KR101294328B1 - 산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극 - Google Patents

산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극 Download PDF

Info

Publication number
KR101294328B1
KR101294328B1 KR1020070064775A KR20070064775A KR101294328B1 KR 101294328 B1 KR101294328 B1 KR 101294328B1 KR 1020070064775 A KR1020070064775 A KR 1020070064775A KR 20070064775 A KR20070064775 A KR 20070064775A KR 101294328 B1 KR101294328 B1 KR 101294328B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tin oxide
powder
target
indium
indium tin
Prior art date
Application number
KR1020070064775A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090000890A (ko
Inventor
이상철
최준호
강신혁
정준희
박주옥
조우석
Original Assignee
삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성코닝정밀소재 주식회사 filed Critical 삼성코닝정밀소재 주식회사
Priority to KR1020070064775A priority Critical patent/KR101294328B1/ko
Publication of KR20090000890A publication Critical patent/KR20090000890A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101294328B1 publication Critical patent/KR101294328B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/082—Oxides of alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3293—Tin oxides, stannates or oxide forming salts thereof, e.g. indium tin oxide [ITO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

본 발명은 산화 인듐 분말, 산화 주석 분말, 및 칼슘 및 알루미늄을 함유한 산화물 분말을 혼합하여 슬러리를 준비하는 슬러리 준비 단계, 상기 슬러리를 밀링하고 건조하여 건조 분말을 준비하는 분말화 단계, 상기 건조 분말을 성형하여 성형체를 제조하는 성형 단계 및 상기 성형체를 소결하는 소결 단계를 포함하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법을 제공한다. 또한 본 발명은 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합이 0.001 내지 10 at%가 되도록 칼슘 알루미네이트를 함유한 산화 인듐 주석 타겟을 제공한다. 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 타겟은 상대 밀도가 99% 이상을 나타내며, 스퍼터링시 노쥴 및 아킹의 발생이 감소하여 장시간 성막이 가능하다.

Description

산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 산화 인듐 주석 투명 전극 {Indium tin oxide target, method of manufacturing the same and transparent electrode manufactured by using the same}
도 1은 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3에 따른 산화 인듐 주석 타겟의 스퍼터링 시간에 대한 누적 아크 개수를 도시한 그래프이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
도 3는 비교예 1에 따라 제조된 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
도 4는 비교예 2에 따라 제조된 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
도 5는 비교예 2에 따라 제조된 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
본 발명은 산화 인듐 주석(Indium tin oxide, ITO) 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된 산화 인듐 주석 투명 전극에 관한 것이다.
산화 인듐 주석을 함유하고 있는 ITO 필름은 높은 전도율과 가시광선의 투과성 등의 우수한 특성으로 인하여 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 소자(OLED), 플라즈마 디스플레이(PDP) 소자 등의 디스플레이 장치에서 투명 박막 전극으로 많이 사용되고 있다. 이러한 ITO 투명 박막 전극은 화학 기상 증착법(CVD), 원자층 화학 증착법(ALD), 스퍼터링법(sputtering) 등에 의하여 형성될 수 있으나, 박막 형성의 용이성과 대면적 기판에의 적용 용이성 등의 이유로 스퍼터링법이 널리 이용되고 있다.
상기 스퍼터링법은 목적하는 막의 성분을 가지는 타겟을 이용하며, 진공 상태에서 아르곤 등의 가스를 도입하여 기판을 양극으로, 타겟을 음극으로 하여 이들 사이에 방전을 일으켜 아르곤 플라즈마를 발생시키면, 아르곤 양이온이 음극의 타겟에 충돌하면서 타겟 성분 입자를 떨어뜨려 기판상에 퇴적하여 막을 성장시키게 된다.
상기 스퍼터링법은 아르곤 플라즈마의 발생 방법에 따라 고주파 플라즈마와 직류 플라즈마를 이용하는 방법이 있다. 이 중 직류 플라즈마는 성막 속도가 빠르고, 조작이 간편하여 주로 이용되고 있다.
이러한 직류 플라즈마를 이용한 스퍼터링법에 있어서 성막시 아킹(arcing)이나 타겟 표면에 노쥴(nodule)이 발생하게 되어 박막 중 이물 혼입의 원인이 되고, 성막 속도가 저해되는 문제가 발생한다. 특히, 이러한 아킹 및 노쥴은 성막 시간이 경과할수록 그 수가 크게 증가하여 타겟을 장기간 사용할 수 없게 한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스퍼터링법에 의한 투명 도전성 박막의 성막시 발생할 수 있는 아킹 및 노쥴을 억제하여 고속 성막이 가능하고 장시간 사용이 가능한 고밀도 산화 인듐 주석 타겟을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 산화 인듐 주석 타겟을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 산화 인듐 주석 타겟으로부터 제조되어 전기적 특성이 우수한 디스플레이 장치용 산화 인듐 주석 투명 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 산화 인듐 주석(Indium tin oxide, ITO) 타겟의 제조 방법은, 산화 인듐(In2O3) 분말, 산화 주석(SnO2) 분말, 및 칼슘(Ca) 및 알루미늄(Al)을 함유한 산화물 분말을 혼합하여 슬러리를 준비하는 슬러리 준비 단계, 상기 슬러리를 밀링하고 건조하여 건조 분말을 준비하는 분말화 단계, 상기 건조 분말을 성형하여 성형체를 제조하는 성형 단계 및 상기 성형체를 소결하는 소결 단계를 포함한다.
상기 칼슘 및 알루미늄을 함유한 산화물 분말은 i)칼슘 알루미네이트(CaAl2O4) 분말 또는 ii)탄산 칼슘(CaCO3) 및 산화 알루미나(Al2O3)의 혼합 분말이 며, i) 및 ii)의 분말을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 칼슘 알루미네이트 분말의 평균 입경은 0.1 내지 2 ㎛이다.
상기 칼슘 및 알루미늄을 함유한 산화물 분말은, 상기 산화 인듐 분말의 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합의 비율이 0.001 내지 10 at%가 되도록 첨가될 수 있다. 상기 칼슘 원자와 알루미늄 원자의 각각의 비율은 임의로 조절될 수 있으나, 칼슘 원자와 알루미늄 원자의 합은 상기 범위를 만족해야 한다.
상기 산화 인듐 분말의 평균 입경은 0.1 내지 1 ㎛이며, 상기 산화 주석 분말의 평균 입경은 1 내지 5 ㎛이다. 그리고, 상기 산화 인듐 분말과 상기 산화 주석 분말의 질량비는 90 : 10 내지 91 : 9인 것이 바람직하다.
상기 슬러리 준비 단계에서 상기 슬러리에 바인더, 분산제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 첨가할 수 있으며, 상기 소결 단계는 1500 내지 1600℃의 온도로 산소 또는 에어 분위기 하에서 이루어 진다.
본 발명의 일 특징에 따른 산화 인듐 주석 타겟은 칼슘 알루미네이트(CaAl2O4)를 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합이 0.001 내지 10 at%가 되도록 포함하며, 상대 밀도가 99% 이상을 나타낸다.
본 발명의 일 특징에 따른 디스플레이 장치용 산화 인듐 주석 투명 전극은 칼슘 알루미네이트(CaAl2O4)를 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합이 0.001 내지 10 at%가 되도록 포함한 타겟으로부터 제조된다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법을 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 산화 인듐 주석 소결체의 제조 방법은 슬러리 준비 단계, 분말화 단계, 성형 단계, 및 소결 단계를 포함한다.
상기 슬러리 준비 단계에서는 적당한 양의 물을 용기에 투입하고, 산화 인듐(In2O3) 분말, 산화 주석(SnO2) 분말 및 칼슘 알루미네이트(CaAl2O4) 분말을 상기 용기에 투입한 후, 상기 분말들을 혼합하여 슬러리를 준비한다.
본 실시예에서는 상기 슬러리 준비 단계에서는 칼슘 알루미네이트를 사용하였으나, 이와 다르게 탄산 칼슘 및 산화 알루미늄을 혼합하여 사용할 수 있으며, 경우에 따라 상기 칼슘 알루미네이트, 탄산 칼슘 및 산화 알루미나를 일정한 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기와 같이 슬러리 준비 시, 상기 칼슘 알루미네이트를 사용하면, CaO 또는 CaCO3 등과 같은 다른 종류의 Ca 함유 산화물을 사용하는 것에 비해, 이후 소결 과정에서 CO 및 CO2 가스의 생성으로 인한 소결 밀도 저하를 방지하며, Ca의 분산성을 향상시킬 수 있다.
상기 산화 인듐 분말, 산화 주석 분말 및 칼슘 알루미네이트 분말은 혼합되기 전에 입자 크기가 수 ㎛ 이하로 각각 분쇄된 상태일 수도 있다.
상기 산화 인듐 분말의 평균 입경은 0.1 내지 1 ㎛이며, 상기 산화 주석 분말의 평균 입경은 1 내지 5 ㎛이다.
상기와 같이 분말 혼합 시, 상기 산화 인듐 분말과 상기 산화 주석 분말은 Sn/In의 원자수 비율이 20at%가 되도록 혼합한다.
또한, 상기 산화 인듐 분말과 상기 산화 주석 분말의 질량비는 90 : 10 내지 91 : 9이며, 바람직하게는 90 : 10 내지 90.2 : 9.8 이다.
상기 칼슘 알루미네이트 분말의 평균 입경은 0.1 내지 2 ㎛이며, 바람직하게는 0.1 내지 1 ㎛이다. 이 경우, 상기 산화 칼슘 주석 분말의 입자 사이즈가 작으면, 산화 인듐 및 산화 주석과의 고용성이 증가하게 되므로, 입경은 1 ㎛ 이하로 조절하는 것이 바람직하다.
상기 칼슘 알루미네이트 분말의 첨가량은 상기 산화 인듐 분말의 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합의 비율이 0.001 내지 10 at%이며, 바람직하게는 0.001 내지 0.3 at%이다. 이 경우, 상기 칼슘 및 알루미늄의 합이 0.001 at%보다 작으면 아킹(arcing) 및 노쥴(nodule) 저감 효과가 떨어지고, 반면 상기 칼슘 및 알루미늄의 합이 10 at%를 초과하면 스퍼터링을 통해 형성된 박막의 저항이 높아져 LCD 등의 투명 도전막으로 이용되기에 부적합하게 된다.
상기와 같이 분말 혼합 시, 필요에 따라 상기 슬러리에 첨가제를 투입할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 첨가제는 바인더, 분산제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물이다.
상기 분산제는 분쇄된 원료 입자가 용액 내에서 장기간 동안 고르게 안정된 분산을 유지하면서 동시에 입자가 미세하게 분쇄되기 위한 목적을 만족시키기 위하여 첨가된다. 상기 분산제로는 시트르산(citric acid, CA)과 같은 카르복실기(carboxyl group)가 붙은 유기산 계열, 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA) 또 는 그 염, 공중합체(copolymer) 등을 사용한다. 상기 분산제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 상기 분산제의 첨가량은 슬러리 내에서 분말 대비 0.5 내지 3 중량%가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 바인더는 슬러리를 분말로 건조시킨 후 성형하는 과정에서 성형체의 성형 강도를 유지하기 위하여 첨가되는 것으로 폴리비닐 알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol, PEG) 등의 고분자가 사용될 수 있다. 상기 고분자는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 상기 바인더의 첨가량은 슬러리 내에서 분말 대비 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%가 사용될 수 있다.
상기 소포제는 슬러리 내의 거품을 제거하기 위한 것으로서, 통상적으로 실리콘유, 옥틸알콜, 붕초 등을 이용할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 소포제의 첨가량은 슬러리 내에서 분말 대비 0.001 내지 0.01 중량%가 사용되는 것이 바람직하다.
상기의 분산제, 바인더 및 소포제 등과 같은 유기 용매는, 과량으로 사용할 경우 이후 제조되는 소결체의 밀도를 저하시킬 수 있기 때문에, 상기의 함량 이내에서 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 분말화 단계 및 성형 단계를 설명하기로 한다.
상기 슬러리 준비 단계에서 산화 인듐 분말, 산화 주석 분말, 칼슘 알루미네이트 분말, 물 및 첨가제를 혼합하여 준비한 슬러리를 밀링하고 건조하여 건조 분말을 준비한다. 상기 밀링시 볼밀(Ball mill), 비드밀(Beads mill) 등을 이용할 수 있으며, 통상적으로 습식 밀링 방식을 이용하나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 밀링을 통하여 얻어진 슬러리의 점도가 100 cps 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 점도가 100 cps보다 높은 경우에는, 슬러리 내의 입자 크기가 커서 분산성이 저하되며, 소결 후 소결체의 밀도 저하의 원인이 된다.
상기와 같이 밀링을 거친 후, 상기 슬러리를 스프레이 드라이어(spray dryer) 등을 이용하여 분무 건조함으로써 건조 분말을 얻는다.
다음으로, 상기 건조 분말을 일정한 형상으로 성형체를 제조하는 성형 단계를 거친다. 상기 성형체 제조시, 공정의 편의성 등을 고려하여 냉간 정수압 프레스(Cold isostatic press, CIP)를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 성형 단계 이후에는 소결 단계를 거쳐 산화 인듐 주석 소결체를 제조하게 된다. 상기 소결 단계는 산소 분위기나 공기 및 산소 혼합 분위기, 또는 에어(air) 분위기 하에서 이루어질 수 있다.
상기 소결 단계는 1500 내지 1600℃의 온도에서 행하여진다. 상기 소결 단계의 온도 범위는 소결체의 밀도와 관련이 있으며, 1500 내지 1600℃의 온도로 소결하였을 때, 산화 인듐 주석 소결체의 상대 밀도가 이론 밀도(7.152g/cm3) 대비 99% 이상인 고밀도 소결체를 얻을 수 있다.
상기 소결체는 일정한 크기, 형태로 가공하여 백킹 플레이트(Backing plate)에 붙여 스퍼터링용 타겟으로서 이용한다. 이 경우, 진공조 내에서 산소 가스를 0.1% 포함한 아르곤 가스를 80sccm의 속도로 공급하며 성막을 하여 산화 인듐 주석 투명 전극을 제조할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명에 따른 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법을 더욱 상세하게 설명하나, 하기 실시예는 본 발명에 따른 제조 방법을 보다 더 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 것으로서, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
순도 99.99%이고 평균 입경이 0.7㎛ 산화 인듐 분말 1804g, 순도 99.9%이고 평균 입경 3㎛의 산화 주석 분말 194.5g, 순도 99%이고 평균 입경 1㎛의 칼슘 알루미네이트(CaAl2O4) 분말 2g를 물 1L 혼합하여 슬러리를 준비하였다. 상기 슬러리에 10wt% 희석 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol, PVA) 220g, 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol, PEG) 8g, 분산제 34.2g, 소포제 0.07g의 첨가제를 첨가하여 혼합 슬러리를 얻었다.
상기 혼합 슬러리를 20분간 비드밀(Beads mill)을 이용 혼합, 분쇄한 후 스프레이 드라이어를 이용하여 건조 분말을 얻었다. 다음으로 상기 건조 분말은 직경 3인치, 두께 1cm가 되도록 18ton/cm2의 압력으로 1축 가압 성형 후, CIP 공정을 거쳐 성형체로 제조하였다. 상기 성형체는 산소 분위기 하에서 1550℃의 온도로 6시간 동안 소결하여 소결체를 얻었으며, 그 밀도는 상대 밀도 99.9% (이론 밀도=7.152g/cm3)로서 소결 중 COx 가스 발생을 억제시켜 CaCO3 형태로 첨가하는 것보다 고밀도 소결체를 얻을 수 있었다.
상기 소결체는 직경 3인치, 두께 7mm로 가공하여 구리 재질의 배킹 플레이트(backing plate)에 인듐 금속을 녹여 접합하여 타겟으로 이용한다. 상기 타겟을 DC 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 장치에 장착하고, 고진공을 유지하여 산소 가스가 0.1% 포함된 아르곤(Ar) 가스를 80sccm 도입한다. 투입 전력을 100W로 하여 30시간 성막하며 아크 카운터(arc counter)를 이용하여 매 시간 아크의 변화를 확인하고, 30시간 성막 후 타겟 표면의 노쥴을 관찰하여 도 1 및 도 2에 나타내었다. 도 1은 상기 타겟의 스퍼터링 시간에 대한 누적 아크 개수를 도시한 그래프이며, 도 2는 본 실시예 1에 따른 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
[비교예 1]
슬러리에 칼슘 알루미네이트 분말 대신 탄산 칼슘(CaCO3) 분말을 1g 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 소결체를 제조하여 Ca을 함유한 ITO 타겟을 제조하였다. 상기 소결체의 상대밀도는 99.55%로 나타났으며, 마찬가지로 DC 마그네트론 스퍼터링을 통해 시간당 아크의 변화와 30시간 성막 후 타겟 표면의 노쥴을 관찰하여 도 1 및 도 3에 나타내었다. 도 1은 상기 타겟의 스퍼터링 시간에 대한 누적 아크 개수를 도시한 그래프이며, 도 2는 본 비교예 1에 따른 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
[비교예 2]
슬러리에 칼슘 알루미네이트 분말 대신 산화 알루미나 분말을 1g 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 소결체를 제조하여 Al을 함유한 ITO 타겟을 제조하였다. 상기 소결체의 상대밀도는 99.67%로 나타났으며, 마찬가지로 DC 마그네트론 스퍼터링을 통해 시간당 arc 변화와 30시간 성막 후 타겟 표면의 노쥴을 관찰하여 도 1 및 도 4에 나타내었다. 도 1은 상기 타겟의 스퍼터링 시간에 대한 누적 아크 개수를 도시한 그래프이며, 도 4는 본 비교예 2에 따른 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
[비교예 3]
슬러리에 칼슘 알루미네이트 분말, 탄산 칼슘 분말, 및 산화 알루미나 분말을 첨가하지 않고 산화 인듐 분말 및 산화 주석 분말만을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 소결체를 제조하여 금속 첨가물이 없는 ITO 타겟을 제조하였다. 상기 소결체의 상대밀도는 99.66%로 나타났으며, 마찬가지로 DC 마그네트론 스퍼터링을 통해 시간당 arc 변화와 30시간 성막 후 타겟 표면의 노쥴을 관찰하여 도 1 및 도 5에 나타내었다. 도 1은 상기 타겟의 스퍼터링 시간에 대한 누적 아크 개수를 도시한 그래프이며, 도 5는 본 비교예 3에 따른 산화 인듐 주석 타겟을 30시간 동안 성막한 후에 찍은 타겟의 표면 사진이다.
아래 표 1에서는 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 의한 산화 인듐 주석 소결 체의 상대 밀도값을 비교하였다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
상대 밀도 (%) 99.9 99.55 99.67 99.66
먼저 상기 표 1을 참조하면, 칼슘 알루미네이트를 첨가한 실시예 1의 경우, 탄산 칼슘을 첨가한 비교예 1이나 산화 알루미나를 첨가한 비교예 2 및 아무것도 첨가하지 않은 비교예 3에 비해, 제조된 소결체가 높은 상대 밀도를 나타내었다. 이것은 상기 칼슘 알루미네이트를 첨가함으로써 COX 가스 발생을 억제시켜, 비교예 1 내지 3에 비해 고밀도 소결체를 얻을 수 있음을 나타낸 결과이다.
도 1를 참조하면, 칼슘 및 알루미늄이 포함된 타겟의 경우 30시간 후 아크의 발생은 472개였으나, 25시간까지는 CaCO3를 첨가한 경우의 52 내지 57% 수준을 나타내었다. 그리고 칼슘 및 알루미늄을 첨가하지 않은 경우에 비해서는 30시간 후 아크의 발생이 12% 수준에 불과하였고, 도 2에서 확인하듯 노쥴의 발생 역시 적었다.
또한 도 1에서 비교예 1의 경우, 30시간 후 아크 발생수는 501개를 나타내었고, 도 3에서 확인하듯 노쥴 발생은 첨가물이 없는 도 5(비교예 3)의 경우보다는 적었지만 도 2(실시예 1)에 비하여는 노쥴 발생이 비슷한 수준을 나타내었다
도 1에서 비교예 2의 경우, 30시간 후 아크 발생수는 1722개를 나타내었고, 도 4에서 확인하듯 노쥴 발생은 첨가물이 없는 도 5(비교예 3)의 경우보다는 적었지만 도 2(실시예 1)에 비하여는 노쥴 발생이 많음을 알 수 있다.
도 1에서 비교예 3의 경우, 30시간 후 아크 발생수는 3641개를 나타내었고, 도 5에서 확인하듯 노쥴 발생 또한 도 2(실시예 1)에 비하여 많음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법에 의하면 칼슘 알루미네이트가 첨가된 ITO 타겟을 제조할 수 있으며, 상기 ITO 타겟은 칼슘 또는 알루미늄이 단독으로 첨가되거나 칼슘과 알루미늄이 첨가되지 않은 ITO 타겟에 비하여 높은 상대 밀도를 가진다.
또한, 칼슘 알루미네이트가 포함된 상기의 소결체를 사용하여 제조된 스퍼터링용 타겟은, 탄산 칼슘이 첨가된 산화 인듐 주석 타겟에 비하여 20 내지 60%의 사용 구간에서 아킹의 발생이 50% 이하를 나타내었고, 금속 첨가물이 첨가되지 않은 ITO 타겟에 비하여 아킹의 발생은 12% 수준을 나타내었다.
또한, 상기 칼슘 알루미네이트가 첨가된 스퍼터링용 타겟은 노쥴의 발생이 적어 고속 성막이 가능하고, 장시간 스퍼터링이 가능하여 제조 공정의 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 산화 인듐 주석 타겟은 칼슘 알루미네이트를 함유함으로써, 칼슘 및 알루미늄을 동시에 포함하여 뛰어난 아킹 및 노쥴의 저감 효과를 나타내며, 상기 타겟으로 제조된 디스플레이 장치용 산화 인듐 주석 투명 전극은 박막의 저항이 낮아 LCD, PDP 등의 투명 도전막으로 이용되기에 적합하다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 산화 인듐 분말, 산화 주석 분말, 및 칼슘 및 알루미늄을 함유한 산화물 분말을 혼합하여 슬러리를 준비하는 슬러리 준비 단계;
    상기 슬러리를 밀링하고 건조하여 건조 분말을 준비하는 분말화 단계;
    상기 건조 분말을 성형하여 성형체를 제조하는 성형 단계; 및
    상기 성형체를 소결하는 소결 단계를 포함하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 및 알루미늄을 함유한 산화물 분말은 i)칼슘 알루미네이트(CaAl2O4) 분말 또는 ii)탄산 칼슘(CaCO3) 및 산화 알루미나(Al2O3)의 혼합 분말인 것을 특징으로 하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 칼슘 알루미네이트 분말의 평균 입경은 0.1 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 및 알루미늄을 함유한 산화물 분말은,
    상기 산화 인듐 분말의 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합의 비율이 0.001 내지 10 at%가 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 산화 인듐 분말의 평균 입경은 0.1 내지 1 ㎛이며, 상기 산화 주석 분말의 평균 입경은 1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 산화 인듐 분말과 상기 산화 주석 분말의 질량비가 90:10 내지 91:9인 것을 특징으로 하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소결 단계는 1500 내지 1600℃의 온도로 산소 또는 에어 분위기 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화 인듐 주석 타겟의 제조 방법.
  8. 칼슘 알루미네이트(CaAl2O4)를 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합 이 0.001 내지 10 at%가 되도록 포함하는 산화 인듐 주석 타겟.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산화 인듐 주석 타겟은 상대 밀도가 99% 이상인 것을 특징으로 하는 산화 인듐 주석 타겟.
  10. 칼슘 알루미네이트(CaAl2O4)를 인듐 원자 대비 칼슘 및 알루미늄 원자의 합이 0.001 내지 10 at%가 되도록 함유한 타겟으로부터 제조된 디스플레이 장치용 산화 인듐 주석 투명 전극.
KR1020070064775A 2007-06-28 2007-06-28 산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극 KR101294328B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070064775A KR101294328B1 (ko) 2007-06-28 2007-06-28 산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070064775A KR101294328B1 (ko) 2007-06-28 2007-06-28 산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090000890A KR20090000890A (ko) 2009-01-08
KR101294328B1 true KR101294328B1 (ko) 2013-08-07

Family

ID=40484019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070064775A KR101294328B1 (ko) 2007-06-28 2007-06-28 산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101294328B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101243403B1 (ko) * 2008-09-25 2013-03-13 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 투명 도전막 제조용의 산화물 소결체

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5433901A (en) * 1993-02-11 1995-07-18 Vesuvius Crucible Company Method of manufacturing an ITO sintered body
KR20030076917A (ko) * 2001-06-26 2003-09-29 미츠이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤 고저항 투명 도전막용 스퍼터링 타겟 및 고저항 투명도전막의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5433901A (en) * 1993-02-11 1995-07-18 Vesuvius Crucible Company Method of manufacturing an ITO sintered body
KR20030076917A (ko) * 2001-06-26 2003-09-29 미츠이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤 고저항 투명 도전막용 스퍼터링 타겟 및 고저항 투명도전막의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090000890A (ko) 2009-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100787635B1 (ko) 산화인듐주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화인듐주석 투명 전극
JP4926977B2 (ja) 酸化ガリウム−酸化亜鉛系焼結体スパッタリングターゲット
JPWO2007000867A1 (ja) 酸化ガリウム−酸化亜鉛系スパッタリングターゲット、透明導電膜の形成方法及び透明導電膜
JP2006188392A (ja) 酸化物焼結体、透明導電性薄膜およびその実装素子
KR20100002984A (ko) 산화아연계 스퍼터링 타겟, 그 제조 방법 및 그를 이용하여제조된 산화아연계 박막
KR101294328B1 (ko) 산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극
KR101240167B1 (ko) 산화인듐주석 소결체 및 타겟
KR20120062341A (ko) 산화인듐아연 투명 도전막 및 이의 제조방법
KR101155059B1 (ko) 산화 인듐 주석 소결체 및 타겟
JP2007113026A (ja) 透明導電膜及びそれを含む透明導電性基材
KR20090113573A (ko) 산화 인듐 주석 타겟 및 그 제조 방법
JP2013533378A (ja) 透明導電膜、透明導電膜用ターゲット及び透明導電膜用ターゲットの製造方法
JP2002226966A (ja) 透明電極膜及び同電極膜を形成するためのスパッタリングターゲット
JP5976855B2 (ja) 透明電極膜を形成するためのスパッタリングターゲットの製造方法
JP2014148752A (ja) 透明電極膜及び透明電極膜の製造方法
JP4794757B2 (ja) 透明電極膜を形成するためのスパッタリングターゲット
KR101294331B1 (ko) 스퍼터링 타겟의 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된스퍼터링 타겟
JP5761670B2 (ja) 透明導電膜を形成するためのスパッタリングターゲット及びその製造方法
KR101287804B1 (ko) 산화인듐주석 타겟의 제조방법
KR20120066364A (ko) 산화인듐아연 스퍼터링 타겟 및 이의 제조방법
KR20090052008A (ko) 산화아연 타겟 및 그 제조 방법
KR101177491B1 (ko) 원통형 산화물 성형체 및 이를 이용한 원통형 산화물타겟의 제조 방법
JP5290350B2 (ja) 透明電極膜
KR101302680B1 (ko) 산화인듐주석 타겟 및 그 제조 방법
KR20180067849A (ko) 스퍼터링 타겟 및 이로부터 제조된 투명 전도성 박막

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee