KR20180014037A

KR20180014037A - 산화물 소결체

Info

Publication number: KR20180014037A
Application number: KR1020177037448A
Authority: KR
Inventors: 다카시 가케노; 고지 가쿠타
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-02-07
Also published as: TWI634090B; WO2017158928A1; US20190389772A1; TW201733959A; CN107709270A; KR101945145B1

Abstract

실질적으로 인듐, 주석, 마그네슘 및 산소로 이루어지고, 주석이 Sn/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 5 ∼ 15 ％ 의 비율, 마그네슘이 Mg/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 0.1 ∼ 2.0 ％ 의 비율로 함유되어 있고, 잔부가 인듐 및 산소로 이루어지는 소결체로서, 상기 소결체의 표면 조도 Ra 가 0.3 ∼ 0.5 ㎛ 일 때의 항절 강도가 140 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
성막시에 타깃 균열이나 파티클 발생을 저감시킬 수 있음과 함께, 비정질 안정성이나 내구성이 우수한 박막을 형성할 수 있는 스퍼터링 타깃용 산화물 소결체를 제공하는 것을 과제로 한다.

Description

산화물 소결체{OXIDE SINTERED COMPACT}

본 발명은, 플랫 패널 디스플레이 등에 있어서의 투명 도전막의 형성에 적합한 스퍼터링 타깃용 산화물 소결체에 관한 것이다.

ITO (Indium Tin Oxide) 막은, 저저항률, 고투과율, 미세 가공 용이성 등의 특징을 갖고, 이들의 특징이 다른 투명 도전막보다 우수한 점에서, 플랫 패널 디스플레이용 표시 전극을 비롯하여, 광범위한 분야에 걸쳐서 사용되고 있다. 현재, 산업상의 생산 공정에 있어서의 ITO 막의 성막 방법의 대부분은, 대면적에 양호한 균일성, 생산성으로 제작할 수 있는 점에서, ITO 소결체를 타깃으로 하여 스퍼터하는, 이른바 스퍼터 성막법이다.

그런데, 막의 내구성 향상, 막의 비정질 안정화, 타깃의 고밀도화를 목적으로서, ITO 에 마그네슘을 첨가하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 3 에는, Mg 함유 ITO 박막은, 막 표면이 평탄하고 에칭 특성이 향상되고, 막의 내구성 (내습성, 내고온성) 이 향상되는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 4 ∼ 6 에는, 성막시에 물을 첨가하지 않아도 안정적인 아모르퍼스 (비정질) 막이 되고, 에칭 잔류물이 감소하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 7 에는, ITO 에 Mg 외 5 종류의 원소에서 선택된 1 종 이상의 원소를 5 ∼ 5000 ppm 함유하고, 밀도가 향상된 소결체가 개시되어 있다.

그러나, ITO 에 Mg 를 첨가한 경우, 소결체에 포어가 생성되기 쉬워지고, 또 소결체의 강도가 저하된다는 문제가 있었다. 이와 같은 포어의 생성이나 강도 저하는, 스퍼터링시의 파티클 발생이나 타깃 균열의 한 요인이 되고 있었다. 한편, 특허문헌 8 ∼ 9 에는, Mg, Ca, Zr, Hf 중 적어도 1 종의 원소의 산화물을 0.001 ∼ 0.1 중량％ 함유하는, 고강도 ITO 스퍼터링 타깃이 개시되어 있다. 이것은, Mg 등의 산화물을 미량으로 첨가함으로써 강도가 향상되는 것이지만, 한편으로, 첨가량이 지나치게 미량이기 때문에, 상기 서술한 막의 비정질 안정화 등의 효과가 얻어지지 않는다.

또한, 특허문헌 8 ∼ 9 에서는, 굽힘 강도가 JIS R 1601 에 따라 측정되고 있고, JIS 의 규격에 의하면, 시험편의 표면 조도 Ra 는 0.2 ㎛ 이하로 되어 있다. 그러나, 세라믹스의 강도는 표면 조도에 크게 영향을 받기 때문에, 예를 들어, Ra 가 0.2 ㎛ 이하라고 하더라도, Ra 가 0.2 ㎛ 를 약간 하회하는 경우와, 또한 1 자릿수 정도 표면 조도가 작은 경우에는, 강도가 크게 상이한 점을 고려할 필요가 있다. 또, 실제의 스퍼터링 타깃으로 사용되는 소결체의 표면 조도를 Ra 로 0.2 ㎛ 이하로 하기 위해서는, 다대한 비용이 발생하여, 공업 생산상 바람직하지 않다. 이상과 같은 점에서, 막의 내구성 향상, 막의 비정질 안정화 등의 효과가 얻어짐과 함께, 실용적인 표면 조도의 범위에서 기계적 강도가 높은 소결체 (타깃) 가 요구되고 있다.

일본 특허 제3632524호 일본 특허 제4075361호 일본 특허 제3215392호 일본 특허 제4885274호 일본 특허 제4489842호 일본 특허 제5237827호 일본 특허 제3827334호 일본 특허 제4855964호 일본 특허 제5277284호

본 발명은, 비정질 안정성이나 내구성이 우수한 Mg 함유 ITO 막을 형성하기 위한 스퍼터링 타깃용 산화물 소결체로서, 스퍼터링시에 타깃의 균열이나, 파티클의 발생을 현격히 억제할 수 있는, 항절 강도가 높은 산화물 소결체를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자는 예의 연구를 실시한 결과, 소결체의 조성과 소결 조건을 적절히 조정함으로써, 소결체 (스퍼터링 타깃) 의 항절 강도를 높일 수 있고, 그 결과, 노듈의 발생을 억제할 수 있고, 스퍼터링 중의 아킹이나 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 성막 공정의 수율을 향상시킬 수 있다는 지견을 얻었다. 본 발명자들은 상기의 지견에 기초하여, 하기의 발명을 제공한다.

1) 실질적으로 인듐, 주석, 마그네슘 및 산소로 이루어지고, 주석이 Sn/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 5 ∼ 15 ％ 의 비율, 마그네슘이 Mg/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 0.1 ∼ 2.0 ％ 의 비율로 함유되어 있고, 잔부가 인듐 및 산소로 이루어지는 소결체로서, 상기 소결체의 표면 조도 Ra 가 0.3 ∼ 0.5 ㎛ 일 때의 항절 강도가 140 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.

2) 밀도가 7.1 g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1 에 기재된 산화물 소결체.

3) 면적 80 × 120 ㎛² 에 있어서, 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상의 포어의 수가 30 개 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2 에 기재된 산화물 소결체.

본 발명은, 실질적으로 인듐, 주석, 마그네슘 및 산소로 이루어지는 산화물 소결체에 있어서, 소결체의 조성과 소결 조건을 적절히 조정함으로써, 높은 항절 강도를 달성할 수 있고, 이로써, 스퍼터링시에 파티클의 발생이 적고, 안정적인 스퍼터링이 가능해진다는 우수한 효과를 갖는다.

도 1 은 실시예 및 비교예의 항절 강도의 와이블 플롯을 나타내는 도면이다.

본 발명의 산화물 소결체는, 실질적으로 인듐, 주석, 마그네슘 및 산소로 이루어지고, 주석이 Sn/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 5 ∼ 15 ％ 의 비율, 마그네슘이 Mg/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 0.1 ∼ 2.0 ％ 의 비율로 함유되어 있고, 잔부가 인듐 및 산소로 이루어진다. 여기서, Sn 은 주석의 원자수, In 은 인듐의 원자수, Mg 는 마그네슘의 원자수를 각각 나타내고 있고, 전체 금속 원자인 인듐, 주석 및 마그네슘의 합계의 원자수에 대한, 주석 및 마그네슘의 원자수 비의 적절 농도 범위를 각각 나타내고 있다.

스퍼터링 타깃은, 상기 산화물 소결체를 소정의 직경, 두께로 가공하여 제작할 수 있고, 투명 도전막은, 상기 스퍼터링 타깃을 스퍼터 성막하여 얻어진다. 스퍼터링 타깃과 상기 산화물 소결체의 조성은 동일하고, 또, 그 스퍼터링 타깃과 스퍼터 성막하여 얻어지는 막에는 조성의 차이는 거의 없다. 또 「실질적으로」란, 산화물 소결체의 구성 원소가, 인듐, 주석, 마그네슘, 산소의 4 종류만으로 형성되어 있지만, 통상적으로 입수 가능한 원료 중에 함유되고, 그 원료 제조시의 통상적인 정제 방법으로는 완전히 제거할 수 없는 불가피적 불순물을 불가피적 농도 범위에서 함유하고 있었다고 하더라도, 본 발명은 그것들도 포함하는 개념인 것을 나타내는 것이다. 즉, 불가피적 불순물은 본 발명에 포함되는 것이다.

주석은 산화인듐에 첨가되면, n 형 도너로서 작용하여, 저항률을 저하시키는 효과가 있다. 시판되는 ITO 타깃은, 통상적으로, 주석 농도 Sn 이 Sn/(Sn ＋ In) ＝ 10 ％ 정도이다. 주석 농도가 지나치게 낮으면, 전자 공급량이 적어지고, 또, 반대로 지나치게 많으면, 전자 산란 불순물이 되어, 어느 쪽의 경우에도, 스퍼터에 의해 얻어지는 막의 저항률이 높아진다. 따라서, ITO 로서 적절한 주석의 농도 범위는, 주석 농도 Sn 이 Sn/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 식으로 5 ∼ 15 ％ 의 범위인 점에서, 본 발명에서의 주석 농도는 규정되어 있다.

마그네슘은 ITO 에 첨가되면, 막의 결정화를 방해하여, 비정질화시키는 효과가 있다. 마그네슘의 농도 Mg 가 Mg/(In ＋ Sn ＋ Mg) ＜ 0.1 ％ 이면, 막을 비정질화시키는 효과가 거의 없어, 스퍼터한 막이 일부 결정화된다. 한편, Mg/(In ＋ Sn ＋ Mg) ＞ 2.0 ％ 이면, 스퍼터하여 얻어진 비정질의 막을 결정화시키기 위하여 필요한 어닐 온도가 260 ℃ 를 초과하는 고온이 된다. 그러한 프로세스 실시를 위한 비용, 수고, 시간을 필요로 하여, 생산상 부적당하다. 또한, 마그네슘의 농도가 지나치게 높으면, 고온에서 어닐하여 막을 결정화하였다고 하더라도, 얻어지는 막의 저항률이 높아져, 투명 도전막의 도전성의 관점에서 큰 결점이 된다. 따라서, 마그네슘 농도는, 본 발명에서 규정하는 바와 같이, Mg/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자비로 0.1 ∼ 2.0 ％ 의 비율인 것이 최적이다. 마그네슘 농도는, 이와 같이 하여 결정된 것이다.

본 발명에 있어서 특히 중요한 것은, 상기 조성으로 이루어지는 산화물 소결체에 있어서, 그 표면 조도 Ra 가 0.3 ∼ 0.5 ㎛ 일 때의 항절 강도가 140 ㎫ 이상인 것이다. 항절 강도는 JIS R 1601 : 2008 에 준거하여 3 점 굽힘 시험으로 측정한다. 구체적으로는, 시료 전체 길이 : 40 ㎜ ± 0.1 ㎜, 폭 : 4 ㎜ ± 0.1 ㎜, 두께 : 3 ㎜ ± 0.1 ㎜, 지지점간 거리 : 30 ㎜ ± 0.1 ㎜, 크로스 헤드 스피드 : 0.5 ㎜/min 으로 하고, 10 개의 시료에 대한 평균치로 한다. 항절 강도가 140 ㎫ 미만이면, 스퍼터링시에 과도한 전력이 투입된 경우, 스퍼터링 타깃 (소결체) 과 그 타깃을 본딩하고 있는 배킹 플레이트의 열팽창 차에 의해 발생하는 응력에 의해, 소결체에 균열이 발생할 가능성이 있다. 또, 스퍼터링 중에 아킹이나 파티클이 증가하는 경우가 있다.

또, 본 발명의 산화물 소결체는, 밀도가 7.1 g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 소결체 (타깃) 의 고밀도화는, 스퍼터막의 균일성을 높임과 함께, 스퍼터링시의 파티클의 발생을 현저하게 저감시킬 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 본 발명에 있어서, 소결체 밀도는 아르키메데스법에 의해, 각각 사각형 평판 타깃의 중앙 부근 및 네 구석의 장소로부터 5 개 지점 채취한 샘플의 각 지점에서의 측정 결과를, 측정 지점 수로 나누어 평균치로서 구한다.

또, 본 발명의 산화물 소결체는, 면적 80 × 120 ㎛² 에 있어서, 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상의 포어의 수가 30 개 이하인 것이 바람직하다. 불충분한 소결 때문에, 각 원료 사이에서 충분한 반응이 실시되지 않아, 소결체 중에 포어가 다수 발생한다. 이와 같은 포어의 존재는, 소결체의 항절 강도를 저하시켜, 항절 강도의 편차를 증가시키는 원인이 되고, 또, 노듈의 발생을 일으키기 때문에, 최대한 저감시키는 것이 바람직하다. 포어의 개수에 대해서는, 소결체 (중심부) 로부터, 가로세로 1.5 ㎝ 정도의 크기의 시료를 잘라내고, 그 절단면을 연마하여 경면으로 한 후, 그 조직을 전자 현미경으로 관찰한다. 그리고, 배율 1000 배로 관찰한, 면적 80 × 120 ㎛² 의 범위에 존재하는 원 상당 직경이 0.1 ㎛ 이상인 포어의 개수를 센다.

통상적으로, 산화물 소결체를 제조하는 경우, 각 원료 분말을 소정의 비율로 혼합 및 미분쇄하여, 슬러리로 하고, 슬러리를 스프레이 드라이어로 건조시켜 조립분 (造粒粉) 으로 한 후, 이 조립분을 성형·소결한다. 그러나, 원료에 「산화마그네슘」을 사용하는 경우, 슬러리의 점도가 상승하여, 혼합, 분쇄, 조립이 곤란하다는 문제가 있었다.

원료 분말의 혼합이 불충분하면, 소결 공정에 있어서, 휨이나 크랙의 발생을 초래할 우려가 있고, 소결체의 밀도도 충분히 높아지지 않는다. 그리고, 그러한 소결체로부터 제조되는 타깃을 스퍼터한 경우, 노듈의 발생을 초래하여, 이상 방전을 일으킨다. 또한, 타깃에 산화마그네슘이 편석되어 있는 고저항률 영역과 저저항률 영역이 존재하게 되어, 이상 방전이 더욱 발생하기 쉬워진다.

슬러리의 점도를 저하시키는 방법으로는, 슬러리의 pH 를 조정하는 방법이 있지만, 그것에도 한계가 있고, 충분히 점도를 낮추기 위해서는 슬러리의 고형분을 저하시킬 필요가 있다. 그러나, 고형분이 낮은 슬러리를 사용하면, 조립 공정에서의 효율이 현저하게 저하되어, 생산성을 저하시킨다.

또, 원료에 산화마그네슘을 사용하지 않는 방법도 실시되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 의 실시예에는, 마그네슘 원료로서 수산화마그네슘을 사용하고 있고, 특허문헌 2 에서는, 인듐산마그네슘 또는 주석산마그네슘을, 특허문헌 6 에서는, 탄산수산화마그네슘을 사용하고 있다.

그러나, 수산화마그네슘이나 탄산수산화마그네슘은, 가열에 의해 분해되어, 물이나 이산화탄소를 방출하기 때문에, 고밀도의 소결체를 제조하는 원료로는 매우 부적절하다. 또, 인듐산마그네슘, 주석산마그네슘을 사용하는 경우에도, 사전에 그들의 원료를 합성할 필요가 있어, 생산성을 현저하게 저하시킨다.

이상의 방법에 대해, 후술하는 바와 같이, 본 발명에서는, 산화주석 원료와 산화마그네슘 원료를 혼합·미분쇄하여 슬러리로하고, 별도 미분쇄하여 슬러리로 한 산화인듐 원료와 혼합함으로써, 원료에 산화마그네슘을 사용해도, 고밀도의 소결체를 얻는 것을 가능하게 하였다.

본 발명의 산화물 소결체의 제조 방법에 대해, 이하에 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명의 산화물 소결체는 이하의 제조 방법에 한정되는 것이 아니며, 산화물 소결체의 특성을 크게 바꾸지 않는 범위에서 그 제조 조건 등을 적절히 변경할 수 있다.

먼저, 산화주석 및 산화마그네슘의 소정량을 칭량하고, 적당량의 순수를 첨가하고 믹서를 사용하여 충분한 혼합을 실시하고, 비즈 밀에 의해 미분쇄하여 슬러리로 한다. 또, 동일하게 산화인듐을 소정량 칭량하고, 순수를 첨가하고 혼합·미분쇄를 실시하여 슬러리를 얻는다.

이 때, 필요에 따라 산 또는 알칼리를 사용하여 pH 조정을 하여 슬러리의 점도를 조정할 수 있다. 또한, 원료분 (粉) 은 산화물이기 때문에 분위기 가스는, 특별히 원료의 산화를 방지하는 등의 고려가 필요없으므로 대기여도 상관없다.

다음으로, 산화주석 및 산화마그네슘을 혼합한 슬러리와, 산화인듐의 슬러리를 믹서로 혼합하고, 비즈 밀에 의해 미분쇄를 실시하여, 원료분이 균일하게 혼합된 슬러리를 얻는다. 미분쇄는, 평균 입경 (D50) 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.6 ㎛ 이하가 될 때까지 실시하는 것이 바람직하다.

다음으로 조립을 실시한다. 이것은, 원료분의 유동성을 양호하게 하여, 프레스 성형시의 충전 상황을 충분히 양호한 것으로 하기 위해서이다. 바인더의 역할을 하는 PVA (폴리비닐알코올) 를 슬러리 1 ㎏ 당 100 ∼ 200 cc 의 비율로 혼합 하여, 조립기 입구 온도 200 ∼ 250 ℃, 출구 온도 100 ∼ 150 ℃, 디스크 회전수 8000 ∼ 10000 rpm 의 조건으로 조립한다.

다음으로, 프레스 성형을 실시한다. 소정 사이즈의 형에 조립분을 충전하고, 면 압력 40 ∼ 100 ㎫, 1 ∼ 3 분간 유지의 조건으로 1 축 프레스하여 성형체를 얻는다. 면 압력이 40 ㎫ 미만이면, 충분한 밀도의 성형체를 얻을 수 없고, 한편, 면 압력을 100 ㎫ 초과로 할 필요도 없고, 쓸데없는 비용이나 에너지를 필요로 하므로 생산상 바람직하지 않다.

다음으로, CIP 성형을 실시한다. 상기에서 얻어진 성형체를 비닐로 이중으로 진공팩하고, 압력 150 ∼ 400 ㎫, 1 ∼ 3 분 유지의 조건으로 CIP (냉간 등방압 가압법) 를 실시한다. 압력 150 ㎫ 미만이면, 충분한 CIP 의 효과를 얻지 못하고, 한편, 400 ㎫ 이상의 압력을 가해도, 성형체의 밀도는 어느 일정치 이상은 잘 향상되지 않게 되기 때문에, 400 ㎫ 이상의 면압은 생산상 특별히 필요로 하게 되지 않는다.

다음으로, 소결을 실시한다. 소결 온도는 1500 ∼ 1600 ℃ 에서, 유지 시간은 4 ∼ 20 시간, 승온 속도는 1 ∼ 5 ℃/분, 강온은 노랭 (爐冷) 으로 실시한다. 소결 온도가 1500 ℃ 보다 낮으면, 소결체의 밀도가 충분히 커지지 않아, 1600 ℃ 를 초과하면 노 히터 수명이 저하된다. 유지 시간이 4 시간보다 짧으면, 원료분 간의 반응이 충분히 진행되지 않아, 소결체의 밀도가 충분히 커지지 않는다. 소결 시간이 20 시간을 초과해도 반응은 충분히 일어나고 있으므로, 불필요한 에너지와 시간을 필요로 하는 낭비가 발생하여 생산상 바람직하지 않다. 또, 승온 속도가 1 ℃/분보다 느리면, 소정 온도가 되기까지 불필요한 시간을 필요로 하고, 승온 속도가 5 ℃/분보다 빠르면, 노 내의 온도 분포가 균일하게 상승하지 않아, 불균일이 발생한다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례로서, 이 예에 의해 전혀 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 특허 청구의 범위에 의해서만 제한되는 것으로, 본 발명에 포함되는 실시예 이외의 여러 가지의 변형을 포함하는 것이다.

(실시예 1)

원료인 산화인듐 분말, 산화주석 분말 및 산화마그네슘 분말을, 원자수 비로 In : Sn : Mg ＝ 90.5 : 9.0 : 0.5 ％ 가 되도록 칭량하고, 먼저, 산화주석 분말과 산화마그네슘 분말을 혼합하였다. 다음으로, 순수를 첨가하여 고형분 30 ∼ 50 ％ 의 슬러리로 하고, 암모니아를 적당량 첨가하여 pH 조정한 후, 믹서로 혼합하고, 비즈 밀에 의해 미분쇄를 실시하였다. 혼합·미분쇄 후의 슬러리 중의 원료분의 평균 입경 (D50) 은 0.6 ㎛ 이하로 하였다. 또 별도로, 동일한 방법에 의해 소정량 칭량한 산화인듐에 순수를 첨가하여 슬러리로 하고, 혼합·미분쇄를 실시하였다. 다음으로, 산화주석 및 산화마그네슘을 혼합한 슬러리와, 산화인듐의 슬러리를 믹서로 혼합하고, 비즈 밀에 의해 미분쇄를 실시하여, 원료분이 균일하게 혼합된 슬러리로 하였다. 다음으로, PVA (폴리비닐알코올) 를 슬러리 1 ㎏ 당 125 cc 의 비율로 혼합하고, 조립기 입구 온도 220 ℃, 출구 온도 120 ℃, 디스크 회전수 9000 rpm 의 조건으로 조립하였다.

다음으로, 소정의 사이즈의 형에 조립분을 충전하고, 면 압력 150 ∼ 400 ㎫, 1 ∼ 3 분간, 프레스하여 성형체를 얻었다. 성형체를 비닐로 이중으로 진공팩하고, 150 ∼ 400 ㎫ 로 CIP 성형한 후, 성형체를 승온 속도 3 ℃/분으로 1560 ℃ 까지 승온시키고, 1560 ℃ 에서 15 시간 소결 후, 노 내에서 방랭시켰다. 상기 조건으로 얻어진 소결체의 밀도를 아르키메데스법으로 측정한 결과, 밀도는 7.11 g/㎤ 였다. 또, 얻어진 소결체로부터 가로세로 약 1.5 ㎝ 정도의 크기의 소결체를 잘라내고, 절단면을 연마하여 경면으로 하고, 소결체의 조직을 전자 현미경으로 관찰하였다. 배율 1000 배로 관찰한 면적 80 × 120 ㎛² 의 범위에 존재하는 원 상당 직경이 0.1 ㎛ 이상인 포어의 수는 19 개였다.

다음으로, 상기 소결체로부터 각봉상의 시험편을 잘라내고, 시험편의 길이 방향으로 ＃80 의 지석으로 표면을 연마 후, 동일하게 길이 방향으로 ＃400 의 지석으로 연마하여, 최종적으로 폭 4 ㎜, 두께 3 ㎜, 길이 5 ㎜ 의 시험편을 10 개 제작하였다. 상기 시험편의 표면 조도를 주식회사 미츠토요 제조 표면 조도 측정기 SJ-301 로 측정한 결과, 표면 조도 Ra 는 0.46 ㎛ 였다. 또, 상기 시험편에 대해, 시험편의 표면 조도 Ra 이외에는 JIS R 1601 : 2008 의 측정 방법에 준거하여 3 점 굽힘 시험에 의한 항절 강도 시험을 실시하였다. 그 결과, 시험편 10 개의 항절 강도의 평균치는, 148 ㎫ 이었다.

(실시예 2)

소결 온도를 1540 ℃ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 소결체를 제작하였다. 소결체의 아르키메데스 밀도는, 7.11 g/㎤ 였다. 또 소결체의 조직 관찰을 실시하여, 배율 1000 배로 관찰한 면적 80 × 120 ㎛² 의 범위에 존재하는 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상의 포어의 수는 28 개였다. 또, 항절 강도 시험편의 표면 조도 Ra 는 0.47 ㎛ 이고, 평균 항절 강도는 141 ㎫ 이었다.

(비교예 1)

소결 온도를 1480 ℃ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 소결체를 제작하였다. 소결체의 아르키메데스 밀도는, 7.09 g/㎤ 였다. 또, 소결체의 조직 관찰을 실시하여, 배율 1000 배로 관찰한 면적 80 × 120 ㎛² 의 범위에 존재하는 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상 포어의 수는 42 개였다. 또, 항절 강도 시험편의 표면 조도 Ra 는 0.45 ㎛ 이고, 평균 항절 강도는 128 ㎫ 이었다.

(비교예 2)

참고예로서 산화마그네슘을 첨가하지 않는 예를 나타낸다. 원료인 산화인듐 분말, 산화주석 분말을, 원자수 비로 In : Sn ＝ 91.0 : 9.0 으로 하고, 통상적인 방법을 사용하여 조립분을 제작하고, 실시예 1 과 동일한 조건으로 소결체를 제작하였다. 소결체의 아르키메데스 밀도는 7.13 g/㎤ 였다. 또 소결체의 조직 관찰을 실시하여, 배율 1000 배로 관찰한 면적 80 × 120 ㎛² 의 범위에 존재하는 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상 포어의 수는 5 개였다. 또, 항절 강도 시험편의 표면 조도 Ra 는 0.46 ㎛ 이고, 평균 항절 강도는 153 ㎫ 이었다.

덧붙여서, 본 발명은, 막의 비정질화에 유효한 산화마그네슘을 첨가하면, 소결체의 밀도가 낮아지고, 강도가 저하되는 것을 개선하는 것으로, 산화마그네슘을 함유하지 않는 ITO 소결체에 비하여, 밀도나 강도가 향상된다는 취지의 것이 아니다.

산업상 이용가능성

본 발명의 산화물 소결체는, 비정질 안정성이나 내구성이 우수한 Mg 함유 ITO 막을 형성할 수 있음과 함께, 항절 강도가 높은 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있기 때문에, 성막시에 타깃의 균열이나 파티클의 발생을 저감시킬 수 있다. 본 발명의 스퍼터링 타깃용 산화물 소결체를 사용하여 형성한 박막은, 특히 플랫 패널 디스플레이나 플렉시블 패널 디스플레이에 있어서의 투명 도전막으로서 유용하다.

Claims

실질적으로 인듐, 주석, 마그네슘 및 산소로 이루어지고, 주석이 Sn/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 5 ∼ 15 ％ 의 비율, 마그네슘이 Mg/(In ＋ Sn ＋ Mg) 의 원자수 비로 0.1 ∼ 2.0 ％ 의 비율로 함유되어 있고, 잔부가 인듐 및 산소로 이루어지는 소결체로서, 상기 소결체의 표면 조도 Ra 가 0.3 ∼ 0.5 ㎛ 일 때의 항절 강도가 140 ㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
제 1 항에 있어서,
밀도가 7.1 g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
면적 80 × 120 ㎛² 에 있어서, 원 상당 직경 0.1 ㎛ 이상의 포어의 수가 30 개 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.