KR102001045B1 - Preparation method of sputtering target and sputtering target prepared thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟과 관련된다. 본 발명은 실시예로, 폐타겟을 재생하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법으로서, 폐타겟의 백킹 플레이트로부터 일정 부분이 소모된 타겟본체를 분리하는 제1단계, 상기 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내고 세정하는 제2단계, 상기 제2단계에서 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조하는 제3단계, 상기 제1단계를 거친 타겟본체의 소모된 부위에 상기 제2단계에서 제조된 원재료 분말을 충진하고 가압하여 성형체를 제조하는 제4단계, 상기 제4단계에서 제조된 성형체에 온도와 압력을 가하며 소결하여 소결체를 형성하는 제5단계 및 상기 제5단계에서 형성된 소결체를 깎인 부분과 대응되는 형상을 가지는 백킹 플레이트에 접합하는 제6단계를 포함하는 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟을 제시한다.The present invention relates to a regeneration method of a sputtering target and a regenerated sputtering target. The present invention provides, as an embodiment, a method of manufacturing a sputtering target by regenerating a waste target, the method comprising: a first step of separating a consumed target body from a backing plate of a waste target; A third step of preparing a target raw material powder containing a constituent material of the target body cut out in the second step as a material, a step of cutting off a portion of the target main body through the first step, A fourth step of filling the raw material powder prepared in the second step and pressing the raw material powder to produce a formed body, a fifth step of forming a sintered body by applying a temperature and a pressure to the formed body manufactured in the fourth step to form a sintered body, And a sixth step of joining the sintered body formed on the backing plate to the backing plate having the shape corresponding to the portion of the slitted body, The reproduced sputtering target is presented.
Description
본 발명은 스퍼터링(Sputtering) 공법에 사용된 후의 타겟에서 타겟 물질을 재생시킴으로써, 희귀 자원인 타겟 물질의 소비를 줄일 수 있게 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟과 관련된다.The present invention relates to a sputtering target regeneration method and a sputtering target regenerated by the method so as to reduce the consumption of a target material as a rare resource by regenerating a target material in a target used in a sputtering process.
스퍼터링은 낮은 진공 환경에서 플라즈마가 된 아르곤 가스 등이 가속하여 타겟 물질의 표면에서 원자를 분출시키고, 분출된 원자가 기판에 날아가 증착됨으로써 박막을 형성시키는 공법이다. 이온화된 가스가 타겟 물질과 충돌하면서 타겟 물질의 원자를 분리시키므로 사용에 따라 타겟 물질의 손실이 발생된다.Sputtering is a method in which argon gas or the like, which has become plasma in a low vacuum environment, accelerates to eject atoms from the surface of a target material, and the ejected atoms are deposited on the substrate to form a thin film. The ionized gas collides with the target material and separates atoms of the target material, so that loss of the target material occurs depending on use.
타겟 물질의 표면에서 이루어지는 원자의 분출은 그 위치를 특정하기 어려우므로, 분출이 이루어질 수 있는 면적만큼 넓은 타겟을 장착하게 된다. 그러나 타겟 물질의 손실은 좁은 면적에 집중되는 경향이 있어, 사용되지 못한 잔여 타겟 물질이 남게 된다. 통상적인 반도체 공정에서 타겟 물질은 30% 정도만 사용되고, 나머지는 폐기되고 있다.Since it is difficult to specify the position of the atom ejection made on the surface of the target material, the target is mounted as wide as the area capable of ejection. However, the loss of target material tends to concentrate on a narrow area, leaving unused residual target material. In a typical semiconductor process, only about 30% of the target material is used, and the remainder is discarded.
귀금속을 타겟 물질로 사용하는 스퍼터링 타겟 중 금 스퍼터링 타겟은 반도체 공정에서 RDL(Redistributed Layer) 또는 범프(Bump) 형성을 위해 많이 사용된다. 여기에서 타겟 물질로 사용되는 금(Au)은 고가의 물질이다. 스퍼터링 타겟의 사용 효율이 매우 저조한 실정이므로 금 스퍼터링 타겟과 같이 고가의 귀금속으로 이루어진 스퍼터링 타겟의 사용 효율을 높이기 위한 방안이 필요하다.Among sputtering targets using noble metal as a target material, gold sputtering targets are often used for RDL (Redistributed Layer) or bump formation in semiconductor processing. Here, gold (Au) used as a target material is an expensive material. The sputtering target has a very low efficiency of use. Therefore, there is a need for a method for increasing the use efficiency of a sputtering target made of a noble metal such as a gold sputtering target.
본 발명은, 타겟본체의 소모되지 않은 부분을 깎아내고 타겟을 재생하므로 원소재의 투입량을 혁신적으로 감소할 수 있고, 깎아낸 타겟본체의 구성 물질을 플라즈마 공정에 따라 고순도의 분말을 제조하여 투입함으로써 재생 효율을 향상시킨 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟을 제시한다.The present invention can reduce the amount of raw material input by cutting off the unused portion of the target body and regenerating the target, and by manufacturing the material of the scraped target body by preparing a high purity powder according to the plasma process A regeneration method of a sputtering target having an improved regeneration efficiency, and a regenerated sputtering target.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 폐타겟을 재생하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법으로서, 폐타겟의 백킹 플레이트로부터 일정 부분이 소모된 타겟본체를 분리하는 제1단계, 상기 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내고 세정하는 제2단계, 상기 제2단계에서 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조하는 제3단계, 상기 제1단계를 거친 타겟본체의 소모된 부위에 상기 제2단계에서 제조된 원재료 분말을 충진하고 가압하여 성형체를 제조하는 제4단계, 상기 제4단계에서 제조된 성형체에 온도와 압력을 가하며 소결하여 소결체를 형성하는 제5단계 및 상기 제5단계에서 형성된 소결체를 깎인 부분과 대응되는 형상을 가지는 백킹 플레이트에 접합하는 제6단계를 포함하는 스퍼터링 타겟의 재생방법을 제시한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sputtering target by regenerating a waste target, the method comprising: a first step of separating a consumed target body from a backing plate of a waste target; A third step of preparing a target raw material powder containing a constituent material of the target body sliced in the second step as a material, a second step of cutting and cleaning a predetermined portion of the unused portion, A fourth step of filling the raw material powder produced in the second step with the consumed part of the main body to produce a molded body by filling and pressurizing the raw material powder, a fifth step of forming a sintered body by applying a temperature and a pressure to the formed body, And a sixth step of joining the sintered body formed in the fifth step to a backing plate having a shape corresponding to the cut portion of the sintered body, Suggest how to reproduce get.
상기 제3단계에서, 원재료 분말의 제조는 플라즈마 공법을 이용하여 제조하고, 제조된 분말의 결정립은 15㎛ 이하의 구상분말일 수 있다.In the third step, the raw material powder may be prepared by plasma processing, and the crystal grains of the powder may be spherical powder of 15 탆 or less.
상기 제4단계에서, 가압 압력은 60~150 MPa이고, 성형체의 상대밀도는 56% 이상일 수 있다.In the fourth step, the pressing pressure may be 60 to 150 MPa, and the relative density of the molded body may be 56% or more.
또한 상기 제5단계에서, 가압 압력은 10~20MPa이고, 가압 온도는 700~800℃일 수 있다.In the fifth step, the pressing pressure may be 10 to 20 MPa, and the pressing temperature may be 700 to 800 ° C.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 위의 재생방법에 의해 제조되고, 스퍼터링 공정 중 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아낸 타겟본체, 상기 타겟본체와 동일한 성분을 가지고 상기 타겟본체 중 소모된 부분에 충진되어 형성되는 소결체층 및 일면에 상기 타겟본체의 깎인 부분과 대응되는 돌출부를 가지고, 상기 돌출부가 상기 타겟본체의 깎인 부분과 서로 맞물려서 접합되는 백킹 플레이트를 포함하는 스퍼터링 타겟을 제시한다.In order to solve the above problems, the present invention provides, as an embodiment, a sputtering method for sputtering a target body, which is manufactured by the above-mentioned regeneration method, And a backing plate having a sintered product layer formed to be filled in a consumed portion and a protrusion corresponding to a cut portion of the target body on one surface and the protrusion being engaged with the cut portion of the target body to be engaged with each other .
상기 스퍼터링 타겟에서, 상기 타겟본체는 금으로 이루어지고, 상기 타겟본체의 테두리에는 함몰부가 형성되고, 중앙에는 함몰홈이 형성되며, 반도체 공정에서 RDL(Redistributed Layer) 또는 범프(Bump) 형성을 위해 사용될 수 있다.In the sputtering target, the target body is made of gold, a depression is formed in the rim of the target body, a depression groove is formed in the center, and a depression groove is formed in the center of the depression, .
본 발명의 실시예에 따르면, 폐타겟을 재생함에 있어서 원소재의 투입량을 혁신적으로 감소시킬 수 있고 재생 효율을 높일 수 있으며 공정시간 및 제조 원가를 대폭적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, when the waste target is regenerated, the amount of the raw material can be innovatively reduced, the regeneration efficiency can be increased, and the process time and manufacturing cost can be greatly reduced.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. The effects of the present invention will be clearly understood and understood by those skilled in the art, either through the specific details described below, or during the course of practicing the present invention.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생 절차에 따른 각 단계를 간략히 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시한 단계 이후를 간략히 나타낸 도면.FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams schematically showing respective steps according to a regeneration procedure of a noble metal sputtering target according to an embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 3 is a simplified view after step shown in Fig. 2; Fig.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method of regenerating a sputtering target according to the present invention and a structure, function and action of the regenerated sputtering target will be described. It should be noted, however, that the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the drawings.
또한 도면에서는 이해를 돕기 위하여, 구성요소들의 형상, 두께 등을 과장 표현하거나 간소화하고 있다.Also, for the sake of understanding, the figure shows exaggerated shape or thickness of the components and simplifies them.
첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, therefore, are not to be construed as limiting the technical spirit of the invention. It is to be understood that the invention is not to be limited by any of the details of the description to those skilled in the art from the standpoint of a person skilled in the art that any or all of the drawings shown in the drawings are not necessarily the shape,
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생 절차에 따른 각 단계를 간략히 나타낸 도면이다.FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams schematically showing respective steps of a regeneration procedure of a noble metal sputtering target according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 타겟의 재생방법은 백킹 플레이트로부터 폐타겟을 분리하는 단계, 폐타겟을 이형상으로 가공 및 세정하는 단계, 원재료 분말을 제조하는 단계, 이형상으로 제작된 금형을 이용하여 성형하는 단계, 이형상 성형체를 소결하는 단계, 타겟본체를 백킹 플레이트에 접합 및 가공하는 단계를 포함한다.A method of regenerating a sputtering target according to an embodiment of the present invention includes the steps of separating the waste target from the backing plate, processing and cleaning the waste target in the form of a mold, producing a raw material powder, molding using the mold , Sintering the molded article, and bonding and processing the target body to the backing plate.
이하 상기의 공정 단계에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the above process steps will be described in detail.
(1) 백킹 플레이트로부터 폐타겟을 분리한다.(1) Separate the waste target from the backing plate.
사용된 스퍼터링 타겟은 백킹 플레이트(10A) 상에 타겟본체(20A)가 접합되어 있고, 상단부에는 소모된 부위가 파인 형태로 존재하고 있다. 소모된 부위의 형태는 부정형이며, 대략 W 모양의 홈의 형상으로 남는다.In the used sputtering target, the target
도 1(a)에서 백킹 플레이트(10A)와 타겟본체(20A)는 접합재(도시 생략)로 접합되어 있다. 타겟본체(20A)를 백킹 플레이트(10A)에서 분리하기 위하여, 접합재의 용융 온도까지 스퍼터링 타겟(100A)을 승온시킬 필요가 있다.In Fig. 1 (a), the
스퍼터링 타겟을 승온시키기 위하여 핫플레이트가 사용될 수 있다. 이와 달리 스퍼터링 타겟을 적정온도로 승온시키기 위하여 공지된 다양한 승온 장치가 사용될 수 있다.A hot plate may be used to raise the temperature of the sputtering target. Alternatively, various known temperature raising devices may be used to raise the temperature of the sputtering target to an appropriate temperature.
백킹 플레이트와 타겟본체를 접합시키는 데에 사용된 접합재에 따라 승온시킬 온도가 결정된다. 이때 접합재로 인듐(In)이나 주석(Sn)이 주로 사용되므로, 스퍼터링 타겟을 200℃ 내지 250℃로 승온시킨 상태에서 30분 내외로 유지하여, 백킹 플레이트에서 타겟본체를 분리시킬 수 있게 된다(도 1(b)).The temperature to be heated is determined by the bonding material used to bond the backing plate to the target body. In this case, since the indium (In) or tin (Sn) is mainly used as the bonding material, the sputtering target is maintained at about 200 to 250 DEG C for about 30 minutes to separate the target body from the backing plate 1 (b)).
(2) 타겟본체를 이형상으로 가공하고 세정한다. (2) The target body is processed into a different shape and cleaned.
타겟본체를 이형상으로 가공하는 것은 타켓본체를 다른 형상으로 가공한다는 것을 의미하는 것으로서 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내는 방식으로 이루어질 수 있다. 도 1(c)를 참조하면 타겟본체(20B)는 테두리에 깊은 함몰부(21)가 형성되고 중앙에 함몰홈(22)이 형성된 형태가 된다. 여기서 타겟본체를 깎는 장치는 공지된 바와 같은 MCT 등이 사용될 수 있다.The step of machining the target body into a different shape means machining the target body into a different shape, and may be performed by cutting out a portion of the unused portion of the target body. Referring to FIG. 1 (c), the
이러한 타겟본체(20B)의 형상은 일측이 개구된 중공부(11, 41, 51)를 갖고 중공부(11, 41, 51)의 중심에 돌출부(12, 42, 52)가 형성된 형태의 성형몰드, 소결몰드 및 백킹 플레이트와 대응하는 형상이다. The shape of the target
이와 같이 가공된 타겟본체를 왕수를 이용하여 세정할 수 있다. 세정함에 따라 타겟본체 표면에 부착된 인듐 및 불순물을 제거할 수 있다. 한편 가공과 세정은 동시에 이루어질 수도 있다.The thus processed target body can be cleaned using aqua regia. The indium and impurities attached to the surface of the target body can be removed. On the other hand, processing and cleaning may be performed at the same time.
(3) 타겟본체를 이형상으로 가공하는 과정에서 생성된 부산물을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조한다.(3) The target raw material powder is prepared by including the by-product produced in the course of processing the target body in the form of a mold.
타겟본체를 이형상으로 가공하는 과정에서 타겟본체의 테두리에는 함몰부가 형성되고 중앙에는 함몰홀이 형성되게 되는데 이 과정에서 타겟본체의 일부가 깎이게 된다. 이와 같이 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 하여 타겟 원재료 분말을 제조할 수 있다.In the course of processing the target body in the form of a mold, a depression is formed in the rim of the target body, and a depression hole is formed in the center. In this process, a part of the target body is shaved. The target raw material powder can be produced using the constituent material of the target body cut out in this manner as a material.
또한 폐타겟의 타겟본체를 이형상으로 가공할 때 문제가 생겨 폐기할 필요가 있는 경우에는 폐기되는 타겟본체 역시 원재료 분말의 재료로 할 수 있다. 한편 폐타겟만을 이용하여 원재료 분말을 만들기에 재료가 부족할 경우에는 새로운 원재료 분말을 투입할 수도 있다.In addition, when it is necessary to dispose of the target body of the waste target due to a problem when the target body is deformed, the waste target body may also be made of the raw material powder. On the other hand, when the material is insufficient to make the raw material powder using only the waste target, a new raw material powder may be added.
분말의 제조는 플라즈마 장치를 이용하여 진행한다. 진공의 챔버 내부에 99.995중량% 이상의 깎여나온 타겟본체의 구성 물질 또는 폐타겟의 타겟본체를 절단하여 투입한다. 이때 투입되는 중량은 500~2000g이 되도록 한다. 투입 중량이 500g 미만의 경우 플라즈마가 도가니와 반응하여 파손될 위험이 크며, 투입 중량이 2000g을 초과하는 경우 용탕이 도가니 외부로 넘쳐 챔버와 부착될 가능성이 존재한다. 주입된 원료는 저 전력에 의한 플라즈마를 형성시켜 단순 용융시킨 후 불순물을 제거한다. 이때 플라즈마 전력을 낮게(5~10kw) 조절하여 저 융점의 불순물을 기화시키고 진공장치에 의해 외부로 제거한다. 이는 특히 타겟 제조 공정에서 사용되는 인듐 제거에 효과적이다.The preparation of the powder proceeds using a plasma apparatus. The target substance of the constituent material of the target body or the target of the waste target, which is cut out by more than 99.995% by weight, is cut into the chamber of the vacuum chamber. At this time, the weight is 500 ~ 2000g. If the input weight is less than 500 g, the plasma reacts with the crucible and is likely to be damaged. If the input weight exceeds 2000 g, there is a possibility that the molten metal overflows outside the crucible and adheres to the chamber. The injected raw material forms a plasma by low electric power and simply melts and removes impurities. At this time, the plasma power is controlled to be low (5 to 10 kW) to vaporize impurities having a low melting point and to be removed to the outside by a vacuum device. This is particularly effective for indium removal used in the target manufacturing process.
불순물이 제거된 후 전력을 상승시켜 고순도의 분말의 제조한다. 이때 사용되는 전력은 15~20kw로 전력을 상승시켜 분말을 제조한다. 또한 사용되는 플라즈마 가스는 아르곤 또는 아르곤과 질소의 혼합가스를 이용한다. 한편 제조된 분말의 균일성을 확보하기 위해 분급을 실시한다. 분급은 150mesh 분급체를 이용하여 실시한다. 소결시 150mesh 이하의 분말을 사용하며 150mesh 이상의 분말은 분말제조에 다시 투입한다.After the impurities are removed, the power is raised to produce a high-purity powder. At this time, power is increased to 15 ~ 20kw to produce powder. The plasma gas used is a gas mixture of argon or argon and nitrogen. On the other hand, classification is carried out to ensure uniformity of the produced powder. Classification is carried out using 150mesh class feeder. Powder of 150mesh or less is used for sintering and powder of 150mesh or more is added to powder.
(4) 제조된 고순도 분말을 투입하여 새로운 타겟본체를 성형한다.(4) The produced high-purity powder is injected to form a new target body.
이형상으로 제조된 성형 몰드(40)에 가공된 타겟본체(20B)를 장입 후 위 공정에서 제조된 원재료 분말(G)을 충진시킨다(도 2(a) 참조). 투입되는 분말은 가공된 타겟본체의 중량과의 합이 최종 타겟 중량의 110~120%가 되도록 투입한다. 가공된 타겟본체와 분말을 합한 중량이 110% 미만일 경우 최종 가공 시 목적 두께에 미달할 수 있고 120%를 초과하는 경우 가공 시간이 장시간 소요되며, 가공 스크랩(scrap)의 증가로 인하여 회수시간 및 비용이 증가된다. 성형 프레스의 압력은 60~150MPa이 되도록 하고, 유지 시간은 30~90초로 한다. 이 과정을 통해 새로운 타겟본체의 성형체를 얻는다.After filling the processed
(5) 성형된 성형체를 소결한다.(5) Sinter the formed body.
이형상의 성형 몰드(40)와 동일한 형태의 소결 몰드(50, 카본 몰드)에 성형체를 충진 후 핫 프레스 챔버(Hot Press Chamber)에 장입 후 진공펌프를 이용하여 감압을 실시한다(도 2(c) 참조). 이때 진공 분위기는 5.0x10-4 torr 이하까지 배기를 실시한 후 소결을 진행한다. 소결 온도는 700~800℃로 하고, 시간은 10~15시간으로 하며, 압력은 10~20MPa로 하여 가압을 실시한다. 이 과정을 통해 소결체를 얻는다. 소결 완료 후 챔버온도가 100℃ 이하가 되면 소결체를 꺼낸다. 꺼낸 소결체의 상대밀도가 99.0% 이상일 경우 최종 가공단계로 넘어간다. 상대밀도가 99.0% 미만일 경우 성막 시 파티클(Prticle) 이나 노쥴(Nodule)이 발생할 가능성이 높아지므로 소결체를 분말 제조 공정에 재사용한다. 완성된 소결체는 새로운 타겟본체(20)로 사용된다.The molded body is filled in a sintered mold (50, carbon mold) having the same shape as that of the molding die 40 in the deformed shape, and then charged into a hot press chamber, followed by decompression using a vacuum pump (FIG. 2 (c) Reference). At this time, the vacuum atmosphere is exhausted to 5.0 × 10 -4 torr or less and then sintering is performed. The sintering temperature is 700 to 800 ° C, the time is 10 to 15 hours, and the pressure is 10 to 20 MPa. Through this process, a sintered body is obtained. After the completion of the sintering, if the chamber temperature falls below 100 ° C, the sintered body is taken out. If the sintered body has a relative density of 99.0% or more, the process proceeds to the final processing step. When the relative density is less than 99.0%, there is a high possibility that particles or nodules are generated at the time of film formation, so that the sintered body is reused in the powder manufacturing process. The finished sintered body is used as a
(6) 소결체를 가공하고 백킹 플레이트와 본딩(bonding)을 실시한다.(6) The sintered body is processed and bonded to the backing plate.
소결체 표면에 부착된 카본을 선반을 이용하여 제거 후 도 3(a)에 도시된 바와 같이 백킹 플레이트(10)와 본딩을 실시한다. 본딩은 인듐을 이용하여 실시하며, 온도는 200~250℃로 한다. 본딩 후 초음파 탐상을 이용하여 본딩율을 측정한다. 측정된 본딩율은 99.0% 이상이 되어야 한다. 본딩율이 99.0% 이하일 경우 디본딩(debonding) 후 본딩을 재실시한다.Carbon adhering to the surface of the sintered body is removed using a lathe, and bonding is performed with the
(7) 본딩된 타겟을 가공한다(7) Process bonded targets
본딩 후 선반을 이용하여 최종목적 두께까지 가공한다. 가공된 타겟은 세정 후 포장한다. 이와 같은 과정을 통해 스퍼터링 타겟의 재생이 완료된다.After bonding, use the shelf to finish to the final thickness. The processed target is cleaned and packed. Through this process, the reproduction of the sputtering target is completed.
이와 같이 본 발명의 실시에에 따르면 스퍼터링 타겟 제조시 원소재의 투입량을 혁신적으로 감소시킬 수 있고 재생 효율을 높일 수 있으며 공정시간 및 제조 원가를 대폭적으로 감소시킬 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, the amount of the raw material can be innovatively reduced during the production of the sputtering target, the regeneration efficiency can be increased, and the process time and manufacturing cost can be greatly reduced.
도 3(b)는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 타겟의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 (b) is a cross-sectional view schematically showing a structure of a sputtering target according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 타겟(100)의 구조는, 스퍼터링 공정 중 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내어 이형상으로 가공된 타겟본체(20B)와 타겟본체와 동일한 성분을 가지고 타겟본체 중 소모된 부분에 충진되어 형성되는 소결체층(30) 및 일면에 타겟본체(20B)의 깎인 부분과 대응되는 돌출부(12)를 가지고 돌출부가 폐타겟의 깎인 부분과 서로 맞물려서 접합되는 백킹 플레이트(10)를 포함한다. 도 3(b)에서 가공된 타겟본체(20B)와 소결체층(30)의 경계를 가상의 경계선(B)으로 표시하였다.Referring to the drawings, a structure of a
이때 타겟본체의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 스퍼터링 타겟에서 타겟본체가 가질 수 있는 모든 형상, 예컨대 직육면체 블록, 원통형 등일 수 있다.At this time, the shape of the target body is not particularly limited, and may be any shape that the target body can have in the sputtering target, such as a rectangular parallelepiped block, a cylindrical shape, or the like.
상기와 같이, 본 발명의 스퍼터링 타겟을 구성하는 타겟본체는 폐타겟의 일정 부분을 깎아내고 깎아낸 부분을 백킹 플레이트로 대체하기 때문에, 스퍼터링 타겟의 주요 부분을 이루는 귀금속의 사용량을 유의적으로 감소시킬 수 있다. 이때 타겟본체와 백킹 플레이트는 서로 맞물린 상태로 접합되므로, 구조적 및 물적으로 안정성을 나타낼 수 있다.As described above, since the target body constituting the sputtering target of the present invention carries out a certain portion of the waste target and replaces the cut portion with the backing plate, the amount of the noble metal forming the main part of the sputtering target is significantly reduced . At this time, since the target body and the backing plate are bonded to each other in a state of being engaged with each other, the structure and material can exhibit stability.
여기에서 타겟본체의 성분은 스퍼터링 타겟을 구성하는 당 분야에 알려진 통상적인 증착재료일 수 있으며 예를 들어 고가의 귀금속일 수 있다. 귀금속의 예로는, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 인듐(In), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 구리(Cu) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2이상의 합금을 들 수 있다.Wherein the components of the target body may be conventional deposition materials known in the art to constitute the sputtering target and may be, for example, expensive precious metals. Examples of the noble metal include gold, silver, platinum, indium, iridium, ruthenium, tantalum, chromium, cobalt, Copper (Cu), and tungsten (W).
기존에는 30~35% 사용한 타겟을 회수 후 신규로 제조하는 방법을 사용하였고 이에 따라 사용 후 잔량인 65~70%의 폐타겟를 회수하는 비용과 제작하는 시간이 증가였다. 본 발명의 스퍼터링 타겟의 경우 상술한 바와 같은 재생을 통해 원재료 분말의 양을 종래의 70%에서 30% 미만으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라 폐타겟을 회수하는 비용과 제작하는 시간을 줄일 수 있다.Previously, 30 ~ 35% of used target was recovered and new manufacturing method was used. Therefore, the cost of recovering the remaining target of 65 ~ 70% of the residual amount after use and the time of fabrication were increased. In the case of the sputtering target of the present invention, the amount of the raw material powder can be reduced from 70% to less than 30% by the above-described regeneration. As a result, the cost of collecting the waste target and the time for producing the waste target can be reduced.
한편 이형상으로 가공하는 타겟본체는 원형인 것이 바람직하다. 원형의 폐타겟은 여러 가지 가공법을 적용할 수 있어 타겟본체를 깎는 것이 용이하다. 한편 타겟본체의 테두리에는 함몰부를 형성하고, 중앙에는 함몰홈을 형성할 수 있다. 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 공정을 수행함에 따라 양 테두리에서 일정 거리 떨어진 부분의 소모량이 큰 대략 W자 모양의 단면을 가지게 된다. 스퍼터링 타겟이 소모되는 부분의 형상을 고려할 때 테두리의 함몰부와 중앙에 함몰홈이 형성되도록 하면 가공이 용이하면서도 최대의 재생율을 얻을 수 있다.
On the other hand, it is preferable that the target body to be processed into a deformed shape is circular. The circular lung target can be applied with various processing methods, and it is easy to cut the target body. On the other hand, a depression may be formed at the rim of the target body, and a depression groove may be formed at the center. The sputtering target has a substantially W-shaped cross section having a large consumption amount at a distance away from both edges by performing the sputtering process. Considering the shape of the portion consumed by the sputtering target, depressed portions of the rim and depressed grooves formed at the center can facilitate the processing and achieve the maximum reproduction rate.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법에 대하여 실험예(실시예 및 비교예 포함)를 들어 상세하게 설명한다. 하기의 실험예 중 실시예는 본 발명의 한 형태를 제시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Next, a method of regenerating a noble metal sputtering target according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to experimental examples (including examples and comparative examples). The following examples are merely illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
먼저 사용된 금 스퍼터링 타겟의 백킹 플레이트로부터 타겟본체를 분리하고 타겟본체를 이형상으로 가공하였다. 이형상으로 가공된 타겟본체를 왕수 처리를 하여 표면에 부착된 오염물을 제거하였다. 세정 완료 후 타겟본체 200g을 확보하였다. 타겟 제조에 사용할 분말을 플라즈마 장비를 이용하여 제조하였다. 도가니에 잉곳으로 금 폐타겟 1000g을 장입하고 로타리 펌프를 이용하여 10-2torr까지 감압한 후 아르곤(Ar) 투입에 의해 아르곤 분위기를 조성한 상태에서 투입된 폐타겟과 고순도의 W 전극봉에 플라즈마를 형성시켜 금 분말을 제조하였다. 초기에는 5kw로 폐타겟에 잔류하는 불순물을 제거하였으며, 사용 전력을 15kw, 20kw 조건으로 상승하여 고순도의 미세한 분말을 제조하였다. 플라즈마를 이용한 금 분말 제조공정의 조건을 표 1에 나타내었다. 비교를 위해 전력 25kw로 상승시켜 분말을 제조하였다. 플라즈마를 이용하여 분말을 850g 제조하였으며 제조된 분말을 분급을 통하여 150mesh 이하의 분말 750g을 확보하였다. 제조된 분말의 순도, 평균 분말 크기 및 카본 함량을 표 2에 나타내었다.First, the target body was separated from the backing plate of the gold sputtering target used, and the target body was processed into a release profile. The target body, which had been processed in the form of a mold, was subjected to a water treatment to remove contaminants adhering to the surface. After the completion of cleaning, 200 g of the target body was secured. Powders to be used for target manufacture were prepared using plasma equipment. A 1000 g of gold waste target was charged into the crucible and the pressure was reduced to 10 -2 torr using a rotary pump. Then, argon (Ar) was introduced into the argon atmosphere to form a plasma in the waste target and the high-purity W electrode Gold powder was prepared. Initially, impurities remained on the waste target were removed by 5 kw and the power was increased to 15 kw and 20 kw to produce fine powder of high purity. The conditions of the gold powder production process using the plasma are shown in Table 1. Powder was prepared by raising the power to 25 kw for comparison. Plasma was used to produce 850g of powder. The powder was classified to obtain 750g powder with 150mesh or less. The purity, average powder size and carbon content of the powder thus prepared are shown in Table 2.
표 2를 참조하면 위와 같이 플라즈마에 의해 제조된 금 분말은 10~15㎛ 수준의 구상화된 분말임을 확인하였다. 또한 순도는 99.998~99.999중량%임을 확인하였다. 카본 함량은 전력이 증가함에 따라 50ppm에서 119ppm으로 급격히 상승하는 경향을 보이고 있다. 전력이 증가하면 도가니 표면의 카본이 제조된 분말과 반응하여 카본 함량이 증가되는 경향을 보인다. 제조된 분말의 카본이 높아지면 최종 타겟을 이용한 성막 시 노쥴(Nodule) 형성 등의 영향을 줄 수 있다. 따라서 사용전력은 5kw~20kw로 함이 바람직하다.Referring to Table 2, it was confirmed that the gold powder produced by plasma as above was sphericalized powder having a particle size of 10 ~ 15 탆. It was confirmed that the purity was 99.998 to 99.999% by weight. The carbon content tends to rise sharply from 50 ppm to 119 ppm with increasing power. As the power increases, the carbon on the surface of the crucible reacts with the prepared powder and the carbon content tends to increase. If the carbon content of the powder is increased, nodules may be formed during film formation using the final target. Therefore, the power used is preferably 5 kW to 20 kW.
가공된 타겟본체 200g에 분말 750g을 투입하여 성형함으로써 성형체를 얻었다. 성형 조건은 60MPa, 90MPa, 120MPa, 150MPa의 압력을 가하고 60초간 유지하였다. 비교예로 40MPa, 170MPa의 압력을 가하고 60초간 유지하였다. 조건 및 결과를 표 3에 나타내었다. 성형 압력이 높아질수록 상대밀도는 증가하는 경향을 보였다. 상대밀도가 가장 높은 경우는 비교예 2로서 170MPa로 성형 시 가장 높은 상대밀도를 확보하였다. 하지만 성형 압력이 150MPa를 초과하는 경우에는 성형 후 꺼낼 때 금형 손상이 발생할 수 있으며, 금형 손상으로 인하여 타겟 순도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 성형 압력이 60MPa 미만의 경우에는 상대밀도가 낮아 취급 시 파손될 가능성이 높다. 이에 따라 성형 시 가장 적절한 조건은 60~150MPa이고 이 때의 상대밀도는 56% 이상이라는 것을 확인하였다(표 3 참조)750 g of powder was put into 200 g of the processed target main body and molded to obtain a molded body. The molding conditions were 60 MPa, 90 MPa, 120 MPa and 150 MPa, and the pressure was maintained for 60 seconds. As a comparative example, a pressure of 40 MPa and a pressure of 170 MPa was applied and maintained for 60 seconds. Conditions and results are shown in Table 3. Relative density increased with increasing molding pressure. When the relative density is the highest, Comparative Example 2 has the highest relative density when molded at 170 MPa. However, if the molding pressure exceeds 150 MPa, the mold may be damaged when the mold is taken out, and the target purity may be lowered due to the mold damage. When the molding pressure is less than 60 MPa, the relative density is low and there is a high possibility of breakage during handling. Accordingly, it was confirmed that the most suitable conditions at the time of molding were 60 to 150 MPa and the relative density at this time was 56% or more (see Table 3)
실시예 4의 성형체를 이용하여 소결을 진행하여 소결체를 얻었다. 소결온도는 700℃, 750℃, 800℃로 하고, 유지 시간은 12시간, 압력은 15MPa로 하여 소결을 실시하였다. 비교예로서 600℃, 850℃ 조건으로도 소결을 진행하였다. 진행된 결과를 표 4에 나타내었다. 표 4 결과로부터 800℃, 12시간, 15MPa 조건에서 상대밀도가 99.5% 이상인 고밀도 소결체를 확보하였다. 소결 온도가 650℃인 조건에서는 상대밀도가 98.3%로 사양 미달이며, 소결 온도가 850℃인 조건에서는 이형상으로 가공된 타겟본체가 용융되는 문제가 발생하였다.Sintering was carried out using the shaped body of Example 4 to obtain a sintered body. Sintering was carried out at sintering temperatures of 700 ° C, 750 ° C and 800 ° C, with a holding time of 12 hours and a pressure of 15 MPa. As a comparative example, sintering was also carried out at 600 ° C and 850 ° C. The results are shown in Table 4. From the results of Table 4, a high-density sintered body having a relative density of 99.5% or more was obtained at 800 ° C., 12 hours, and 15 MPa. The relative density was 98.3% under the condition of the sintering temperature of 650 ° C, and there was a problem that the target body processed into the deformed shape melted under the condition that the sintering temperature was 850 ° C.
800℃ 조건으로 제조된 소결체를 새로운 타겟본체로 하여 본딩 및 최종 형상으로 가공을 진행하였다. 가공 후 세정 작업을 실시하였다.The sintered body manufactured at 800 ℃ was used as a new target body and processed into the final shape. After the processing, a cleaning operation was performed.
상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법과 그에 따라 재생된 귀금속 스퍼터링 타겟은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the method of regenerating the noble metal sputtering target according to the embodiment of the present invention and the noble metal sputtering target regenerated according to the method of the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, All or some of the embodiments may be selectively combined.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100A, 100 : 타겟
10A, 10 : 백킹 플레이트 11: 중공부 12 : 돌출부
20A, 20B, 20 : 타겟본체 21 : 함몰부 22 : 함몰홈
30 : 소결체층
40 : 성형 몰드 41 : 중공부 42 : 돌출부
50 : 소결 몰드 51 : 중공부 52 : 돌출부
G : 원재료 분말 B : 경계선100A, 100: target
10A, 10: backing plate 11: hollow part 12:
20A, 20B, 20: target body 21: depression 22: depression groove
30: sintered layer
40: forming mold 41: hollow portion 42:
50: sintered mold 51: hollow part 52:
G: raw material powder B: boundary
Claims (6)
폐타겟의 백킹 플레이트로부터 일정 부분이 소모된 타겟본체를 분리하는 제1단계,
상기 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 테두리와 밑면의 일정 부분을 깎아내고 세정하는 제2단계,
상기 제2단계에서 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조하는 제3단계,
상기 제1단계를 거친 타겟본체의 소모된 부위에 상기 제2단계에서 제조된 원재료 분말을 충진하고 가압하여 성형체를 제조하는 제4단계,
상기 제4단계에서 제조된 성형체에 온도와 압력을 가하며 소결하여 소결체를 형성하는 제5단계 및
상기 제5단계에서 형성된 소결체를 깎인 부분과 대응되는 형상을 가지는 백킹 플레이트에 접합하는 제6단계
를 포함하는 스퍼터링 타겟의 재생방법.A method for producing a sputtering target by regenerating a waste target,
A first step of separating the consumed target body from the backing plate of the waste target,
A second step of cutting and cleaning a portion of a rim and a bottom surface of the unused portion of the target body,
A third step of preparing a target raw material powder containing the constituent material of the target body sliced in the second step as a material,
A fourth step of filling the raw material powder produced in the second step into a consumed part of the target body through the first step and pressing the raw material powder to produce a molded body,
A fifth step of forming a sintered body by applying a temperature and a pressure to the formed body manufactured in the fourth step and sintering,
A sixth step of joining the sintered body formed in the fifth step to a backing plate having a shape corresponding to the cut portion
And a sputtering target.
상기 제3단계에서, 원재료 분말의 제조는 플라즈마 공법을 이용하여 제조하고, 제조된 분말의 결정립은 15㎛ 이하의 구상분말인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법.The method according to claim 1,
Wherein, in the third step, the raw material powder is produced by a plasma process, and the crystal grains of the produced powder are spherical powders of 15 m or less.
상기 제4단계에서, 가압 압력은 60~150 MPa이고, 성형체의 상대밀도는 56% 이상인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법.The method according to claim 1,
In the fourth step, the pressing pressure is 60 to 150 MPa, and the relative density of the molded article is 56% or more.
상기 제5단계에서, 가압 압력은 10~20MPa이고, 가압 온도는 700~800℃인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법. The method of claim 3,
Wherein in the fifth step, the pressing pressure is 10 to 20 MPa, and the pressing temperature is 700 to 800 ° C.
스퍼터링 공정 중 소모되지 않은 부분 중 테두리와 밑면의 일정 부분을 깎아낸 타겟본체,
상기 타겟본체와 동일한 성분을 가지고 상기 타겟본체 중 소모된 부분에 충진되어 형성되는 소결체층 및
일면에 상기 타겟본체의 깎인 부분과 대응되는 돌출부를 가지고, 상기 돌출부가 상기 타겟본체의 깎인 부분과 서로 맞물려서 접합되는 백킹 플레이트
를 포함하는 스퍼터링 타겟.A process for producing a polyester resin, which is produced by the regeneration method of any one of claims 1 to 4,
A target body which is cut out of a portion of the undersurface and the underside of the unused portion during the sputtering process,
A sintered body layer formed by filling the consumed portion of the target body with the same component as the target body,
Wherein the projecting portion has a projecting portion corresponding to a cut portion of the target body on one surface thereof and the projecting portion is engaged with the cut-
And a sputtering target.
상기 타겟본체는 금으로 이루어지고,
상기 타겟본체의 테두리에는 함몰부가 형성되고, 중앙에는 함몰홈이 형성되며,
반도체 공정에서 RDL(Redistributed Layer) 또는 범프(Bump) 형성을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.6. The method of claim 5,
Wherein the target body is made of gold,
A depression is formed in a rim of the target body, a depression groove is formed in the center,
Wherein the sputtering target is used for forming a redistributed layer (RDL) or a bump in a semiconductor process.
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| JP2013001971A (en) | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Solar Applied Materials Technology Corp | Reproduced sputtering target and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180047843A (en) | 2018-05-10 |
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