KR102473261B1

KR102473261B1 - 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102473261B1
Application number: KR1020217009350A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 나라; 가즈유키 사토
Original assignee: 제이엑스금속주식회사
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2022-12-01
Also published as: JPWO2013145818A1; KR20210037027A; CN104136654B; KR20140054259A; KR20190065483A; KR20160061426A; TWI487805B; CN104136654A; JP5450906B1; WO2013145818A1; TW201343947A

Abstract

Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.2 ∼ 3.0 ㏖％, Mg 및/또는 Si 의 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂ 환산으로 1 ∼ 27 ㏖％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량으로 이루어지는 기본 조성에 대해, 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물을 형성하는 금속을 산화물 중량 환산으로 0.1 ∼ 20 wt％ 함유하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃. 황을 함유하지 않고, 벌크 저항이 낮아 DC 스퍼터링이 가능하고, 저굴절률의 광학 박막 형성용 타깃 및 그 제조 방법을 제공한다. 타깃 자체가 고밀도이기 때문에, 이상 방전이 적어, 안정적인 스퍼터링이 가능하다. 또한 스퍼터 성막한 박막은, 투과율이 높고, 비황화물계로 구성되어 있기 때문에, 인접하는 반사층, 기록층의 열화가 잘 발생하지 않는 광정보 기록 매체용 박막의 형성에 유용하다. 광정보 기록 매체의 특성의 향상, 설비 비용의 저감화, 성막 속도의 향상에 의한 스루풋을 대폭 개선한다.

Description

스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법{SPUTTERING TARGET AND PROCESS FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 황을 함유하지 않고, 벌크 저항이 낮아 DC 스퍼터링이 가능하고, 저굴절률의 광학 박막 형성용 타깃 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 주로 상 변화형 광정보 기록 매체의 보호층에 일반적으로 사용되는 ZnS-SiO₂ 는, 광학 특성, 열 특성, 기록층과의 밀착성 등에 있어서, 우수한 특성을 갖고, 널리 사용되고 있다. 그러나, 오늘날 Blu-Ray 로 대표되는 재기록형 광디스크는, 추가로 재기록 횟수의 증가, 대용량화, 고속 기록화가 강하게 요구되고 있다.

광정보 기록 매체의 재기록 횟수 등이 열화되는 원인 중 하나로서, 보호층 ZnS-SiO₂ 사이에 끼이도록 배치된 기록층재에 대한, ZnS-SiO₂ 로부터의 황 성분의 확산을 들 수 있다. 또, 대용량화, 고속 기록화를 위하여 고반사율이고 고열전도 특성을 갖는 순 Ag 또는 Ag 합금이 반사층재에 사용되게 되었는데, 이와 같은 반사층도 보호층재인 ZnS-SiO₂ 와 접하도록 배치되어 있다.

따라서, 이 경우에도 동일하게, ZnS-SiO₂ 로부터의 황 성분의 확산에 의해, 순 Ag 또는 Ag 합금 반사층재도 부식 열화되어, 광정보 기록 매체의 반사율 등의 특성 열화를 일으키는 요인이 되고 있었다.

이들 황 성분의 확산 방지 대책으로서, 반사층과 보호층, 기록층과 보호층 사이에, 질화물이나 탄화물을 주성분으로 한 중간층을 형성한 구성으로 하는 것도 실시되고 있다. 그러나, 이것은 적층수의 증가로 되어, 스루풋 저하, 비용 증가가 된다는 문제를 발생시키고 있다. 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 보호층재에 황화물을 함유하지 않는 산화물만의 재료로 치환하여, ZnS-SiO₂ 와 동등 이상의 광학 특성, 비정질 안정성을 갖는 재료계가 검토되고 있다.

또, ZnS-SiO₂ 등의 세라믹스 타깃은, 벌크 저항치가 높기 때문에, 직류 스퍼터링 장치에 의해 성막할 수 없으며, 통상적으로 고주파 스퍼터링 (RF) 장치가 사용되고 있다.

그런데, 이 고주파 스퍼터링 (RF) 장치는, 장치 자체가 고가일 뿐만 아니라, 스퍼터링 효율이 나빠, 전력 소비량이 크고, 제어가 복잡하고, 성막 속도도 느리다는 많은 결점이 있다. 또, 성막 속도를 올리기 위하여, 고전력을 가한 경우, 기판 온도가 상승하여, 폴리카보네이트제 기판의 변형을 발생시킨다는 문제가 있다. 또, ZnS-SiO₂ 는 막두께가 두껍기 때문에 기인하는 스루풋 저하나 비용 증가도 문제로 되고 있었다.

이상과 같은 점에서, DC 스퍼터링 가능한 타깃으로서, ZnO 에 정 (正) 3 가 이상의 원자가를 갖는 원소를 단독으로 첨가한다는 소결체 타깃의 제안이 이루어져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그러나, 이 경우에는 저벌크 저항치와 저굴절률화를 양립시킨다는 것을 충분히 할 수 없는 것으로 생각된다.

또, 투명 도전막 및 그것을 제조하기 위한 소결체로서, Ⅱ 족, Ⅲ 족, Ⅳ 족원소를 여러 가지로 조합한 고주파 또는 직류 마그네트론 스퍼터링법에 의한 제조 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 2 참조). 그러나, 이 기술의 목적은, 타깃의 저저항화를 목적으로 하는 것이 아니며, 또한 저벌크 저항치와 저굴절률화를 양립시킨다는 것을 충분히 할 수 없는 것으로 생각된다.

또, 첨가하는 원소의 적어도 1 종이 ZnO 에 고용된다는 조건의 ZnO 스퍼터링 타깃이 제안되어 있다 (특허문헌 3 참조). 이것은 첨가 원소의 고용이 조건이기 때문에, 성분 조성에 제한이 있고, 따라서 광학 특성에도 제한이 발생한다는 문제가 있다.

이상으로부터, 본 출원인은 하기 특허문헌 4 에 나타내는 내용의 발명을 실시하여, 상기의 문제를 한꺼번에 해결할 수 있었다. 즉, Al₂O₃ : 0.2 ∼ 3.0 at％, MgO 및/또는 SiO₂ : 1 ∼ 27 at％, 잔부 ZnO 로 이루어지는 저굴절률이고 또한 저벌크 저항을 구비하고 있는 스퍼터링 타깃을 제공함으로써, 타깃 및 성막 특성은 매우 향상시킬 수 있었다. 그러나, 여기서 하나의 문제가 발생하였다.

타깃에 대해, 안정적인 스퍼터를 실시하기 위하여 고밀도화가 필요하다. 그러나, 상기 성분계에서는, 고밀도화를 위하여 소결 온도를 올리면 ZnO 의 분해 (증발) 에 의해 고밀도화가 곤란한 것이었다. 그래서, 저온 소결화 및 고밀도화가 필요하였다.

일본 공개특허공보 평2-149459호 일본 공개특허공보 평8-264022호 일본 공개특허공보 평11-322332호 일본 특허공보 제4828529호

본 발명은, 상기 특허문헌 4 의 특성을 유지하는, 즉 황을 함유하지 않고, 벌크 저항이 낮아, 재료의 적절한 선택에 의해 DC 스퍼터링이 가능하고, 저굴절률의 광학 박막 형성용 타깃 및 그 제조 방법을 제공함과 함께, 고밀도의 스퍼터링 타깃을 제공하는 것이다. 또한, 기록층과의 밀착성, 기계 특성이 우수하며, 또한 투과율이 높고, 비황화물계로 구성되어 있기 때문에 인접하는 반사층, 기록층의 열화가 잘 발생하지 않는 광정보 기록 매체용 박막 (특히 보호막으로서의 사용) 의 형성에 유용한 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 이로써, 광정보 기록 매체의 특성의 향상, 설비 비용의 저감화, 성막 속도의 향상에 의한 스루풋을 대폭 개선하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 예의 연구를 실시한 결과, 상기 특허문헌 4 에 저융점 산화물을 형성하는 금속을 첨가함으로써, 고밀도가 가능하다는 지견을 얻었다. 그리고, ZnS-SiO₂ 와 동등한 광학 특성 및 비정질 안정성을 확보하고, 또한 DC (직류) 스퍼터에 의한 고속 성막이 가능하고, 또 필요에 따라 RF 스퍼터를 실시할 수 있으며, 광정보 기록 매체의 특성 개선, 생산성 향상이 가능하다는 지견을 얻었다.

본 발명은, 이 지견에 기초하여,

1) 아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg) 및/또는 규소 (Si) 의 3 원소 또는 4 원소, 및 산소 (O) 로 이루어지는 기본 조성에 대해 저융점 산화물을 형성하는 금속을 함유하는 타깃으로서, Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.2 ∼ 3.0 ㏖％, Mg 및/또는 Si 의 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂ 환산으로 1 ∼ 27 ㏖％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량으로 이루어지는 기본 조성에 대해, 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물을 형성하는 금속을 산화물 중량 환산으로 0.1 ∼ 20 wt％ 함유하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃,

2) 저융점 산화물을 형성하는 금속의 함유량이 산화물 환산으로 0.1 ∼ 10 wt％ 인 것을 특징으로 하는 상기 1) 에 기재된 스퍼터링 타깃,

3) 저융점 산화물로서, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, V₂O₅, Sb₂O₃, TeO₂, Ti₂O₃, PbO, Bi₂O₃, MoO₃ 에서 선택한 1 종 이상의 재료인 것을 특징으로 하는 상기 1) 또는 2) 에 기재된 스퍼터링 타깃,

4) Mg 및/또는 Si 의 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂ 환산으로 10 ∼ 27 ㏖％ 인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 3) 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃,

5) 상대 밀도가 98 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 4) 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃,

6) 타깃의 벌크 저항이 10 Ω·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 5) 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃,

7) 광정보 기록 매체의 보호층, 반사층 또는 반투과층을 형성하는 광학 박막용, 유기 EL TV 용, 터치 패널용 전극용, 하드 디스크의 시트층용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 1) ∼ 6) 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃,

8) Al₂O₃ 분말이 0.2 ∼ 3.0 ㏖％, MgO 및/또는 SiO₂ 분말이 1 ∼ 27 ㏖％, 잔부를 ZnO 분말로 하고, 이들의 합계량이 100 ㏖％ 가 되도록 기본 소결용 원료 분말을 조정하고, 여기에 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물 분말을 0.1 ∼ 20 wt％ 첨가하여 소결 원료로 하고, 이 소결 원료를 800 ℃ 초과 1150 ℃ 미만에서 핫 프레스하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법,

9) 상대 밀도를 98 ％ 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 상기 8) 에 기재된 스퍼터링 타깃의 제조 방법,

10) 벌크 저항을 10 Ω·㎝ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 상기 8) ∼ 9) 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터링 타깃의 제조 방법,

이상으로 이루어지는 스퍼터링 타깃은, 상대 밀도가 98 ％ 이상을 구비하고, 벌크 저항이 10 Ω·㎝ 이하인 타깃을 용이하게 얻을 수 있다. 그리고, 광정보 기록 매체의 보호층, 반사층 또는 반투과층을 형성하는 광학 박막용, 유기 EL TV 용, 터치 패널용 전극용, 하드 디스크의 시트층용으로 사용하는 박막을 형성하기 위한 타깃으로서 유용하다.

본원발명은, 추가로 상기 타깃을 사용하여 성막한, 이하에 나타내는 박막을 제공한다.

11) 아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg) 및/또는 규소 (Si) 의 3 원소 또는 4 원소, 및 산소 (O) 로 이루어지는 기본 조성에 대해 저융점 산화물을 형성하는 금속을 함유하는 박막으로서, Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.2 ∼ 3.0 ㏖％, Mg 및/또는 Si 의 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂ 환산으로 1 ∼ 27 ㏖％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량으로 이루어지는 기본 조성에 대해, 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물을 형성하는 금속을 산화물 중량 환산으로 0.1 ∼ 20 wt％ 함유하는 것을 특징으로 하는 박막,

12) 저융점 산화물을 형성하는 금속의 함유량이 산화물 환산으로 0.1 ∼ 10 wt％ 인 것을 특징으로 하는 상기 11) 에 기재된 박막,

13) 저융점 산화물이, B₂O₃, P₂O₅, K₂O, V₂O₅, Sb₂O₃, TeO₂, Ti₂O₃, PbO, Bi₂O₃, MoO₃ 에서 선택한 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 상기 11) 또는 12) 에 기재된 박막,

14) Mg 및/또는 Si 의 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂ 환산으로 10 ∼ 27 ㏖％ 인 것을 특징으로 하는 상기 11) ∼ 13) 중 어느 하나에 기재된 박막,

15) 굴절률 (파장 550 ㎚) 이 2 이하인 것을 특징으로 하는 상기 11) ∼ 14) 중 어느 하나에 기재된 박막,

16) 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) 가 0.01 미만인 것을 특징으로 하는 상기 11) ∼ 15) 중 어느 하나에 기재된 박막,

17) 광정보 기록 매체의 보호층, 반사층 또는 반투과층을 형성하는 광학 박막용, 유기 EL TV 용, 터치 패널용 전극용, 하드 디스크의 시트층용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 11) ∼ 16) 중 어느 하나에 기재된 박막을 제공한다.

상기에 의해, 보호층재 ZnS-SiO₂ 를, 황화물을 함유하지 않는 산화물만의 재료로 치환함으로써, 인접하는 반사층, 기록층 등에 대한 황에 의한 열화를 억제함과 함께, ZnS-SiO₂ 와 동등 또는 그 이상의 광학 특성을 구비하고, 벌크 저항치의 저감화에 의해 고속 성막이 가능해진다. 또한, 고밀도의 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있기 때문에, 이상 방전의 발생을 감소할 수 있고, 안정적인 스퍼터링이 가능하다는 우수한 효과를 갖는다. 또, 기록층과의 밀착성, 기계 특성이 우수하고, 또한 투과율이 높다는 우수한 특성을 갖는 광정보 기록 매체용 박막 (특히 보호막, 반사층, 반투과막층으로서의 사용) 에 유용한 스퍼터링 타깃을 제공할 수 있다. 이상과 같이, 광정보 기록 매체의 특성의 향상, 설비 비용의 저감화, 성막 속도의 향상에 의한 스루풋을 대폭 개선힐 수 있게 된다는 우수한 효과를 갖는다.

도 1 은 Al₂O₃, MgO, SiO₂, ZnO 의 증기압 곡선을 나타내는 도면이다.
도 2 는 핫 프레스 (HP) 에서의 제작에 있어서, ZnO 의 거동의 열역학 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도면이다.
도 3 은 저융점 산화물로서 B₂O₃ 을 0.5 wt％, 1.0 wt％ 첨가한 경우의, 무첨가와 비교한 수축 온도의 저온화를 나타내는 도면이다.

본 발명의 스퍼터링 타깃은, 아연 (Zn), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg) 및/또는 규소 (Si) 의 3 원소 또는 4 원소, 및 산소 (O) 로 이루어지는 기본 조성에 대해 저융점 산화물을 형성하는 금속을 함유하는 타깃으로서, Al 의 함유량이 Al₂O₃ 환산으로 0.2 ∼ 3.0 ㏖％, Mg 및/또는 Si 의 함유량이 MgO 및/또는 SiO₂ 환산으로 1 ∼ 27 ㏖％, 잔부가 Zn 의 ZnO 환산의 함유량으로 이루어지는 기본 조성에 대해, 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물을 형성하는 금속을 산화물 중량 환산으로 0.1 ∼ 20 wt％ 를 함유하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃으로서, 고밀도, 저굴절률을 구비하고 있다.

즉, ZnO 중에 도전성을 부여하는 Al₂O₃ 과 굴절률을 조정하는 MgO, SiO₂ 의 적어도 1 종류 이상, 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물을 분산시킨 것이다.

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

상기 특허문헌 4 에 기재된 ZnO-Al₂O₃-MgO-SiO₂ 계 타깃 (ZnO 주성분) 에 대해, 안정적인 스퍼터를 실시하기 위하여 고밀도화가 필요하다. 고밀도화의 방법으로는, 소결 온도를 높게 하는 것을 생각할 수 있는데, 이 계에서는, ZnO 의 증기압이 높기 때문에 (도 1 참조), ZnO 의 분해 (증발) 에 의해 고밀도화가 곤란하다.

또, 핫 프레스에서의 제작에서는, 고온하에서는 카본과의 접촉에 의해 ZnO 의 환원이 일어나, 다이스를 침식한다는 문제가 발생한다.

핫 프레스 (HP) 에서의 제작에 대해, ZnO 거동의 열역학 시뮬레이션의 결과(도 2 참조) 에서는, 카본이 공존하는 조건하에서는, 압력을 가한 상태에서도 1100 ℃ 에서는 ZnO 의 환원이 일어나기 때문에, 소결 온도를 1100 ℃ 보다 낮출 필요가 있다.

저온 소결화, 고밀도화의 방법으로서, 저융점 산화물의 첨가를 검토함과 함께, 소결 온도를 1100 ℃ 미만으로 하는 것을 검토하였다. 이 결과, 융점이 1000 ℃ 이하인 산화물의 첨가가 유효하다는 것을 알 수 있었다.

이 저융점 산화물로서, 특히 B₂O₃, P₂O₅, K₂O, V₂O₅, Sb₂O₃, TeO₂, Ti₂O₃, PbO, Bi₂O₃, MoO₃ 에서 선택한 재료의 첨가가 유효하다.

표 1 에, 이들 저융점 산화물의 융점을 표시한다. 이 중에서, B₂O₃ 은 독성이 없기 때문에, 취급상 특히 유효하다. 이로써, 타깃의 고밀도화가 가능해지고, 이상 방전이 없어, 안정적인 스퍼터링이 가능해졌다.

저융점 산화물을 형성하는 금속은, 산화물 중량 환산으로 0.1 wt％ 이상 20.0 wt％ 이하 첨가함으로써, 소결 온도를 유효하게 저하시킬 수 있다. 또 바람직하게는, 0.1 wt％ 이상 10.0 wt％ 이하로, 모재의 특성을 그다지 저해하지 않고, 소결 온도를 저하시킬 수 있고, 더욱 바람직하게는, 0.1 wt％ 이상 5.0 wt％ 이하로, 이 범위에서는 모재의 특성을 바꾸지 않고, 소결 온도를 저하시킬 수 있다.

그 밖의 성분 조성 (재료) 의 작용·효과는, 상기 특허문헌 4 와 동일하지만, 다시 기재한다. 즉, Al₂O₃ 이 0.2 ㏖％ 미만에서는 벌크 저항치가 올라, 본 발명의 목적을 달성할 수 없다. 또, Al₂O₃ 이 3.0 ㏖％ 를 초과하면 벌크 저항이 상승하여, DC 스퍼터를 할 수 없게 되어 바람직하지 않기 때문에, 상기의 범위로 한다.

MgO 와 SiO₂ 는, 각각 단독 첨가 및 복합 첨가가 가능하고, 본원발명의 목적을 달성할 수 있다. MgO 및/또는 SiO₂ 가 1 ㏖％ 미만에서는, 저굴절률화를 달성할 수 없고, 27 ㏖％ 를 초과하면, 벌크 저항치가 증가하여, 성막 속도가 현저하게 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기의 성분의 조성 범위로 하는 것이 좋다.

또한, MgO 및/또는 SiO₂ 가 10 ∼ 27 ㏖％ 로 하는 것이 더욱 바람직하다. MgO 및/또는 SiO₂ 가 1 ∼ 10 ㏖％ 인 경우에 비하여, 10 ∼ 27 ㏖％ 정도 첨가하는 쪽이 투과율이 보다 향상되어, 굴절률을 저감화시킬 수 있기 때문이다.

본 발명의 스퍼터링 타깃은, 굴절률 2.00 이하 (550 ㎚) 의 저굴절률의 광디스크용 광학 박막을 공업적으로 제조하기 위해서 유용하다. 특히, 광정보 기록 매체의 보호층, 반사층 또는 반투과층을 형성하기 위한 타깃으로서 사용할 수 있다.

광정보 기록 매체의 대용량화에 수반하여, 추기형·재기록형 DVD 에도 다층 기록에 대응한 것이 등장하고 있다. 이와 같은 다층 구조를 취하는 경우, 1 층째와 2 층째의 중간에 위치하는 1 층째의 반사층은 2 층째에 대한 기록·판독 출력광을 조사하기 위하여 투과성을 겸비할 필요가 있다. 이 반투과층으로서 Ag 합금을 사용한 경우, 보호층으로서 사용되는 ZnS-SiO₂ 와의 반응에 의한 황화가 문제가 된다.

이와 같은 황화의 문제가 없는 반투과층으로서, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층하여 임의의 광학 특성을 갖게 한 반투과층으로 할 수 있다. 본 발명의 타깃은, 상기 보호층 이외에도 반투과층을 구성하는 저굴절률층으로서도 바람직하게 사용할 수 있다. 그리고, 타깃의 벌크 저항이 10 Ω·㎝ 이하를 달성할 수 있다. 벌크 저항치의 저감화에 의해, DC 스퍼터에 의한 고속 성막이 가능해진다. 재료의 선택에 따라서는 RF 스퍼터를 필요로 하지만, 그 경우여도 성막 속도의 향상이 있다. 이상에 의해, 스퍼터 성막 속도, 광학 특성 (굴절률, 투과율) 이 최적의 범위가 된다. 수치 범위로부터 일탈하는 범위는, 상기 특성이 떨어지는 경향이 있다.

광학 조정을 위하여 저굴절률막을 성막하려고 한 경우, 저굴절률재의 대부분은 도전성이 없기 때문에, DC 스퍼터를 할 수 없어, 성막 레이트가 느리다는 문제가 있다. 한편, ITO, AZO 등의 일반적인 도전성 투명막 재료에서는, DC 스퍼터는 가능하지만, 굴절률이 2.0 이상으로 높아진다. 따라서, 본 발명은 2.0 이하의 굴절률을 갖고, 또한 DC 스퍼터를 할 수 있는 것이 특장 중 하나라고 할 수 있다.

스퍼터링 타깃의 체적 저항률은, DC 스퍼터가 가능할 필요가 있기 때문에, DC 스퍼터 가능한 10 Ω㎝ 를 상한으로 하지만, 낮은 정도에는 특별히 문제는 없다. 또한, 이 타깃을 사용하여 스퍼터하여 형성한 박막의 체적 저항률은, 1 × 10³ Ω·㎝ ∼ 1 × 10⁹ Ω·㎝ 의 범위가 된다.

본 발명의 스퍼터링 타깃을 스퍼터하여 얻어지는 막의 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) 는, 사용할 때의 막 구성이나 막두께에 따라 다르기도 하지만, 0.01 미만이 바람직하다. 투명막이 필요한 경우에는, 제로가 이상적이라고 할 수 있다. 본 발명은 특히 가시광 영역 중에서도 단파장측을 대상으로 하고 있다. 산화물막은 일반적으로, 가시광 영역의 단파장측에서의 흡수를 억제하는 것이 어려워, 단파장측에 흡수를 갖고, 누르스름한 막이 되는 경향이 있다 (예를 들어, IZO 는 누르스름한 막이다).

본원발명의 스퍼터링 타깃의 제조시에는, 원료가 되는 Al₂O₃ 분말을 0.2 ∼ 3.0 ㏖％, MgO 및/또는 SiO₂ 분말을 1 ∼ 27 ㏖％, 잔부를 ZnO 분말로 하고, 이들이 100 ㏖％ 가 되도록, 기본이 되는 원료 분말을 조정하고, 여기에 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물 분말을 0.1 ∼ 20 wt％ 첨가하여 소결용 원료로 한다. 다음으로, 이 혼합 분말을, 800 ℃ 초과 1150 ℃ 미만에서 핫 프레스 한다.

이로써, Al₂O₃ 이 0.2 ∼ 3.0 ㏖％, MgO 및/또는 SiO₂ 가 1 ∼ 27 ㏖％, 잔부 ZnO 로 이루어지는 기본 조성 (100 ㏖％ 의 조성) 에 대해, 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물을 형성하는 금속을 산화물 중량 환산으로 0.1 ∼ 20 wt％ 를 함유하는 스퍼터링 타깃을 얻을 수 있다.

그리고, 이 소결에 의해, 상대 밀도를 98 ％ 이상으로 하고, 타깃의 벌크 저항을 10 Ω·㎝ 이하로 할 수 있다.

또한, 원료가 되는 Al₂O₃ 분말과 ZnO 분말을 미리 혼합하여 미리 임시 소성하고, 다음으로 이 임시 소결한 Al₂O₃-ZnO 분말 (AZO 분말) 에, MgO 및/또는 SiO₂ 분말, 추가로 저융점 산화물의 분말을 혼합하여 소결할 수도 있다.

단순히 MgO 및/또는 SiO₂ 분말을 첨가한 경우에는, Al₂O₃ 과 MgO 및/또는 SiO₂ 가 반응하여 스피넬이 되기 쉽고, 벌크 저항치가 상승하는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 소결체의 보다 저벌크 저항화를 달성하기 위해서는, 임시 소결한 Al₂O₃-ZnO 분말 (AZO 분말) 을 사용하여 소결하는 것이 바람직하다.

또한, 원료가 되는 Al₂O₃ 분말과 ZnO 분말을 미리 혼합하고 미리 임시 소성 하여 AZO 분말로 함과 함께, 원료가 되는 MgO 분말과 SiO₂ 분말을 동일하게 혼합하여 임시 소성하고, 다음으로 상기 임시 소성한 Al₂O₃-ZnO 분말 (AZO 분말) 에, 이 MgO-SiO₂ 임시 소성 분말, 또한 상기 저융점 산화물 분말을 혼합하여 소결하는 것이 추장된다. 이로써, 스피넬화를 더욱 억제할 수 있고 저벌크 저항화를 달성할 수 있기 때문이다.

또, 본 발명의 스퍼터링 타깃은, 상기와 같이 상대 밀도를 98 ％ 이상으로 하는 것이 가능하기 때문에, 스퍼터막의 균일성을 높이고, 또 스퍼터링시의 파티클의 발생을 억제할 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

상기에 서술하는 스퍼터링 타깃을 사용하여, 적어도 박막으로서 광정보 기록 매체 구조의 일부를 형성하는 광정보 기록 매체를 제공할 수 있다. 또한, 상기 스퍼터링 타깃을 사용하여, 적어도 박막으로서 광정보 기록 매체의 구조의 일부를 형성하고, 또한 기록층 또는 반사층과 인접하여 배치되어 있는 광정보 기록 매체를 제작할 수 있다.

본 발명은, 이와 같이 산화아연을 주성분으로 하는 타깃으로 함으로써, 도전성을 보유시킬 수 있고, 이로써, 직류 스퍼터 (DC 스퍼터) 에 의해 박막을 형성할 수 있게 된다. DC 스퍼터링은 RF 스퍼터링에 비하여, 성막 속도가 빨라, 스퍼터링 효율이 양호하다는 점에서 우수하고, 스루풋을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또, DC 스퍼터링 장치는 가격이 저렴하고, 제어가 용이하며, 전력의 소비량도 적어도 된다는 이점이 있다. 보호막 자체의 막두께를 얇게 할 수도 있게 되기 때문에, 생산성 향상, 기판 가열 방지 효과를 더욱 발휘할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 제조 조건 및 재료의 선택에 따라서는, RF 스퍼터링을 실시하는 것이 필요한 경우도 있지만, 그 경우여도 성막 속도의 향상이 있다.

또한, 본 발명의 스퍼터링 타깃을 사용하여 형성된 박막은, 광정보 기록 매체의 구조의 일부를 형성하고, 기록층 또는 반사층과 인접하여 배치되는데, 상기와 같이, ZnS 를 사용하고 있지 않기 때문에, S 에 의한 오염이 없고, 보호층 사이에 끼이도록 배치된 기록층재에 대한 황 성분의 확산이 없어져, 이것에 의한 기록층의 열화가 없어진다는 현저한 효과가 있다.

또, 대용량화, 고속 기록화를 위하여, 고반사율이고 고열전도 특성을 갖는 순 Ag 또는 Ag 합금이 반사층재에 사용되게 되었지만, 이 인접하는 반사층으로의 황 성분의 확산도 없어지고, 동일하게 반사층재가 부식 열화되어, 광정보 기록 매체의 반사율 등의 특성 열화를 일으키는 원인이 일소된다는 우수한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 스퍼터링 타깃을 사용함으로써, 생산성이 향상되고, 품질이 우수한 재료를 얻을 수 있고, 광디스크 보호막을 갖는 광기록 매체를 저비용으로 안정적으로 제조할 수 있다는 현저한 효과가 있다.

본 발명의 스퍼터링 타깃의 밀도 향상은, 공공 (空孔) 을 감소시켜 결정립을 미세화하고, 타깃의 스퍼터면을 균일하고 평활하게 할 수 있기 때문에, 스퍼터링시의 파티클이나 노듈을 저감시키고, 또한 타깃 라이프도 길게 할 수 있다는 현저한 효과를 갖고, 품질의 편차가 적어 양산성을 향상시킬 수 있다.

실시예

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

(실시예 1)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합 (調合) 하고, 이것을 혼합한 후, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 비율은, ZnO 분말 : 72.0 ㏖％, MgO 분말 : 24.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 1.2 ㏖％, SiO₂ 분말 : 2.2 ㏖％ 로 하고, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 B₂O₃ 분말 : 1.0 wt％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.6 ％ 에 달하고, 벌크 저항은 3.5 × 10^-3 Ω·㎝ (3.5 mΩ·㎝) 로 되었다.

또한, 본 명세서에서 표시하는 밀도는 상대 밀도를 의미한다. 각 상대 밀도는, 원료의 밀도로부터 계산된 타깃의 이론 밀도에 대해, 제조한 복합 산화물인 타깃의 밀도를 계측하고, 각각의 밀도로부터 상대 밀도를 구한 것이다. 원료의 단순한 혼합물이 아니기 때문에, 표 2 에 나타내는 바와 같이, 상대 밀도가 100 ％ 를 초과하는 예가 있다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.8 Å/sec 가 달성되고, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있으며, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.943, 체적 저항률 : 2 × 10⁵ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(비교예 1)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 준비하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 1150 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 비율은, ZnO 분말 : 72.0 ㏖％, MgO 분말 : 24.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 1.2 ㏖％, SiO₂ 분말 : 2.2 ㏖％ 로 하였다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 97.6 ％ 로 되어, 실시예 1 에 비하여 저하되었다. 벌크 저항은 2.0 × 10^-3 Ω·㎝ 로 되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.2 Å/sec 를 달성할 수 있었지만, 스퍼터링 중에 이상 방전과 파티클의 발생이 있어, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 없었다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.948, 체적 저항률 : 1 × 10⁵ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(비교예 2)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말을 준비하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 1050 ℃ 의 온도 (비교예 1 보다 저온) 에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 비율은, ZnO 분말 : 72.0 ㏖％, MgO 분말 : 24.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 1.2 ㏖％, SiO₂ 분말 : 2.2 ㏖％ 로 하여, 비교예 1 과 마찬가지로 하였다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 90.9 ％ 로 되어, 실시예 1 에 비하여 저하되고, 또한 비교예 1 보다 저하되었다. 벌크 저항은 3.0 × 10^-3 Ω·㎝ 로 되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 비교예 1 과 동일한 조건으로, DC 스퍼터링하고자 했지만, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 없었기 때문에 중단하였다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(실시예 2)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다.

다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 배합비는, ZnO 분말 : 72.0 ㏖％, MgO 분말 : 24.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 1.2 ㏖％, SiO₂ 분말 : 2.2 ㏖％ 로 하고, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 B₂O₃ 분말 : 0.5 wt％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다.

B₂O₃ 분말의 배합비는, 실시예 1 보다 낮췄다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.5 ％ 에 달하고, 벌크 저항은 2.9 × 10^-3 Ω·㎝ (2.9 mΩ·㎝) 로 되었다. 밀도는, 실시예 1 보다 약간 저하되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.6 Å/sec 가 달성되고, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있으며, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.945, 체적 저항률 : 2 × 10⁵ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(실시예 3)

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 배합비는, ZnO 분말 : 89.3 ㏖％, MgO 분말 : 9.2 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 0.7 ㏖％, SiO₂ 분말 : 0.8 ㏖％ 로 하고, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 B₂O₃ 분말 : 1.0 wt％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다. B₂O₃ 분말의 배합비는, 실시예 1 과 동등하게 하였다.

다른 원료의 배합 비율을 변화시켰다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 101.6 ％ 에 달하고, 벌크 저항은 2.2 × 10^-3 Ω·㎝ (2.2 mΩ·㎝) 로 되었다. 밀도는, 실시예 1 보다 더욱 향상되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은 DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 3.0 Å/sec 가 달성되고, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있으며, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.973, 체적 저항률 : 3 × 10³ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(실시예 4)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 배합비는, ZnO 분말 : 68.9 ㏖％, MgO 분말 : 24.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 1.1 ㏖％, SiO₂ 분말 : 5.4 ㏖％, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 B₂O₃ 분말 : 1.0 wt％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다. B₂O₃ 분말의 배합비는, 실시예 1 와 동등하게 하였다.

다른 원료의 배합 비율을 변화시켰다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 101.6 ％ 에 달하고, 벌크 저항은 3.3 × 10^-3 Ω·㎝ (3.3 mΩ·㎝) 로 되었다. 밀도는, 실시예 1, 2 보다 더욱 향상되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.9 Å/sec 가 달성되고, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있으며, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.899, 체적 저항률 : 1 × 10⁶ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(실시예 5)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Bi₂O₃ 분말을 준비하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 배합비는, ZnO 분말 : 72.0 ㏖％, MgO 분말 : 24.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 1.2 ㏖％, SiO₂ 분말 : 2.2 ㏖％ 로 하고, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 Bi₂O₃ 분말 : 1.0 ㏖％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다. Bi₂O₃ 분말의 배합비는, 실시예 1 과 동등하게 하였다. 실시예 1 과 다른 점은, B₂O₃ 분말 대신에 Bi₂O₃ 분말을 사용한 점이다.

소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 98.5 ％ 로 되고, 벌크 저항은 2.3 × 10^-3 Ω·㎝ (2.3 mΩ·㎝) 로 되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.8 Å/sec 가 달성되고, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있으며, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.953, 체적 저항률 : 5 × 10⁵ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(실시예 6)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 비율은, ZnO 분말 : 80.5 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 2.5 ㏖％, SiO₂ 분말 : 17.0 ㏖％ 로 하고, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 첨가물로서 B₂O₃ 분말 : 1.5 wt％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.6 ％ 에 달하고, 벌크 저항은 1.3 × 10^-3 Ω·㎝ (1.3 mΩ·㎝) 로 되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.4 Å/sec 가 달성되고, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있으며, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.84, 체적 저항률 : 6 × 10⁴ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(실시예 7)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 1050 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 비율은, ZnO 분말 : 79.9 ㏖％, MgO 분말 : 17.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 2.5 ㏖％ 로 하고, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 B₂O₃ 분말 : 1.5 wt％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.4 ％ 에 달하고, 벌크 저항은 2.1 × 10^-3 Ω·㎝ (2.1 mΩ·㎝) 로 되었다.

상기의 마무리 가공한 6 인치φ 사이즈의 타깃을 사용하여, 스퍼터링을 실시하였다. 스퍼터 조건은, DC 스퍼터, 스퍼터 파워 500 W, Ar-2 ％O₂ 혼합 가스압 0.5 ㎩ 로 하고, 막두께 1500 Å 으로 성막하였다. 성막 속도는 2.6 Å/sec 가 달성되고, 안정적인 DC 스퍼터를 할 수 있으며, 양호한 스퍼터성을 가졌다. 성막 샘플의 굴절률 (파장 550 ㎚) 은 1.95, 체적 저항률 : 7 × 10⁴ Ω·㎝, 소쇠 계수 (λ ＝ 450 ㎚) : ＜ 0.01 이었다. 이들의 조건 및 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

(비교예 3)

4 N 상당으로 5 ㎛ 이하의 ZnO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 MgO 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 Al₂O₃ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 SiO₂ 분말, 4 N 상당으로 평균 입경 5 ㎛ 이하의 B₂O₃ 분말을 준비하였다. 다음으로, 이들의 분말을 표 2 에 나타내는 배합비로 조합하고, 이것을 혼합한 후, 1000 ℃ 의 온도에서 핫 프레스 (HP) 하였다. 핫 프레스의 압력은 220 kg/㎠ 로 하였다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 원료의 비율은, ZnO 분말 : 72.0 ㏖％, MgO 분말 : 24.6 ㏖％, Al₂O₃ 분말 : 1.2 ㏖％, SiO₂ 분말 : 2.2 ㏖％ 로 하고, 합계로 100 ㏖％ 로 하여 기본 원료로 하였다. 그리고, 여기에 추가로 B₂O₃ 분말 : 0.5 wt％ 를 배합하여 소결 원료로 하였다. 소결 후, 이 소결체를 기계 가공으로 타깃 형상으로 마무리하였다. 소결체 타깃의 밀도는 99.6 ％ 에 달하고, 벌크 저항은 3.2 × 10^-3 Ω·㎝ (3.2 mΩ·㎝) 로 되었다.

(실시예와 비교예에 의한 종합 평가의 개요)

상기의 비교예 1 로부터 분명한 바와 같이, 저융점 산화물의 첨가 없이는, 1150 ℃, 220 kg/㎠ 에서의 핫 프레스에 있어서, 밀도 97.6 ％ 로 낮았다. 이 온도에 있어서도 ZnO 의 환원은 일어나고 있어, 저온 소결화가 필요하다는 것을 알 수 있다.

비교예 2 에 나타내는 바와 같이, 동 원료에 있어서 1050 ℃, 220 kg/㎠ 에서 HP 를 실시한 결과, 밀도는 더욱 저하되어, 90.9 ％ 가 되었다.

상기 실시예에 나타내는 바와 같이, 저융점 산화물로서 B₂O₃ 을 첨가하면, 0.5 wt％, 1.0 wt％ 의 첨가에 있어서, 수축 온도의 저온화가 확인되었다 (도 3 참조).

실시예 1 및 실시예 2 에 나타내는 바와 같이, B₂O₃ 첨가 0.5, 1.0 wt％ 에 대해, 밀도는 각각 99.6, 99.5 ％ 로 되어, 저온 소결에서의 고밀도화가 달성되었다. 벌크 저항치에 대해서도, 2.0 ∼ 4.0 mΩ·㎝ 로서 10 mΩ·㎝ 이하로 되고, DC 스퍼터 가능하였다.

추가적인 저온화로서, B₂O₃ 첨가 0.5 wt％ 에 대해, 비교예 3 에 나타내는 바와 같이, 1000 ℃ 에서 H/P 를 실시한 결과, 밀도는 93.4％ 로 되어 고밀도화는 달성되지 않았다. 또한, ZnO-Al₂O₃-MgO-SiO₂ 의 조성을 변화시킨 경우에 대해서도, 실시예 3, 4 에 나타내는 바와 같이, B₂O₃ 첨가에 의해 저온 소결화 및 고밀도화가 가능한 것이 확인되었다. 모두 DC 스퍼터에 문제없는 벌크 저항치를 얻을 수 있었다.

상기에 대해, 저융점 산화물로서 B₂O₃ 을 첨가하는 경우와 첨가하지 않는 경우에 대한 평가 결과인데, 저융점 산화물로서 Bi₂O₃ 을 사용한 경우에도, 실시예 5 에 나타내는 바와 같이, B₂O₃ 첨가와 동일한 효과가 얻어졌다.

또한, 실시예에는 나타내지 않지만, Sb₂O₃, P₂O₅, K₂O, V₂O₅, TeO₂, Ti₂O₃, PbO, MoO₃ 의 재료를 사용한 경우에도, 저융점 산화물이기 때문에, 동일한 효과가 있는 것으로 추정된다.

또, 이상에 대해서는, 저융점 산화물을 단독 첨가한 경우에 대해 서술했지만, 이들을 복합 첨가한 경우에도, 동일한 효과를 얻을 수 있었다.

또한, 본 발명의 큰 특징은, 타깃 벌크 저항치가 감소하고, 도전성이 부여되어, 상대 밀도를 98 ％ 이상의 고밀도화에 의해, 안정적인 DC 스퍼터를 가능하게 한 점에 있다. 그리고, 이 DC 스퍼터링의 특징인, 스퍼터의 제어성을 용이하게 하고, 성막 속도를 높여, 스퍼터링 효율을 향상시킬 수 있다는 현저한 효과가 있다. 필요에 따라 RF 스퍼터를 실시하는데, 그 경우여도 성막 속도의 향상이 관찰된다.

또, 성막시에 스퍼터시에 발생하는 파티클 (발진) 이나 노듈을 저감시켜, 품질의 편차가 적어 양산성을 향상시킬 수 있고, 광디스크 보호막을 갖는 광기록 매체 등을 저비용으로 안정적으로 제조할 수 있다는 현저한 효과가 있다. 따라서, 본원발명은 광학 박막용으로서 매우 유용하다.

본 발명의 스퍼터링 타깃을 사용하여 형성된 박막은, 광정보 기록 매체의 구조의 일부를 형성하고, ZnS 를 사용하고 있지 않기 때문에, 기록층재로의 황 성분의 확산이 없어져, 이것에 의한 기록층의 열화가 없어진다는 현저한 효과가 있다.

또, 인접하는 고반사율이고 고열전도 특성을 갖는 순 Ag 또는 Ag 합금을 반사층에 사용한 경우에는, 그 반사층으로의 황 성분의 확산도 없어져, 반사층이 부식 열화되어 특성 열화를 일으키는 원인이 일소된다는 우수한 효과를 갖는다.

또, 황화의 문제가 없는 반투과층으로서, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층하여 임의의 광학 특성을 갖게 한 반투과층으로 할 수 있다. 본 발명의 타깃은, 반투과층을 구성하는 저굴절률층으로서도 유용하다. 또한, 유기 EL TV 용도, 터치 패널용 전극, 하드 디스크의 시트층 등으로의 적용도 가능하다.

Claims

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Al₂O₃ 분말이 0.2 ∼ 3.0 mol％, MgO 및 SiO₂ 중 하나 이상의 분말이 10 ∼ 27 mol％, 잔부를 ZnO 분말로 하고, 이들의 합계량이 100 mol％ 가 되도록 기본 소결용 원료 분말을 조정하고, 여기에 추가로 융점이 1000 ℃ 이하인 저융점 산화물 분말을 0.5 ∼ 1.5 wt％ 첨가하여 소결 원료로 하고, 상기 저융점 산화물이 B₂O₃ 이고, 이 소결 원료를 1050 ℃ 이상, 1100 ℃ 미만에서 핫 프레스하고, 타깃의 상대 밀도가 99.4 ％ 이상이고, 타깃의 벌크 저항이 10 mΩ·㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
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