TWI290178B - ITO sputtering target - Google Patents

Description

1290178 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於形成ITO膜所使用之濺鍍用Ιτ〇(以銦 錫為主成分之複合氧化物·· In2〇3 - Sn〇2)乾。 』 【先前技術】 ΙΤΟ膜廣泛使用於以液晶顯示器為 透明電極(膜)。 裝置等之 形成mD膜之方法，以真空蒸鍍法或軸法等—般稱 為物理蒸鑛法進行，而考量操作性及膜之安定性通常^用 磁控管濺鍍法形成。 以濺鍍法形成膜時，將Ar離子等陽離子以物理性碰 撞設置於陰極之乾，以其碰撞能量使構絲之材料釋出， 而在對面陽極之基板上積層與靶材料大致相同組成之 ^使用濺鍍法之被覆法具有藉調節處理時間及供&给^力 等，而以安定之成膜速度形成埃（人）單位薄膜至 膜之特徵。 τ私nw子 形成ITO膜時特別成為問題者，係伴隨濺鍍而在靶表 面發生所謂結球(nodule)之微細突起物。此結粒隨濺 間之增加而增多。 又、 該結粒在濺鍍時會使電弧發生，此時結粒之碎片或ιτ〇 還原物質會以粒子狀飛散。此飛散物如附著於ιτ〇膜上則 附著部位即發生缺陷，成為減低產率之原因。 、、 因此’在實際製造時必需定期去除靶上所發生之社球， 而此有使生產性顯著下降之問題，因而期盼』球發：少之 革巴0 1290178 以往，為減少結球，係實施靶表面之潔淨化、平滑化， 或靶之高密度化。其中以將氧化錫均勻分散於原料粉中最 具效果（例如，參照專利文獻1)。 ^根據此方法，能夠儘量減少低導電性、低濺蝕速度之 '錫在革巴内之偏析，因此能夠減少結球之發生、及伴隨 電弧所引起之ITO膜中之缺陷。 。但最近為了達成平面顯示器之高度精密化及Ιτ〇膜產 良率之改善’故即使小缺陷亦不容忽視，而要求進一牛 減少電弧之發生。 ν 國際公開專利號W02002072912 寻刊文獻 【發明内容】 本發明係提供_ #、成^ m 合氧化物、〇3、-s:: 0(以銦—錫為主成分之複 鍍製程中，能夠抑制電二4於形成透明電極膜等之賤 , 】電弧之發生並抑制因電弧引起之 _之發生，且能夠減少結球之形成及異常放電。 因此，本發明係有關於： 1 ·種1το _革巴，其特徵為 以王水蝕刻或濺蝕時4靶中， 個w以下。 出現拉從100-以上之粒子數為！ 2 · —種 lT〇 以王水蝕刻或濺餘 個/ // m2以下。 雌鍍靶，JL 1 / \ 士 特徵為，在ITO濺鍍革巴中 時所出現粒徑l〇〇nm以上之粒子數為〇 3 .如上述 以王水#刻或 之1το濺鍍靶， ;賤蝕時所出現粒徑 其中’在ΙΊΌ濺鑛乾中， 100nm以上之粒子數為 1290178 0.02個/ 々m2以下。 1〜3任一項之IT〇濺鍍靶，其中，以王水 不會出現粒徑1 # m以上之粒子。 4 ·如上述 触刻或濺:餘B夺， 以王水蝕刻或濺 5 ·如上述4之ΐτο濺鍍靶，其中， 蝕時，不會出現粒徑1〇〇nm以上之粒子。 6. 如上述5之1T0濺鍍靶’其中，以王水蝕刻或濺 蝕時，不會出現粒徑1〇nm以上之粒子。 7. 如上述1〜6任-項之1TO濺鍍靶，其中，密度為 7.12g/cm3 以上。 藉由使用本發明之IT〇濺鍍靶，於濺鍍成膜製程中， 具有此夠抑制電弧之發生並抑制因電弧引起ιτ〇膜缺陷之 產生、且能抑制ΙΤ〇膜品質降低之優異特長。 【實施方式】 為了進一步減少電弧，就ΙΤ〇靶的濺鍍面進行詳細觀 察結果，發現濺鍍產生之蝕刻並非在靶表面均勻進行，而 在結晶粒内存在有較周圍蝕刻速度慢、大小約500nm左右 及以下之微細組織。 圖1、2顯示經濺蝕之IT〇靶表面之sem(掃描電子顯 微鏡）照片。圖i為5〇〇〇倍之組織，而在結晶組織中可見 微細粒子。圖2則為將其放大50000倍者。 特別是於圖2所見之100从m或以下之微細粒子，據 為锡之存在比率高之區域。而得知此微細粒子之餘刻速 度較其他組織慢。因此，容易想像微細粒子在濺鍍時殘留， 於最後當作異物由靶釋出或產生微小之電弧，而成為IT0 1290178 膜缺陷之原因。 針對此結晶粒中微細組織進一步研究結果得知， 非起因於原料粉中氧化錫之不均__性（偏析），而為通常^ ITO燒結體製造方法中所產生之物質。 又得知，於一般最常用於平面顯示器用之氧化錫植成 為10wt%之1το’其微細組織狀態係依存於燒結時之最高 溫度，當燒結溫度愈高則粒子愈大且粒子數亦增多。门 又得知，燒結溫度相同時，氧化锡組成較低則粒子較 小。因此，為使敍刻速度慢之微細粒子減）、或減小，必 需降低燒結溫度或減少氧化錫組成。但是，若減低燒結溫 度則燒結無法充分進行，而難以提升ΙΤ0靶之密度。 低密度ΙΤΟ革巴進行濺錢則會發生結球，使滅鑛時發生 電弧’此時結球之碎片或ΙΤΌ還原物質會變成粒子而飛散。 此飛散物如附著於ΙΤ0膜上則其部位發生缺陷，而成為產 率減低之原因。 口此’不單單只降低燒結溫度，同時亦要注意使燒結 密度不致下降。 般而a，ΙΤΟ燒結體由原料之氧化銦粉與氧化錫粉 混合成既定組成後成型，並將此成型體在氧氣環境中進行 燒結而製得。 為在不使燒結密度下降的情形下降低燒結溫度，需充 分檢討製程以提升燒結性。因此，原料之氧化銦粉與氧化 錫粉必需具較佳之比表面積。 再者，需將氧化物原料粉或其混合粉以乾式或濕式進 !29〇178 行粉碎以增加比表面積。藉此提升原料粉之燒結性 燒結溫度低亦容易提高燒結密度。 再者’由原料粉製得粉加壓成型體時，需 J 而從用液ft靜 壓加壓機（CIP)以製得高密度成型體，並採用燒社中 夠遍及成型體全面之成型體保持方法。 、°軋氣能 而W別注葸燒結時最高溫度之保持時門 s 高溫度之保持時間，若過短則無法獲得高燒結密^在最 若過長則會助長粒子之生成，故需採 ^反之 二帛…。溫度之保持時間’其下限受燒結密 限疋，而其上限則受粒子大小之限定。 又之 圖3係顯示，使用以上述方法提升 製成之燒結體，^以：?：士為方丨山 心原#粉所 其以王水蝕刻出現l00nm以 0.2個/"m2以下、且声姓 上之粒子數為 , 凡口雄度為7.12g/cm3以上之婷社鉻 ’及以王水蝕刻出;見100_以上之粒子數 一'、 m2以下、曰陸从a 為〇·〇2個/" 下 粍結禮、度為7.12g/cm3以上之 若燒結溫度未滿上之心結條件範圍。 夕， C則無法製得密度^.12g/em3以μ 之燒結體。又，从咕^丄 zg/cm以上 .A 右粍、，，〇溫度超過1550°c則盔法T > 蝕刻出現+ λ I、、、法1侍以王水 如圖3所-數為〇.2個/心2以下之燒結體。 不，燒結溫度越低越容易穿得1 〇Λ 教子數少之燒結體 100_以上之 燒結時間增長，而」又传7.12g/cm3以上之燒結密度 了 j «责’而使生產性胳尔 易製得高密度之婷' 。 ，乂結溫度越高越容 之繞結體其燒4二製#10—上之粒子數少 生產時之燒心:::小，而使不良率變高。故實際 心π條件應考慮上述情況來決定。 1290178 又，即使燒結溫度相间，翁/』、，丄 又仰叫，虱化錫組成低者其粒子變小， 但燒結密度較難提高。再者，蚀田使 丹有，使用其靶製作之IT〇膜之特 性會有很大之改變。 口此並非/、減低氧化錫組成即可，而有其下限，較 佳者為8.5wt·%以上，而以9〇wt%以上為更佳。 又，使用王水（體積比HC1: HN〇3: H2〇=i : 〇〇8: u 之姓刻（25°C、3分鐘），與以.濺鑛進行㈣之表面相同， 出現蝕刻速度慢之相同微細組織。因此以王水蝕刻之表面 一我蝕者為同輊度。在進行蝕刻面之評估時，相較於製作 ，進行濺# ’由於藉由製作小片狀樣品進行王水㈣可獲 知同樣之結果，故可縮短評估所需時間。 圖4為將燒結時以最高溫度1550〜1600°C進行燒結之 ιτο靶，經王水蝕刻後之表面SEM照片。蝕刻後有無數 lOOnm以上之微細粒子存在。要減少如此之微細粒子，必 需改變燒結條件或氧化錫組成。 本發明有鑑於上述各點，係以王水蝕刻或濺蝕時，使 ITO濺鍍靶中出現之粒徑1〇〇nm以上之粒子數為1個以“ 以下。藉此，能夠較以往顯著減少電弧之發生。 又，於ITO濺鍍靶中，以王水触刻或濺蝕時出現之粒 徑lOOnm以上之粒子數以〇 2個///1112以下為佳。 再者，於ITO濺鍍靶中，以王水蝕刻或濺蝕時出現之 粒徑ΙΟΟηχη以上之粒子數以〇〇2個“ m2以下為更佳。 又，以王水蝕刻或濺蝕時，以不會出現粒徑1 μιη以上 之粒子為佳，而以不會出現粒徑丨〇〇nm以上之粒子為更佳， 1290178 且以不會出現粒徑i〇nm以上之粒子為最佳。依此能夠極 力防止電弧之發生。 如圖3所不’燒結溫度越低越容易製得粒徑丨〇〇nm以 上粒子數少之燒結體，但為獲得712g/cm3以上之燒結密 度而延長燒結時間，生產性降低。 又’燒結溫度越高越容易製得高密度燒結體，但欲製 得粒徑10〇nm以上粒子數少之燒結體則燒結條件之範圍變 小，不良率變高。故實際生產時之燒結條件應考慮上述情 況決定。 圖5，為以燒結最高溫度147〇〜155〇〇c燒結成之ιτ〇 革巴以濺鍍進行蝕刻表面之SEM照片。 .、、、員；、、':以低皿燒結之ITQ，其無姓刻速度慢之結晶粒 内微細粒子組織、或極微細化成丨00nm以下，而使表面平 滑。 如圖3之燒結條件所示，該i 〇〇nm左右之微細組織， 在最高燒結溫度為155(TC以上時可確認，但最高燒結溫度 為1550°C以下時大致觀察不到，而147〇〇c以下則完全觀 察不到。 口此，使用無|虫刻速度慢之結晶粒内微細組織或平均 粒控lOOnm以下之極微細粒組織之IT〇靶進行濺鍍時，具 有較以往有效抑制電弧之發生、進而抑制因電弧所引起之 粒子之產生、並有效抑制ΙΤ〇膜品質降低之特點。 實施例 其次，就本發明之實施例加以說明。又，本實施例僅 1290178 為一例，並不受此例之限制。亦即在本發明之技術思想範 圍内’包括實施例以外之所有樣態及變形。 實施例1〜3 將氧化銦粉90wt·%與氧化錫粉1〇wt%混合後，以濕 式介質攪拌研磨機粉碎使比表面積增加至2.5m2/g後，加 入黏合劑進行乾燥。此乾燥粉以5〇〇kgf/cm2之壓力加壓成 型後，再進行2ton/cm2之靜水壓加壓（CIp)，而製得65〇χ 1 80 X 9mm之成型體。 將此成型體於氧氣環境氣氛中，以滿足圖3所示之燒 結條件，以最南溫度147〇〜15〇〇π進行燒結，製得燒結體 再行機械加工，而製得ΙΤΟ革巴。 靶之岔度分別為7.129、7.130、7.132g/cm3。其以王 水蝕刻所出現之粒徑100nm以上之粒子數各為〇〇2、〇19、 0.80個/// m。於圖6顯示〇·19個/# m2蝕刻面之SEM照 片。 其次，使用此等燒結體靶，藉DC(直流）磁控管濺鍍法 在玻璃基板上以下列條件形成透明電極膜。 錢鑛氣體：Ar + 〇2(99: 1) 濺鍍壓·· 〇.5Pa 電力：60W 濺鍍輸出：0.5 W/cm2 以上述條件放電至濺鍍累積電力達i 6〇 whr/cm2為止。 此時測定結球之發生量（被覆率），靶表面結球之被覆率各 為〇·12%、（)·11%、及請％。又，放電能量福以下之 參 12 1290178 累積電弧發生次數分別為3 1、3 5、4 8。圖8中之實線表示 本實施例之隨藏鍍累積電力之累積電弧發生次數之變化。 比鮫例1、2 將與實施例1〜3以相同方法製得之成型體，在氧氣環 境氣氛中，偏離圖3所示之燒結條件，以最高溫度153〇〜 162(TC進行燒結，所得燒結體再進行機械加工製得叮〇靶。 靶之密度分別為7.132 g/cm3及7.133g/cm3。其以王水 蝕刻所出現粒徑lOOnm以上之粒子數分別為個仏^2 及1.3個/ym2。圖7顯示^丨個以爪2之蝕刻面之sem照 片。 使用此靶’以與實施你"相同之條件，至累積濺鍍電 力16〇Whr/Cm2為止，藉DC磁控管濺鍍法進行放電試驗時， 靶表面結球之被覆率各為〇.11%及〇12%。又，放電能量 l〇mJ以下之累積電弧發生次數分別為15〇及213。同樣=里

圖8中之虛線表示比較例之隨累積濺鍍電力之累積電弧發 生次數之變化0 X 如圖8所示’可知實施例丨〜3之累積電弧發生數顯較 比較例為少而較優異。 表1係顯示本發明之實施例丨〜3及比較例丨、2之靶 密度、100# m以上之粒子數、濺鍍時結球之被覆率、及電 弧發生次數。 ~ 本發明之ITO靶具有抑制電弧之發生，進而抑制因電 弧所引起ITO膜缺陷之產生，而具有效抑制IT〇膜品質降 低之顯著效果。 σ貝

13 1290178 表1 樣品 密度(g/cm3) 100//m以上粒子數 (個/“m2) 結球被覆率 (%) 例 1 7.129 0.015 -— \ __ 0.12 ~~on~~ 例 2 7.130 _ 0.19 例3 7.132 0.80 0.09 ^封交例1 ^fei交例2 7.132 :^7.133 —_y〇..— ___L30_ 0.11 〇12 " -—--~~ 【圖式簡單說明】 圖1，為燒結溫度高（1550〜1600°c)之ITO靶之濺鲈 表面之SEM照片（5000倍）。 又 圖2，為燒結溫度高（155〇〜i6〇〇〇c)之JTQ乾之濺餘 速度k之結晶粒内微細組織之SEM照片（50000倍）。 圖3，為顯示使燒結密度為712g/cm3以上之最小保持 寸間（鲁），使因王水姓刻出現1 以上之粒子數為〇 2 個以下之最大保持時間（_)、及使粒子數為〇 〇2個〆 // m以下之最大保持時間（▲)之燒結溫度依存性。 圖4,為燒結温度高（155〇〜16〇〇〇c)之IT〇靶之結晶 粒内微細組織之SEM照片（20000倍）。 圖5，為燒結溫度低（147〇〜15〇(rc)之ΙΤ〇靶之結晶 粒内微細組織之SEM照片（20000倍）。 圖6’為實施例2所使用燒結體之SEM照片（2〇〇〇〇倍、 50000 倍）。 。 圖7’為比較例1所使用燒結體之SEM照片（20000倍、 50000 倍）。 圖8，係顯示實施例及比較例所使用之Ιτ〇靶在濺鍍 時之累積電弧發生次數。 14 •r

I 1290178 【主要元件符號說明】

Claims (1)

1290178 -2007.10 十、申請料 1 · 一種IT 0賤錢乾，並姓 艰粑其特敛為，於ΙΤΟ濺鍍靶 以王水蝕刻或濺蝕時出現之粒徑100nm以上之粒 ， 個/// m2以下，且不會出現粒栌 數為1 日®現粒徑1 # m以上之粒子。 2 · —種ITO濺錢乾，i杜 八特破為，於ITO濺鍍靶中 以王水餘刻或濺敍時出現夕* ’ 才囬現之粒徑100nm以上之粒子 個以m2以下，且不會出現粒# 以上之粒子。_ ·2 、3 . 一種1Τ〇賤錄乾，其特徵為，於ΙΤΟ 中， 以王水蝕刻或濺他時出現 ’ 了卬兄之枝杈lOOnm以上之粒子齡炎 〇·〇2個/ # m2以下，且不合屮 馬 θ出現粒徑1 # m以上之粒子。 4 ·如申請專利範圍第 、 至3項中任一項之1丁〇濺鍍 革巴’其中’以王水蝕刻或濺 一 夺’不會出現粒徑1 0 0 n m以 上之粒子。 人 5 ·如申請專利範圍第 1 _力4項之ΙΤΟ濺鍍靶，其中，以 王水I虫刻或Α餘時，不合出 θ 現粒徑i Onm以上之粒子。 6 ·如申請專利範圍第1 ^ ^ ώ ^ 不1至3項中任一項之ΙΤΟ濺鍍 靶，其始、度為7.12g/cm3以上。 7 ·如申請專利範圍第 s $ 4項之ITO濺鍍靶，其密度為 7.12g/cm3 以上。 a # M Id ®帛5 X員之IT〇賤鑛革巴，其密度為 7.12g/cm3 以上。 十一、圖式·· 如次頁。 16