KR101485305B1

KR101485305B1 - 소결체 및 아모르퍼스막

Info

Publication number: KR101485305B1
Application number: KR1020147003260A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 나라
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-01-21
Also published as: CN104487402A; CN104487402B; KR20140037948A; TW201410637A; WO2014010383A1; TWI549924B; JPWO2014010383A1; JP5695221B2

Abstract

아연 (Zn), 주석 (Sn) 및/또는 인듐 (In), 마그네슘 (Mg), 산소 (O) 를 함유하는 소결체로서, Sn 및/또는 In 의 총 함유량이 SnO₂ 및/또는 In₂O₃ 환산으로 10 ∼ 90 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이하일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이상일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％ 인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체. 본 발명의 소결체는, 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법에 의해, 비정질막을 성막할 수 있기 때문에, 막 응력에 의한 막의 균열이나 박리의 발생을 억제할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 본 발명의 박막은, 특히 광 정보 기록 매체의 보호층을 형성하는 광학 박막, 유기 EL 텔레비전용 박막, 투명 전극용 박막에 유용하다.

Description

소결체 및 아모르퍼스막{SINTERED BODY AND AMORPHOUS FILM}

본 발명은 양호한 가시광의 투과율과 도전성을 구비한 투명 도전막을 얻을 수 있는 소결체 및 그 소결체를 사용하여 제조한 저굴절률을 갖는 아모르퍼스막에 관한 것이다.

종래, 투명 도전막으로서 산화인듐에 주석을 첨가한 막, 즉 ITO (Indium-Tin-oxide) 막이 투명하고 또한 도전성이 우수하여, 각종 디스플레이 등 광범위한 용도로 사용되고 있다. 그러나, 이 ITO 는 주성분인 인듐이 고가이기 때문에, 제조 비용 면에서 열등하다는 문제가 있다.

이러한 점에서, ITO 의 대체품으로서 예를 들어, 산화아연 (ZnO) 을 사용한 막을 사용하는 제안이 이루어져 있다. 산화아연을 주성분으로 하는 막이기 때문에, 가격이 저렴하다는 이점이 있다. 이와 같은 막은, 주성분인 ZnO 의 산소 결손에 의해 도전성이 증가하는 현상이 알려져 있고, 도전성과 광 투과성이라는 막 특성이 ITO 에 근사하면, 이와 같은 재료의 이용이 증대될 가능성이 있다.

그런데, 디스플레이 등에 있어서 가시광을 이용하는 경우, 그 재료가 투명할 필요가 있고, 특히 가시광 영역의 전역에 있어서 고투과율인 것이 바람직하다. 또, 굴절률이 높으면 광 손실이 커지거나, 디스플레이의 시야각 의존성을 악화시키거나 하기 때문에 저굴절률인 것이나, 막의 크랙이나 에칭 성능을 향상시키기 위해 아모르퍼스막인 것도 요망된다.

아모르퍼스막은 응력이 작기 때문에, 결정막에 비해 크랙이 잘 일어나지 않고, 향후 플렉시블화되어 가는 디스플레이 용도에서는 아모르퍼스막인 것이 요구될 것으로 생각된다. 또한, 앞의 ITO 에서는, 저항값이나 투과율을 향상시키기 위해서 결정화할 필요가 있고, 또 아모르퍼스로 하면, 단파장역에 흡수를 갖고, 투명막은 되지 않기 때문에, 이와 같은 용도에는 적합하지 않다.

산화아연을 사용한 재료로서, IZO (산화인듐-산화아연), GZO (산화갈륨-산화아연), AZO (산화알루미늄-산화아연) 등이 알려져 있다 (특허문헌 1 ∼ 3). 그러나, IZO 는 저저항의 아모르퍼스막으로 할 수 있지만, 단파장역에 흡수도 갖고, 굴절률이 높다는 문제가 있다. 또, GZO, AZO 는, ZnO 의 c 축 배향의 용이성에 의해 결정화막이 되기 쉽고, 이와 같은 결정화막은 응력이 커지기 때문에, 막 박리나 막 균열 등의 문제가 있다.

또, 특허문헌 4 에는, ZnO 와 불화 알칼리 토금속 화합물을 주성분으로 하는 폭넓은 굴절률을 실현시킨 투광성 도전성 재료가 개시되어 있다. 그러나, 이는 결정화막으로서, 후술하는 본 발명과 같은 아모르퍼스막의 효과는 얻어지지 않는다. 또, 특허문헌 5 에는, 굴절률이 작고 또한 비저항이 작으며, 나아가서는 비정질의 투명 도전막이 개시되어 있지만, 본 발명과는 조성계가 상이하고, 굴절률과 저항값을 모두 조정할 수 없다는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 2007-008780호 일본 공개특허공보 2009-184876호 일본 공개특허공보 2007-238375호 일본 공개특허공보 2005-219982호 일본 공개특허공보 2007-035342호

본 발명은, 양호한 가시광의 투과율과 도전성을 유지할 수 있는 투명 도전막, 특히 저굴절률의 아모르퍼스막을 얻을 수 있는 소결체를 제공하는 것을 과제로 한다. 이 박막은, 투과율이 높고 또한 기계 특성이 우수하기 때문에, 디스플레이의 투명 도전막이나 광 디스크의 보호막에 유용하다. 이로써, 광 디바이스의 특성 향상, 설비 비용의 저감화, 성막의 특성을 대폭 개선시키는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, 종래의 ITO 등의 투명 도전막을 하기에 제시하는 재료계로 치환함으로써, 저항률과 굴절률을 임의로 조정하는 것이 가능해지고, 종래와 동등 또는 그 이상의 광학 특성을 확보함과 함께, 스퍼터링법 혹은 이온 플레이팅법을 사용한 안정적인 성막이 가능하고, 또한 아모르퍼스막으로 함으로써, 그 박막을 구비하는 광 디바이스의 특성 개선, 생산성 향상이 가능하다는 지견을 얻었다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, 다음의 발명을 제공하는 것이다.

1) 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및/또는 인듐 (In), 마그네슘 (Mg), 산소 (O) 를 함유하는 소결체로서, Sn 및/또는 In 의 총 함유량이 SnO₂ 및/또는 In₂O₃ 환산으로 10 ∼ 90 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이하일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이상일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％ 인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체,

2) 추가로 갈륨 (Ga), 알루미늄 (Al) 및/또는 붕소 (B) 를 함유하고, Ga 및/또는 B 의 총 함유량이 Ga₂O₃ 및/또는 B₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 10 mol％ 인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 산화물 소결체,

3) 상기 1) 또는 상기 2) 에 기재된 산화물 소결체를 사용하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃,

4) 상기 1) 또는 상기 2) 에 기재된 산화물 소결체를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온 플레이팅재를 제공한다.

또, 본 발명은,

5) 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및/또는 인듐 (In), 마그네슘 (Mg), 산소 (O) 를 함유하는 박막으로서, Sn 및/또는 In 의 총 함유량이 SnO₂ 및/또는 In₂O₃ 환산으로 10 ∼ 90 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이하일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이상일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％, 비정질인 것을 특징으로 하는 박막,

6) 추가로 갈륨 (Ga), 알루미늄 (Al) 및/또는 붕소 (B) 를 함유하고, Ga 및/또는 B 의 총 함유량이 Ga₂O₃ 및/또는 B₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 10 mol％ 인 것을 특징으로 하는 상기 5) 에 기재된 박막,

7) 파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 상기 5) 또는 6) 에 기재된 박막,

8) 비저항이 1 mΩ·㎝ ∼ 1 MΩ·㎝ 인 것을 특징으로 하는 상기 5) ∼ 7) 중 어느 하나에 기재된 박막을 제공한다.

본 발명에 의하면, 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법에 의해, 비정질막을 성막할 수 있고, 응력에 의한 막 균열이 적고, 막 박리의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 갖는다. 또, 저굴절률이라는 우수한 특성을 갖는 박막, 특히 광 정보 기록 매체의 보호층을 형성하는 광학 박막, 유기 EL 텔레비전용 박막, 투명 전극용 박막에 유용한 소결체 재료를 제공할 수 있다.

본 발명의 산화물 소결체는, 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및/또는 인듐 (In), 마그네슘 (Mg), 산소 (O) 를 함유하는 소결체로서, Sn 및/또는 In 의 총 함유량이 SnO₂ 및/또는 In₂O₃ 환산으로 10 ∼ 90 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이하일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이상일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％ 이고, 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법에 의해 비정질의 막을 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

원료 조정시에 잔부를 ZnO 로 하여 각 산화물의 비율을 그 합계가 100 mol％ 의 조성이 되도록 조정한다. 그 때문에, Zn 의 함유량은 이와 같은 잔부의 ZnO 환산으로부터 구할 수 있다. 이와 같은 조성으로 함으로써, 저굴절률의 아모르퍼스막을 형성할 수 있어, 본 발명의 상기 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에서는, 소결체 중의 각 금속의 함유량을 산화물 환산으로 규정하고 있지만, 소결체 중의 각 금속은 그 일부 또는 전부가 복합 산화물로서 존재하고 있다. 또, 통상적으로 사용되는 소결체의 성분 분석에서는, 산화물이 아니라 금속으로서 각각의 함유량이 측정된다.

본 발명은, 비정질이며 또한 저굴절률의 막을 성막하기 위해서 불화마그네슘 (MgF₂) 을 첨가하는 것을 특징으로 한다. Mg 의 함유량은, Zn 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 원자수의 비가 1 이하일 때, MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％ 로 하고, Zn 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 원자수의 비가 1 이상일 때, MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％ 로 함으로써, 비정질이며 또한 저굴절률의 막을 성막할 수 있다. 이로써, 막의 크랙이나 균열의 발생을 저감시킬 수 있고, 또 막의 박리를 억제할 수 있다.

본 발명의 산화물 소결체는, 막에 도전성을 부여하기 위해서 갈륨 (Ga) 및/또는 붕소 (B) 의 산화물을 첨가할 수 있다. 불화마그네슘의 첨가에 의해 도전성이 저하되기 때문에, 불화마그네슘의 첨가량에 따라 Ga 나 B 의 산화물을 첨가하는 것이 바람직하다. 불화마그네슘의 첨가량이 적은 경우에는, Ga 나 B 의 산화물을 첨가하지 않아도 원하는 도전성을 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서, 적어도 Ga 및/또는 B 의 총 함유량을, Ga₂O₃ 및/또는 B₂O₃ 환산으로 0.1 ∼ 10 mol％ 로 함으로써 원하는 도전성을 얻을 수 있다.

또 본 발명은, 스퍼터링 타깃법이나 이온 플레이팅법을 이용하여, 비정질의 박막을 형성할 수 있는 것이 특히 중요하다. ZnO 를 성분으로 하는 박막은 막 응력이 크기 때문에, 결정화막이면 크랙이나 균열이 발생되고, 나아가서는 막의 박리 등의 문제가 발생한다. 이 박막을 비정질막으로 함으로써, 막 응력에 의한 균열이나 크랙 등의 문제를 회피할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다. 또한, 얻어진 막이 비정질막인지는, 예를 들어 X 선 회절법을 이용하여, ZnO 의 (002) 면의 피크가 나타나는 2 θ = 34.4° 부근의 회절 강도를 관찰함으로써 판단할 수 있다.

또, 본 발명의 소결체를 기계 가공하여 얻어지는 타깃을 스퍼터하여 형성한 막, 또는 상기 이온 플레이팅에 의해 형성된 막은, 파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 2.0 이하인 것이 바람직하다. 불화마그네슘 (MgF₂), 또한 산화갈륨 (Ga₂O₃) 이나 산화붕소 (B₂O₃) 는, 산화아연, 산화주석 혹은 산화인듐보다 굴절률이 낮은 재료이기 때문에, 이들의 불화물이나 산화물의 첨가에 의해 저굴절률의 막을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 아연 (Zn), 주석 (Sn) 및/또는 인듐 (In), 마그네슘 (Mg), 산소 (O) 를 함유하고, Sn 및/또는 In 의 총 함유량이 SnO₂ 및/또는 In₂O₃ 환산으로 10 ∼ 90 mol％ 이고, Mg 의 함유량이 Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이하일 때, MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및/또는 In 의 원자수의 비가 1 이상일 때, MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％ 로서, 비정질 (아모르퍼스) 박막을 제조할 수 있다.

본 발명의 박막은, 유기 EL 텔레비전, 투명 전극 등을 용도로 하는 경우에는, 이들 용도에 적합한 굴절률이나 도선성을 구비하는 것이 바람직하다. 굴절률에 대해서는, 파장 550 ㎚ 에 있어서 2.0 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 도전성에 대해서는, 비저항 1 mΩ·㎝ 이상, 1,000,000 (1 M) Ω·㎝ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 어디까지나 일례로, 이 예에 의해 조금도 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 특허 청구 범위에 의해서만 제한되는 것으로, 본 발명에 포함되는 실시예 이외의 여러 가지 변형을 포함하는 것이다.

(실시예 1)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 45.5 : 30.4 : 22.9 : 1.25 mol％ 의 배합비로 조합 (調合) 하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 안정적인 이온 플레이팅을 할 수 있고, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었다. 또, 그 막의 굴절률은 1.87 (파장 550 ㎚) 에 도달하였다.

(실시예 2)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 68.21 : 11.76 : 18.24 : 1.79 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 안정적인 이온 플레이팅을 할 수 있고, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었다. 또, 그 막의 굴절률은 1.87 (파장 550 ㎚) 에 도달하였다.

(실시예 3)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 In₂O₃ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 In₂O₃ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : In₂O₃ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 66.7 : 21.3 : 14.9 : 8.3 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 안정적인 이온 플레이팅을 할 수 있고, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었다. 또, 그 막의 굴절률은 1.85 (파장 550 ㎚) 에 도달하였다.

(실시예 5)

삭제

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 In₂O₃ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 In₂O₃ 분말과 MgF₂ 분말과 B₂O₃ 분말을 ZnO : In₂O₃ : MgF₂ : B₂O₃ = 41.1 : 12.1 : 45.8 : 1.0 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 안정적인 이온 플레이팅을 할 수 있고, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었다. 또, 그 막의 굴절률은 1.70 (파장 550 ㎚) 에 도달하였다.

(실시예 6)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 25.4 : 38.1 : 25.4 : 3.0 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 안정적인 이온 플레이팅을 할 수 있고, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었다. 또, 그 막의 굴절률은 1.80 (파장 550 ㎚) 에 도달하였다.

(실시예 7)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 31.1 : 57.8 : 8.0 : 3.0 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 안정적인 이온 플레이팅을 할 수 있고, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었다. 또, 그 막의 굴절률은 1.98 (파장 550 ㎚) 에 도달하였다.

(실시예 8)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 와 MgF₂ 분말과 Al₂O₃ 분말과 B₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Al₂O₃ : B₂O₃ = 68.2 : 14.2 : 15.3 : 1.8 : 0.5 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 진공 중, 온도 1100 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 스퍼터링 타깃 형상으로 마무리하였다. 얻어진 타깃의 벌크 저항과 상대 밀도를 측정한 결과, 상대 밀도는 98.2 ％ 에 도달하고, 벌크 저항은 3.1 mΩ·㎝ 가 되어, 안정적인 DC 스퍼터가 가능하였다.

다음으로, 상기 마무리 가공한 타깃을 사용하여 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, O₂ 를 2 vol％ 함유하는 Ar 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막 두께 1500 ∼ 7000 Å 로 성막하였다. 제조된 박막은 비정질막인 것이 확인되었다. 또, 그 막의 굴절률은 1.94 (파장 550 ㎚) 에 도달하였다.

(실시예 9)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 In₂O₃ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 In₂O₃ 분말과 MgF₂ 분말과 Al₂O₃ 분말과 B₂O₃ 분말을 ZnO : In₂O₃ : MgF₂ : Al₂O₃ : B₂O₃ = 56 : 37.3 : 5.0 : 1.3 : 0.5 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 진공 중, 온도 1100 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하였다. 그 후, 이 소결체를 기계 가공하여 스퍼터링 타깃 형상으로 마무리하였다. 얻어진 타깃의 벌크 저항과 상대 밀도를 측정한 결과, 상대 밀도는 99.1 ％ 에 도달하고, 벌크 저항은 3.2 mΩ·㎝ 가 되어, 안정적인 DC 스퍼터가 가능하였다.

(비교예 1)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 21.2 : 31.8 : 45.0 : 2.0 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었지만, 그 막의 비저항이 1 MΩ·㎝ 초과가 되어, 도전성이 열등한 것이 되었다.

(비교예 2)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 79.2 : 8.8 : 10.0 : 2.0 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 제조된 막은 비정질막은 되지 않았다.

(비교예 3)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 26.6 : 11.4 : 60.0 : 2.0 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었지만, 그 막의 비저항이 1 MΩ·㎝ 초과가 되어, 도전성이 열등한 것이 되었다.

(비교예 4)

3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SnO₂ 분말, 3 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgF₂ 분말, 3 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 Ga₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, ZnO 분말과 SnO₂ 분말과 MgF₂ 분말과 Ga₂O₃ 분말을 ZnO : SnO₂ : MgF₂ : Ga₂O₃ = 13.2 : 26.4 : 55.0 : 1.0 mol％ 의 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 분말 재료를 온도 850 ℃, 압력 250 kgf/㎠ 로 핫 프레스 소결하여 이온 플레이팅용 소결체로 하였다. 이 소결체를 사용하여 이온 플레이팅을 실시한 결과, 제조된 막은 비정질막인 것이 확인되었지만, 그 막의 비저항이 1 MΩ·㎝ 초과가 되어, 도전성이 열등한 것이 되었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 소결체는, 스퍼터링 타깃 또는 이온 플레이팅재로 할 수 있고, 이들 스퍼터링 타깃 또는 이온 플레이팅재를 사용하여 형성된 박막은, 각종 디스플레이에 있어서의 투명 도전막이나 광 디스크의 보호막으로서, 투과율, 굴절률, 도전성에 있어서 매우 우수한 특성을 갖는다는 효과가 있다. 또 본 발명은, 그 큰 특징으로서, 아모르퍼스막임으로써 막의 크랙이나 에칭 성능을 현격히 향상시킬 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.

본 발명의 소결체를 사용한 스퍼터링 타깃은, 벌크 저항값이 낮고, 상대 밀도가 90 ％ 이상으로 고밀도이기 때문에, 안정적인 DC 스퍼터를 가능하게 한다. 그리고, 이 DC 스퍼터링의 특징인 스퍼터의 제어성을 용이하게 하고, 성막 속도를 높이고, 스퍼터링 효율을 향상시킬 수 있다는 현저한 효과가 있다. 필요에 따라 RF 스퍼터를 실시하지만, 그 경우에도 성막 속도의 향상이 보인다. 또, 성막시에 스퍼터시에 발생하는 파티클 (먼지 발생) 이나 노듈을 저감시키고, 품질의 편차가 적어 양산성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 소결체를 사용한 이온 플레이팅재는, 저굴절률의 아모르퍼스막을 성막할 수 있기 때문에, 막 응력에 의한 크랙이나 균열, 막 박리의 발생을 억제할 수 있다는 효과를 갖는다. 이와 같은 아모르퍼스막은, 특히 광 정보 기록 매체의 보호층을 형성하는 광학 박막, 유기 EL 텔레비전용 박막, 투명 전극용 박막에 유용하다.

Claims

주석 (Sn) 및 인듐 (In) 중 하나 이상, 아연 (Zn), 마그네슘 (Mg) 및 산소 (O) 를 함유하는 소결체로서, Sn 함유량을 SnO₂ 환산하고, In 함유량을 In₂O₃ 환산하였을 때, 산화물 소결체 중의 Sn 및 In 중 하나 이상의 총 함유량이 10 ∼ 90 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및 In 중 하나 이상의 원자수의 비가 1 이하일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및 In 중 하나 이상의 원자수의 비가 1 이상일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％ 인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
제 1 항에 있어서,
추가로 갈륨 (Ga), 알루미늄 (Al) 및 붕소 (B) 중 하나 이상을 함유하고, Ga 함유량을 Ga₂O₃ 환산하고, B 함유량을 B₂O₃ 환산하였을 때, Ga 및 B 중 하나 이상의 총 함유량이 0.1 ∼ 10 mol％ 인 것을 특징으로 하는 산화물 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 산화물 소결체를 사용하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 산화물 소결체를 사용하는 것을 특징으로 하는 이온 플레이팅재.
주석 (Sn) 및 인듐 (In) 중 하나 이상, 아연 (Zn), 마그네슘 (Mg) 및 산소 (O) 를 함유하는 박막으로서, Sn 함유량을 SnO₂ 환산하고, In 함유량을 In₂O₃ 환산하였을 때, 산화물 소결체 중의 Sn 및 In 중 하나 이상의 총 함유량이 10 ∼ 90 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및 In 중 하나 이상의 원자수의 비가 1 이하일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 15 ∼ 50 mol％, Zn 의 원자수에 대한 Sn 및 In 중 하나 이상의 원자수의 비가 1 이상일 때, Mg 의 함유량이 MgF₂ 환산으로 1 ∼ 40 mol％ 로서, 비정질인 것을 특징으로 하는 박막.
제 5 항에 있어서,
추가로 갈륨 (Ga), 알루미늄 (Al) 및 붕소 (B) 중 하나 이상을 함유하고, Ga 함유량을 Ga₂O₃ 환산하고, B 함유량을 B₂O₃ 환산하였을 때, Ga 및 B 중 하나 이상의 총 함유량이 0.1 ∼ 10 mol％ 인 것을 특징으로 하는 박막.
제 5 항에 있어서,
파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 박막.
제 6 항에 있어서,
파장 550 ㎚ 에 있어서의 굴절률이 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 박막.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
비저항이 1 mΩ·㎝ ∼ 1 MΩ·㎝ 인 것을 특징으로 하는 박막.