KR20210044361A - Method of fabricating the metal oxide target and multi-dielectric layer manufactured thereby - Google Patents

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KR20210044361A
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Abstract

A method for manufacturing a metal oxide target comprises: a step of preparing mixed powder containing a first metal carbonated substance and a second metal carbonated substance; a step of reducing a particle size by ball-milling the mixed powder; a step of performing first heat treatment on the ball-milled mixed powder in an oxygen gas atmosphere to manufacture an intermediate oxide containing first metal and second metal; a step of manufacturing a preliminary target by forming the intermediate oxide; and a step of performing second heat treatment on the preliminary target in the oxygen gas atmosphere to manufacture a metal oxide target having a perovskite structure.

Description

금속산화물 타겟의 제조 방법, 및 이를 이용하여 제조된 다중 유전 박막{Method of fabricating the metal oxide target and multi-dielectric layer manufactured thereby}Method of fabricating the metal oxide target and multi-dielectric layer manufactured by using the same

본 출원은 금속산화물 타겟의 제조 방법, 및 이를 이용하여 제조된 다중 유전 박막에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 금속 탄산화물을 포함하는 분말을 볼밀한 후, 대기 중의 산소 농도보다 높은 산소 농도에서 제1 열처리, 및 제2 열처리를 순차적으로 수행하여 페로브스카이트의 화학양론비를 갖는 금속산화물 타겟의 제조 방법, 및 이를 이용하여 제조된 다중 유전 박막에 관한 것이다.The present application relates to a method of manufacturing a metal oxide target, and a multi-dielectric thin film manufactured using the same, and more particularly, after ball milling a powder containing metal carbonate, it is removed at an oxygen concentration higher than the oxygen concentration in the atmosphere. A method of manufacturing a metal oxide target having a stoichiometric ratio of perovskite by sequentially performing 1 heat treatment and a second heat treatment, and a multi-dielectric thin film manufactured using the same.

일반적으로, 금속산화물 타겟은 금속 전구체를 예비 소결하여, 예비 소결체를 제조한 후, 본 소결을 수행하여 제조된다. 본 소결하는 단계를 통해, 예비 소결체의 밀도가 증가될 수 있으나, 동시에, 예비 소결체보다 수축된 금속산화물 타겟이 제조될 수 있다. 또한, 다수의 소결과정을 거치며, 부산물이 생성될 수 있고, 이에 따라, 최종적으로 제조된 금속산화물 타겟의 내부에 부산물이 잔존될 수 있다.In general, the metal oxide target is prepared by pre-sintering a metal precursor to prepare a pre-sintered body, and then performing main sintering. Through this sintering step, the density of the pre-sintered body can be increased, but at the same time, a metal oxide target that is contracted than the pre-sintered body can be manufactured. In addition, through a number of sintering processes, by-products may be generated, and accordingly, by-products may remain inside the finally manufactured metal oxide target.

소결 공정의 온도를 낮추거나, 시간을 단축시키기 위하여 소결 보조제를 첨가하기도 하지만, 이 또한, 금속산화물 타겟의 내부에 잔존될 수 있고, 이에 따라, 제조된 금속산화물 타겟의 밀도를 감소시킬 수 있다.Although a sintering aid may be added to lower the temperature or shorten the time of the sintering process, this may also remain inside the metal oxide target, thereby reducing the density of the manufactured metal oxide target.

따라서, 소결 보조제 등의 첨가를 최소화하여, 높은 밀도를 갖는 금속산화물 타겟을 제조하려는 연구가 수행되고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개 특허 공보 10-2011-0035239(출원 번호 10-2009-0092867)에는 10~35중량퍼센트의 ZnO, 5~20중량퍼센트의 SnO2, 잔부는 In2O3인 것을 특징으로 하는 타겟 조성물을 산소분위기 하의 노에서 1500~1640℃로 5시간 동안 소성하고 수소 분위기 600℃에서 환원처리하여 소결체를 제조하는 도핑된 ZnO, SnO2를 이용한 고밀도 고전도성 In2O3-ZnO-SnO2 타겟 제조방법이 개시된다.Therefore, studies are being conducted to produce a metal oxide target having a high density by minimizing the addition of a sintering aid or the like. For example, in Korean Patent Publication 10-2011-0035239 (application number 10-2009-0092867), 10 to 35% by weight of ZnO, 5 to 20% by weight of SnO 2 , the balance is characterized in that In 2 O 3 high-density high-conductivity doped with ZnO, SnO 2 firing a target composition in a furnace under an oxygen atmosphere for 5 hours to 1500 ~ 1640 ℃ and for producing a sintered compact by reducing treatment in a hydrogen atmosphere of 600 ℃ in 2 O 3 -ZnO- SnO 2 A target manufacturing method is disclosed.

본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 스트론튬(Sr), 및 망간(Mn)을 포함하는 고밀도의 금속산화물 타겟의 제조 방법, 및 이를 이용하여 제조된 다중 유전 박막을 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present application is to provide a method of manufacturing a high-density metal oxide target including strontium (Sr) and manganese (Mn), and a multi-dielectric thin film manufactured using the same.

본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 대기 중의 산소 농도보다 높은 과산소 농도 분위기에서 열처리되어 산화도가 향상된 금속산화물 타겟의 제조 방법, 및 이를 이용하여 제조된 다중 유전 박막을 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a method of manufacturing a metal oxide target with improved oxidation degree by heat treatment in a peroxygen concentration atmosphere higher than the oxygen concentration in the atmosphere, and a multi-dielectric thin film manufactured using the same.

본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present application is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 금속산화물 타겟의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present application provides a method of manufacturing a metal oxide target.

일 실시 예에 따르면, 상기 금속산화물 타겟의 제조 방법은, 제1 금속 탄산화물, 및 제2 금속 탄산화물을 포함하는 혼합 분말을 준비하는 단계, 상기 혼합 분말을 볼밀하여 입자사이즈를 감소시키는 단계, 볼밀된 상기 혼합 분말을 산소 가스 분위기에서 제1 열처리하여, 제1 금속, 및 제2 금속을 포함하는 중간 산화물을 제조하는 단계, 상기 중간 산화물을 성형하여 예비 타겟을 제조하는 단계, 및 상기 예비 타겟을 산소 가스 분위기에서 제2 열처리하여 페로브스카이트형 구조를 갖는 금속산화물 타겟을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method of manufacturing the metal oxide target includes: preparing a mixed powder including a first metal carbonate and a second metal carbonate, reducing a particle size by ball-milling the mixed powder, The ball-milled mixed powder is subjected to a first heat treatment in an oxygen gas atmosphere to prepare an intermediate oxide including a first metal and a second metal, forming a preliminary target by molding the intermediate oxide, and the preliminary target The second heat treatment in an oxygen gas atmosphere may include preparing a metal oxide target having a perovskite structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 타겟을 상기 제2 열처리하는 단계는, 대기 중의 산소 농도보다 높은 농도를 갖는 산소 가스 분위기에서 수행되는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the second heat treatment of the preliminary target may include performing in an oxygen gas atmosphere having a concentration higher than the oxygen concentration in the atmosphere.

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 타겟을 제2 열처리하는 단계는, 상기 예비 타겟, 및 상기 산소 가스를 반응시켜, 상기 예비 타겟보다 산소 농도가 증가된 상기 금속산화물 타겟을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the second heat treatment of the preliminary target may include reacting the preliminary target and the oxygen gas to prepare the metal oxide target having an increased oxygen concentration than the preliminary target. have.

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 타겟을 제2 열처리하는 단계는, 상기 예비 타겟, 및 상기 산소 가스를 반응시켜, 페로브스카이트의 화학양론비를 갖는 상기 금속산화물 타겟을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the second heat treatment of the preliminary target may include reacting the preliminary target and the oxygen gas to prepare the metal oxide target having a stoichiometric ratio of perovskite. I can.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 열처리하는 단계는, 제1 온도로 수행되고, 상기 제2 열처리하는 단계는, 상기 제1 온도보다 높은 온도로 수행되는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first heat treatment may be performed at a first temperature, and the second heat treatment may include a temperature higher than the first temperature.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 열처리하는 단계는, 제1 시간동안 수행되고, 상기 제2 열처리하는 단계는, 상기 제1 시간보다 긴 시간동안 수행되는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of performing the first heat treatment may be performed for a first time, and the step of performing the second heat treatment may include being performed for a time longer than the first time.

일 실시 예에 따르면, 볼밀된 상기 혼합 분말을 제1 열처리하는 단계는, 볼밀된 상기 혼합 분말을 도가니에 제공하는 단계, 가스 급기 장치를 포함하는 제1 측면, 상기 제1 측면과 이격되고 가스 배기구를 포함하는 제2 측면을 포함하는 튜브형 챔버, 및 상기 튜브형 챔버의 외주면을 감싸는 가열부를 포함하는 열처리 장치 내에 상기 도가니를 장입하는 단계, 및 상기 히터부의 온도를 상승시키고, 상기 튜브형 챔버 내에 상기 가스 급기 장치를 통해 산소 가스를 제공하여, 상기 혼합 분말과 상기 산소 가스의 반응으로 생성된 기체 상태의 불순물을 상기 가스 배기구를 통해 제거하여, 상기 중간 산화물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first heat treatment of the ball-milled mixed powder includes providing the ball-milled mixed powder to a crucible, a first side including a gas supply device, and a gas exhaust port spaced apart from the first side. Charging the crucible into a heat treatment apparatus including a tubular chamber including a second side surface, and a heating unit surrounding an outer circumferential surface of the tubular chamber, and raising the temperature of the heater unit, and supplying the gas into the tubular chamber. Providing oxygen gas through an apparatus to remove gaseous impurities generated by the reaction of the mixed powder and the oxygen gas through the gas exhaust port to prepare the intermediate oxide.

일 실시 예에 따르면, 기체 상태의 상기 불순물은, 상기 제1 측면에서 제공되어 상기 제2 측면으로 이동하는 상기 산소 가스를 따라 이동하여, 상기 중간 산화물 내에 잔존되지 않는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the impurities in a gaseous state may include those that are provided from the first side and move along the oxygen gas moving to the second side and do not remain in the intermediate oxide.

일 실시 예에 따르면, 볼밀된 상기 혼합 분말을 제1 열처리하는 단계는, 볼밀된 상기 혼합 분말에 포함된 탄소 원소를 상기 산소 가스와의 반응으로 제거하여, 상기 탄소 원소가 잔존되지 않은 상기 중간 산화물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first heat treatment of the ball-milled mixed powder may include removing a carbon element included in the ball-milled mixed powder by reaction with the oxygen gas, so that the intermediate oxide in which the carbon element does not remain. It may include the step of manufacturing.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 금속은, 스트론튬(Sr)이고, 상기 제2 금속은, 망간(Mn)인 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first metal may include strontium (Sr), and the second metal may include manganese (Mn).

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 다중 유전박막의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present application provides a method of manufacturing a multi-dielectric thin film.

일 실시 예에 따르면, 상기 다중 유전박막의 제조 방법은, 상술된 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에 따라 제조된 상기 금속산화물 타겟을 챔버 내에 준비하는 단계, 및 상기 금속산화물 타겟을 스퍼터링하여, 기판 상에 다중 유전율을 갖는 다중 유전박막을 에피택시얼하게 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method of manufacturing the multi-dielectric thin film includes preparing the metal oxide target manufactured according to the method of manufacturing a metal oxide target according to the above-described embodiment in a chamber, and sputtering the metal oxide target. And epitaxially forming multiple dielectric thin films having multiple dielectric constants on the substrate.

본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법은, 제1 금속 탄산화물, 및 제2 금속 탄산화물을 포함하는 혼합 분말을 준비하는 단계, 상기 혼합 분말을 볼밀하여 입자사이즈를 감소시키는 단계, 볼밀된 상기 혼합 분말을 산소 가스 분위기에서 제1 열처리하여, 제1 금속, 및 제2 금속을 포함하는 중간 산화물을 제조하는 단계, 상기 중간 산화물을 성형하여 예비 타겟을 제조하는 단계, 및 상기 예비 타겟을 산소 가스 분위기에서 제2 열처리하여 페로브스카이트형 구조를 갖는 금속산화물 타겟을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a metal oxide target according to an embodiment of the present invention includes preparing a mixed powder including a first metal carbonate and a second metal carbonate, reducing a particle size by ball-milling the mixed powder, The ball-milled mixed powder is subjected to a first heat treatment in an oxygen gas atmosphere to prepare an intermediate oxide including a first metal and a second metal, forming a preliminary target by molding the intermediate oxide, and the preliminary target The second heat treatment in an oxygen gas atmosphere may include preparing a metal oxide target having a perovskite structure.

상기 혼합 분말을 볼밀하는 단계는 상기 혼합 분말의 입자사이즈를 감소시켜, 상기 혼합 분말의 비표면적을 증가시킬 수 있고, 동시에, 상기 혼합 분말의 입자 분포를 균일화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 열처리 단계, 및 상기 제2 열처리 단계에서 반응성을 증가시킬 수 있고, 상기 제1 열처리 단계, 및 상기 제2 열처리 단계를 순차적으로 거쳐 제조된 상기 금속산화물의 밀도를 향상시킬 수 있다.Ball milling the mixed powder may reduce the particle size of the mixed powder, thereby increasing the specific surface area of the mixed powder, and at the same time, making the particle distribution of the mixed powder uniform. Accordingly, reactivity may be increased in the first heat treatment step and the second heat treatment step, and the density of the metal oxide prepared through the first heat treatment step and the second heat treatment step may be improved. have.

볼밀된 상기 혼합 분말을 제1 열처리하는 단계는 볼밀된 상기 혼합 분말에 포함된 탄소 원소와 상기 산소 가스를 반응시켜, 상기 탄소 원소가 제거된 상기 중간 산화물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상술된 바에 따라 제조된 상기 중간 산화물은 상기 탄소 원소 또는 상기 탄소 원소와 상기 산소 가스의 반응으로 형성된 불순물을 포함하지 않을 수 있고, 이에 따라, 상기 중간 산화물의 밀도가 용이하게 향상될 수 있다.The first heat treatment of the ball-milled mixed powder may include reacting a carbon element included in the ball-milled mixed powder with the oxygen gas to prepare the intermediate oxide from which the carbon element has been removed. That is, the intermediate oxide prepared as described above may not contain the carbon element or impurities formed by the reaction of the carbon element and the oxygen gas, and accordingly, the density of the intermediate oxide can be easily improved. .

상기 중간 산화물을 성형하여 예비 타겟을 제조한 후, 상기 예비 타겟을 제2 열처리하는 단계는 상기 예비 타겟을 대기 중의 산소 농도보다 높은 산소 농도 하에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라 제조된 상기 금속산화물 타겟은 상기 예비 타겟보다 많은 산소 원소를 포함할 수 있고, 구체적으로, 상기 금속산화물 타겟은 페로브스카이트의 화학양론비를 가질 수 있다.After forming the intermediate oxide to prepare a preliminary target, the second heat treatment of the preliminary target may include heat treating the preliminary target under an oxygen concentration higher than the oxygen concentration in the atmosphere. The metal oxide target prepared accordingly may contain more oxygen elements than the preliminary target, and specifically, the metal oxide target may have a stoichiometric ratio of perovskite.

이에 따라, 상기 금속산화물 타겟을 이용하여 기판 상에, 다중 유전율을 갖는 다중 유전 박막이 에피택시얼하게 형성될 수 있다.Accordingly, multiple dielectric thin films having multiple dielectric constants may be epitaxially formed on a substrate using the metal oxide target.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에서, 고-에너지 볼밀 전후의 혼합 분말의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에서, 고-에너지 볼밀 전후의 혼합 분말의 BET 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에서, 제1 열처리하는 단계를 거쳐 제조된 중간 산화물의 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 금속산화물 타겟을 촬영한 이미지를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟을 이용하여 제조된 금속산화물 박막을 촬영한 이미지를 나타내는 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal oxide target according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 to 4 are views for explaining a method of manufacturing a metal oxide target according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a scanning electron microscope (SEM) image of mixed powder before and after a high-energy ball mill in a method of manufacturing a metal oxide target according to an embodiment of the present invention.
6 to 7 are diagrams showing BET analysis results of mixed powder before and after high-energy ball mill in the method of manufacturing a metal oxide target according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern (XRD) of an intermediate oxide manufactured through a first heat treatment step in a method of manufacturing a metal oxide target according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an image photographed of a metal oxide target manufactured according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating an image of a metal oxide thin film manufactured using a metal oxide target according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various elements, but these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another element. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, or a combination thereof described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, or configurations. It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal oxide target according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are views illustrating a method of manufacturing a metal oxide target according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 금속 탄산화물, 및 제2 금속 탄산화물을 포함하는 혼합 분말(140)이 준비될 수 있다(S110).Referring to FIG. 1, a mixed powder 140 including a first metal carbonate and a second metal carbonate may be prepared (S110 ).

구체적으로 예를 들어, 상기 제1 금속 탄산화물은 스트론튬 탄산화물(SrCO3)일 수 있고, 상기 제2 금속 탄산화물은 망간 탄산화물(MnCO3)일 수 있다.Specifically, for example, the first metal carbonate may be strontium carbonate (SrCO 3 ), and the second metal carbonate may be manganese carbonate (MnCO 3 ).

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 혼합 분말(140)은 볼밀되어 입자사이즈가 감소될 수 있다(S120).1 to 3, the mixed powder 140 may be ball-milled to reduce the particle size (S120).

일 실시 예에 따르면, 상기 혼합 분말(140)은 고-에너지 볼밀될 수 있고, 이에 따라, 마이크로사이즈에서 나노사이즈로 상기 혼합 분말(140)의 입자 크기가 감소될 수 있다.According to an embodiment, the mixed powder 140 may be a high-energy ball mill, and accordingly, the particle size of the mixed powder 140 may be reduced from a micro size to a nano size.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 혼합 분말(140)은 기계적 교반 장치(110)에 제공될 수 있다. 상기 기계적 교반 장치(110)는 펌프(120)를 통해 고-에너지 볼밀 장치(130)에 연결될 수 있고, 이에 따라, 기계적 교반 장치(110)에서 교반된 상기 혼합 분말(140)은 상기 고-에너지 볼밀 장치(130)에 제공될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 고-에너지 볼밀 장치(130)는 2,000rpm 이상으로 회전될 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, the mixed powder 140 may be provided to the mechanical stirring device 110. The mechanical stirring device 110 may be connected to the high-energy ball mill device 130 through the pump 120, and accordingly, the mixed powder 140 stirred in the mechanical stirring device 110 is the high-energy It may be provided in the ball mill device 130. Specifically, for example, the high-energy ball mill device 130 may be rotated at 2,000 rpm or more.

이 때, 상기 고-에너지 볼밀 장치(130)는 상기 기계적 교반 장치(110)에서 제공된 상기 혼합 분말(140)이외에 볼(150)이 더 제공될 수 있고, 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 볼(150)과 상기 혼합 분말(140)이 회전과 동시에 충돌하여, 상기 혼합 분말(140)의 크기가 용이하게 감소될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 볼(150)은 지르코니아 볼, 알루미나 볼, 또는 유리 볼 등에서 적어도 어느 하나일 수 있다.In this case, the high-energy ball mill device 130 may be further provided with a ball 150 in addition to the mixed powder 140 provided by the mechanical stirring device 110, and accordingly, as shown in FIG. , The ball 150 and the mixed powder 140 collide with each other while rotating, so that the size of the mixed powder 140 may be easily reduced. Specifically, for example, the ball 150 may be at least one of a zirconia ball, an alumina ball, or a glass ball.

도 2에 도시된 바와 같이, 고-에너지 볼밀 장치(130)에 제공되어 분쇄된 상기 혼합 분말(140)은 상기 기계적 교반 장치(110)에 다시 제공될 수 있다. 즉, 상기 혼합 분말(140)은 상기 기계적 교반 장치(110)와 상기 고-에너지 볼밀 장치(130)에 교대로 제공되며, 입자사이즈가 감소될 수 있다. As shown in FIG. 2, the mixed powder 140 provided in the high-energy ball mill device 130 and pulverized may be provided to the mechanical stirring device 110 again. That is, the mixed powder 140 is alternately provided to the mechanical stirring device 110 and the high-energy ball mill device 130, and the particle size may be reduced.

상술된 바와 같이, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)은 볼밀 전보다 입자사이즈가 감소될 수 있고, 이에 따라, 입자 표면의 단면적이 증가될 수 있다. 또한, 상기 기계적 교반 장치(110) 및 상기 고-에너지 볼밀 장치(130)를 포함하는 고-에너지 볼밀 공정을 통하여, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)은 볼밀 전보다 균일한 입자 편차를 가질 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상술된 상기 볼밀 공정은 24시간 동안 수행될 수 있다.As described above, the ball milled mixed powder 140 may have a smaller particle size than before the ball mill, and thus, a cross-sectional area of the particle surface may be increased. In addition, through a high-energy ball mill process including the mechanical stirring device 110 and the high-energy ball mill device 130, the ball-milled mixed powder 140 may have a uniform particle deviation than before the ball mill. Specifically, for example, the above-described ball mill process may be performed for 24 hours.

만약, 상술된 바와 달리, 상기 혼합 분말(140)을 볼밀하는 단계 없이 후술된 제1 열처리하는 단계가 수행되는 경우, 즉, 상기 혼합 분말(140)을 준비한 직후, 후술된 제1 열처리하는 단계가 수행되는 경우, 상기 혼합 분말(140)은 볼밀된 상기 혼합 분말(140)보다 큰 입자 사이즈를 가질 수 있다. 따라서, 후술된 제1 열처리하는 단계에서 상기 혼합 분말(140)과 산소 가스 간의 접촉 면적이 감소될 수 있고, 이에 따라, 상기 혼합 분말(140)과 상기 산소 가스 간의 반응이 용이하게 수행되지 않을 수 있다.If, unlike the above, if the step of performing the first heat treatment described later without the step of ball milling the mixed powder 140, that is, immediately after preparing the mixed powder 140, the step of performing the first heat treatment described later When performed, the mixed powder 140 may have a larger particle size than the ball milled mixed powder 140. Therefore, the contact area between the mixed powder 140 and the oxygen gas may be reduced in the first heat treatment step described later, and thus, the reaction between the mixed powder 140 and the oxygen gas may not be easily performed. have.

하지만, 상술된 바와 같이, 상기 혼합 분말(140)이 볼밀되는 경우, 상기 혼합 분말(140)의 입자사이즈가 용이하게 감소될 수 있고, 이에 따라, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)과 상기 산소 가스 간의 접촉 면적이 증가하여, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)과 상기 산소 가스 간의 반응성이 향상될 수 있다.However, as described above, when the mixed powder 140 is ball milled, the particle size of the mixed powder 140 can be easily reduced, and accordingly, the ball milled mixed powder 140 and the oxygen gas By increasing the contact area between the balls, the reactivity between the ball-milled mixed powder 140 and the oxygen gas may be improved.

도 1 및 도 4를 참조하면, 볼밀된 상기 혼합 분말을 산소 가스 분위기에서 제1 열처리하여, 제1 금속, 및 제2 금속을 포함하는 중간 산화물이 제조될 수 있다(S130).1 and 4, an intermediate oxide including a first metal and a second metal may be manufactured by subjecting the ball-milled mixed powder to a first heat treatment in an oxygen gas atmosphere (S130).

일 실시 예에 따르면, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)은 열처리 장치에 제공되어, 산소 가스 분위기 하에 제1 온도에서 제1 시간동안 제1 열처리될 수 있다. 이에 따라, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)이 소결되어, 상기 제1 금속, 및 상기 제2 금속을 포함하는 중간 산화물이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 온도는 800 내지 1200℃일 수 있고, 상기 제1 시간은 10시간일 수 있다.According to an embodiment, the ball-milled mixed powder 140 may be provided to a heat treatment apparatus and may be subjected to a first heat treatment at a first temperature for a first time in an oxygen gas atmosphere. Accordingly, the ball-milled mixed powder 140 may be sintered to prepare an intermediate oxide including the first metal and the second metal. For example, the first temperature may be 800 to 1200°C, and the first time may be 10 hours.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열처리 장치는 가스 급기 장치(310)를 포함하는 제1 측면(300), 및 상기 제1 측면(300)과 이격되고 가스 배기구(410)를 포함하는 제2 측면(400)을 포함하는 튜브형 챔버와, 상기 튜브형 챔버의 외주면(200a, 200b)을 감싸는 가열부(230a, 230b)를 포함할 수 있다. 여기서, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)은 도가니(220)에 제공될 수 있고, 상기 도가니(220)가 상기 열처리 장치 내부에 장입될 수 있다. 이 때, 상기 열처리 장치 내에 장입된 볼밍된 상기 혼합 분말(140)은 소스(210)의 위치에 제공될 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 4, the heat treatment apparatus includes a first side 300 including a gas supply device 310, and a gas exhaust port 410 spaced apart from the first side 300. A tubular chamber including a second side surface 400 and heating units 230a and 230b surrounding outer circumferential surfaces 200a and 200b of the tubular chamber may be included. Here, the ball-milled mixed powder 140 may be provided to the crucible 220, and the crucible 220 may be charged into the heat treatment apparatus. In this case, the bowled mixed powder 140 charged in the heat treatment apparatus may be provided at the location of the source 210.

볼밀된 상기 혼합 분말(140)이 상기 열처리 장치의 상기 튜브형 챔버 내에 장입된 후, 상기 가열부(230a, 230b)의 온도가 상승될 수 있고, 동시에, 상기 튜브형 챔버 내에 상기 가스 급기 장치(310)를 통해 상기 산소 가스가 제공될 수 있다. After the ball-milled mixed powder 140 is charged into the tubular chamber of the heat treatment apparatus, the temperature of the heating units 230a and 230b may be increased, and at the same time, the gas supply device 310 in the tubular chamber Through the oxygen gas may be provided.

일 실시 예에 따르면, 상기 산소 가스는 대기 중의 산소 농도보다 높은 농도로 상기 튜브형 챔버 내에 제공될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 산소 가스는 3L/min의 유량으로 상기 튜브형 챔버 내에 공급될 수 있다.According to an embodiment, the oxygen gas may be provided in the tubular chamber at a higher concentration than the oxygen concentration in the atmosphere. Specifically, for example, the oxygen gas may be supplied into the tubular chamber at a flow rate of 3L/min.

상술된 바와 같이, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)은 상기 제1 금속 탄산화물, 및 상기 제2 금속 탄산화물을 포함할 수 있다. 즉, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)은 상기 제1 금속 탄산화물과 상기 제2 금속 탄산화물에 포함된 탄소 원소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)을 제1 열처리하는 단계는 볼밀된 상기 혼합 분말(140)에 포함된 상기 탄소 원소와 상기 산소 가스를 반응시켜, 기체 상태의 불순물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 불순물은 이산화탄소일 수 있다.As described above, the ball-milled mixed powder 140 may include the first metal carbonate and the second metal carbonate. That is, the ball-milled mixed powder 140 may include a carbon element included in the first metal carbonate and the second metal carbonate. Accordingly, the first heat treatment of the ball-milled mixed powder 140 includes forming a gaseous impurity by reacting the carbon element included in the ball-milled mixed powder 140 with the oxygen gas. can do. For example, the impurity may be carbon dioxide.

기체 상태의 상기 불순물은 상기 가스 급기 장치(310)에서 상기 가스 배기구(410)로 이동되는 상기 산소 가스를 캐리어 가스로 하여, 상기 튜브형 챔버 내에서 제거될 수 있다.The gaseous impurities may be removed in the tubular chamber by using the oxygen gas transferred from the gas supply device 310 to the gas exhaust port 410 as a carrier gas.

상술된 바와 달리, 상기 튜브형 챔버 내에 상기 산소 가스가 대기 중의 산소 농도와 동일한 농도로 제공될 수 있다. 이 경우, 산소 가스의 부족으로, 상기 중간 산화물 내에 탄소가 잔존될 수 있다. 또한, 상기 튜브형 챔버 내에 제공된 대부분의 상기 산소 가스는 상기 탄소 원소와 반응하여, 기체 상태의 상기 불순물을 형성하는 공정에 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 측면(300)에서 상기 제2 측면(400)으로 이동되는 상기 산소 가스의 흐름이 발생하지 않을 수 있고, 상술된 바에 따라 생성된 기체 상태의 상기 불순물이 용이하게 제거되지 않아, 상기 중간 산화물 내에 탄소가 잔존될 수 있다. 상기 중간 산화물 내에 잔존된 탄소는 후술된 금속산화물 타겟에 크랙을 발생시킬 수 있고, 탄소가 포함된 금속산화물 타겟을 이용하여 기판 상에 에피택시얼하게 박막을 성장시키는 것이 용이하지 않을 수 있다.Unlike the above, the oxygen gas may be provided in the tubular chamber at the same concentration as the oxygen concentration in the atmosphere. In this case, due to the lack of oxygen gas, carbon may remain in the intermediate oxide. In addition, most of the oxygen gas provided in the tubular chamber can be used in a process of forming the impurities in a gaseous state by reacting with the carbon element. Accordingly, the flow of the oxygen gas moving from the first side 300 to the second side 400 may not occur, and the impurities in the gaseous state generated as described above are not easily removed. , Carbon may remain in the intermediate oxide. Carbon remaining in the intermediate oxide may cause cracks in the metal oxide target described below, and it may not be easy to epitaxially grow a thin film on the substrate using a metal oxide target including carbon.

하지만, 상술된 바와 같이, 상기 튜브형 챔버 내에 상기 산소 가스가 대기 중의 산소 농도보다 높은 농도로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 튜브형 챔버 내에 제공되는 상기 산소 가스 중에서 일부는 상기 탄소 원소와의 반응에 사용되어 소모될 수 있고, 또한, 상술된 상기 반응에 사용되지 않고 상기 튜브형 챔버 내에 잔존된 상기 산소 가스는 상기 튜브형 챔버 내에 상기 제1 측면(300)에서 상기 제2 측면(400)으로의 상기 산소 가스의 흐름을 형성할 수 있다. 즉, 기체 상태의 상기 불순물이 상기 산소 가스의 흐름을 따라, 상기 튜브형 챔버 내에서 용이하게 제거될 수 있고, 이에 따라, 상기 탄소를 실질적으로 포함하지 않는 상기 중간 산화물이 제조될 수 있다.However, as described above, the oxygen gas may be provided in the tubular chamber at a higher concentration than the oxygen concentration in the atmosphere. In this case, some of the oxygen gas provided in the tubular chamber may be consumed by being used in the reaction with the carbon element, and the oxygen gas remaining in the tubular chamber not used for the above-described reaction is the A flow of the oxygen gas may be formed from the first side 300 to the second side 400 in the tubular chamber. That is, the impurities in a gaseous state can be easily removed in the tubular chamber along the flow of the oxygen gas, and accordingly, the intermediate oxide substantially not including the carbon can be prepared.

도 1을 참조하면, 상기 중간 산화물을 성형하여 예비 타겟이 제조될 수 있다(S140).Referring to FIG. 1, a preliminary target may be manufactured by molding the intermediate oxide (S140).

일 실시 예에 따르면, 상기 중간 산화물을 분쇄(grinding)한 후, 몰드에 제공하여 상기 예비 타겟이 제조될 수 있다. According to an embodiment, after grinding the intermediate oxide, the preliminary target may be manufactured by providing it to a mold.

상술된 바와 같이, 제1 열처리하는 단계에 의해, 볼밀된 상기 혼합 분말(140)이 소결되어 상기 중간 산화물이 제조될 수 있다. 이 때, 상기 중간 산화물은 볼밀된 상기 혼합 분말(140)에 비하여 입자 크기의 균일도가 감소할 수 있다. As described above, by the first heat treatment step, the ball-milled mixed powder 140 may be sintered to prepare the intermediate oxide. In this case, the intermediate oxide may have a reduced particle size uniformity compared to the ball-milled mixed powder 140.

따라서, 상기 중간 산화물을 분쇄하여, 상기 중간 산화물의 입자 크기가 감소될 수 있고, 동시에, 상기 중간 산화물의 입자 크기의 균일도가 증가될 수 있다. 이에 따라, 분쇄된 상기 중간 산화물을 성형하여 제조된 상기 예비 타겟의 밀도가 향상될 수 있다. Therefore, by pulverizing the intermediate oxide, the particle size of the intermediate oxide can be reduced, and at the same time, the uniformity of the particle size of the intermediate oxide can be increased. Accordingly, the density of the preliminary target manufactured by molding the pulverized intermediate oxide may be improved.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 예비 타겟을 산소 가스 분위기에서 제2 열처리하여 페로브스카이트형 구조를 갖는 금속산화물 타겟이 제조될 수 있다(S150).1 and 4, a metal oxide target having a perovskite structure may be manufactured by performing a second heat treatment on the preliminary target in an oxygen gas atmosphere (S150).

구체적으로, 상기 예비 타겟이 상기 제1 온도보다 높은 온도에서, 상기 제1 시간보다 긴 시간동안 상기 제2 열처리되어, 상기 금속산화물 타겟이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 열처리하는 단계는 1300℃이상의 온도에서 24시간동안 수행될 수 있다.Specifically, the preliminary target may be subjected to the second heat treatment at a temperature higher than the first temperature for a time longer than the first time, thereby manufacturing the metal oxide target. For example, the step of performing the second heat treatment may be performed at a temperature of 1300° C. or higher for 24 hours.

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 타겟을 제2 열처리하는 단계는 볼밀된 상기 혼합 분말(140)을 제1 열처리하는 단계와 동일한 상기 열처리 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 즉, 상술된 바와 같이, 상기 예비 타겟은 상기 소스(210)의 위치에 제공되어, 제2 열처리될 수 있다. 이 때, 상기 튜브형 챔버 내에 대기 중의 산소 농도보다 높은 농도로 상기 산소 가스가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 산소 가스는 3L/min의 유량으로 상기 튜브형 챔버 내에 공급될 수 있다.According to an embodiment, the second heat treatment of the preliminary target may be performed using the same heat treatment apparatus as the first heat treatment of the ball-milled mixed powder 140. That is, as described above, the preliminary target may be provided at the location of the source 210 and subjected to a second heat treatment. In this case, the oxygen gas may be provided in the tubular chamber at a concentration higher than the oxygen concentration in the atmosphere. For example, the oxygen gas may be supplied into the tubular chamber at a flow rate of 3L/min.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 도가니(220) 내에 제공된 상기 예비 타겟은 상기 가스 급기 장치(310)를 통해 상기 튜브형 챔버 내에 제공된 상기 산소 가스와 결합될 수 있다. 이에 따라, 제조된 상기 금속산화물 타겟은 상기 예비 타겟보다 많은 산소 원소를 가질 수 있다. 4, the preliminary target provided in the crucible 220 may be combined with the oxygen gas provided in the tubular chamber through the gas supply device 310. Accordingly, the manufactured metal oxide target may have more oxygen elements than the preliminary target.

일 실시 예에 따르면, 상기 금속산화물 타겟은 상기 제1 금속, 상기 제2 금속, 및 상기 산소 원소를 포함할 수 있고, 이 때, 상기 금속산화물 타겟은 페로브스카이트의 화학양론비를 가질 수 있다. 즉, 상기 금속산화물 타겟은 삳기 제1 금속, 상기 제2 금속, 및 상기 산소 원소를 1:1:3의 몰비로 포함할 수 있다. According to an embodiment, the metal oxide target may include the first metal, the second metal, and the oxygen element, and in this case, the metal oxide target may have a stoichiometric ratio of perovskite. have. That is, the metal oxide target may include the first metal, the second metal, and the oxygen element in a molar ratio of 1:1:3.

또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 혼합 분말을 볼밀하는 과정에서 볼밀 레벨(rpm 또는 시간)에 따라서, 상기 제1 열처리 및/또는 제2 열처리 과정에서 공급되는 산소 유량이 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합 분말을 볼밀하는 rpm 및 시간이 높아질수록, 상기 혼합 분말 내에 산소의 손실이 증가할 수 있고, 이에 따라, 상기 제1 열처리 및/또는 제2 열처리 과정에서 공급되는 산소 유량이 증가될 수 있다. 이로 인해, 페로브스카이트 구조의 화학양론비를 갖는 고밀도 및 고품질의 상기 금속산화물 타겟이 제조될 수 있다.In addition, according to an embodiment, the flow rate of oxygen supplied in the first heat treatment and/or the second heat treatment process may be controlled according to the ball mill level (rpm or time) in the process of ball milling the mixed powder. Specifically, as the rpm and time for ball milling the mixed powder increase, the loss of oxygen in the mixed powder may increase, and accordingly, the oxygen flow rate supplied in the first heat treatment and/or the second heat treatment process increases. Can be. Accordingly, the metal oxide target of high density and high quality having a stoichiometric ratio of a perovskite structure can be manufactured.

상술된 바와 같이, 상기 금속산화물 타겟은 상기 제1 금속 탄산화물, 및 상기 제2 금속 탄산화물을 포함하는 혼합 분말(140)을 볼밀한 후, 열처리 장치 내에서 산소 가스 분위기 하에 순차적으로 제1 열처리 및 제2 열처리하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.As described above, after the metal oxide target ball-mills the mixed powder 140 including the first metal carbonate and the second metal carbonate, the first heat treatment is sequentially performed in an oxygen gas atmosphere in a heat treatment apparatus. And a second heat treatment step.

상기 볼밀하는 단계에 의해, 상기 혼합 분말(140)은 마이크로사이즈에서 나노사이즈로 입자 크기가 감소될 수 있고, 이에 따라, 상기 금속산화물 타겟의 밀도가 향상될 수 있다.By the ball-milling step, the particle size of the mixed powder 140 may be reduced from a micro-size to a nano-size, and accordingly, the density of the metal oxide target may be improved.

볼밀된 상기 혼합 분말(140)을 제1 열처리하여, 볼밀된 상기 혼합 분말(140) 내에 포함된 상기 탄소 원소가 상기 산소 기체와 반응으로 제거될 수 있다. 즉, 볼밀된 상기 혼합 분말(140) 내의 상기 탄소 원소가 제거되며, 소결되어 상기 중간 산화물이 제조될 수 있다.The ball-milled mixed powder 140 may be subjected to a first heat treatment, so that the carbon element contained in the ball-milled mixed powder 140 may be removed by reaction with the oxygen gas. That is, the carbon element in the ball-milled mixed powder 140 is removed and sintered to prepare the intermediate oxide.

다시 말하면, 상기 중간 산화물은 상기 제1 금속, 상기 제2 금속, 및 산소 원소를 포함할 수 있다. 상기 중간 산화물은 성형되어 예비 타겟으로 제조될 수 있고, 성형된 상기 중간 산화물은 산소 가스 분위기에서 제2 열처리 과정을 통해, 상기 중간 산화물보다 상기 산소 원소의 양이 증가된 상기 금속산화물 타겟이 제조될 수 있다. 즉, 상기 제2 열처리 과정으로 상기 제1 금속, 상기 제2 금속, 및 상기 산소 원소가 페로브스카이트 구조의 화학양론비를 갖는 상기 금속산화물 타겟이 제조될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 밀도가 향상되어, 크랙 발생이 최소화된 상기 금속산화물 타겟이 제공될 수 있다.In other words, the intermediate oxide may include the first metal, the second metal, and an oxygen element. The intermediate oxide may be formed into a preliminary target, and the formed intermediate oxide may be manufactured by a second heat treatment process in an oxygen gas atmosphere to produce the metal oxide target in which the amount of the oxygen element is increased compared to the intermediate oxide. I can. That is, the metal oxide target having a stoichiometric ratio in which the first metal, the second metal, and the oxygen element has a perovskite structure may be manufactured through the second heat treatment process. In addition, as described above, the metal oxide target in which the density is improved and the occurrence of cracks is minimized may be provided.

이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법 및 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, a method of manufacturing a metal oxide target according to a specific experimental example of the present invention and a characteristic evaluation result will be described.

실험 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말의 제조Preparation of ball-milled mixed powder according to Experimental Example 1

스트론튬 탄산화물(SrCO3), 및 망간 탄산화물(MnCO3)을 1:1의 몰비로 혼합하여 혼합 분말을 제조하였다.A mixed powder was prepared by mixing strontium carbonate (SrCO 3 ) and manganese carbonate (MnCO 3 ) at a molar ratio of 1:1.

상기 혼합 분말, 지르코니아 볼, 및 에탄올을 고-에너지 볼밀 장치에 제공하고 2000rpm에서 24시간 동안 볼밀하여, 실험 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말을 제조하였다.The mixed powder, zirconia balls, and ethanol were supplied to a high-energy ball mill device and ball milled at 2000 rpm for 24 hours to prepare a ball milled mixed powder according to Experimental Example 1.

상술된 실험 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말의 비교 예로서, 상기 고-에너지 볼밀하기 전의 상기 혼합 분말을 비교 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말로 정의하였다. 이에 따라, 실험 예 1 및 비교 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말의 공정 조건이 아래의 <표 1>에 작성되었다.As a comparative example of the ball milled mixed powder according to Experimental Example 1 described above, the mixed powder before the high-energy ball mill was defined as the ball milled mixed powder according to Comparative Example 1. Accordingly, the process conditions of the ball-milled mixed powder according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1 were written in <Table 1> below.

고-에너지 볼밀 공정High-energy ball mill process 비교 예 1Comparative Example 1 XX 실험 예 1Experimental Example 1 O (2,000rpm)O (2,000rpm)

실험 예 2에 따른 중간 산화물의 제조Preparation of intermediate oxide according to Experimental Example 2

실험 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말을 100℃의 온도에서 24시간 동안 건조한 후, 도가니에 제공하였다.The ball-milled mixed powder according to Experimental Example 1 was dried at a temperature of 100° C. for 24 hours, and then provided to a crucible.

상기 도가니를 열처리 장치에 장입한 후, 상기 열처리 장치 내부의 온도를 1000℃로 상승시키고, 동시에, 상기 열처리 장치 내부에 산소 가스를 3L/min의 유량으로 제공하였다.After loading the crucible into the heat treatment device, the temperature inside the heat treatment device was raised to 1000° C., and at the same time, oxygen gas was supplied into the heat treatment device at a flow rate of 3 L/min.

10시간 동안의 제1 열처리하는 단계 후에, 상기 열처리 장치 내에서 제거하여, 실험 예 2에 따른 중간 산화물을 제조하였다.After the step of performing the first heat treatment for 10 hours, it was removed in the heat treatment apparatus to prepare an intermediate oxide according to Experimental Example 2.

실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟의 제조Preparation of metal oxide target according to Experimental Example 3

실험 예 2에 따른 중간 산화물을 분쇄한 후, 몰드에 제공하여 1in 크기의 예비 타겟을 제조하였다.After pulverizing the intermediate oxide according to Experimental Example 2, it was provided to a mold to prepare a 1 inch size preliminary target.

실험 예 2에 따른 중간 산화물의 제조 방법에서와 같이, 상기 예비 타겟을 상기 열처리 장치 내부에 장입하였다.As in the method of manufacturing an intermediate oxide according to Experimental Example 2, the preliminary target was charged into the heat treatment apparatus.

상기 열처리 장치 내부의 온도를 1300℃로 상승시키고, 동시에, 상기 열처리 장치 내부에 산소 가스를 3L/min의 유량으로 제공하였다.The temperature inside the heat treatment device was raised to 1300°C, and at the same time, oxygen gas was provided in the heat treatment device at a flow rate of 3 L/min.

24시간 동안의 제2 열처리하는 단계 후에, 상기 열처리 장치 내에서 제거하여, 실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟을 제조하였다.After the step of performing the second heat treatment for 24 hours, it was removed in the heat treatment apparatus to prepare a metal oxide target according to Experimental Example 3.

비교 예 3에 따른 금속산화물 타겟의 제조Preparation of metal oxide target according to Comparative Example 3

실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 제1 열처리하는 단계(실험 예 2에 따른 중간 산화물의 제조)와, 상기 제2 열처리하는 단계에서 상기 산소 가스 분위기 대신에 대기 분위기로 바꾸어, 비교 예 3에 따른 금속산화물 타겟을 제조하였다.Manufacturing in the same manner as the metal oxide target according to Experimental Example 3, but in the step of performing the first heat treatment (preparation of the intermediate oxide according to Experimental Example 2), and in the step of performing the second heat treatment, instead of the oxygen gas atmosphere In turn, a metal oxide target according to Comparative Example 3 was prepared.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에서, 고-에너지 볼밀 전후의 혼합 분말의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a scanning electron microscope (SEM) image of mixed powder before and after a high-energy ball mill in a method of manufacturing a metal oxide target according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실험 예 1 및 비교 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말의 표면 이미지가 측정되었다. 이 때, 도 5의 (b)에 도시된 실험 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말, 및 도 5의 (a)에 도시된 비교 예 1에 따른 볼밀된 혼합 분말의 평균 입자 크기를 측정하여, 아래의 <표 2>에 작성하였다.Referring to FIG. 5, surface images of the ball-milled mixed powder according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention were measured. At this time, the average particle size of the ball-milled mixed powder according to Experimental Example 1 shown in FIG. 5(b) and the ball-milled mixed powder according to Comparative Example 1 shown in FIG. 5(a) was measured, and the following It was written in <Table 2> of.

평균 입자 크기Average particle size 비교 예 1(도 5의 (a))Comparative Example 1 (Fig. 5(a)) ~50μm~50μm 실험 예 1(도 5의 (b))Experimental Example 1 (Fig. 5(b)) ~50nm~50nm

<표 2> 및 도 5에서 알 수 있듯이, 상기 스트론튬 탄산화물(SrCO3), 및 상기 망간 탄산화물(MnCO3)을 포함하는 상기 혼합 분말은 볼밀 전보다 볼밀 후에 더 작은 평균 입자 크기를 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 혼합 분말의 입자 간의 크기 편차도 10% 이하로 감소된 것을 확인하였다.As can be seen from <Table 2> and FIG. 5, the mixed powder including the strontium carbonate (SrCO 3 ) and the manganese carbonate (MnCO 3 ) has a smaller average particle size after the ball mill than before the ball mill. I can. In addition, it was confirmed that the size variation between particles of the mixed powder was also reduced to 10% or less.

도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에서, 고-에너지 볼밀 전후의 혼합 분말의 BET 분석 결과를 나타내는 도면이다.6 to 7 are views showing BET analysis results of mixed powders before and after a high-energy ball mill in a method of manufacturing a metal oxide target according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 7을 참조하면, BET(Brunauer-Emett-Teller)는 대상물의 비표면적을 나타내는 수치이고, 상기 대상물에 대한 가스의 흡착과 탈착을 통해, 상기 대상물의 기공의 분포와 크기를 확인하여 상기 BET 값으로 표기될 수 있다. 이 때, 상기 분석법으로 측정된 본 발명의 비교 예 1(도 6) 및 실험 예 1(도 7)에 따른 볼밀된 혼합 분말의 BET값이 아래의 <표 3>에 작성되었다.6 to 7, BET (Brunauer-Emett-Teller) is a numerical value representing the specific surface area of the object, and the distribution and size of the pores of the object are checked through adsorption and desorption of gas to the object. It can be expressed as the BET value. At this time, the BET values of the ball-milled mixed powder according to Comparative Example 1 (FIG. 6) and Experimental Example 1 (FIG. 7) of the present invention measured by the above analysis method were written in <Table 3> below.

BET 비표면적(m2/g)BET specific surface area (m 2 /g) 비교 예 1(도 6)Comparative Example 1 (Fig. 6) 1.12391.1239 실험 예 1(도 7)Experimental Example 1 (Fig. 7) 30.663430.6634

<표 3>에서 알 수 있듯이, 상기 혼합 분말은 상기 고-에너지 볼밀을 통해, 입자의 비표면적이 약 27배 증가된 것을 알 수 있다. As can be seen from <Table 3>, it can be seen that the specific surface area of the particles is increased by about 27 times in the mixed powder through the high-energy ball mill.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에서, 제1 열처리하는 단계를 거쳐 제조된 중간 산화물의 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern (XRD) of an intermediate oxide manufactured through a first heat treatment step in a method of manufacturing a metal oxide target according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실험 예 2에 따른 중간 산화물의 결정 구조가 확인되었다.8, the crystal structure of the intermediate oxide according to Experimental Example 2 of the present invention was confirmed.

도 8에 도시된 바와 같이, 실험 예 2에 따른 중간 산화물은 (012), (011), (013), (004), (022), (014), (023), (114), (015), (030), (123), (026), (022), 및 (102)면에서 피크를 갖는 것을 확인하였다. 이에 따라, 실험 예 2에 따른 중간 산화물이 스트론튬 망가나이트(SrMnOx)인 것을 알 수 있다.8, the intermediate oxides according to Experimental Example 2 are (012), (011), (013), (004), (022), (014), (023), (114), (015) ), (030), (123), (026), (022), and (102) planes were confirmed to have peaks. Accordingly, it can be seen that the intermediate oxide according to Experimental Example 2 is strontium manganite (SrMnOx).

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 금속산화물 타겟을 촬영한 이미지를 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating an image photographed of a metal oxide target manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟(도 9의 (b)), 및 비교 예 3에 따른 금속산화물 타겟(도 9의 (a))이 촬영되었다.Referring to FIG. 9, a metal oxide target according to Experimental Example 3 (FIG. 9(b)) and a metal oxide target according to Comparative Example 3 (FIG. 9(a)) were photographed.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 비교 예 3에 따른 금속산화물 타겟은 실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟과 동일한 방법으로 제조되되, 과산소 분위기 대신 대기 중에서 제조되었다. 이에 따라, 제조된 상기 금속산화물 타겟은 제2 열처리하는 단계 후의 냉각과정에서 크랙이 발생하는 것을 알 수 있다.As shown in (a) of FIG. 9, the metal oxide target according to Comparative Example 3 was manufactured in the same manner as the metal oxide target according to Experimental Example 3, but was manufactured in the atmosphere instead of a peroxygen atmosphere. Accordingly, it can be seen that cracks are generated in the manufactured metal oxide target during the cooling process after the second heat treatment step.

반면, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟은 상기 제2 열처리하는 단계 후의 냉각과정에서 크랙이 발생하지 않는 것을 확인하였다.On the other hand, as shown in (b) of FIG. 9, it was confirmed that the metal oxide target according to Experimental Example 3 did not generate cracks in the cooling process after the second heat treatment step.

이에 따라, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 금속산화물 타겟이 과산소 분위기에서 열처리되는 경우, 상기 금속산화물 타겟의 표면 및 내부의 크랙이 최소화되는 것을 알 수 있다. Accordingly, as described above with reference to FIGS. 1 to 4, when the metal oxide target is heat-treated in a peroxygen atmosphere, it can be seen that cracks on the surface and inside of the metal oxide target are minimized.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 금속산화물 타겟을 이용하여 제조된 금속산화물 박막을 촬영한 이미지를 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating an image of a metal oxide thin film manufactured using a metal oxide target according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 도 9를 참조하여 상술된 비교 예 3에 따른 금속산화물 타겟(도 10의 (a)), 및 본 발명의 실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟(도 10의 (b))을 각각 스퍼터링하여 제조된 금속산화물 박막이 촬영되었다.Referring to FIG. 10, a metal oxide target according to Comparative Example 3 (FIG. 10(a)) and a metal oxide target according to Experimental Example 3 of the present invention (FIG. 10(b)) described above with reference to FIG. Each of the metal oxide thin films prepared by sputtering was photographed.

도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 비교 예 3에 따른 금속산화물 타겟을 이용하여 제조된 상기 박막은 분말이 발생하며, 박막의 균일도가 떨어져 불투명도를 갖는 것을 확인하였다.As shown in (a) of FIG. 10, the thin film prepared using the metal oxide target according to Comparative Example 3 generated powder, and it was confirmed that the thin film had opacity due to low uniformity.

반면, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 실험 예 3에 따른 금속산화물 타겟을 이용하여 제조된 상기 박막은 비교적으로 균일하게 증착된 것을 확인하였다.On the other hand, as shown in (b) of FIG. 10, it was confirmed that the thin film manufactured using the metal oxide target according to Experimental Example 3 was relatively uniformly deposited.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As described above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

110: 기계적 교반(mechanical strring) 장치
120: 펌프
130: 고-에너지 볼밀 장치
140: 분말
150: 볼
200a, 200b: 외주면
210: 소스
220: 도가니
230a, 230b: 가열부
300: 제1 측면
310: 가스 급기 장치
400: 제2 측면
410: 가스 배기구
110: mechanical strring device
120: pump
130: high-energy ball mill device
140: powder
150: ball
200a, 200b: outer peripheral surface
210: source
220: crucible
230a, 230b: heating unit
300: first side
310: gas supply device
400: second aspect
410: gas exhaust port

Claims (11)

제1 금속 탄산화물, 및 제2 금속 탄산화물을 포함하는 혼합 분말을 준비하는 단계;
상기 혼합 분말을 볼밀하여 입자사이즈를 감소시키는 단계;
볼밀된 상기 혼합 분말을 산소 가스 분위기에서 제1 열처리하여, 제1 금속, 및 제2 금속을 포함하는 중간 산화물을 제조하는 단계;
상기 중간 산화물을 성형하여 예비 타겟을 제조하는 단계; 및
상기 예비 타겟을 산소 가스 분위기에서 제2 열처리하여 페로브스카이트형 구조를 갖는 금속산화물 타겟을 제조하는 단계를 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
Preparing a mixed powder comprising a first metal carbonate and a second metal carbonate;
Ball-milling the mixed powder to reduce the particle size;
Preparing an intermediate oxide including a first metal and a second metal by subjecting the ball-milled mixed powder to a first heat treatment in an oxygen gas atmosphere;
Forming a preliminary target by molding the intermediate oxide; And
A method of manufacturing a metal oxide target comprising the step of producing a metal oxide target having a perovskite structure by performing a second heat treatment on the preliminary target in an oxygen gas atmosphere.
제1 항에 있어서,
상기 예비 타겟을 상기 제2 열처리하는 단계는, 대기 중의 산소 농도보다 높은 농도를 갖는 산소 가스 분위기에서 수행되는 것을 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The second heat treatment of the preliminary target comprises performing in an oxygen gas atmosphere having a concentration higher than the oxygen concentration in the atmosphere.
제1 항에 있어서,
상기 예비 타겟을 제2 열처리하는 단계는, 상기 예비 타겟, 및 상기 산소 가스를 반응시켜, 상기 예비 타겟보다 산소 농도가 증가된 상기 금속산화물 타겟을 제조하는 단계를 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The second heat treatment of the preliminary target comprises reacting the preliminary target and the oxygen gas to prepare the metal oxide target having an increased oxygen concentration than the preliminary target.
제1 항에 있어서,
상기 예비 타겟을 제2 열처리하는 단계는, 상기 예비 타겟, 및 상기 산소 가스를 반응시켜, 페로브스카이트의 화학양론비를 갖는 상기 금속산화물 타겟을 제조하는 단계를 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The second heat treatment of the preliminary target comprises reacting the preliminary target and the oxygen gas to prepare the metal oxide target having a stoichiometric ratio of perovskite. .
제1 항에 있어서,
상기 제1 열처리하는 단계는, 제1 온도로 수행되고,
상기 제2 열처리하는 단계는, 상기 제1 온도보다 높은 온도로 수행되는 것을 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The step of performing the first heat treatment is performed at a first temperature,
The second heat treatment is performed at a temperature higher than the first temperature.
제1 항에 있어서,
상기 제1 열처리하는 단계는, 제1 시간동안 수행되고,
상기 제2 열처리하는 단계는, 상기 제1 시간보다 긴 시간동안 수행되는 것을 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first heat treatment step is performed for a first time,
The second heat treatment is performed for a time longer than the first time.
제1 항에 있어서,
볼밀된 상기 혼합 분말을 제1 열처리하는 단계는,
볼밀된 상기 혼합 분말을 도가니에 제공하는 단계;
가스 급기 장치를 포함하는 제1 측면과 상기 제1 측면과 이격되고 가스 배기구를 포함하는 제2 측면을 포함하는 튜브형 챔버, 및 상기 튜브형 챔버의 외주면을 감싸는 가열부를 포함하는 열처리 장치 내에 상기 도가니를 장입하는 단계; 및
상기 히터부의 온도를 상승시키고, 상기 튜브형 챔버 내에 상기 가스 급기 장치를 통해 산소 가스를 제공하여, 상기 혼합 분말과 상기 산소 가스의 반응으로 생성된 기체 상태의 불순물을 상기 가스 배기구를 통해 제거하여, 상기 중간 산화물을 제조하는 단계를 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first heat treatment of the ball-milled mixed powder,
Providing the ball-milled mixed powder to a crucible;
The crucible is charged into a heat treatment apparatus including a first side including a gas supply device and a tubular chamber comprising a second side spaced apart from the first side and including a gas exhaust port, and a heating unit surrounding the outer circumferential surface of the tubular chamber. The step of doing; And
The temperature of the heater unit is raised, oxygen gas is provided in the tubular chamber through the gas supply device to remove gaseous impurities generated by the reaction of the mixed powder and the oxygen gas through the gas exhaust port, and the A method of manufacturing a metal oxide target comprising the step of preparing an intermediate oxide.
제7 항에 있어서,
기체 상태의 상기 불순물은, 상기 제1 측면에서 제공되어 상기 제2 측면으로 이동하는 상기 산소 가스를 따라 이동하여, 상기 중간 산화물 내에 잔존되지 않는 것을 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 7,
The method of manufacturing a metal oxide target comprising the impurities in a gaseous state being provided from the first side and moving along the oxygen gas moving to the second side and not remaining in the intermediate oxide.
제1 항에 있어서,
볼밀된 상기 혼합 분말을 제1 열처리하는 단계는, 볼밀된 상기 혼합 분말에 포함된 탄소 원소를 상기 산소 가스와의 반응으로 제거하여, 상기 탄소 원소가 잔존되지 않은 상기 중간 산화물을 제조하는 단계를 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first heat treatment of the ball-milled mixed powder includes removing a carbon element contained in the ball-milled mixed powder by reaction with the oxygen gas to prepare the intermediate oxide in which the carbon element is not left. Method for producing a metal oxide target.
제1 항에 있어서,
상기 제1 금속은, 스트론튬(Sr)이고,
상기 제2 금속은, 망간(Mn)인 것을 포함하는 금속산화물 타겟의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first metal is strontium (Sr),
The second metal is a method of manufacturing a metal oxide target comprising manganese (Mn).
제1항에 따른 금속산화물 타겟의 제조 방법에 따라 제조된 상기 금속산화물 타겟을 챔버 내에 준비하는 단계; 및
상기 금속산화물 타겟을 스퍼터링하여, 기판 상에 다중 유전율을 갖는 다중 유전 박막을 에피택시얼하게 형성하는 단계를 포함하는 다중 유전박막의 제조 방법.
Preparing the metal oxide target manufactured according to the method of manufacturing a metal oxide target according to claim 1 in a chamber; And
And sputtering the metal oxide target to epitaxially form a multi-dielectric thin film having a multi-dielectric constant on a substrate.
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