한 후, 냉각하였다. 본딩 시의 타깃재의 균열의 유무를 눈으로 관찰하였다. 균열이 확인된 경우에는 「유」, 확인되지 않은 경우에는 「무」로 평가하였다.

7. 노듈의 발생량 평가

본딩 시에 균열이 발생하지 않은 ITO 타깃을, 노듈 평가용의 사이즈로 와이어 커트로 절단하고, 하기 조건에서 스퍼터링하였다. 스퍼터 후의 타깃재의 표면을 사진 촬영하고, 촬영에 의해 얻어진 화상으로부터 화상 해석 소프트웨어(입자 해석 Ver.3 닛테츠 스미킨 테크놀로지 가부시키가이샤제)를 사용하여 노듈의 면적을 구하였다. 얻어진 노듈의 면적으로부터, 타깃재 표면에 있어서의 노듈의 면적의, 타깃재 표면의 면적에 대한 비율(％)에 의해 노듈의 발생량을 평가하였다.

스퍼터링은 DC 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 행하였다.

배압 : 7.0×10^-5[㎩]

Ar 분압 : 4.0×10^-1[㎩]

O₂ 분압 : 4.0×10^-5[㎩]

Power : 300[W](1.6W/㎠)

타깃 사이즈 : 직경 203.2㎜, 두께 6㎜

[실시예 1]

사전에 볼 밀로 분쇄하여 얻어진 평균 입경이 0.6㎛인 In₂O₃ 분말과, 평균 입경이 0.8㎛인 SnO₂ 분말을, SnO₂ 분말의 함유량이 3.0질량％로 되도록 배합하고, 바인더로서 아크릴 에멀전 바인더를 세라믹스 원료 분말에 대하여 0.3질량％, 분산제로서 폴리카르복실산암모늄을 세라믹스 원료 분말에 대하여 0.5질량％ 및 분산매로서 물을 세라믹스 원료 분말에 대하여 20질량％ 첨가하고, 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 석고형에 흘려넣고, 그 다음에 배수하여 세로 350㎜, 가로 1000㎜, 두께 10㎜의 평판 형상의 성형체를 얻었다.

다음에, 이 성형체를 건조한 후, 소성하여 소성체를 제작하였다. 소성은, 산소 분위기 중에서 승온 속도 300℃/h, 소성 온도 1550℃에서 10시간 행하였다. 그 후, 소성체를, 소성로 내의 온도가 800℃에 도달할 때까지 소성로 내의 온도를 30℃/hr의 속도로 강하시킴으로써 냉각한 후, 소성로 내의 온도가 실온으로 될 때까지 소성로 내의 온도를 100℃/hr의 속도로 강하시킴으로써 냉각하여, 소결체를 얻었다.

또한, 얻어진 소결체를 절삭 가공하고, 표면 조도 Ra가 0.7㎛인, 세로 280㎜, 가로 750㎜, 두께 6㎜의 평판 형상 ITO 타깃재를 얻었다. 가공에는, #170의 지석을 사용하였다.

얻어진 ITO 타깃재의 Sn의 함유량은, SnO₂ 환산으로 3.0질량％이며, 원료의 Sn 함유량과 동일한 것을 확인하였다.

이 ITO 타깃재에 대하여 상기 평가를 행하였다.

[실시예 2]

평균 입경이 0.8㎛인 SnO₂ 분말 대신에, 평균 입경이 1.3㎛인 SnO₂ 분말을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 3]

평균 입경이 0.8㎛인 SnO₂ 분말 대신에, 평균 입경이 0.6㎛인 SnO₂ 분말을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 4]

소성 후의 800℃까지의 냉각 속도를 50℃/hr로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 5]

SnO₂ 분말의 함유량이 2.8질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 6]

SnO₂ 분말의 함유량이 2.8질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 7]

SnO₂ 분말의 함유량이 2.8질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 8]

SnO₂ 분말의 함유량이 2.8질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 9]

SnO₂ 분말의 함유량이 3.5질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 10]

SnO₂ 분말의 함유량이 3.5질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 11]

SnO₂ 분말의 함유량이 3.5질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[실시예 12]

SnO₂ 분말의 함유량이 3.5질량％로 되도록 배합한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[비교예 1]

평균 입경이 0.8㎛인 SnO₂ 분말 대신에, 평균 입경이 0.4㎛인 SnO₂ 분말을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[비교예 2]

소성 후의 800℃까지의 냉각 속도를 150℃/hr로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

[비교예 3]

소성 온도를 1450℃로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 제조, 평가를 행하였다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1의 비교예 1 및 2에 있어서는, 타깃재가 본딩 시에 균열되어 버렸기 때문에, 노듈 발생량의 평가는 행하지 않았다.

1 : 변형 게이지
2 : 배선
3 : 타깃재 단편

Claims

Sn의 함유량이 SnO₂ 환산으로 2.8∼3.5질량％인 ITO 스퍼터링 타깃재이며, In₂O₃에 SnO₂가 고용된 상과 In₄Sn₃O₁₂상의 2상을 갖고, 상대 밀도가 98％ 이상이며, 변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 50㎛ 이하인, ITO 스퍼터링 타깃재.
제1항에 있어서,
변형 해방에 의한 변화 길이가 1m당 40㎛ 이하인, ITO 스퍼터링 타깃재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
항절 강도가 13.0kgf/㎟ 이상인, ITO 스퍼터링 타깃재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
항절 강도가 14.0kgf/㎟ 이상인, ITO 스퍼터링 타깃재.
평균 입경이 0.5㎛ 이상인 SnO₂ 원료 분말을 포함하는 ITO 제조용의 원료로부터 제작된 성형체를 소성로에서 1500∼1600℃의 소성 온도에서 소성하고, 얻어진 소성체를, 소성로 내의 온도가 상기 소성 온도로부터 700∼1100℃의 온도 범위에 도달할 때까지, 소성로 내의 온도를 60℃/hr 이하의 강온 속도로 강하시킴으로써 냉각하는 공정을 포함하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 ITO 스퍼터링 타깃재의 제조 방법.