KR20150048538A

KR20150048538A - 반도체용 재활용 Ａｕ 타겟의 제조방법

Info

Publication number: KR20150048538A
Application number: KR1020130128739A
Authority: KR
Inventors: 강동한; 홍길수; 양승호; 윤원규
Original assignee: 희성금속 주식회사
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2015-05-07
Also published as: WO2015064809A1

Abstract

본 발명은 반도체 RDL(Redistributed Layer)용 또는 Bump 용으로 사용되고 있는 Au 타겟 제조 방법에 관한 것으로, 플라즈마 스프레이 코팅(Plasma Spray Coating) 공법을 이용하여 폐타겟을 재활용하는 신규 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 폐타겟에 고순도 분말을 용사하여 재활용하므로, 고밀도, 고순도의 미세한 결정립을 가진 타겟을 제공할 뿐만 아니라, 제조시간 및 비용 단축에 효과적이다.

Description

반도체용 재활용 Ａｕ 타겟의 제조방법 {PREPARATION METHOD OF REUSE GOLD TARGETS FOR SEMICONDUCTORS}

본 발명은 Au 폐타겟을 재활용하기 위한 방안으로, 20% 이상 사용한 Au 폐타겟에 고순도의 분말을 용사하여 타겟을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 폐타겟 전처리 공정을 통한 표면 청정화 및 고순도의 미세한 결정립을 가지는 재활용(Reuse) 타겟의 신규 제조 방법에 관한 것이다.

Au 타겟은 RDL(Redistributed Layer)용 또는 Bump 용으로 널리 사용되고 있다. RDL용 프로세스는 반도체 칩 입출력 단자를 패키지에 용이하도록 변경시키는 공정이다. 낸드플래시는 패드 위치가 중앙에 위치하고 있어 적층할 때 패키지가 복잡해지고 와이어 길이가 길어져 속도가 저하되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 패드 위치를 에지(edge)에 위치시켜 적층을 용이하게 하는 공정이 RDL 공정이다. 이러한 RDL은 반도체 패키징 공정 측면에서는 유리하나, 본딩 중에 금속이 뜯기는 현상이 발생하게 되며, 주로 금속의 두께(Metal thickness)가 얇을 경우 더 많은 문제점이 발생한다. 이를 보완하기 위해서는 스퍼터링을 통한 금 타켓(Au Target)을 균일하게 성막을 해야 한다.

또한 범핑(bumping)은 반도체 패키징과 어셈블리 과정에서 웨이퍼 칩과 외부 회로의 전기 접점을 기존 본딩 와이어로 연결하지 않고, 돌기 모양(Bump)의 금속을 형성하여 전기적 신호를 전달해주는 반도체 후공정이다. 최근 반도체 칩이 고성능화, 고집적화 및 경박단소화 되어감에 따라 기존 와이어 방식으로는 기술적 한계가 나타나면서 그 대안으로 범핑 기술이 부각되고 있다.

상기와 같이 반도체 공정이 급속도로 발전함에 따라, 사용되는 Au 타겟 또한 성능 향상이 요구되고 있다. 반도체 성막 공정에서 균일한 두께 및 표면 불순물을 제어하기 위해서는 Au 타겟의 결정립이 미세하며 고순도의 타겟 제조가 필요하다. 또한 사용량이 증가함에 따라 비용 저감을 위해 폐타겟을 재활용하는 혁신적인 제조 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, Au 폐타겟을 이용하여 표면 청정화를 실시한 후, 미세하고 고순도 Au 분말을 제조하고, 제조된 고순도 분말을 Au 폐타겟의 표면 상에 코팅하여 제조하면, 폐타겟을 재활용하면서 고순도의 미세한 결정립을 가진 재활용 타켓을 새롭게 제조할 수 있음을 착안하였다.

이에, 본 발명은 폐타겟 표면에 오염된 불순물을 제거하며, 플라즈마를 이용하여 고순도화 분말을 제조한 후 플라즈마 스프레이 코팅(Plasma Spray coating) 장비를 이용하여 고순도의 미세한 결정립을 가지는 Au 재활용 타겟의 신규 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 폐타겟을 재활용하여 고밀도 및 고순도의 타겟을 제조하는데 있어서, (a) Au 폐타겟을 디본딩하는 단계; (b) 상기 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 단계; (c) 상기 폐타겟에 코팅될 Au 분말을 제조하는 단계; (d) 제조된 Au 분말을 플라즈마 스프레이 코팅 장비를 이용하여 폐타겟 표면상에 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 코팅된 Au 타겟을 이용하여 본딩 및 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 단계 (b)는 질산 또는 왕수를 이용하여 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 공정을 1회 이상 실시하고, 상기 단계(b)에서 불순물이 제거된 타겟의 순도는 99.995 wt% 이상인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 바람직한 다른 일례에 따르면, 상기 단계 (c)의 Au 분말은 플라즈마 공법에 의해 제조되며, 순도가 99.995 wt% 이상인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 단계 (d)는 불순물이 제거된 Au 폐타겟을 플라즈마 스프레이 코팅 장비에 장착하고, 상기 단계 (c)에서 제조된 Au 분말을 장입한 후, 플라즈마 가스에 의해 Au 분말을 용융시켜 상기 폐타겟 상에 증착하는 것일 수 있다.

여기서, 상기 단계 (d)에서 플라즈마 스프레이 코팅장비를 이용하여 증착된 재활용 Au 타겟의 상대밀도는 99.0% 이상이며, 순도는 99.995 wt% 이상인 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명에서 제조된 재활용 Au 타겟은 반도체용 RDL, Bump층 또는 이들 모두에 사용될 수 있다.

추가로 본 발명의 바람직한 다른 일례에 따르면, 상기 Au 폐타겟과 Au 분말은 Ag, Pt, Ta, Ru, 및 Ir로 구성된 군으로부터 선택되는 성분을 가진 폐타겟과 분말로 각각 대체하여 사용될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명은 RDL(Redistributed Layer)용 또는 Bump 용으로 사용되는 Au 폐타겟에 분말을 용사하여 재활용 타겟을 제조하므로, 타겟 입도, 공정시간 및 제조 원가가 대폭적으로 감소하여 경제성을 높일 수 있다.

또한 본 발명에서 사용한 Au 타겟의 재활용 공법은 반도체 및 HDD 공정에 사용되는 Ag, Pt, Ta, Ru, Ir 등의 타겟을 재활용하는 공정에도 유용하게 사용할 수 있다.

아울러, 본 발명에서 제조된 Au 타겟은 회수공정 없이, 폐타겟을 이용하여 재활용(Reuse)하므로 제조 기간을 30% 이상 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 폐타겟을 이용한 고순도 Au 타겟을 제조하는 작업 순서도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 본딩 전의 폐타겟 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 재활용 공법을 이용하여 제조된 Au 타겟의 사진이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

종래 Au 타겟의 제조방법인 습식법은 왕수를 이용한 용해법에 의해 회수하므로 공정시간이 장시간 소요된다. 한편 반도체 공정이 발전함에 따라 Au 타겟은 성능 향상이 요구되며, 특히 결정립이 미세하며 고순도의 Au 타겟의 제조가 필요한 실정이다. 따라서 Au의 사용량이 증가함에 따른 경제성 저하가 필수적으로 초래된다.

이에, 본 발명에서는 Au 폐타겟을 재활용하여 고순도 타겟을 제조하되, 분말제조를 위해 건식 공정인 플라즈마(plasma)를 이용하여 단시간에 Au 고순도 분말을 제조하고, 제조된 고순도 분말을 플라즈마 스프레이 코팅(Plasma Spray Coating) 공법을 이용하여 재활용하고자 하는 폐타겟의 표면에 용사하여 재활용(Reuse) 고순도 타겟을 제조하는 것을 특징으로 한다.

플라즈마 스프레이 코팅(Plasma Spray Coating) 공법은 플라즈마 가스가 양극 사이의 노즐로 분사되어 코팅 표면에 형성되는 것으로서, 플라즈마 건(plasma gun) 내의 음극과 양극 사이에서 전리된 플라즈마 가스가 대기로 방출되어 고에너지를 형성하는데, 이런 고온의 불꽃에 분말을 공급하면 분말은 짧은 시간에 용융되어 기판에 충돌하면서 균일하고 미세한 결정립을 가진 코팅층을 형성한다. 이와 같이 플라즈마 스프레이 코팅 공법은 용융된 분말을 코팅하므로 코팅(증착) 속도가 매우 빠를 뿐만 아니라, 형성된 코팅층은 분말의 조성을 거의 그대로 유지하기 때문에 코팅층 조성의 조절이 쉽고 기존 금속이나 유기화합물 이외에 세라믹 재료 등 다양한 복합재료 등도 쉽게 증착시킬 수 있다.

본 발명에서는 전술한 플라즈마 스프레이 코팅 공법을 통해 폐타겟에 고순도 분말을 용사하여 재활용하므로, 단시간에 종래 타겟과 동등한 수준의 고밀도, 고순도의 미세한 결정립을 가진 Au 타겟을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 제조시간 및 비용 단축에 크게 효과적이다.

아울러 본 발명에서는 폐타겟을 재활용하므로 비용 저감을 통해 경제성을 유의적으로 높일 수 있다.

<반도체 재활용 Au 타겟의 제조방법>

이하, 본 발명에 따른 반도체용 재활용(Reuse) Au 타겟의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 반도체용 재활용 Au 타겟의 제조방법은, Au 폐타겟에 고순도 Au 분말을 플라즈마 스프레이 코팅(Plasma Spray Coating) 공법을 통해 용사하는 방식에 의해 제조될 수 있다.

상기 제조방법의 바람직한 일 실시예를 들면, (a) Au 폐타겟을 디본딩하는 단계; (b) 상기 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 단계; (c) 상기 폐타겟에 코팅될 Au 분말을 제조하는 단계; (d) 제조된 Au 분말을 플라즈마 스프레이 코팅 장비를 이용하여 폐타겟 표면상에 코팅하는 단계; 및 (e) 상기 코팅된 Au 타겟을 이용하여 본딩 및 가공하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 상기 제조방법을 각 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.

먼저, (1) 폐타겟을 디본딩을 진행한다(S10).

상기 폐타겟은 기존에 사용된 타겟이기만 하면 특별한 제한이 없으며, 일례로 20% 이상 사용한 타겟을 사용할 수 있다.

또한 상기 폐타겟으로는 반도체 공정에서 많이 사용되는 Au 타겟을 사용한다. 그러나 전술한 Au 타겟으로 제한되지 않으며, 그 외 반도체 및 HDD 공정에서 사용되는 폐타겟, 일례로 Ag, Pt, Ta, Ru, Ir 또는 이들의 합금(alloy) 조성을 가진 폐타겟을 사용하는 것도 본 발명의 범주에 속한다.

전술한 폐타겟을 이용하여 디본딩을 실시하는데, 이때 디본딩은 200~300℃ 온도에서 진행될 수 있다. 이때 디본딩을 진행하기 전에, 폐타겟 부분에 인듐 및 불순물 오염을 방지하기 위해 고온용 테이프를 이용하여 부착할 수 있다. 상기 폐타겟에 고온용 테이프를 부착한 후 승온을 하게 되는데, 일례로 5~10℃ 온도로 200~300℃까지 승온을 실시할 수 있다. 이때 10℃를 초과하는 온도로 급격히 승온을 실시하면 Backing Plate 변형이 발생할 가능성이 있으므로, 10℃ 이하의 온도로 승온하는 것이 바람직하다. 또한 200~300℃ 온도에 도달하면 30~60분간을 유지한 후 디본딩을 실시하도록 한다.

(2) 디본딩된 폐타겟에 부착된 불순물을 제거한다(S20).

상기 제2단계에서는 질산 또는 왕수를 이용하여 폐타겟에 부착된 인듐 및 표면 오염물을 제거한다.

상기 단계의 바람직한 일례를 들면, 폐타겟 표면에 잔존하는 인듐 및 표면 오염물 제거를 실시하기 위해서, 먼저 폐타겟을 질산에 투입한 후 1 내지 3시간 정도를 유지한다. 이후 인듐의 제거 시간 및 효과를 높이기 위해, 30분 단위로 질산에서 꺼내어 연마포를 이용하여 표면을 닦아낸다. 이때 연마액이 포함된 연마포를 사용하는 경우, 타겟 표면에 불순물이 부착되어 순도가 저하되므로, 연마액이 포함되지 않은 연마포를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 유지 공정 중 표면에 부착된 불순물이 제거되는지를 확인하기 위해서, 시간 별로 시편을 채취하여 ICP 분석을 실시한다. 상기 불순물이 제거된 폐타겟의 순도는 99.995 wt% 이상으로 조절하는 것이 바람직하다. 이때 상기 분석치가 99.995 wt% 이상이면 다음 제3단계 공정으로 진행하고, 99.995 wt% 미만인 경우 상기 불순물 제거공정, 예컨대 질산처리 및 연마공정을 1회 이상 반복하여 진행한다.

(3) 폐타겟에 코팅해야 할 고순도 분말을 플라즈마 공법에 의해 제조한다(S30).

상기 제3단계에서는 청정화된 폐타겟 상에 증착될 고순도의 분말로서, 상기 폐타겟과 동일한 성분을 가진 분말을 제조한다.

본 발명에서 Au 고순도 분말은 플라즈마(plasma) 공법에 의해 제조되는 것이 바람직하나, 그 외 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 의해서도 제조될 수 있다. 상기 플라즈마 공법을 이용할 경우, 폐타겟을 청정화한 후 투입하거나 또는 고순도 Bulk를 원료로서 투입한 후 플라즈마를 이용하여 잔존하는 불순물을 제거하고, 이후 플라즈마 온도를 상승시켜 기화된 고순도의 분말을 확보할 수 있다.

상기 단계의 바람직한 일례에 따르면, 상기 분말은 플라즈마 장치를 이용하여 제조된다. 플라즈마 장치의 챔버 내부에 99.995 wt% 이상의 고순도 bulk, 그래뉼(granule)을 이용하거나 또는 폐타겟을 청정화한 후 절단하여 투입한다. 이때 투입되는 중량은 500~2000gr 범위를 벗어나지 않도록 한다. 상기 투입 중량이 500gr 미만인 경우 플라즈마가 도가니와 반응하여 파손될 위험이 크며, 상기 투입 중량이 2000gr을 초과할 경우 용탕이 도가니 외부로 넘쳐 챔버와 부착될 가능성이 존재한다. 주입된 원료는 저전력(10kw 미만)에서 플라즈마를 형성시켜 단순 용융시킨 후, 불순물을 제거한다. 이때 플라즈마 전력을 낮게 조절하여 저융점의 불순물을 기화시켜 진공장치에 의해 외부로 제거한다. 특히 타겟 제조 공정에서 사용되는 인듐(In) 제거에 효과적이다.

불순물이 제거된 후 전력을 상승시켜 고순도의 분말을 제조한다. 이때 사용되는 전력은 10~30 kw 범위로 전력을 상승시킬 수 있으며, 사용되는 플라즈마 가스는 아르곤, 아르곤과 질소, 아르곤과 수소 혼합가스를 이용하여 분말을 제조할 수 있다. 분말 제조시 작업 진공도는 200~600 Torr 조건으로 진행된다. 이때 상기 작업 진공도가 200torr 미만일 경우 사용되는 전극 수명이 짧아져 전극 손상으로 인한 불순물이 증가되며, 600torr 초과할 경우 분말 제조 속도가 급격히 감소하는 문제점이 있다.

제조된 분말의 균일성을 확보하기 위해 분급 공정을 실시한다. 이때 분급 공정은 200 mesh 분급체를 이용하여 실시될 수 있으며, 200 mesh를 초과하는 분말은 용사 진행시 사용되며, 200 mesh 이하의 분말은 분말 제조에 투입한다.

상기와 같이 플라즈마 공법에 의해 제조되는 Au 고순도 분말은 순도가 99.995 wt% 이상일 수 있으며, 결정립이 4~10 ㎛ 범위의 구상 분말인 것이 바람직하다.

(4) 불순물이 제거된 폐타겟을 플라즈마 스프레이 코팅 장비에 장착한 후 제조된 분말을 이용하여 폐타겟에 증착한다(S40).

상기 제4단계는 전단계에서 확보된 고순도 분말을 이용하여 플라즈마 스프레이 장비에 투입하여 폐타겟의 소모 부위에 용사하는 것이다. 이때 플라즈마 스프레이 코팅 방식은 공정 조건에 따라 이들의 특성에 맞게 코팅층의 밀도, 기공도 등을 변화시킬 수 있다.

상기 단계의 바람직한 일례를 들면, 불순물이 제거된 Au 폐타겟을 플라즈마 스프레이 코팅 장비에 장착하고, 이전 단계에서 제조된 고순도의 Au 분말을 장입한 후, 플라즈마 가스에 의해 Au 분말을 용융시켜 상기 폐타겟 상에 증착하는 것이다.

먼저 불순물이 제거된 폐타겟을 Plasma Spray Coating 장비에 장착한다. 제조된 분말은 Feeder기에 500~1000gr을 장입하고, 챔버를 닫고 5.0×10^-2 torr 이하까지 로터리 펌프를 이용하여 진공을 뽑는다. 전술한 진공도에 도달하면 질소 가스를 이용하여 작업 진공도를 200~600 torr 범위로 유지한다. 상기 진동도가 200torr 미만일 경우 전극이 손상될 가능성이 높으며, 600 torr를 초과할 경우 챔버 외부의 공기가 유입되어 산화될 가능성이 높아진다.

작업 진공도가 200~600torr 범위를 유지하면 플라즈마 가스(Plasma Gas)를 투입하고 용사를 진행한다. 이때 사용되는 플라즈마 가스(Plasma Gas)는 당 업계에 알려진 통상적인 조성의 가스를 사용할 수 있으며, 일례로 아르곤, 질소, 아르곤 + 질소, 아르곤 + 수소, 질소+수소를 이용할 수 있다. 플라즈마를 생성한 후 폐타겟의 회전 속도를 2~10 RPM 범위로 조절한다. 상기 폐타겟의 회전 속도가 2RPM 미만일 경우 폐타겟이 용융되어 결정립 Size가 증가하게 되며, 10RPM을 초과할 경우 회전 속도가 빨라 불균일하게 증착된다.

상기와 같이 폐타겟의 회전 속도를 조절한 후 상기 폐타겟과 동일한 성분의 분말을 투입하는데, 이때 분말 투입 속도는 10~50gr/min 범위일 수 있다. 상기 투입 속도가 10gr/min 미만일 경우 작업이 장시간 소요되며, 50gr/min 초과할 경우 폐타겟이 증착이 되지 못하고 챔버 바닥에 떨어져 수율이 저하된다. 또한 증착 시간은 10~120분 정도 진행되며, 증착 완료 후 30분 이상 충분히 냉각하고 이후 챔버를 개방하여 타겟을 취출한다.

상기와 같이 제조된 재활용(Reuse) Au 타겟은 상대밀도가 99.0% 이상인 것이 바람직하며, 순도는 99.995 wt% 이상인 것이 바람직하다.

(5) 플라즈마 스프레이 코팅장비를 이용하여 증착된 타겟을 가공 및 본딩을 실시한다(S50).

상기 단계에서는 소결체 표면에 부착된 카본을 선반을 이용하여 제거한 후 본딩을 실시한다.

본딩은 인듐을 이용하여 실시되며, 이때 온도는 200~300℃ 범위에서 실시할 수 있다. 본딩 후 초음파 탐상을 이용하여 본딩율을 측정한다. 이때 측정된 본딩율은 99.0% 이상이 되어야 한다. 상기 본딩율이 99.0% 미만일 경우 디본딩 후 본딩을 재실시한다.

본딩 후 선반을 이용하여 최종목적 두께까지 가공을 실시한다. 가공된 타겟의 백킹 플레이트(Backing Plate) 면에 비드 처리를 진행한다. 가공된 타겟은 반도체 세정 후 포장을 진행한다.

본 발명에서는 Au 폐타겟과 Au 분말을 중심으로 하여 기재하였으나, 그 외 반도체 및 HDD 공정에서 사용되는 성분, 일례로 Ag, Pt, Ta, Ru, 및 Ir로 구성된 군으로부터 선택되는 성분의 폐타겟과 분말로 각각 대체하여 사용될 수 있다. 일례로, Ag 폐타겟을 사용할 경우, 상기 Ag 폐타겟에 증착될 분말 성분은 Ag 분말로 사용하면 된다.

또한 본 발명에서는 전술한 방법에 의해 제조된 재활용(Reuse) Au 타겟을 제공한다.

상기 재활용 Au 타겟은, 반도체용 RDL, Bump층 또는 이들 모두에 사용되는 것이 바람직하며, 그 외 Au 타겟이 유용하게 적용될 수 있는 다른 기술분야에도 제한 없이 적용될 수 있다.

본 발명은 표면의 오염된 불순물을 제거하여 청정화된 폐타겟; 및 상기 폐타겟과 성분이 동일하며 플라즈마 공정을 이용하여 제조된 고순도 분말을 각각 제조한 후, 플라즈마 스프레이 코팅(Plasma Spray coating) 장비를 이용하여 고순도 분말을 용융시켜 폐타겟의 소모 부위 상에 용사시켜 재활용(Reuse) 타겟을 제조하였다. 상기와 같이 본 발명에서는 폐타겟을 재활용할 뿐만 아니라 종래 다른 방법에 의해 제조된 타겟과 대등한 물성, 즉 고순도 및 고밀도를 나타낼 수 있으므로, 제조시간 및 비용을 단축시켜 경제성을 확보할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

사용된 4inch 폐타겟 600gr을 디본딩을 실시하였다. 소모 전 타겟 크기, 두께 및 중량은 각각 4 inch, 5mm(t), 800gr이었다. 폐타겟을 200℃에서 60분을 유지한 후 디본딩을 실시하였다. 디본딩 후 타겟 표면에 잔존하는 인듐을 제거하였다. 인듐이 제거된 폐타겟을 질산이 담긴 비커에 투입하여 잔존하는 인듐 및 불순물을 제거하였다. 제거 시간은 2시간 정도로 진행하였으며, 30분 단위로 연마포를 이용하여 표면 불순물을 제거하였다. 불순물이 제거된 폐타겟의 샘플을 채취하여 ICP를 이용하여 불순물을 분석한 결과, 순도 99.999 wt%를 확보하였다.

신규 투입할 분말을 플라즈마 장비를 이용하여 제조하였다. 도가니에 잉곳으로 Au 폐타겟 1,000gr을 장입하였다. 로터리 펌프를 이용하여 5.0×10^-2 torr까지 진공을 뽑은 후 아르곤 가스 투입에 의해 아르곤 분위기를 조성하였다. 이때 작업 진공도는 400torr를 유지하였다. 투입된 원소재와 고순도의 W 전극봉에 플라즈마를 형성시켜 Au 분말을 제조하였다. 초기에는 5kw로 폐타겟에 잔류하는 불순물을 제거하였으며, 사용 전력을 20kw 상승하여 고순도의 미세한 분말을 제조하였다. 플라즈마를 이용한 Au 분말 제조공정 조건은 하기 표 1과 같다. 플라즈마를 이용하여 Au 분말 800gr을 제조하였으며, 제조된 분말을 분급을 통하여 200 mesh 분말 600gr을 확보하였다. 비교를 위해 전력 30kw로 상승시켜 분말을 제조하였다. 이때 제조 공정의 조건을 하기 표 2에 나타내었으며, 제조된 Au 분말의 순도, 평균 분말 크기 및 카본 함량을 표 3에 나타내었다.

공정항목		공정조건-실시예
공정항목		1단계 (저전력)	2단계 (고전력)
인가된 플라즈마 출력		5Kw	20Kw
플라즈마용 가스	조성	Ar	Ar, Ar+N₂, Ar+He
플라즈마용 가스	가스유량	20L/min	20L/min
?칭용 가스조성(유량)		Ar+N₂(150L/min)	Ar+N₂(150L/min)

공정항목		공정조건-비교 예
인가된 플라즈마 출력(kw)		30
플라즈마용 가스	조성	Ar, Ar+N₂, Ar+He
	가스유량(L/min)	20
?칭용 가스조성(L/min)		Ar+N₂(150)

분말 특성	실시예	비교예
순도(wt%)	99.999	99.995
평균분말 크기(㎛)	10	4
카본 함량(ppm)	40	250

상기 표 3의 결과로부터, 플라즈마에 의해 제조된 Au 분말의 경우 4~10㎛ 수준의 구상화된 분말을 확보하였다. 상기 분말의 순도 또한 99.995~99.999 wt%로 결과를 확보하였다. 카본 함량은 전력이 증가함에 따라 급격히 상승하는 경향을 보였다. 전력이 증가하면 도가니 표면의 카본이 제조된 분말과 반응하여 카본 함량이 증가되는 경향을 보였는데, 제조된 분말의 카본 함량이 높아지면 최종 타겟을 이용한 성막시 Nodule 형성 등의 영향을 줄 수 있으므로, 30kw 미만의 조건에서 분말을 제조하여야 한다. 분말 제조 조건 출력 20kw에서 순도 99.999wt%, 평균 분말 크기 10㎛, 카본 함량은 40 ppm을 확보하였다.

20kw 조건으로 제조된 Au 분말과 Au 폐타겟을 이용하여 재활용(Reuse) 타겟을 제조하였다. 먼저 디본딩 및 불순물이 제거된 고순도의 폐타겟(4inch, 5t, 600gr)을 플라즈마 스프레이 코팅(Plasma Spray Coating) 장비에 장착하였다. 제조된 200 mesh 이하 Au 분말 600gr을 Feeder기에 장입한 후 5.0×10^-2 torr까지 진공을 뽑았다. N₂ Gas를 이용하여 작업 진공도를 500 torr로 유지하였으며, 장착한 타겟의 회전 속도는 각각 2, 5, 10 RPM으로 진행하였으며, 비교를 위해 회전 속도를 15 RPM으로 진행하였다. 제조 공정은 하기 표 4에 나타내었다. 사용되는 Plasma Gas는 Ar, N₂, Ar+N₂, Ar+He이며, 투입량은 20L/min으로 진행하였다. Feeder 속도는 20gr/min 실시하였으며, 진행 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

하기 표 5의 결과로부터, 작업 진공도 500torr, 회전 속도 10RPM, Plasma gas 20L/min, Feeder량 20gr/min인 실시예 3에서 증착 특성이 가장 우수하고 상대밀도가 99.5% 이상인 고밀도 타겟을 확보하였다. 비교예의 경우는 회전 속도가 빨라 타겟에 불균일하게 증착되어 두께 편차가 발생하였다.

확보된 실시예 3의 고밀도 타겟을 이용하여 표면의 카본을 제거한 후 본딩을 실시하였다. 본딩은 인듐을 이용하여 200℃에서 진행하였으며, 본딩율은 99.5%를 확보하였다. 본딩된 타겟은 선반을 이용하여 4 inch×5t로 가공하였다. 그리고 Backing에 비드 처리를 진행한 후, 반도체급 세정 및 진공포장을 하였다.

공정항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
증착 특성	불균일 (일부 용융)	균일	균일	불균일 (두께차 발생)
상대밀도(%)	98.5	99.1	99.5	91.2
순도(wt%)	99.998	99.998	99.998	99.998

Claims

폐타겟을 재활용하여 고밀도 및 고순도의 타겟을 제조하는데 있어서,
(a) Au 폐타겟을 디본딩하는 단계;
(b) 상기 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 단계;
(c) 상기 폐타겟에 코팅될 Au 분말을 제조하는 단계;
(d) 제조된 Au 분말을 플라즈마 스프레이 코팅 장비를 이용하여 폐타겟 표면상에 코팅하는 단계; 및
(e) 상기 코팅된 Au 타겟을 이용하여 본딩 및 가공하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (b)는 질산 또는 왕수를 이용하여 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 공정을 1회 이상 실시하는 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(b)에서 불순물이 제거된 타겟의 순도는 99.995 wt% 이상인 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (c)의 Au 분말은 플라즈마 공법에 의해 제조되며, 순도가 99.995 wt% 이상인 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 제조된 Au 분말은 결정립이 4~10㎛ 범위의 구상 분말인 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (d)는 불순물이 제거된 Au 폐타겟을 플라즈마 스프레이 코팅 장비에 장착하고, 상기 단계 (c)에서 제조된 Au 분말을 장입한 후, 플라즈마 가스에 의해 Au 분말을 용융시켜 상기 폐타겟 상에 증착하는 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 단계 (d)에서 증착된 재활용 Au 타겟의 상대밀도가 99.0% 이상인 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 단계 (d)에서 증착된 재활용 Au 타겟의 순도가 99.995 wt% 이상인 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 방법에 의해 제조된 재활용 Au 타겟은 반도체용 RDL, Bump층 또는 이들 모두에 사용되는 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 Au 폐타겟과 Au 분말은 Ag, Pt, Ta, Ru, 및 Ir로 구성된 군으로부터 선택되는 성분을 가진 폐타겟과 분말로 각각 대체하여 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 재활용 Au 타겟의 제조방법.