KR102332893B1 - Method for a variety metal bonding on precious metals sputtering target decrease raw materials and the sputtering target prepared thereby - Google Patents
Method for a variety metal bonding on precious metals sputtering target decrease raw materials and the sputtering target prepared thereby Download PDFInfo
- Publication number
- KR102332893B1 KR102332893B1 KR1020150038200A KR20150038200A KR102332893B1 KR 102332893 B1 KR102332893 B1 KR 102332893B1 KR 1020150038200 A KR1020150038200 A KR 1020150038200A KR 20150038200 A KR20150038200 A KR 20150038200A KR 102332893 B1 KR102332893 B1 KR 102332893B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- noble metal
- sputtering target
- target
- manufacturing
- metal
- Prior art date
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
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 스퍼터링 공정에 사용된 귀금속 폐타겟의 3차원 프로파일을 이용하여, 귀금속 사용량이 저감된 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering target in which the amount of precious metal used is reduced by using a three-dimensional profile of the waste metal target used in the sputtering process, and a method for manufacturing the same.
Description
본 발명은 스퍼터링 공정(Sputtering Process)에 사용되는 귀금속 스퍼터링 타겟(Precious metal target) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실제 사용되어 소모되는 부분만큼만 귀금속을 포함하여 원소재 저감을 할 수 있는 스퍼터링 타겟의 신규 제조방법 및 이로부터 제조된 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
The present invention relates to a precious metal sputtering target used in a sputtering process and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a portion that is actually used and consumed, including precious metal, which can reduce raw materials It relates to a new method of manufacturing a sputtering target and a sputtering target manufactured therefrom.
스퍼터링 공정은 플라즈마에 의해 가속된 이온들이 타겟과 충돌하여 타겟에서 튀어나온 원자를 주변 기판의 표면에 증착하여 박막층을 형성하는 공정이다. 스퍼터링 공정에 의하여 반도체 메모리(RAM, MRAM, FeRAM), 헤드(MR, TMR), 캐패시터(Capacitor) 제조에 사용되는 웨이퍼(Wafer), 글라스(Glass), 기판(Substrate) 상의 전극층 또는 시드층을 형성할 수 있다. The sputtering process is a process in which ions accelerated by plasma collide with a target and deposit atoms protruding from the target on the surface of a peripheral substrate to form a thin film layer. Forming an electrode layer or a seed layer on a wafer, glass, and substrate used for manufacturing semiconductor memories (RAM, MRAM, FeRAM), heads (MR, TMR), and capacitors by sputtering process can do.
그런데 스퍼터링 공정에서 타겟에서 실제 소모되는 타겟의 양은 전체의 30% 내외에 불과하고 타겟의 대부분이 사용되지 못하고 남게 된다. 이렇게 소모되고 남은 약 70%에 해당하는 폐타겟은 폐기되거나 아니면 회수되어 새로운 스퍼터링 타겟을 제조하는데 사용될 수 있다. However, in the sputtering process, the amount of the target actually consumed from the target is only about 30% of the total, and most of the target remains unused. The waste target corresponding to about 70% of the remaining consumed in this way may be discarded or otherwise recovered and used to manufacture a new sputtering target.
한편 종래 폐타겟을 이용한 재활용 타겟은 회수된 폐타겟을 용해하거나 또는 분쇄한 후 소결하여 제조될 수 있다. 그러나, 제조과정에서 복잡한 공정을 거치면서 많은 시간과 비용이 소모되는 점이 문제가 되고 있다. 또한 폐타겟을 분말화할 때 불순물이 포함될 수 있어 제조된 재활용 타겟의 순도에 영향을 미칠 수 있다는 문제점도 제기되고 있다. 뿐만 아니라 폐타겟을 분말화하는 공정에서 강산 등을 사용하기 때문에 위험성이 높으며 다량의 폐액, 이산화탄소가 발생하여 환경오염 문제를 일으킬 수 있다. 또한 백킹 플레이트(Backing plate)와 타겟을 접합할 때 사용되는 사용되는 희소금속인 인듐(In)이 폐타겟 회수시 전부 손실됨으로써, 경제적이지 않다는 문제점도 있다.
Meanwhile, a recycling target using a conventional waste target may be prepared by dissolving or pulverizing the recovered waste target and then sintering. However, there is a problem in that a lot of time and money are consumed while going through a complicated process in the manufacturing process. In addition, there is also a problem that impurities may be included when pulverizing the waste target, which may affect the purity of the manufactured recycling target. In addition, since strong acid is used in the process of pulverizing the waste target, the risk is high, and a large amount of waste liquid and carbon dioxide may be generated, which may cause environmental pollution problems. In addition, since indium (In), a rare metal used when bonding a backing plate and a target, is completely lost when the waste target is recovered, there is a problem in that it is not economical.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 최종적으로 스퍼터링용 귀금속 스퍼터링 타겟의 미사용된 부분을 다른 금속으로 대체하거나, 또는 이의 형상을 달리하여 스퍼터링 공정에 사용되는 부분만 새롭게 제조함으로써, 귀금속 사용량을 저감하면서 경제적인 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been derived to solve the above problems, and finally replaces the unused part of the noble metal sputtering target for sputtering with another metal, or by changing the shape thereof to newly manufacture only the part used in the sputtering process, noble metal An object of the present invention is to provide an economical sputtering target and a method for manufacturing the same while reducing usage.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 (i) 스퍼터링 폐타겟의 소모부를 3차원 프로파일링하는 단계; (ⅱ) 상기 3차원 프로파일링된 소모부와 동일하며, 소정의 형상을 갖는 성형몰드와 소결몰드를 제조하는 단계; (ⅲ) 상기 성형몰드에 귀금속 원료분말을 충진하고 성형하여 성형체를 형성하는 단계; (ⅳ) 상기 성형체를 가압열처리하여 소결체를 형성하는 단계; 및 (v) 상기 소결체의 소정 형상이 형성된 일면 상에 이종(異種)의 제1금속층을 형성하고, 상기 제1금속층의 타면을 평탄화하는 단계를 포함하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: (i) three-dimensional profiling the consumption portion of the sputtering lung target; (ii) manufacturing a molding mold and a sintering mold identical to the three-dimensionally profiled consumption part and having a predetermined shape; (iii) forming a molded body by filling and molding the precious metal raw material powder in the molding mold; (iv) forming a sintered body by heat-treating the compact; and (v) forming a first metal layer of a different kind on one surface of the sintered body on which a predetermined shape is formed, and planarizing the other surface of the first metal layer.
여기서, 상기 스퍼터링 타겟 내 귀금속의 함량은, 스퍼터링 폐타겟의 소모부 양만큼 포함하되, 귀금속 100%를 이용한 신규 스퍼터링 타겟의 전체 중량 대비 70 중량% 이하인 원소재 절감형인 것이 바람직하다. Here, the content of the noble metal in the sputtering target includes as much as the amount of consumption of the sputtering waste target, but is preferably a raw material saving type that is 70% by weight or less relative to the total weight of the new sputtering target using 100% of the noble metal.
또한 본 발명은 (a) 스퍼터링에 의해 소모되는 증착재료로서 귀금속을 함유하는 소결체; (b) 상기 소결체의 일면 상에 형성되며, 상기 소결체와 성분이 상이한 제1금속층을 포함하며, 상기 소결체와 제1금속층이 접하는 계면(界面)은 스퍼터링 폐타겟의 소모부를 3차원 프로파일링하여 형성된 소정의 형상을 가지며, 상기 제1금속층의 타면은 평탄화된 것을 특징으로 하는 귀금속 소결체를 제공한다. In addition, the present invention (a) a sintered body containing a noble metal as a deposition material consumed by sputtering; (b) is formed on one surface of the sintered body, and includes a first metal layer different in composition from the sintered body, and the interface where the sintered body and the first metal layer are in contact is formed by three-dimensional profiling of the consumption part of the sputtering waste target It has a predetermined shape, and provides a noble metal sintered body, characterized in that the other surface of the first metal layer is planarized.
나아가, 본 발명은 전술한 귀금속 소결체; 및 상기 제1금속층의 평탄화면에 접합되어 상기 소결체를 지지하는 백킹 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟을 제공한다. Furthermore, the present invention provides the above-mentioned noble metal sintered body; and a backing bonded to the flat surface of the first metal layer to support the sintered body It provides a noble metal sputtering target comprising a; plate.
여기서, 상기 스퍼터링 타겟은 반도체 또는 자기기록장치 미디어의 박막층 형성 또는 반도체 스퍼터링 용도로 사용될 수 있다.
Here, the sputtering target may be used for forming a thin film layer of a semiconductor or magnetic recording device media or for semiconductor sputtering.
본 발명에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟은 실제 스퍼터링 공정에 사용되는 부분만 새롭게 제조하기 때문에, 스퍼터링 공정에 잔여하는 폐타겟 부분의 귀금속 부분;과 스퍼터링 타겟 제조시 사용되는 귀금속 부분의 양을 절감할 수 있어 제조단가를 낮출 수 있다. Since the noble metal sputtering target according to the present invention is newly manufactured only the part used in the actual sputtering process, the precious metal part of the waste target part remaining in the sputtering process; and the amount of the noble metal part used in manufacturing the sputtering target can be reduced. unit price can be lowered.
또한 본 발명에 의하여 이미 사용된 폐타겟을 직접 다시 사용하지 않음으로써 폐타겟 회수 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the cost of recovering the waste target by not directly reusing the already used waste target.
또한 본 발명에 의하여 폐타겟 사용에 따른 제조 공정 복잡화, 환경 오염 등의 문제를 줄일 수 있다.
In addition, according to the present invention, it is possible to reduce problems such as complexity of the manufacturing process and environmental pollution due to the use of the waste target.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 스퍼터링 타겟을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 스퍼터링 타겟을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 스퍼터링 타겟의 제조공정을 나타낸다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예 1~4에서 사용된 폐타겟의 소모부를 3차원 프로파일링((3D Profiling)한 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조된 Ta 타겟을 1,000W 파워로 스퍼터링한 후 측정된 증착율(Deposition rate) 및 1,000Å의 단위막을 형성하여 측정된 면저항의 결과이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조된 Ta 타겟의 스퍼터링 시간에 따른 박막의 두께 및 면저항을 측정한 결과이다.
<부호의 설명>
100: 귀금속 스퍼터링 타겟 110: 귀금속 소결체
120: 제1금속층 130: 백킹 플레이트1 shows a sputtering target according to an embodiment of the present invention.
2 shows a sputtering target according to another embodiment of the present invention.
3 shows a manufacturing process of a sputtering target according to an embodiment of the present invention.
Figures 4a to 4d are photographs of three-dimensional profiling (3D Profiling) of the consumption part of the lung target used in Examples 1 to 4 of the present invention.
5A and 5B show the deposition rate measured after sputtering the Ta target prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 with 1,000 W power and the sheet resistance measured by forming a unit film of 1,000 Å. It is the result.
6A and 6B are results of measuring the thickness and sheet resistance of the thin film according to the sputtering time of Ta targets prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 of the present invention.
<Explanation of code>
100: precious metal sputtering target 110: precious metal sintered body
120: first metal layer 130: backing plate
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.
일반적으로 스퍼터링 업체에서 사용되는 스퍼터링 타겟의 종류는 그 목적 및 방법에 따라 여러 재질이 있으며, 각 재질별 사용하는 부위는 한정되어 있다. 사용하는 부위는 스퍼터링 장비나 사용업체에 따라 상이하나, 보통 한 재질에 대해서는 장비의 변경 없이 지속적으로 사용하므로, 사용하고 남은 폐타겟의 형상은 항상 동일하다.In general, the type of sputtering target used in a sputtering company has several materials according to its purpose and method, and the area used for each material is limited. The part used is different depending on the sputtering equipment or the user, but since it is used continuously without changing the equipment for one material, the shape of the remaining waste target is always the same.
이에, 본 발명에서는 스퍼터링 업체에서 사용하는 폐스퍼터링 타겟의 사용부분을 3D Profiling하여, 실제 사용된 부분만 가압소결을 통해 소정의 형상을 갖는 소결체를 제조하고, 이러한 소결체를 다른 저가의 이종금속; 및/또는 백킹 플레이트와 접합하여 스퍼터링 타겟으로 사용하는 것을 특징으로 한다. Therefore, in the present invention, by 3D profiling the used part of the waste sputtering target used by the sputtering company, only the actually used part is manufactured by pressure sintering to manufacture a sintered body having a predetermined shape, and this sintered body is used in other inexpensive dissimilar metals; And/or it is characterized in that it is used as a sputtering target by bonding with a backing plate.
상기 제조방법을 통해서는 실제 스퍼터링 공정에 사용되는 부분만을 제조하기 때문에, 스퍼터링 공정 이후 폐타겟 잔여부를 구성하는 귀금속 양을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 초기 타겟 제조에 사용되는 귀금속 원소재의 원료량을 근본적으로 절감시킬 수 있으므로, 고가의 스퍼터링 타겟의 판매가격을 일정부분 감소할 수 있다. 또한 폐타겟 회수 비용을 절감할 수 있다.
Since only the part used in the actual sputtering process is manufactured through the above manufacturing method, it is possible to reduce the amount of precious metal constituting the remaining part of the waste target after the sputtering process, as well as reduce the amount of raw material of the precious metal raw material used for the initial target manufacturing. Because it can be reduced to, it is possible to reduce the selling price of the expensive sputtering target to a certain extent. In addition, it is possible to reduce the cost of collecting the waste target.
<소결체 및 스퍼터링 타겟><Sintered compact and sputtering target>
본 발명의 일 실시형태에 따른 귀금속계 복합 소결체(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이 귀금속 소결체(110), 상기 소결체의 일면 상에 형성되며, 상기 소결체와 성분이 상이한 제1금속층(120)을 포함한다.The noble metal-based composite sintered
상기 스퍼터링 타겟용 소결체(100)는 스퍼터링 공정에서 이미 사용된 폐타겟의 소모부와 동일한 3차원 프로파일을 구비하며, 바람직하게는 하기 도 4(a) 내지 도 4(d) 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 스퍼터링 타겟용 소결체(100)에는 스퍼터링 공정에서 사용되어 소모된 부분만큼만의 귀금속이 사용된다. 소모된 이후에 남게 되는 부분에는 증착재료인 귀금속이 사용되지 않고, 스퍼터링에 의해 소모되지 않는 저가의 제1금속층이 대신하게 된다. 이 점에서 소모된 이후에 남게 되는 부분과 소모된 부분에 모두 동일 소재의 금속이 사용되는 통상의 스퍼터링 타겟과 상이하다.The
본 발명에서, 상기 스퍼터링 타겟 내 귀금속의 함량은, 스퍼터링 폐타겟의 소모부 양만큼 포함하되, 귀금속 100%를 이용한 신규 스퍼터링 타겟의 전체 중량 대비 70 중량% 이하일 수 있다. In the present invention, the content of the noble metal in the sputtering target, including as much as the amount of consumption of the sputtering waste target, may be 70% by weight or less based on the total weight of the new sputtering target using 100% of the noble metal.
상기 귀금속 소결체(100)는 귀금속 원료분말로부터 형성된다. The noble metal sintered
사용 가능한 귀금속 원료분말의 비제한적인 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 1종의 귀금속 분말이거나 또는 2 이상의 상기 귀금속의 합금 분말이다.Non-limiting examples of the noble metal raw material powder that can be used include gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), indium (In), iridium (Ir), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), chromium (Cr) ), cobalt (Co), copper (Cu) and tungsten (W), or one kind of noble metal powder selected from the group consisting of, or an alloy powder of two or more of the noble metals.
이때, 상기 귀금속 원료분말은 신규 귀금속 원료분말을 사용하거나, 또는 귀금속계 폐타겟을 당 분야의 통상적인 방법에 따라 분말화하여 재생된 분말을 사용할 수도 있다. In this case, as the noble metal raw material powder, a novel noble metal raw material powder may be used, or a powder regenerated by pulverizing a noble metal-based waste target according to a conventional method in the art may be used.
상기 소결체(110)의 일면상에는 제1금속층(120)이 형성되는데, 상기 소결체(110)의 3차원 프로파일이 형성된 소정의 형상면과 맞물릴 수 있도록 대응된다.A
보다 구체적으로, 상기 제1금속층(120)은 상기 귀금속 소결체(110)와 접하는 일면 상에 소정의 3차원 프로파일 형상이 존재하며, 다른 일면은 백킹 플레이트(130)와 접합되도록 평탄화된 것이 바람직하다. More specifically, it is preferable that the
상기 제1금속층은 소결체 성분과 상이하기만 하면 특별히 제한되지 않으며, 일례로 구리(Cu), 알루미늄(Al), 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn), 철(Fe) 또는 이들의 1종 이상 조합된 형태를 사용할 수 있다. 여기서, 구리(Cu)와 알루미늄(Al) 등의 금속은 소결체와 접합시 스프레이 등과 같은 공정에서 접합강도가 가장 우수한 특성을 나타낼 뿐만 아니라 저가이므로 사용하기에 바람직하다. The first metal layer is not particularly limited as long as it is different from the sintered body component, and for example, copper (Cu), aluminum (Al), indium (In), zinc (Zn), tin (Sn), iron (Fe), or these A combination of one or more of these may be used. Here, metals such as copper (Cu) and aluminum (Al) are preferable to use because they exhibit the best bonding strength in processes such as spraying when bonding to a sintered body and are inexpensive.
또한 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 귀금속계 스퍼터링 타겟(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 귀금속 소결체(110); 및 상기 제1금속층(120)의 평탄화면에 접합되어 상기 소결체를 지지하는 백킹 플레이트(130);를 포함한다. In addition, a noble metal-based
여기서, 백킹 플레이트(130)는 상기 스퍼터링 타겟용 소결체(110)를 지지하는 기판으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 백킹 플레이트를 제한 없이 사용할 수 있다. 이때 백킹 플레이트를 구성하는 재료 및 이의 형상은 특별히 제한되지 않는다.
Here, the
<스퍼터링 타겟의 제조방법><Manufacturing method of sputtering target>
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 스퍼터링 타겟의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다. Hereinafter, a method for manufacturing a sputtering target according to an embodiment of the present invention will be described. However, it is not limited only by the following manufacturing method, and the steps of each process may be modified or selectively mixed as needed.
상기 제조방법의 바람직한 일 실시예를 들면, (i) 스퍼터링 폐타겟의 소모부를 3차원 프로파일링하는 단계; (ⅱ) 상기 3차원 프로파일링된 소모부와 동일하며, 소정의 형상을 갖는 성형몰드와 소결몰드를 제조하는 단계; (ⅲ) 상기 성형몰드에 귀금속 원료분말을 충진하고 성형하여 성형체를 형성하는 단계; (ⅳ) 상기 성형체를 가압 열처리하여 소결체를 형성하는 단계; 및 (v) 상기 소결체의 소정 형상이 형성된 일면 상에 이종(異種)의 제1금속층을 형성하고, 상기 제1금속층의 타면을 평탄화하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. For a preferred embodiment of the manufacturing method, (i) three-dimensional profiling the consumption portion of the sputtering lung target; (ii) manufacturing a molding mold and a sintering mold identical to the three-dimensionally profiled consumption part and having a predetermined shape; (iii) forming a molded body by filling and molding the precious metal raw material powder in the molding mold; (iv) forming a sintered body by heat-treating the compact; and (v) forming a different first metal layer on one surface on which a predetermined shape is formed of the sintered body, and planarizing the other surface of the first metal layer.
여기서, 상기 제조방법은 상기 제조방법은 (vi) 상기 제1금속층의 평탄면 상에, 백킹 플레이트를 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다. Here, the manufacturing method may further include (vi) bonding a backing plate to the flat surface of the first metal layer.
한편 도 3은 본 발명에 따른 귀금속계 스퍼터링 타겟의 제조방법을 각 단계별로 도시한 개념도이다. 이하, 도 3을 참고하여 상기 제조방법을 각 공정 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.
Meanwhile, FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing a noble metal-based sputtering target according to the present invention in each step. Hereinafter, the manufacturing method is divided into each process step with reference to FIG. 3 and described as follows.
(1) 폐타겟의 3차원 프로파일 확보 단계 (이하 'S10 단계'라 함)(1) Step of securing a three-dimensional profile of the lung target (hereinafter referred to as 'S10 step')
이 단계는 스퍼터링 공정에 사용된 폐타겟으로부터 3차원 프로파일을 확보하는 단계이다. 스퍼터링 공정을 거치고 나면 타겟 전체가 모두 사용되는 것이 아니라 일부분만 사용되고 나머지는 그대로 남게 된다. 따라서 사용된 폐타겟은 도 3(a)에 도시된 바와 같이 일면에 소정의 형상(굴곡)이 있는 3차원의 프로파일을 갖는 소모부를 구비하게 된다. 이 단계는 사용된 폐타겟(도 3(a)으로부터 3차원 프로파일을 확보하는 단계이다(도 3(b)). 정확한 사용량 및 사용부위를 확보하기 위하여 동일한 폐타겟에 대하여 1회 이상의 복수의 횟수로 측정하는 것이 바람직하다.
This step is a step to secure a three-dimensional profile from the waste target used in the sputtering process. After the sputtering process, not all of the target is used, but only a part of the target is used and the rest is left as it is. Therefore, the used lung target is provided with a consumption portion having a three-dimensional profile with a predetermined shape (bending) on one surface as shown in Fig. 3 (a). This step is a step of securing a three-dimensional profile from the used lung target (Fig. 3 (a) (Fig. 3 (b)). In order to secure the correct amount and site of use, one or more multiple times for the same lung target. It is preferable to measure with
(2) 성형몰드 및 소결몰드 제조 (이하 'S20 단계'라 함)(2) Forming mold and sintering mold manufacturing (hereinafter referred to as 'S20 step')
이 단계는 도 3(c)에 도시된 바와 같이 상기 스퍼터링 폐타겟과 동일한 3차원 프로파일을 갖는 성형몰드와 소결몰드를 제조하는 단계이다. 상기 성형몰드와 소결몰드는 폐타겟의 소모된 부분만 새롭게 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있도록 스퍼터링 폐타겟(도 3(a))으로부터 3차원 프로파일(도 3(b))을 확보한 후 소모된 부분의 치수를 산출하여 제조될 수 있다.
This step is a step of manufacturing a molding mold and a sintering mold having the same three-dimensional profile as the sputtering waste target as shown in Figure 3 (c). The forming mold and the sintering mold are consumed after securing a three-dimensional profile (Fig. 3(b)) from the sputtering waste target (Fig. 3(a)) so that only the consumed part of the waste target can be newly manufactured. It can be manufactured by calculating the dimensions of .
(3) 성형체 형성 단계 (이하 'S30 단계'라 함) (3) forming a molded body (hereinafter referred to as 'step S30')
이 단계는 성형몰드에 귀금속 원료분말을 충진하고 평탄화한 후 가압하여 이형상의 성형체를 형성하는 단계이다(도 3(d) 참조). This step is a step of forming a molded article having a different shape by filling the mold with precious metal raw material powder, flattening it, and pressing it (see Fig. 3(d)).
상기 성형 몰드는 상술한 바와 같이, 귀금속 폐타겟의 소모부와 동일한 형상으로 형성된다. 성형체 제조시 사용 가능한 성형 몰드의 재료는 특별히 한정되지 않으나, 공구강(Steel Tool Die, SKD or STD) 강종, 스테인리스 스틸(Stainless Steel) 강종 등일 수 있다.As described above, the molding mold is formed in the same shape as the consumption part of the precious metal waste target. The material of the forming mold that can be used in manufacturing the molded body is not particularly limited, but may be a tool steel (Steel Tool Die, SKD or STD) steel type, a stainless steel steel type, or the like.
사용 가능한 금속분말은 스퍼터링 공정에서 증착재료로 사용되는 당 분야의 통상적인 귀금속 원료분말이라면 특별히 한정되지 않으며, 일례로 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 1종의 귀금속 분말이거나 또는 2 이상의 상기 귀금속의 합금 분말이 바람직하다.The usable metal powder is not particularly limited as long as it is a conventional noble metal raw material powder used as a deposition material in the sputtering process, and for example, gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), indium (In), iridium (Ir), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), chromium (Cr), cobalt (Co), copper (Cu) and tungsten (W) is one kind of noble metal powder or two or more of the noble metal An alloy powder is preferred.
또한 상기 귀금속 원료분말은 신규 귀금속 원료분말을 사용하거나 또는 귀금속계 폐타겟을 분말화하여 재생된 분말을 사용할 수도 있다. In addition, as the noble metal raw material powder, a novel noble metal raw material powder or a powder regenerated by pulverizing a noble metal-based waste target may be used.
상기 성형 몰드에 충전된 귀금속 분말을 가압하는 조건은 특별히 한정되지 않으나, 일례로 1 내지 60분 동안, 1 내지 300MPa 범위의 압력으로 실시되는 것이 바람직하다.
Conditions for pressing the noble metal powder filled in the molding mold are not particularly limited, but for example, it is preferably carried out at a pressure in the range of 1 to 300 MPa for 1 to 60 minutes.
(4) 소결체 형성 단계 (이하 'S40 단계'라 함)(4) Sintered body formation step (hereinafter referred to as 'S40 step')
도 3 (e)에 도시된 바와 같이, 이 단계는 상기 S30 단계에서 제조된 성형체를 동일한 형상의 소결몰드에 장입하고 가압소결하여 소결체를 형성하는 단계이다.As shown in Fig. 3 (e), this step is a step of charging the molded body prepared in step S30 in a sintering mold of the same shape and sintering under pressure to form a sintered body.
상기 소결 몰드는 상술한 바와 같이, 귀금속 폐타겟의 소모부와 동일한 형상으로 형성된 것이다. 소결체 제조시 사용 가능한 소결 몰드의 재료는 특별히 한정되지 않으나, 탄소(C), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr) 및 백금(Pt)으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속이거나 2종 이상의 상기 금속의 합금일 수 있다.As described above, the sintering mold is formed in the same shape as the consuming part of the precious metal waste target. Materials of the sintering mold that can be used in manufacturing the sintered body are not particularly limited, but include carbon (C), molybdenum (Mo), tungsten (W), tantalum (Ta), niobium (Nb), zirconium (Zr) and platinum (Pt). It may be one metal selected from the group consisting of, or an alloy of two or more metals.
상기 소결 몰드에 장입된 성형체를 소결하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 일례로 열간 프레스법(Hot Press), 열간 정수압 프레스법(Hot Isostatic Press), 방전 플라즈마 소결법(Spark Plasma Sintering), 가스 압력 소결법(Gas Pressure Sintering) 등일 수 있다. 성형체 내 산화된 분말을 환원 처리할 수 있다는 점에서 열간 프레스법(Hot Press)을 이용하는 것이 바람직하다. The method of sintering the compact charged in the sintering mold is not particularly limited, but for example, a hot press method, a hot isostatic press method, a spark plasma sintering method, a gas pressure sintering method ( Gas Pressure Sintering) and the like. It is preferable to use a hot press method in that the oxidized powder in the molded body can be reduced.
상기 소결 몰드에 장입된 성형체를 소결하는 조건은 특별히 한정되지 않으나, 소결하는 시간은 1 내지 20 시간인 것이 바람직하고, 소결하는 압력은 10 내지 80 MPa인 것이 바람직하고, 소결하는 온도는 700 내지 2,000℃인 것이 바람직하다. 이 경우 상대밀도가 높으면서도 결정입자의 크기가 작은 타겟을 제조할 수 있다. 상기 소결 온도는 충전되는 귀금속 분말의 종류에 따라 달라지나, 특히 귀금속 분말의 용융 온도(Melting point, Tm)의 80%에 해당하는 온도 이하인 것이 바람직하다.
Conditions for sintering the compact charged in the sintering mold are not particularly limited, but the sintering time is preferably 1 to 20 hours, the sintering pressure is preferably 10 to 80 MPa, and the sintering temperature is 700 to 2,000 It is preferable that it is °C. In this case, a target having a high relative density and a small crystal grain size can be manufactured. Although the sintering temperature varies depending on the type of noble metal powder to be filled, it is preferable that the sintering temperature be equal to or less than 80% of the melting temperature (melting point, Tm) of the noble metal powder.
(5) 금속 접합 (이하 'S50 단계'라 함)(5) Metal bonding (hereinafter referred to as 'S50 step')
이 단계는 도 3(e)에서 얻어진 소결체를 소결몰드에서 분리하여(도 3(f)), 도 3(g)에 도시된 바와 같이 소결체의 소정의 형상(이형상)이 형성된 일면상에 이와 성분이 상이한 저가의 이종금속(제1금속)을 이용하여 코팅 접합을 한다.In this step, the sintered body obtained in FIG. 3(e) is separated from the sintering mold (FIG. 3(f)), and as shown in FIG. Coating bonding is performed using this different inexpensive dissimilar metal (first metal).
상기 소결체에 이종(異種)의 금속을 코팅 접합방법은 특별히 한정되지 않으나, 일례로 저온분사(cold spray), 용사코팅(thermal spray), Arc spray 또는 금속 클래딩(metal cladding) 등의 방법에 의해 실시될 수 있다. Coating and bonding methods of coating and bonding different types of metals on the sintered body are not particularly limited, but for example, cold spray, thermal spray, arc spray or metal cladding. can be
상기 제1금속층으로 사용되는 이종(異種)금속 성분은 특별히 제한되지 않으나, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)인 것이 바람직하다. 또한 이종금속 접합시 조건은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 공지된 조건을 적절히 조절할 수 있다. The dissimilar metal component used as the first metal layer is not particularly limited, but is preferably copper (Cu) or aluminum (Al). In addition, conditions for bonding dissimilar metals are not particularly limited, and conditions known in the art may be appropriately adjusted.
상기와 같이 형성된 제1금속층의 일면, 즉, 소결체와 접하는 제1금속층의 일면은 스퍼터링 폐타겟의 소모부를 3차원 프로파일링하여 형성된 소정의 형상을 가지며, 상기 제1금속층의 다른 일면(타면)은 백킹 플레이트와의 접합을 위해, 평탄화면을 가지는 것이 바람직하다.
One surface of the first metal layer formed as described above, that is, one surface of the first metal layer in contact with the sintered body has a predetermined shape formed by three-dimensional profiling of the consumption part of the sputtering waste target, and the other surface (the other surface) of the first metal layer is For bonding with the backing plate, it is preferable to have a flat surface.
(6) 소결체와 백킹 플레이트의 접합 단계 (이하 'S60 단계'라 함)(6) bonding step of sintered body and backing plate (hereinafter referred to as 'step S60')
이 단계는 도 3(h)에 도시된 바와 같이 이 소결체의 제1금속층 평탄면과 백킹 플레이트(BP: Backing Plate)를 서로 맞물리도록 접합하는 단계이다.This step is a step of bonding the flat surface of the first metal layer of the sintered body and a backing plate (BP) to engage each other as shown in FIG. 3(h).
백킹 플레이트의 소결체 접합부분은 상기 소결체의 접합부분과 일치하도록 가공될 수 있다. 이때, 백킹플레이트를 가공하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 선반, 연마기, 밀링장비 및 CNC(Computerized Numerical Control)로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 장비를 이용한 공정일 수 있다.The joint portion of the sintered body of the backing plate may be processed to coincide with the joint portion of the sintered body. In this case, the method of processing the backing plate is not particularly limited, but may be a process using one or more equipment selected from the group consisting of lathes, grinders, milling equipment, and computerized numerical control (CNC).
일반적으로 스퍼터링 타겟을 장비에 고정하기 위해 백킹플레이트(BP: Backing Plate)를 사용하는데, 사용하는 조건 및 방법에 따라 백킹플레이트 일체형 타겟 또는 타겟 및 백킹플레이트 접합 타겟 등이 있다. 상기 귀금속 타겟과 백킹플레이트를 접합하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 인듐(In) 접합 또는 확산 접합방법이 사용될 수 있다. In general, a backing plate (BP) is used to fix the sputtering target to the equipment, and there are a backing plate integrated target or a target and a backing plate bonding target depending on the conditions and methods used. A method of bonding the noble metal target and the backing plate is not particularly limited, but indium (In) bonding or diffusion bonding may be used.
상기 인듐 접합 방법은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등과 같은 저융점 (예, 100℃ 이상, 1,500℃ 미만) 귀금속 타겟을 접합할 때 사용하는 것이 바람직하다. 상기 인듐 접합하는 조건은 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 5시간 동안, 100 내지 300℃ 온도로 행해지는 것이 바람직하다. The indium bonding method is preferably used when bonding a low melting point (eg, 100°C or higher, less than 1,500°C) noble metal target such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), and the like. Although the conditions for the indium bonding are not particularly limited, it is preferably performed at a temperature of 100 to 300° C. for 1 to 5 hours.
또한 상기 확산 접합하는 방법은 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 등과 같은 고융점(1,500 내지 2,500℃ 이상) 귀금속 타겟을 접합할 때 사용하는 것이 바람직하다. 상기 확산 접합하는 조건은 특별히 한정되지 않으나, 섭씨 500~1800℃에서 90~100MPa의 압력으로 수행되는 것이 바람직하다.In addition, the diffusion bonding method is preferably used when bonding a noble metal target with a high melting point (1,500 to 2,500° C. or higher) such as tantalum (Ta), tungsten (W), or the like. Although the conditions for the diffusion bonding are not particularly limited, it is preferably carried out at a pressure of 90 to 100 MPa at 500 to 1800 ° C.
상기의 소결체와 백킹플레이트의 접합 방법에는 특별히 한정되어 있지 않으며 사용자의 요구에 의해 재질(원소재의 용융점)에 관계없이 위의 두가지 방법 중 어느 하나의 방법에 따라 백킹플레이트를 접합할 수 있다.The bonding method between the sintered body and the backing plate is not particularly limited, and the backing plate can be bonded according to any one of the above two methods regardless of the material (melting point of the raw material) according to the user's request.
이와 같이, 본 발명은 상기 제조방법으로 스퍼터링 타겟을 제조함으로써, 타겟 제조시 귀금속 사용량을 저감할 수 있다.As such, the present invention can reduce the amount of precious metal used in the target manufacturing by manufacturing the sputtering target by the above manufacturing method.
상기와 같이 제조된 본 발명의 귀금속 스퍼터링 타겟은, HDD, 반도체 메모리(RAM, MRAM, FeRAM), 헤드(MR, TMR), 또는 또는 자기기록장치 미디어(예컨대, 하드디스크 플래터)의 박막층 형성을 위한 스퍼터링 타겟으로 사용될 수 있으며, 반도체 공정의 배선 형성용으로 사용될 수 있다. 또한 화합물을 제조하거나 경화재료, 전기접점재료, 저항재료, 촉매재료, 광감재료 또는 항암재료를 제조할 때도 사용될 수 있으며, 그 외 귀금속계 타겟이 유용하게 적용될 수 있는 다른 기술분야에도 제한 없이 적용될 수 있다. The noble metal sputtering target of the present invention prepared as described above is for forming a thin film layer of HDD, semiconductor memory (RAM, MRAM, FeRAM), head (MR, TMR), or magnetic recording device media (eg, hard disk platter). It can be used as a sputtering target, and can be used for forming wiring in a semiconductor process. In addition, it can be used to manufacture compounds, hardening materials, electrical contact materials, resistance materials, catalyst materials, photosensitive materials, or anticancer materials, and can be applied without limitation to other technical fields where noble metal-based targets can be usefully applied. have.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples, but the following Examples are only illustrative of one aspect of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the Examples.
[실시예 1. 탄탈륨(Ta) 이형상 스퍼터링 타겟의 제조방법][Example 1. Manufacturing method of tantalum (Ta) heteromorphic sputtering target]
(1) Ta 폐타겟의 3차원 프로파일링(3D Profiling)(1) Three-dimensional profiling of Ta lung targets (3D Profiling)
스퍼터링 공정에 사용된 귀금속 폐타겟을 입수하여 3차원 프로파일을 확보하였다(도 4a 내지 도 4d 참조). 정확한 귀금속 폐타겟의 소모부를 측정하기 위해, 동일한 귀금속 폐타겟을 1회 이상 측정하여 3차원 프로파일(3D Profile)의 오차를 측정하였다.
A three-dimensional profile was obtained by obtaining a precious metal waste target used in the sputtering process (see FIGS. 4a to 4d). In order to accurately measure the consumption of the precious metal waste target, the same precious metal waste target was measured one or more times to measure the error of the three-dimensional profile (3D Profile).
(2) 성형 몰드 및 소결 몰드 제조(2) Forming mold and sintering mold manufacturing
상기 단계에서 확보된 3차원 프로파일을 이용하여 성형 몰드 및 소결 몰드를 제조하였다. 3차원 프로파일을 도면화하여 제조할 수 있다.
A molding mold and a sintering mold were manufactured using the three-dimensional profile obtained in the above step. It can be manufactured by drawing a three-dimensional profile.
(3) 성형체 형성(3) forming a molded body
상기 (2)에서 제조된 성형 몰드에 타겟 소재인 탄탈륨(Ta) 금속분말을 충전하여 평탄화한 후 250±50 MPa의 압력으로 60±30초 동안 유지하여 성형체를 제조하였다.
The molding mold prepared in (2) was filled with tantalum (Ta) metal powder, which is a target material, and flattened, and then maintained at a pressure of 250±50 MPa for 60±30 seconds to prepare a molded body.
(4) 소결체 형성(4) Formation of sintered body
상기 (2)에서 제조된 소결 몰드에 상기 (3)에서 제조된 성형체를 장입하여 20±10 MPa의 압력으로, 1,900±100℃ 온도에서 6±2시간 동안 당 업계에서 알려진 방법으로 열간 프레스법(Hot Press)으로 가압 소결하였다.
By charging the molded body prepared in (3) to the sintering mold prepared in (2) above, at a pressure of 20±10 MPa, and at a temperature of 1900±100° C. for 6±2 hours, a hot pressing method ( It was pressure sintered with a hot press).
(5) 이종금속 접합 및 코팅(5) Dissimilar metal bonding and coating
상기 (4)에서 제조된 소결체의 소정의 형상(이형상) 부분을(스퍼터링 공정에 사용되지 않는 부분) Cu를 이용하여 접합 및 코팅을 진행하였다. 본 실시예에서는 Thermal Spray를 사용하여 Cu 접합을 진행하였다.
Bonding and coating of a predetermined shape (different shape) portion of the sintered body prepared in (4) (a portion not used in the sputtering process) was performed using Cu. In this example, Cu bonding was performed using thermal spray.
(6) BP 접합(6) BP conjugation
상기 이종 금속을 접합한 소결체와 백킹플레이트를 접합하기 위해 CNC를 사용하여 이종금속(제1금속층)의 표면을 평탄하게 가공하였다. 이후 200±50℃로 가열된 핫플레이트에 상기 백킹 플레이트와 상기 평탄하게 가공된 이종금속(제1금속층)이 접합된 소결체를 올려놓고 인듐(In)으로 접합하였다.
The surface of the dissimilar metal (first metal layer) was flatly processed using CNC to bond the sintered body and the backing plate to which the dissimilar metals were joined. Thereafter, the sintered body in which the backing plate and the flatly processed dissimilar metal (first metal layer) were joined was placed on a hot plate heated to 200±50° C. and joined with indium (In).
[실시예 2. 탄탈륨(Ta) 이형상 스퍼터링 타겟의 제조방법][Example 2. Manufacturing method of tantalum (Ta) heteromorphic sputtering target]
(1) 소결체 형성(1) Formation of a sintered body
상기 실시예 1의 (1)~(5)와 동일한 방법으로 소결체를 제조하였다.
A sintered body was prepared in the same manner as in (1) to (5) of Example 1.
(2) BP 확산 접합(2) BP diffusion junctions
백킹 플레이트와 상기 평탄하게 가공된 이종금속(제1금속층)이 접합된 소결체를 접합하기 위하여 CNC를 사용하여 백킹 플레이트의 소결체 접합 부분을 이형상 소결체와 일치하도록 가공을 하였다. 이후 800±100℃의 온도에서 80±20 MPa의 압력으로 4±2 시간 동안 열간 정수압 프레스법(Hot Isostatic Press)으로 확산 접합하였다.
In order to join the sintered body in which the backing plate and the flat processed dissimilar metal (the first metal layer) are joined, the sintered body of the backing plate is processed to match the sintered body with a different shape using a CNC. Then, diffusion bonding was performed at a temperature of 800±100° C. and a pressure of 80±20 MPa for 4±2 hours using a hot isostatic press.
[실시예 3. 은(Ag) 이형상 스퍼터링 타겟의 제조방법][Example 3. Manufacturing method of silver (Ag) heteromorphic sputtering target]
(1) Ag 폐타겟의 3차원 프로파일링(3D Profiling)(1) Three-dimensional profiling of Ag lung targets (3D Profiling)
스퍼터링 공정에 사용된 귀금속 폐타겟을 입수하여 3차원 프로파일을 확보하였다(도 4a 내지 도 4d 참조). 정확한 귀금속 폐타겟의 소모부를 측정하기 위해, 동일한 귀금속 폐타겟을 1회 이상 측정하여 3차원 프로파일(3D Profile)의 오차를 측정하였다.
A three-dimensional profile was obtained by obtaining a precious metal waste target used in the sputtering process (see FIGS. 4a to 4d). In order to accurately measure the consumption of the precious metal waste target, the same precious metal waste target was measured one or more times to measure the error of the three-dimensional profile (3D Profile).
(2) 성형 몰드 및 소결 몰드 제조(2) Forming mold and sintering mold manufacturing
상기 단계에서 확보된 3차원 프로파일을 이용하여 성형 몰드 및 소결 몰드를 제조하였다. 3차원 프로파일을 도면화하여 제조할 수 있다.
A molding mold and a sintering mold were manufactured using the three-dimensional profile obtained in the above step. It can be manufactured by drawing a three-dimensional profile.
(3) 성형체 형성(3) forming a molded body
상기 (2)에서 제조된 성형 몰드에 타겟 소재인 은(Ag) 금속분말을 충전하여 평탄화한 후 250±50 MPa의 압력으로 60±30초 동안 유지하여 성형체를 제조하였다. The molding mold prepared in (2) was filled with silver (Ag) metal powder, a target material, and flattened, and then maintained at a pressure of 250±50 MPa for 60±30 seconds to prepare a molded body.
(4) 소결체 형성(4) Formation of sintered body
상기 (2)에서 제조된 소결 몰드에 상기 (3)에서 제조된 성형체를 장입하여 20±10 MPa의 압력으로, 700±100℃ 온도에서 12±5시간 동안 당 업계에서 알려진 방법으로 열간 프레스법(Hot Press)으로 가압 소결 하였다.
By charging the molded body prepared in (3) to the sintering mold prepared in (2) above, at a pressure of 20 ± 10 MPa, and at a temperature of 700 ± 100 ° C. for 12 ± 5 hours, a hot press method ( It was pressure sintered with a hot press).
(5) 이종금속 접합 및 코팅(5) Dissimilar metal bonding and coating
상기 (4)에서 제조된 소결체의 소정의 형상(이형상) 부분을(스퍼터링 공정에 사용되지 않는 부분) Cu를 이용하여 접합 및 코팅을 진행하였다. 본 실시예에서는 Cold Spray를 사용하여 Cu 접합을 진행하였다.
Bonding and coating a predetermined shape (different shape) portion of the sintered body prepared in (4) (a portion not used in the sputtering process) was performed using Cu. In this example, Cu bonding was performed using cold spray.
(6) BP 접합(6) BP conjugation
상기 이종 금속을 접합한 소결체와 백킹플레이트를 접합하기 위해 CNC를 사용하여 이종금속(제1금속층)의 표면을 평탄하게 가공하였다. 이후 200±50℃로 가열된 핫플레이트에 상기 백킹 플레이트와 상기 평탄하게 가공된 이종금속(제1금속층)이 접합된 소결체를 올려놓고 인듐(In)으로 접합하였다.
The surface of the dissimilar metal (first metal layer) was flatly processed using CNC to bond the sintered body and the backing plate to which the dissimilar metals were joined. Thereafter, the sintered body in which the backing plate and the flatly processed dissimilar metal (first metal layer) were joined was placed on a hot plate heated to 200±50° C. and joined with indium (In).
[실시예 4. 금(Au) 이형상 스퍼터링 타겟의 제조방법][Example 4. Method of manufacturing gold (Au) heteromorphic sputtering target]
(1) Au 폐타겟의 3차원 프로파일링(3D Profiling)(1) Three-dimensional profiling of the Au lung target (3D Profiling)
스퍼터링 공정에 사용된 귀금속 폐타겟을 입수하여 3차원 프로파일을 확보하였다(도 4a 내지 도 4d 참조). 정확한 귀금속 폐타겟의 소모부를 측정하기 위해, 동일한 귀금속 폐타겟을 1회 이상 측정하여 3차원 프로파일(3D Profile)의 오차를 측정하였다.
A three-dimensional profile was obtained by obtaining a precious metal waste target used in the sputtering process (see FIGS. 4a to 4d). In order to accurately measure the consumption of the precious metal waste target, the same precious metal waste target was measured one or more times to measure the error of the three-dimensional profile (3D Profile).
(2) 성형 몰드 및 소결 몰드 제조(2) Forming mold and sintering mold manufacturing
상기 단계에서 확보된 3차원 프로파일을 이용하여 성형 몰드 및 소결 몰드를 제조하였다. 3차원 프로파일을 도면화하여 제조할 수 있다.
A molding mold and a sintering mold were manufactured using the three-dimensional profile obtained in the above step. It can be manufactured by drawing a three-dimensional profile.
(3) 성형체 형성 (3) forming a molded body
상기 (2)에서 제조된 성형 몰드에 타겟 소재인 금(Au) 금속분말을 충전하여 평탄화한 후 250±50 MPa의 압력으로 60±30초 동안 유지하여 성형체를 제조하였다. The molding mold prepared in (2) was filled with gold (Au) metal powder, a target material, and flattened, and then maintained at a pressure of 250±50 MPa for 60±30 seconds to prepare a molded body.
(4) 소결체 형성(4) Formation of sintered body
상기 (2)에서 제조된 소결 몰드에 상기 (3)에서 제조된 성형체를 장입하여 20±10 MPa의 압력으로, 800±100℃ 온도에서 12±5시간 동안 당 업계에서 알려진 방법으로 열간 프레스법(Hot Press)으로 가압 소결 하였다.
By charging the molded body prepared in (3) to the sintering mold prepared in (2) above, at a pressure of 20±10 MPa, and at a temperature of 800±100° C. for 12±5 hours, a hot pressing method ( It was pressure sintered with a hot press).
(5) 이종금속 접합 및 코팅(5) Dissimilar metal bonding and coating
상기 (4)에서 제조된 소결체의 소정의 형상(이형상) 부분을(스퍼터링 공정에 사용되지 않는 부분) Cu를 이용하여 접합 및 코팅을 진행하였다. 본 실시예에서는 Cold Spray를 사용하여 Cu 접합을 진행하였다.
Bonding and coating a predetermined shape (different shape) portion of the sintered body prepared in (4) (a portion not used in the sputtering process) was performed using Cu. In this example, Cu bonding was performed using cold spray.
(6) BP 접합(6) BP conjugation
상기 이종 금속을 접합한 소결체와 백킹플레이트를 접합하기 위해 CNC를 사용하여 이종금속(제1금속층)의 표면을 평탄하게 가공하였다. 이후 200±50℃로 가열된 핫플레이트에 상기 백킹 플레이트와 상기 평탄하게 가공된 이종금속(제1금속층)이 접합된 소결체를 올려놓고 인듐(In)으로 접합하였다.
The surface of the dissimilar metal (first metal layer) was flatly processed using CNC to bond the sintered body and the backing plate to which the dissimilar metals were joined. Thereafter, the sintered body in which the backing plate and the flatly processed dissimilar metal (first metal layer) were joined was placed on a hot plate heated to 200±50° C. and joined with indium (In).
[비교예 1][Comparative Example 1]
실시예 1~2와 동일한 성분(Ta)으로 제조된 이형상 부분이 없는 신규 귀금속 타겟을 제조하였다.
A novel noble metal target without an anomaly portion made of the same component (Ta) as in Examples 1 and 2 was prepared.
[비교예 2][Comparative Example 2]
실시예 3과 동일한 성분(Ag)으로 제조된 이형상 부분이 없는 신규 귀금속 타겟을 제조하였다.
A novel noble metal target without an anomaly portion made of the same component (Ag) as in Example 3 was prepared.
[비교예 3][Comparative Example 3]
실시예 4와 동일한 성분(Au)으로 제조된 이형상 부분이 없는 신규 귀금속 타겟을 제조하였다.
A novel noble metal target without an anomaly portion made of the same component (Au) as in Example 4 was prepared.
[실험예 1] 귀금속 사용량 저감율 측정[Experimental Example 1] Measurement of reduction rate of precious metal usage
실시예 1~4 및 비교예 1~3에서 제조된 귀금속 타겟의 타겟 제조시 사용된 귀금속의 중량 및 귀금속 사용량 저감율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were measured the weight of the noble metal used in the target manufacturing of the noble metal target and the noble metal usage reduction rate, the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 타겟 제조시 사용된 귀금속의 중량은 실시예 1 및 2에 의해 제조된 Ta 타겟이 약 7.7 kg이고, 비교예 1에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟이 약 16 kg이라는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, the weight of the noble metal used in the preparation of the target was about 7.7 kg for the Ta target prepared by Examples 1 and 2, and about 16 kg for the new noble metal target prepared by Comparative Example 1 could check
또한, 실시예 3에 의해 제조된 Ag 타겟의 중량은 약 4.9kg 이고, 비교예 2에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟의 중량은 약 9.8kg이라는 것을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that the weight of the Ag target prepared in Example 3 was about 4.9 kg, and the weight of the novel noble metal target prepared in Comparative Example 2 was about 9.8 kg.
또한, 실시예 4에 의해 제조된 Au 타겟이 약 8.9kg 이고, 비교예 3에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟이 약 18.0kg이라는 것을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that the Au target prepared by Example 4 was about 8.9 kg, and the novel noble metal target prepared by Comparative Example 3 was about 18.0 kg.
따라서, 실시예 1~4에 의해 제조된 귀금속 타겟은 비교예 1~3에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟보다 약 50% 정도의 귀금속 사용량을 저감할 수 있음을 알 수 있었다.Therefore, it was found that the noble metal target manufactured by Examples 1 to 4 can reduce the amount of precious metal used by about 50% compared to the novel noble metal target manufactured by Comparative Examples 1 to 3.
[실험예 2] 박막 증착 속도 및 면저항 측정[Experimental Example 2] Thin film deposition rate and sheet resistance measurement
실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조된 Ta 타겟을 각각 이용하여 스퍼터링 공정을 실시하였다. 이때 1,000 W의 전력에서 형성된 박막의 증착속도(Deposition Rate : 도 5(a)) 및 이의 동일 조건하에서 증착된 1,000Å의 단위막의 면저항(Rs : 도 5(b))을 측정하여 그 결과를 각각 도 5에 나타내었다.A sputtering process was performed using the Ta targets prepared in Examples 1-2 and Comparative Example 1, respectively. At this time, the deposition rate (Deposition Rate: Fig. 5(a)) of the thin film formed at a power of 1,000 W and the sheet resistance (Rs: Fig. 5(b)) of the unit film of 1,000 Å deposited under the same conditions were measured, and the results were measured, respectively. 5 is shown.
도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에 의해 제조된 귀금속 타겟은 스퍼터링 공정시 박막 증착속도(Deposition Rate)가 비교예 1에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟으로 형성된 박막 증착 속도와 동일한 것을 확인할 수 있었다(도 5a). As shown in Figure 5, the noble metal target prepared by Examples 1 and 2 has a thin film deposition rate during the sputtering process It can be confirmed that the thin film deposition rate is the same as the thin film deposition rate formed with the novel noble metal target prepared by Comparative Example 1. There was (Fig. 5a).
또한, 실시예 1 및 2에 의해 제조된 귀금속 타겟은 스퍼터링 공정시 단위막(1,000Å 두께의 박막)의 면저항 값이 비교예 1에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟으로 형성된 단위막의 면저항도 거의 동일한 것을 확인할 수 있었다(도 5b).
In addition, in the noble metal targets prepared by Examples 1 and 2, the sheet resistance of the unit film (thin film with a thickness of 1,000 Å) during the sputtering process was almost the same. was possible (Fig. 5b).
[실험예 3] 시간에 따른 박막 두께 및 이에 따른 면저항 측정[Experimental Example 3] Thin film thickness over time and thus sheet resistance measurement
실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조된 Ta 타겟을 각각 이용하여 스퍼터링 공정을 실시하였다. 이때 1,000 W의 전력에서 시간에 따른 박막의 두께 및 면저항을 측정하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.A sputtering process was performed using the Ta targets prepared in Examples 1-2 and Comparative Example 1, respectively. At this time, the thickness and sheet resistance of the thin film were measured with time at a power of 1,000 W, and the results are shown in FIG. 6 .
도 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에 의해 제조된 귀금속 타겟은 스퍼터링 공정시 시간에 따른 박막의 두께가 비교예 1에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟으로 형성된 박막의 두께와 거의 동일함을 확인할 수 있었다(도 6a). As shown in FIG. 6, the thickness of the thin film according to the time during the sputtering process of the noble metal target manufactured by Examples 1 and 2 is almost the same as the thickness of the thin film formed with the novel noble metal target prepared by Comparative Example 1. was possible (Fig. 6a).
또한, 실시예 1 및 2에 의해 제조된 귀금속 타겟은 스퍼터링 공정시 시간에 따라 형성된 박막의 면저항은 비교예 1에 의해 제조된 신규 귀금속 타겟으로 형성된 박막의 면저항과 동일한 것을 확인할 수 있었다(도 6b). In addition, in the noble metal targets prepared in Examples 1 and 2, it was confirmed that the sheet resistance of the thin film formed with time during the sputtering process was the same as the sheet resistance of the thin film formed with the novel noble metal target prepared in Comparative Example 1 (Fig. 6b). .
Claims (18)
(ⅱ) 상기 3차원 프로파일링된 소모부와 동일하며, 소정의 형상을 갖는 성형몰드와 소결몰드를 제조하는 단계;
(ⅲ) 상기 성형몰드에 귀금속 원료분말을 충진하고 성형하여 성형체를 형성하는 단계;
(ⅳ) 상기 성형체를 가압열처리하여 소결체를 형성하는 단계; 및
(v) 상기 소결체의 소정 형상이 형성된 일면 상에 이종(異種)의 제1금속층을 형성하고, 상기 제1금속층의 타면을 평탄화하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.(i) three-dimensional profiling of the consumption portion of the sputtering lung target;
(ii) manufacturing a molding mold and a sintering mold identical to the three-dimensionally profiled consumption part and having a predetermined shape;
(iii) forming a molded body by filling and molding the precious metal raw material powder in the molding mold;
(iv) forming a sintered body by heat-treating the compact; and
(v) forming a heterogeneous first metal layer on one surface of the sintered body on which a predetermined shape is formed, and planarizing the other surface of the first metal layer
A method of manufacturing a noble metal sputtering target comprising a.
상기 스퍼터링 타겟 내 귀금속의 함량은, 스퍼터링 폐타겟의 소모부 양만큼 포함되되, 귀금속 100%를 이용한 신규 스퍼터링 타겟의 전체 중량 대비 70 중량% 이하인 원소재 절감형인 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법. According to claim 1,
The content of the noble metal in the sputtering target is included as much as the amount of consumption of the sputtering waste target, and the raw material saving type is 70% by weight or less based on the total weight of the new sputtering target using 100% of the noble metal Method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it is .
상기 단계 (ⅲ)의 귀금속 원료분말은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 인듐(In), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이들의 합금 성분인 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.According to claim 1,
The noble metal raw material powder of step (iii) is gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), indium (In), iridium (Ir), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), chromium (Cr), A method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it is one or more metals selected from the group consisting of cobalt (Co) and copper (Cu) or alloy components thereof.
상기 단계 (ⅲ)의 귀금속 원료분말은, 신규 귀금속 원료분말 또는 귀금속계 폐타겟을 분말화하여 재생된 분말인 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법. According to claim 1,
The noble metal raw material powder of step (iii) is a method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it is a powder regenerated by pulverizing a novel noble metal raw material powder or a noble metal-based waste target.
상기 단계 (ⅳ)는 열간프레스법, 열간 정수압 프레스법, 방전 플라즈마 소결법 또는 가스 압력 소결법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.According to claim 1,
The step (iv) is a method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it is performed by a hot press method, a hot isostatic press method, a discharge plasma sintering method or a gas pressure sintering method.
상기 단계 (ⅳ)는 10~80 MPa의 압력 및 700~2000℃의 온도 조건하에서 1~20시간 동안 소결하는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.According to claim 1,
The step (iv) is a method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that the sintering for 1 to 20 hours under a pressure of 10 ~ 80 MPa and a temperature of 700 ~ 2000 ℃.
상기 단계 (ⅳ)는 상기 귀금속 원료분말 융점의 80%에 해당되는 온도 이하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.According to claim 1,
The step (iv) is a method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it is carried out at a temperature corresponding to 80% of the melting point of the noble metal raw material powder.
상기 단계 (v)는 제1금속 소재를 접합하거나 또는 코팅하여 평탄화하되, 저온분사(cold spray), 용사코팅(thermal spray) 및 금속 클래딩(metal cladding)으로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법. According to claim 1,
The step (v) is flattened by bonding or coating the first metal material, but is performed by a method selected from the group consisting of cold spray, thermal spray and metal cladding. Method for producing a noble metal sputtering target, characterized in that.
상기 단계 (v)에서 제1금속층의 성분은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 철(Fe)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이들의 합금 성분인 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.According to claim 1,
In step (v), the component of the first metal layer is at least one selected from the group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), indium (In), zinc (Zn), tin (Sn), and iron (Fe). A method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it is a metal or an alloy component thereof.
상기 제조방법은 (vi) 상기 제1금속층의 평탄면 상에, 백킹 플레이트를 접합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법. According to claim 1,
The manufacturing method (vi) on the flat surface of the first metal layer, the manufacturing method of the noble metal sputtering target, characterized in that it further comprises the step of bonding a backing plate.
상기 접합 단계는 백킹 플레이트의 소결체 접합부분을 대응하는 제1금속층의 접합부분과 일치하게 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.11. The method of claim 10,
The bonding step is a method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it comprises the step of processing the bonding portion of the sintered body of the backing plate to match the bonding portion of the corresponding first metal layer.
상기 가공 단계는 CNC, 선반 또는 밀링 장비를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.12. The method of claim 11,
The processing step is a method of manufacturing a precious metal sputtering target, characterized in that performed using a CNC, lathe or milling equipment.
상기 접합 단계는, 상기 가공 단계 이후에 인듐 접합 단계, 또는 확산 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 스퍼터링 타겟의 제조방법.12. The method of claim 11,
The bonding step, the method of manufacturing a noble metal sputtering target, characterized in that it comprises an indium bonding step, or a diffusion bonding step after the processing step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150038200A KR102332893B1 (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Method for a variety metal bonding on precious metals sputtering target decrease raw materials and the sputtering target prepared thereby |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150038200A KR102332893B1 (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Method for a variety metal bonding on precious metals sputtering target decrease raw materials and the sputtering target prepared thereby |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160112442A KR20160112442A (en) | 2016-09-28 |
KR102332893B1 true KR102332893B1 (en) | 2021-12-01 |
Family
ID=57101548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150038200A KR102332893B1 (en) | 2015-03-19 | 2015-03-19 | Method for a variety metal bonding on precious metals sputtering target decrease raw materials and the sputtering target prepared thereby |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102332893B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102491201B1 (en) | 2017-12-19 | 2023-01-25 | 엘티메탈 주식회사 | A sputtering target whose deposition rate is controlled and a method for manufacturing the same |
KR102001028B1 (en) | 2016-12-23 | 2019-07-17 | 엘티메탈 주식회사 | Prediction method of deposition rate through the sputtering target's speed index |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030077199A1 (en) | 2001-09-17 | 2003-04-24 | Michael Sandlin | Refurbishing spent sputtering targets |
JP2011517730A (en) * | 2008-03-20 | 2011-06-16 | エスシーアイ・エンジニアード・マテリアルズ,インコーポレイテッド | Manufacturing method of target for sputtering composite and target manufactured by the manufacturing method |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4209198B2 (en) * | 2001-04-24 | 2009-01-14 | トーソー エスエムディー,インク. | How to optimize targets and target profiles |
KR101502513B1 (en) * | 2013-06-20 | 2015-03-16 | (주)태광테크 | Sputtering target assembly and method of manufacturing the same |
-
2015
- 2015-03-19 KR KR1020150038200A patent/KR102332893B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030077199A1 (en) | 2001-09-17 | 2003-04-24 | Michael Sandlin | Refurbishing spent sputtering targets |
JP2011517730A (en) * | 2008-03-20 | 2011-06-16 | エスシーアイ・エンジニアード・マテリアルズ,インコーポレイテッド | Manufacturing method of target for sputtering composite and target manufactured by the manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160112442A (en) | 2016-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10844475B2 (en) | Method for manufacturing sputtering target | |
TWI397600B (en) | Recycled sputtering target and its making method | |
TWI245076B (en) | Tungsten spattering target and method of manufacturing the target | |
US11101118B2 (en) | Cobalt, iron, boron, and/or nickel alloy-containing articles and methods for making same | |
KR102332893B1 (en) | Method for a variety metal bonding on precious metals sputtering target decrease raw materials and the sputtering target prepared thereby | |
TWI376281B (en) | Process for the refurbishing of a sputtering target | |
JP2010501045A (en) | Novel manufacturing design and processing method and processing apparatus for PVD target | |
US20050274775A1 (en) | Method of forming metal blanks for sputtering targets | |
CN1671881A (en) | High-PTF sputtering targets and method of manufacturing | |
KR102263238B1 (en) | Sintered body for sputtering target, sputtering target comprising the same, and the preparation thereof | |
JP2005529239A (en) | Process for producing processing-compliant intermetallic compound sputtering target | |
US20090056840A1 (en) | Method for manufacturing a sputtering target | |
KR20190063400A (en) | Method for preparing tungsten-molybdenum alloy | |
KR102001045B1 (en) | Preparation method of sputtering target and sputtering target prepared thereby | |
KR20170016090A (en) | Metal sputtering target and method for manufacturing the same | |
CN113667944A (en) | Mn-Zn-O sputtering target and method for producing same | |
KR20160050485A (en) | Preparation method of ru or ru alloy target and the ru or ru alloy sputtering target prepared thereby | |
TW200932935A (en) | Ni-W-B-based sputtering target material for producing intermediate layer film in vertical magnetic recording medium, and thin film produced using the same | |
WO2015064810A1 (en) | Method for regenerating spent sputtering target, and sputtering target regenerated thereby | |
KR20160133263A (en) | Sintered body for reducing raw material, sputtering target comprising the same, and the preparation thereof | |
KR20150049884A (en) | Method for regenerating a spent precious metal sputtering target and a precious metal sputtering target regenerated thereby | |
KR20160078112A (en) | Method of manufacturing Reuse Ta target using a Cold spray | |
KR20160050968A (en) | Method for direct reuse gold sputtering target of a spent gold sputtering target using cold spray technique | |
TW201615858A (en) | Refurbishing method of ruthenium or Ru alloy spent target and reused Ru or Ru alloy target having uniform grain size prepared thereby | |
JP2008110902A (en) | Optical element forming die and its production method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |