KR20160051577A - Thermal Spray를 이용한 Reuse ITO 타겟의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ITO 폐타겟으로부터 Reuse ITO 타겟을 제조함에 있어서, (a) 제1면에 소모부가 형성된 ITO 폐타겟을 백킹 플레이트(Backing plate)로부터 디본딩하는 단계; (b) 상기 ITO 폐타겟의 제1면 상에 Thermal spray을 통해 세라믹 또는 금속 분말을 코팅하여 상기 소모부를 충진하는 단계; (c) 상기 코팅된 ITO 타겟의 제1면을 가공하는 단계; 및 (d) 상기 가공된 ITO 타겟의 제1면을 백킹 플레이트에 본딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용(Reuse) ITO 타겟의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 ITO 폐타겟의 소모부를 Thermal spray를 통하여 코팅층을 형성시킴으로써, ITO 사용량을 저감하는 효과를 가질 수 있다.

Description

Thermal Spray를 이용한 Reuse ITO 타겟의 제조방법 {PREPARATION METHOD OF REUSE ITO TARGET BY THERMAL SPRAY}
본 발명은 스퍼터링 타겟으로 사용된 ITO 폐타겟으로부터 재활용(Reuse) ITO 스퍼터링 타겟을 새롭게 제조하는 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 Thermal Spray를 이용하여 ITO 폐타겟으로부터 재생된 ITO 스퍼터링 타겟의 신규 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 투명 전극은 플라스마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD) 소자, 발광 다이오드 소자(LED), 유기 전자 발광 소자(OLEL), 터치 패널 또는 태양 전지 등에 사용된다. 전술한 용도로 사용되는 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxdie: TCO)는 입사되는 빛에 대해 투명한 성질을 가짐과 동시에 금속처럼 전기를 흐르게 하는 물질이다. 이러한 투명 전도성 산화물은 높은 도전성과 가시영역에서 높은 투과율을 가지기 때문에, 평판 디스플레이 및 태양전지, 액정표시소자, 그 이외의 각종 수광소자와 발광소자의 전극으로 이용된다. 이러한 투명 전도성 산화물의 예로는 ITO(Indium Tin Oxide), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등이 사용되고 있는데, 이중에서 ITO(Indium Tin Oxide)가 박막의 높은 투광성과 전기 전도성 및 안정성으로 인해 가장 보편적으로 많이 사용되고 있다. 또한, 비저항값이 상대적으로 낮고 비교적 저온에서 증착이 가능하며 습식 에칭이 용이하다는 장점을 가지고 있다.
ITO 타겟은 투명 박막증착을 위해서 스퍼터링(sputtering) 진공 증착을 통해 제조될 수 있는데, 이러한 스퍼터링용 타겟은 직사각형 형태로 형성된 타겟을 필요로 한다. 그리고 스퍼터링은 자기장에 의해 형성된 플라즈마 공정을 통해 진행되는데, 스퍼터링이 진행되는 동안 ITO 타겟의 표면은 침식 형상으로 인해 레이스 트랙(race track)으로 지칭되는 곡선 타원 형상의 침식형상(Erosion)이 나타난다. 이와 같은 ITO 타겟의 침식은 그만큼 ITO 타겟의 수율이 낮아짐을 의미한다. 물론, 사용된 ITO 타겟을 재활용함으로써 수율을 향상시킬 수는 있지만, 현재까지 ITO 타겟을 재활용하여 제조하는 공정 개발이 미흡한 상태이다. 또한 제조 타겟 내에 균열 및 불균일한 타겟 밀도에 의해 추가적인 영향을 받게 되면, 스퍼터링 공정 자체가 실행이 불가능해지고, 설령 스퍼터링을 진행하여 ITO 투명 박막을 증착한다고 하더라도 고품질을 기대할 수 없다. 즉, 고품질의 ITO 투명박막을 얻기 위해서는 밀도가 높고 균일한 ITO 타겟의 제조가 필수적이다.
한편, 최근에는 고가의 희귀금속인 인듐의 사용량을 저감하기 위하여 인듐 외의 성분 함량을 증가시킨 산화물계 스퍼터링 타겟 개발과 같은 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 아직 연구 결과가 미흡한 실정이다.
본 발명은 ITO 폐타겟의 재사용을 통해 인듐 사용량의 저감을 실현시키기 위한 목적 하에서 개발되었다.
보다 구체적으로, 본 발명은 Thermal spray(고온분사) 공정을 이용하여 기사용된 ITO 폐타겟의 침식 부위에 세라믹 또는 금속 분말을 코팅 및 충진하여 Reuse ITO 재생 타겟을 제조하되, 여기서 제조된 Reuse ITO 타겟은 기존 성형체를 소결하여 제조되는 ITO타겟과 동일한 물성을 갖는다는 것을 착안하였다.
이에, 본 발명은 스퍼터에 의해 소모된 ITO 폐타겟을 디본딩, 표면 연마, Thermal spray를 통한 Reuse, 최종 가공, 및 본딩 공정을 통해 기존 ITO 제조 공정으로 제조된 ITO 타겟과 동일한 물성을 가지는 Reuse ITO타겟을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 ITO 폐타겟으로부터 스퍼터링용 Reuse ITO 타겟을 제조함에 있어서, (a) 제1면에 소모부가 형성된 ITO 폐타겟을 백킹 플레이트(Backing plate)로부터 디본딩하는 단계; (b) 상기 ITO 폐타겟의 제1면 상에 Thermal spray을 통해 세라믹 또는 금속 분말을 코팅하여 상기 소모부를 충진하는 단계; (c) 상기 코팅된 ITO 타겟의 제1면을 가공하는 단계; 및 (d) 상기 가공된 ITO 타겟의 제1면을 백킹 플레이트에 본딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용(Reuse) ITO 타겟의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 단계 (b)를 수행하기 전에, (a-1) 디본딩된 ITO 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일례에 따르면, 상기 단계 (b)는 Thermal plasma spray 또는 Flame spray를 통하여 세라믹 또는 금속분말을 분사하여 ITO 폐타겟의 소모부 상에 코팅층을 형성하는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 방법에 의해 제조된 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟을 제공한다.
보다 구체적으로, 상기 재활용 ITO 타겟은 상부와 하부가 서로 상이한 조성으로 구성되되, 상부는 ITO 소결체이고, 하부는 Thermal spray에 의해 세라믹 또는 금속 코팅층이 형성되며, 상기 세라믹 또는 금속 코팅층이 형성된 ITO 타겟의 제1면과 백킹 플레이트가 접합된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제조된 Reuse ITO 타겟은 기존 제조공정으로 제조된 ITO타겟과 동일한 물성을 가지는 것을 특징으로 한다.
기존 타겟을 이용하여 스퍼터링을 진행하는 경우 평균적으로 30 중량% 정도의 수율을 가지게 된다. 상기와 같이 30 중량% 이상 사용되기 위해서는 타겟의 재생(Reuse) 기술이 뒷받침되어야 하나, 종래 알려진 ITO 타겟의 제조공정에 의해 제조된 타겟은 재활용하는 공정이 거의 없는 실정이다. 설령 재활용이 가능하다 하더라도, 재활용 공정 도중에 폐타겟 내 균열 발생, 재활용 부위와 기존 폐타겟 부위와의 물성 차이가 발생하여 원하는 결과를 얻기 어렵게 된다.
본 발명에서는 ITO 폐타겟의 소모부 상에 Thermal spray 공정을 이용하여 세라믹 또는 금속 분말을 코팅하여 충진시킨 후 평탄화하고 백킹 플레이트와 본딩한다. 이를 통해, 미사용된 ITO 폐타겟의 타면부를 스퍼터링 타겟으로 새롭게 사용함으로써, 상기에서 문제된 타겟 수율을 60% 이상 증가시킬 수 있으며, 기존 타겟과 동일한 물성치를 가지는 장점이 있다.
또한, 상기 재생방법은 새로운 스퍼터링 타겟을 제조하는 것에 비해 원료 분말을 적게 사용하기 때문에, 스퍼터링 타겟의 제조단가가 절감될 뿐만 아니라 제조시간이 단축될 수 있다.
아울러, 본 발명은 일반적으로 폐기되는 스퍼터링 폐타겟을 재활용하고, 스퍼터링 타겟의 제조시간 단축에 따른 이산화탄소의 배출량을 감소시킬 수 있기 때문에, 친환경적이며 경제적이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 재활용(Reuse) ITO 타겟을 제조하는 작업 순서도이다.
도 2는 실시예 1에서 제조된 재활용 ITO 타겟의 폐타겟부와 코팅층 사이의 계면부를 나타내는 SEM 사진이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 재활용 ITO 타겟과 비교예 1의 ITO 타겟을 스퍼터링하여 형성된 박막의 적층 속도를 비교한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
기존 타겟을 이용하여 스퍼터링할 경우, 평균적으로 30 중량% 정도의 수율을 가지게 된다. 30% 이상 고수율로 사용하기 위해서는 타겟의 재활용(Reuse) 기술이 뒷받침되어야 하는데, 종래 공지된 방법에 의해 제조된 ITO 타겟은 재활용 공정이 거의 개발되지 못한 상태이다. 또한, 폐타겟의 소모 부위를 충진하여 재활용하더라도, 재활용 공정 중에 폐타겟 층(사용부위)과 신규 충진된 타겟층(충진부) 간의 균열; 및 재활용 부위와 기존 타겟 부위와의 물성 차이가 일반적으로 초래된다.
이에, 본 발명에서는 ITO 폐타겟의 소모부(제1면)를 Thermal spray 공정을 이용하여 세라믹 또는 금속 분말을 충진시킨 후 가공하여 백킹 플레이트와 본딩하게 되고, 이와 동시에 상기 ITO 폐타겟에서 미사용된 평탄화 타면부(제2면)를 스퍼터링 타겟으로 새롭게 재활용하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 초기 사용된 타겟을 재사용함으로써 제조 공정의 단가를 절감하고, 효율적인 타겟의 재사용이 가능하다. 또한, 기존 용해주조 및 분말소결법을 이용하여 제조된 타겟과 대등한 물성치(예, 밀도, 결정립, 순도 등)를 가지는 장점이 있다.
또한 종래 스퍼터링 타겟의 재활용시 Cold spray 공정을 적용하기도 하였다. 이러한 Cold spray 공정은 원료분말을 강한 압력으로 분사하여, 모재의 표면에 충돌된 분말을 결합시켜 코팅층을 형성시키는 공정이다. 이는 금속 모재에는 적합한 반면, 세라믹은 표면변화가 일어나기 쉽지 않아 세라믹 모재와 충돌된 분말과의 결합이 일어나지 않기 때문에 코팅층이 고정되지 않아 적합하지 않았다.
이에 비해, 본 발명에서 채택한 Thermal spray 공정은 모재 표면의 물리적 변화를 요구하지 않기 때문에, 모재의 종류나 성분에 영향 없이 모재와 재활용부(예, 금속 분말)와의 결합을 통해 스퍼터링 타겟을 용이하게 재활용할 수 있다.
<재활용 ITO 타겟의 제조방법>
이하, 본 발명에 따른 재활용 ITO 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 재활용 ITO 타겟을 제조하는 바람직한 일 실시예를 들면, (a) 제1면에 소모부가 형성된 ITO 폐타겟을 백킹 플레이트(Backing plate)로부터 디본딩하는 단계(S10); (b) 상기 ITO 폐타겟의 제1면 상에 Thermal spray을 통해 세라믹 또는 금속 분말을 코팅하여 상기 소모부를 충진하는 단계(S20); (c) 상기 코팅된 ITO 타겟의 제1면을 가공하는 단계(S30); 및 (d) 상기 가공된 ITO 타겟의 제1면을 백킹 플레이트에 본딩하는 단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편 도 1은 ITO 폐타겟을 이용하여 재활용 ITO 타겟을 제조하는 작업 순서도이다. 이하, 도 1을 참고하여 상기 제조방법을 각 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.
(1) 먼저, 기사용된 ITO 폐타겟을 재사용하기 위해서 백킹 플레이트를 제거하여 디본딩을 실시한다(이하 'S10 단계'라 함).
상기 폐타겟은 기존에 사용된 타겟이기만 하면 특별한 제한이 없으며, 일례로 20 중량% 이상 사용된 것일 수 있으며, 바람직하게는 30~35 중량% 이상 사용된 타겟일 수 있다.
디본딩시 핫 플레이트(Hot plate)의 온도는 200~250℃ 정도이며, 이러한 핫 플레이트(Hot plate) 상에 ITO 폐타겟을 배치하고 서서히 200℃까지 상승시킨다. 상기와 같이 온도가 상승하면, 타겟과 백킹 플레이트(Backing plate) 사이에 접합층으로 존재하는 인듐(In)이 용융된 상태로 되므로, 이를 통해 ITO 타겟과 백킹 플레이트(Backing plate)를 분리한다.
한편 본 발명에서, ITO 타겟의 제1면은 스퍼터링 공정에 의한 소모부가 형성되어 있으며, 제2면은 백킹 플레이트가 접합된 상태이다. 전술한 디본딩 공정을 실시하면 ITO 폐타겟의 제2면으로부터 백킹 플레이트가 분리된다.
필요에 따라, 본 발명에서는 하기 S10 단계와 S20 단계 사이에, 디본딩된 ITO 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 단계(a-1, S11 단계)를 더 포함한다.
한편 폐타겟의 표면에는 산화물, 탄화물 등과 같은 불순물이 존재하고 있다. 본 발명은 ITO 폐타겟의 재사용을 목적으로 하므로, 이물질이 없는 표면 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 S11 단계에서는 당 업계에 알려진 통상적인 불순물 제거방법을 통해 폐타겟에 부착된 표면 오염물을 제거하는 공정을 1회 이상 실시한다.
일례로, 산(Acid), 알코올 및/또는 증류수를 이용하는 세척방법, 초음파 세척 방법, 플라즈마 표면 세척법 등과 같은 세척 방법을 통해 산화물, 탄화물 등의 불순물을 제거할 수 있다. 또한, CNC, MCT, 연마기 등과 같이 기계로 표면을 깎아 내는 방법을 통해 폐타겟의 표면을 약 1 ㎜ 이내(바람직하게는 0. 내지 1 ㎜)로 가공하여 불순물을 제거할 수 있다.
상기 S11 단계의 바람직한 실시예를 들면, 알루미나 분말(#24 mesh)를 이용하여 폐타겟의 표면 비드를 실시하고, 그 이후 반도체급 세정을 통하여 표면 세정을 실시한다.
(2) 디본딩된 ITO 폐타겟의 제1면을 Thermal spray를 이용하여 폐타겟 소모 부위를 코팅을 통해 충진을 한다(이하 'S20 단계'라 함).
본 발명에서는 세라믹의 일종인 ITO를 모재로 사용함으로써, 코팅층 형성시 모재와의 부착력에 문제가 초래되는 Cold spray 공정 대신, Thermal spray 공정을 도입하여 모재의 성분에 영향없이 모재와 높은 부착력을 갖는 세라믹 또는 금속 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 Thermal spray는 당 분야에 알려진 통상적인 용사법을 사용할 수 있으며, 일례로 플라즈마 용사(Thermal plasma spray)법 또는 화염 용사(Flame spray)법을 이용할 수 있다.
상기 S20 단계에서는, 당 분야에 알려진 통상적인 용사(Thermal spray) 장비를 제한없이 사용할 수 있으며, 일례로, 상기 Thermal spray 장비는 (i) 분말 공급부(분말 Feeding 장치), (ii) Gas Heater; 및 (iii) 스프레이 건(Spray Gun)으로 구성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 분말 공급부는 폐타겟에 코팅될 세라믹 또는 금속 분말을 투입하는 역할을 하고, Gas Heater부에서는 질소 등의 캐리어 가스를 예열하며, 스프레이 건에서는 화염과 같은 고온 열원을 발생시켜서 예열된 캐리어 가스를 통해 분말의 분사가 이루어지게 된다. 이를 통해 폐타겟의 소모부위에 세라믹 또는 금속 분말의 치밀화 코팅층이 형성되어 소모부위의 충진이 이루어진다.
여기서, 상기 폐타겟에 코팅될 세라믹 또는 금속 분말은 당 분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 상기 ITO 타겟과 동일하거나 또는 상이한 세라믹 또는 금속 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 상기 세라믹 분말의 비제한적인 예로는, 산화알루미늄, 산화아연, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화규소 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 등이 있다.
또한 상기 금속 분말의 비제한적인 예로는, Al, Zn, Ca, Mg, Zr, Si, Sn, Co, Cu, Fe, Ni, Fe, Cr, In 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 이들의 1종 이상의 합금(alloy)일 수 있다.
상기 S20 단계의 코팅 조건은 당 분야에 알려진 통상적인 플라즈마 용사(Thermal plasma spray)법 또는 화염 용사(Flame spray)법의 조건 내에서 적절히 조절할 수 있다. 바람직하게는 타겟과 Spray Gun과의 거리는 20~100mm 범위로 하며, 가스 압력은 30~40bar, 메인 가스 온도는 450~550℃, 스프레이 건(Spray Gun)의 이동 속도는 150 ~ 250mm/s 범위이며, 더욱 바람직하게는 가스 압력은 35bar, 스프레이 건(Spray Gun)의 이동 속도는 200mm/s, 타겟과 Spray Gun과의 거리는 30~80mm 범위로 한다. 또한 상기 분말의 공급량은 50g/min 이하가 되도록 하며, 바람직하게는 10 내지 50g/min 범위이다.
이때 상기 타겟과 스프레이 건과의 거리가 20mm 미만인 경우, 상기 폐타겟이 Spray gun에서 발생된 열원에 의하여 손상되어 크랙이 발생될 수 있으며, 100 mm을 초과할 경우에는 Spray gun에 의해 용융된 분말이 재응고되어 코팅층의 제조 수율이 떨어지게 된다. 또한 메인 가스 온도가 550℃를 초과하는 경우 코팅시 분말의 산화를 야기할 수 있다. 아울러, Spray Gun의 이동 속도가 200mm/s를 초과하는 경우 코팅 수율이 현저히 낮아지게 된다.
상기 코팅 공정에서 사용되는 캐리어 가스(Carrier Gas)는 질소(N2), 수소(H2), 헬륨(He) 및 아르곤(Ar)으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 가스이거나, 또는 상기 2종 이상의 가스로 이루어진 혼합 가스일 수 있다.
상기 S20 단계 (b)에서 형성된 세라믹 또는 금속 코팅층의 두께는 100 내지 2,000 ㎛ 범위일 수 있으며, 바람직하게는 300 내지 1,000 ㎛ 범위일 수 있다.
또한 상기 ITO 타겟 내 세라믹 또는 금속 분말의 함량은, ITO 타겟의 전체 중량 대비 0 초과, 30 중량% 이하인 것이 바람직하다.
(3) 소모부가 충진된 ITO 타겟의 제1면을 최종 가공한다(이하 'S30 단계'라 함).
본 S30 단계에서는 ITO 타겟의 제1면 상에 코팅되어 충진된 부위를 표면 연마 및 평탄화 가공을 실시하는데, 특히 이전 단계에서 형성된 Thermal Spray된 표면의 조도를 1㎛ 미만으로 표면 가공을 한다.
상기 표면조도가 1㎛ 이상인 제품은 스퍼터링 공정에 사용할 수 없기 때문에, 본 발명에서는 S30 단계를 수행함으로써 1㎛ 미만의 조도를 가지는 양질의 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다.
상기 표면 가공 방법은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 당 분야에 알려진 통상적인 연마기를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 MCT 가공, 다이아몬드 표면 가공 및 CNC 표면가공법 등이 있다. 상기 S30 단계의 가공 조건은 특별히 한정되지 않으나, 50 내지 200 rpm으로 타겟을 회전시키면서 표면을 가공할 경우 1㎛ 미만의 조도를 가지는 양질의 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다.
(4) 최종가공이 완료된 타겟을 Backing Plate에 본딩한다(이하 'S40 단계'라 함).
이후, 제조된 재활용 ITO 타겟을 이용하여 당 업계에 알려진 통상적인 공정에 따라 본딩 및 최종가공을 실시한다.
이때, 본딩 조건은 상기 S10 단계의 디본딩 조건과 동일하게 진행될 수 있으며, 일례로 Hot plate 위에서 ITO 타겟의 제1면과 Backing Plate를 200~250℃까지 예열을 실시하고, 이후 예열이 완료된 Backing Plate 상부에 인듐을 도포하여 ITO 타겟을 본딩한다. 본딩 완료 후 Hot Plate를 서냉하여 상온까지 냉각을 실시한다. 최종가공이 완료된 타겟을 상기 S10 단계에서와 같이 비드 및 세정공정을 동일하게 진행한다.
일례로, 백킹 플레이트(Backing Plate)와 재활용 ITO 소결체의 인듐 본딩을 진행한다. 상기 본딩 후 본딩율은 99% 이상으로 관리한다.
인듐 본딩 완료된 타겟은 가공 장비를 이용하여 최종 목적 두께까지 가공을 실시한다. 후가공을 통해 표면조도를 0.5㎛ 수준으로 확보하면 성막시 성막 특성을 향상시킬 수 있다. 상기와 같이 가공된 타겟의 백킹 플레이트(Backing Plate) 면에 비드 및 Arc spray 처리를 진행하고 반도체 세정까지 완료하게 되면, 최종제품이 제작 완료되어 포장을 진행한다.
또한 본 발명에서는 전술한 방법에 의해 제조된 재활용(Reuse) ITO 타겟을 제공한다.
보다 구체적으로, 상기 ITO 타겟은 상부와 하부가 서로 상이한 조성으로 구성되되, 상부는 ITO 소결체이고, 하부는 Thermal spray에 의해 세라믹 또는 금속 코팅층이 형성되며, 상기 세라믹 또는 금속 코팅층이 형성된 ITO 타겟의 제1면과 백킹 플레이트가 접합된 것을 특징으로 한다(하기 도 1 참조).
전술한 바와 같이 제조된 ITO 타겟은 파장 550nm 전후의 광영역에서 광선 투과율이 약 90% 정도로 투명성이 우수하고 높은 전도성을 갖는 투명 도전막을 형성할 수 있다. 따라서 이러한 투명 전도막은 유기 전기발광소자의 전자 주입층과 접속 저항을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 높은 투명성 및 전도성이 요구되는 액정 표시소자 또는 유기전기 발광표시소자 등의 각종 표시장치의 투명 전극으로 사용될 수 있다. 또한 LCD, PDP, OLED, LED 등의 평판디스플레이 등의 정보전달 장치; OLED, LED 등의 면광원 조명장치 터치패널; 및/또는 이를 이용하는 정보전달 장치에도 제한없이 적용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 발명의 효과를 알아보기 위해서, ITO 폐타겟에 Zn 분말을 Thermal spray하여 코팅한 후 최종 가공하여 재활용 ITO 타겟을 제조하였다.
보다 구체적으로, ITO 폐타겟을 200℃의 Hot plate에서 디본딩을 진행하였다. 디본딩된 폐타겟에 Flame spray법을 이용하여 Zn 코팅층을 형성하였다. 이때, Flame을 생성하기 위하여 1,000 t/h 유량의 산소와 950 t/h 유량의 아세틸렌을 Flame torch에 주입하였으며, 이때 전력은 14kW가 사용되었다. Zn 분말은 질소 가스를 운반 매개체로 하여 Flame torch에 운반된 후 분사되었다. 이때, 질소 가스의 유량은 240 t/h으로 유지되었으며 분말의 분사량은 35 g/min 이었다. 10분 간 분사한 후, 생성된 코팅층의 두께는 900 ㎛ 이며, 분말 분사량에 대한 코팅층의 생성 수율은 70% 였다.
상기 단계에서 제조된 Zn 코팅층이 생성된 ITO 폐타겟은 400 mesh의 연마 wheel이 장착된 연마기를 이용하여 표면 가공되었으며, 그 후 200℃의 온도에서 Backing Plate와 본딩되어 Reuse ITO 타겟이 제작 완료되었다.
[비교예 1]
원료분말을 이용하여 제조된 한국 HSM社의 신규 스퍼터링 ITO 타겟 (HSM-ITO001)를 비교예 1로 사용하였다.
[실험예 1]
실시예 1에서 제조된 Reuse ITO 타겟과 비교예 1의 신규 ITO 타겟의 물성을 하기 표 1과 같이 비교하였다.
실험 결과, 불순물, 상대밀도, 및 본딩율 면에 있어서 실시예 1과 비교예 1의 품질 차이가 확연하지 않음을 알 수 있었다(표 1 참조).
구분 실시예 1 비교예 1
불순물(ppm) 8 7
7 5
5 4
7 5
13 10
3 1
상대밀도(%) 99.83 99.85
본딩율(%) 99.5 99.8
[실험예 2]
본 발명의 실시예 1에서 제조된 Reuse ITO 타겟과 비교예 1의 신규 ITO 타겟을 스퍼터링 타겟으로서의 성능을 비교하여 하기 도 3에 나타내었다.
박막의 형성 속도면에서, 확연한 차이가 없음을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. ITO 폐타겟으로부터 스퍼터링용 Reuse ITO 타겟을 제조함에 있어서,
    (a) 제1면에 소모부가 형성된 ITO 폐타겟을 백킹 플레이트(Backing plate)로부터 디본딩하는 단계;
    (b) 상기 ITO 폐타겟의 제1면 상에 Thermal spray을 통해 세라믹 또는 금속 분말을 코팅하여 상기 소모부를 충진하는 단계;
    (c) 상기 코팅된 ITO 타겟의 제1면을 가공하는 단계; 및
    (d) 상기 가공된 ITO 타겟의 제1면을 백킹 플레이트에 본딩하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용(Reuse) ITO 타겟의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)는 ITO 폐타겟의 제2면으로부터 백킹 플레이트를 분리하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)를 수행하기 전에, (a-1)디본딩된 ITO 폐타겟에 부착된 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터리용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 플라즈마 용사(Thermal plasma spray) 또는 화염 용사(Flame spray)를 이용하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 분말 공급부와 스프레이 건을 포함하는 용사(Thermal spray) 장비를 사용하되, 상기 분말 공급부에 세라믹 또는 금속 분말을 투입한 후, 스프레이 건에 의해 고온 열원을 발생시켜 상기 세라믹 또는 금속 분말을 분사하여 ITO 폐타겟의 소모부 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 세라믹 또는 금속 분말의 공급량은 10g/min 내지 50 g/min 범위인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 폐타겟과 스프레이 건(spray gun)과의 거리는 20 내지 100mm 범위인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)의 세라믹 분말은 산화알루미늄, 산화아연, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화지르코늄 및 산화규소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 스퍼터리용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)의 금속 분말은 Al, Zn, Ca, Mg, Zr, Si, Sn, Co, Cu, Fe, Ni, Fe, Cr, In 및 Ti로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 이들의 1종 이상의 합금(alloy)인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 형성된 세라믹 또는 금속 코팅층의 두께는 100 내지 2,000 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 ITO 타겟 내 세라믹 또는 금속 분말의 함량은, ITO 타겟의 전체 중량 대비 0 초과, 30 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 용사 공정에 의해 소모부가 코팅된 ITO 타겟의 제1면 표면 조도를 1 ㎛ 미만으로 가공하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 재활용 ITO 타겟은 상부와 하부가 서로 상이한 조성으로 구성되되, 상부는 ITO 소결체이고, 하부는 Thermal spray에 의해 형성된 세라믹 또는 금속 코팅층이며, 상기 세라믹 또는 금속 코팅층이 형성된 ITO 타겟의 제1면과 백킹 플레이트가 접합되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 재활용 ITO 타겟.
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KR20180047843A (ko) * 2016-11-01 2018-05-10 희성금속 주식회사 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 귀금속 스퍼터링 타겟
CN111152333A (zh) * 2018-11-08 2020-05-15 唐安泰 一种基于刚性模具的冷等静压成型方法及其应用

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