KR20170011772A - Ito 스퍼터링 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 ito 스퍼터링 타겟 - Google Patents

Ito 스퍼터링 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 ito 스퍼터링 타겟 Download PDF

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Abstract

본 발명은 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 ITO 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 상기 제조방법은 a) ITO 스퍼터링 폐타겟에서 제1 백킹 플레이트를 분리하여 소모 부위가 존재하는 ITO 소결체를 수득하는 단계; b) 상기 소모 부위의 최대 깊이(Dmax)까지 ITO 소결체를 1차 연마하여 ITO 소결체에 존재하는 소모 부위를 제거하는 단계; c) 상기 소모 부위가 제거된 ITO 소결체를 요구되는 크기로 절단하는 단계; d) 제2 백킹 플레이트 상에 제1 결합재를 도포하고, 상기 절단된 ITO 소결체와 동일한 크기를 가지는 서브 플레이트를 결합시키는 단계; 및 e) 상기 서브 플레이트 상에 제2 결합재를 도포하고, 상기 절단된 ITO 소결체를 결합시키는 단계를 포함한다.

Description

ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 ITO 스퍼터링 타겟{PREPARATION METHOD OF ITO SPUTTERING TARGET AND THE ITO SPUTTERING TARGET PREPARED THEREBY}
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emission Diode), TSP(Touch Screen Panel) 등의 투명 전극의 박막을 형성하기 위해 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide: 산화인듐주석) 스퍼터링 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 ITO 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
최근 디스플레이 산업의 발달이 가속화됨에 따라 두께가 얇고 가벼운 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기발광 다이오드 (OLED), 터치패널 스크린 등의 평판 디스플레이(FPD)의 개발이 활발해지고 있다. 상기 평판 디스플레이에서 중요한 역할을 하는 것은 투명 도전막으로, 이를 형성하기 위해서는 주로 저저항 구현이 가능한 ITO 스퍼터링 타겟이 사용된다.
상기 ITO 스퍼터링 타겟은 주성분이 희소금속인 인듐(In)으로, 인듐(In)은 현재 매장량이 철(Fe)의 매장량의 1/3,800,000 밖에 되지 않아 그 가격이 고가이며, 이는 ITO 스퍼터링 타겟의 단가를 상승시키는 요인으로 작용한다. 구체적으로, 평판 디스플레이의 수요가 증가함에 따라 ITO 스퍼터링 타겟의 소비도 증가하게 되는데, ITO 스퍼터링 타겟의 제조를 위해 사용되는 인듐(In)은 매장량이 상기와 같이 한정적이어서 수요에 비해 공급이 부족하게 됨에 따라 ITO 스퍼터링 타겟의 단가 상승을 유발하는 것이다.
한편 ITO 스퍼터링 타겟으로 투명 도전막을 형성하면, 투명 도전막의 물성을 확보하기 위해 통상 ITO 스퍼터링 타겟의 30% 정도만 사용하고 나머지는 폐기한다. 따라서 ITO 스퍼터링 타겟은 그 사용효율이 매우 저조하다.
이에 따라 희소금속인 인듐(In)으로 제조되는 ITO 스퍼터링 타겟을 재활용하여 ITO 스퍼터링 타겟을 제조함으로써, ITO 스퍼터링 타겟의 사용효율을 높이는 기술이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2002-0079422호
본 발명은 사용이 완료된 ITO 스퍼터링 폐타겟을 이용하여 신규한 ITO 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 ITO 스퍼터링 타겟을 제공하는 것도 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, a) ITO 스퍼터링 폐타겟에서 제1 백킹 플레이트를 분리하여 소모 부위가 존재하는 ITO 소결체를 수득하는 단계; b) 상기 소모 부위의 최대 깊이(Dmax)까지 ITO 소결체를 1차 연마하여 ITO 소결체에 존재하는 소모 부위를 제거하는 단계; c) 상기 소모 부위가 제거된 ITO 소결체를 요구되는 크기로 절단하는 단계; d) 제2 백킹 플레이트 상에 제1 결합재를 도포하고, 상기 절단된 ITO 소결체와 동일한 크기를 가지는 서브 플레이트를 결합시키는 단계; 및 e) 상기 서브 플레이트 상에 제2 결합재를 도포하고, 상기 절단된 ITO 소결체를 결합시키는 단계를 포함하는 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 ITO 스퍼터링 타겟을 제공한다.
본 발명은 사용이 완료된 ITO 스퍼터링 폐타겟에서 얻어진 ITO 소결체를 이용하여 신규 ITO 스퍼터링 타겟을 제조하기 때문에 ITO 스퍼터링 타겟의 사용효율 및 경제성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 본 발명을 설명한다.
1. ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법
본 발명은 ITO 스퍼터링 폐타겟에서 회수된 ITO 소결체에서 소모 부위를 제거한 후, ITO 소결체에서 제거된 소모 부위가 보완된 백킹 플레이트와 결합시켜 신규 ITO 스퍼터링 타겟을 제조하는 것으로, 이에 대해 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
a) ITO 소결체(10) 수득
사용이 완료된 ITO 스퍼터링 폐타겟에서 제1 백킹 플레이트(20)를 분리(디본딩)하여 소모 부위가 존재하는 ITO 소결체(10)를 수득한다. 이때, 제1 백킹 플레이트(20)를 분리하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, ITO 스퍼터링 폐타겟을 핫플레이트에 올려놓고, 5 내지 10 ℃의 온도로 200 내지 250 ℃까지 승온시킨 후 30 분간 유지시켜 ITO 소결체(10)와 제1 백킹 플레이트(20)를 결합하기 위해 사용된 결합재(본딩재)를 융용시킴으로써 제1 백킹 플레이트(20)를 분리할 수 있다.
상기 핫플레이트의 승온 시 10 ℃를 초과할 경우 제1 백킹 플레이트(20)가 변형될 수 있으므로, 승온 온도는 5 내지 10 ℃인 것이 바람직하다. 또한, 제1 백킹 플레이트(20) 분리 시 ITO 소결체(10)가 오염되는 것을 방지하기 위해 ITO 소결체(10)에 고온용 테이프를 부착하여 분리를 진행하는 것이 바람직하다. 또, 수득된 ITO 소결체(10)에 결합재가 남아있을 경우 후술되는 서브 플레이트(40)와의 결합 시 불순물로 작용할 수 있으므로, 고융점 고무 등을 이용하여 결합재를 완전히 제거하는 것이 바람직하다.
b) ITO 소결체(10) 연마
상기에서 얻어진 ITO 소결체(10)를 1차 연마하여 ITO 소결체(10)에 존재하는 소모 부위를 제거한다. 구체적으로 ITO 소결체(10)의 소모 부위에서 최대 깊이(Dmax)를 확인하고, 확인된 최대 깊이(Dmax)까지 ITO 소결체(10)를 1차 연마하여 ITO 소결체(10)에 존재하는 소모 부위를 제거한다. 이때, 소모 부위를 제거하기 위해 ITO 소결체(10)를 1차 연마하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 연마기, MCT, CNC 등을 적용하여 연마할 수 있다.
여기서 ITO 소결체(10)의 제거량(연마량)이 많을 경우 회수 정제해야 할 ITO 스퍼터링 폐타겟의 슬러지 양이 증가되어 주성분인 인듐의 Loss를 가져오며, 소모 부위가 남아 있을 경우 Hole로 작용하여 제조되는 ITO 스퍼터링 타겟의 물성을 저하시킬 수 있으므로, ITO 소결체(10)가 연마되는 정도의 기준은 소모 부위의 최대 깊이(Dmax)인 것이 바람직하다.
한편, 소모 부위가 제거된 ITO 소결체(10)의 표면이 일정하지 않을 경우 제조되는 ITO 스퍼터링 타겟의 물성이 저하될 수 있으므로, ITO 소결체(10)의 표면 조도가 일정해지도록 2차 연마하는 과정을 더 거칠 수 있다. 이때, ITO 소결체(10)의 표면 조도는 특별히 한정되지 않으나, Ra 0.5 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
c) ITO 소결체(10) 절단
상기에서 소모 부위가 제거된 ITO 소결체(10)를 요구되는 크기로 절단한다. 구체적으로, 제조되는 ITO 스퍼터링 타겟의 크기에 맞추어 ITO 소결체(10)의 측면부를 절단한다. 여기서 ITO 소결체(10)를 절단하는 방법은 당 업계에 공지된 방법이라면 특별히 한정되지 않는다.
d) 서브 플레이트(40) 결합
제2 백킹 플레이트(30) 상에 제1 결합재를 도포하고, 상기 절단된 ITO 소결체(10)와 동일한 크기를 가지는 서브 플레이트(40)를 결합시킨다. 구체적으로, ITO 소결체(10)와 동일한 면적(즉, ITO 소결체(10)와 결합되는 면의 면적)을 가지는 서브 플레이트(40)를 제1 결합재를 이용하여 제2 백킹 플레이트(30) 상에 결합시킨다. 상기 서브 플레이트(40)가 ITO 소결체(10)와 동일한 면적을 가지지 않을 경우 ITO 소결체(10)와의 결합 시 크랙이 발생하거나, ITO 소결체(10)와 서브 플레이트(40)를 결합하기 위해 사용된 제2 결합재가 용출될 수 있으므로, 서브 플레이트(40)는 ITO 소결체(10)와 동일한 크기(면적)을 가지는 것이 바람직하다.
여기서 제2 백킹 플레이트(30)와 서브 플레이트(40)를 결합시키기 위해 사용되는 제1 결합재는 특별히 한정되지 않으나, ITO 소결체(10)와 서브 플레이트(40)를 결합하기 위해 사용된 제2 결합재의 융점보다 높은 융점을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로 제1 결합재로는 주석(Sn)을 사용할 수 있다.
한편 제2 백킹 플레이트(30)와 서브 플레이트(40)가 서로 다른 물질로 이루어져 있으면, 결합과정에서 열팽창 계수의 차이에 의해 제2 백킹 플레이트(30) 및/또는 서브 플레이트(40)가 변형될 수 있으므로, 제2 백킹 플레이트(30)와 서브 플레이트(40)는 동일한 물질로 이루어져 있는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제2 백킹 플레이트(30)와 서브 플레이트(40)를 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti)인 것이 바람직하다.
또한 서브 플레이트(40)는 그 두께가 특별히 한정되지 않으나, ITO 소결체(10) 두께의 1/2 이하인 것이 바람직하며, 소모 부위를 제거하기 위해 ITO 소결체(10)가 연마된 두께(즉, 소모 부위의 최대 깊이(Dmax))와 동일한 두께를 가지는 것이 더욱 바람직하다.
이와 같이 제2 백킹 플레이트(30)와 서브 플레이트(40)를 결합한 후 초음파 탐상을 이용하여 결합율(본딩율)을 측정할 경우, 결합율은 99.0% 이상을 나타내는 것이 바람직하다. 결합율이 99.0% 미만일 경우 제2 백킹 플레이트(30)와 서브 플레이트(40)를 분리한 후 다시 결합을 실시한다.
e) ITO 소결체(10) 결합
상기에서 제2 백킹 플레이트(30)와 결합된 서브 플레이트(40) 상에 제2 결합재를 도포하고, 상기에서 절단된 ITO 소결체(10)를 결합시킨다. 상기 ITO 소결체(10)와 상기 서브 플레이트(40)를 결합시키 위해 사용되는 제2 결합재는 특별히 한정되지 않으나, ITO 스퍼터링 타겟의 사용효율이 높아지도록 상기 제1 결합재의 융점보다 낮은 융점을 가지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 과정으로 제조된 ITO 스퍼터링 타겟으로 박막을 형성할 경우 ITO 소결체(10)가 소모되며, 서브 플레이트(40)와 제2 백킹 플레이트(30)는 특별히 소모되거나 변형이 일어나지 않는다. 이에 따라 소모된 ITO 소결체(10)만을 교체하면 ITO 스퍼터링 타겟으로 다시 사용하는 것이 가능하며, 이를 위해서는 ITO 소결체(10)를 분리해야 한다. 상기 ITO 소결체(10)를 분리하기 위해서는 제2 결합재가 용융되는 온도까지 ITO 스퍼터링 타겟을 가열해야 하는데, 이때, 제1 결합재는 제2 결합재의 융점보다 높기 때문에 제2 결합재가 용융되는 온도까지 가열하더라도 제1 결합재는 용융되지 않아 서브 플레이트(40)와 제2 백킹 플레이트(30)는 결합한 상태를 유지하게 되고, ITO 소결체(10)와 서브 플레이트(40)만이 분리된다. 이후 소모된 ITO 소결체(10) 대신에 새로운 ITO 소결체를 결합시킴에 따라 ITO 스퍼터링 타겟으로 다시 사용할 수 있으며, 이로 인해 ITO 스퍼터링 타겟의 사용효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
여기서 제2 결합재는 제1 결합재보다 융점이 낮다면 특별히 한정되지 않으나, 인듐(In)을 사용할 수 있다.
2. ITO 스퍼터링 타겟
본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 ITO 스퍼터링 타겟을 제공한다. 이러한 본 발명의 ITO 스퍼터링 타겟은 상기 제조방법으로 제조됨에 따라 ITO 소결체(10); 서브 플레이트(40); 및 제2 백킹 플레이트(30)를 포함하며, 상기 ITO 소결체(10)와 상기 서브 플레이트(40)의 사이에는 제2 결합재층이, 상기 서브 플레이트(40)와 상기 제2 백킹 플레이트(30)의 사이에는 제1 결합재층이 각각 존재한다. 이와 같은 본 발명의 ITO 스퍼터링 타겟은 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 특히, 반도체 소자(예를 들어, 액정표시소자, 발광소자 등)의 투명 도전막을 형성하는데 유용하게 사용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실험예 1] ITO 스퍼터링 폐타겟 분리
ITO 스퍼터링 폐타겟의 ITO 소결체(가로: 110 ㎜, 세로: 210 ㎜, 두께 5 ㎜, 순도: 99.99wt% 이상)에 고온용 테이프를 부착하고, ITO 소결체와 백킹 플레이트의 분리(디본딩)를 190 내지 260 ℃의 온도에서 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
Figure pat00001
Figure pat00002
상기 표 1 및 표 2를 참고하면, ITO 소결체와 백킹 플레이트가 인듐 본딩재(결합재)로 결합되어 있을 경우, 200 ℃에서 백킹 플레이트의 변형이 적은 상태로 디본딩이 이루어졌으며(실시예 1), 주석 본딩재(결합재)로 결합되어 있을 경우, 240 ℃에서 백킹 플레이트의 변형이 적은 상태로 디본딩이 이루어졌음을 확인할 수 있다(실시예 5).
[실험예 2] ITO 소결체 연마
상기 표 1의 실시예 1에서 얻어진 ITO 소결체의 소모 부위를 제거하기 위해 연마기를 이용하여 ITO 소결체를 연마하였다(1차 연마). 이때, 소모 부위의 최대 깊이(Dmax)는 0.8 ㎜로 확인되어 확인된 치수만큼 연마하였다. 이후, 연마된 표면의 조도를 조절하기 위해 추가로 연마하고(2차 연마), 추가 연마 깊이에 따른 표면 조도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure pat00003
상기 표 3을 참조하면, 추가 연마 깊이가 0.2 ㎜일 때부터 표면 조도가 일정하므로, ITO 소결체의 Loss를 고려할 때, 추가 연마 깊이는 0.2 ㎜인 것이 바람직하다는 것을 확인할 수 있다.
[실험예 3] ITO 소결체 절단
상기 표 3의 실시예 3에서 얻어진 ITO 소결체를 가로 100 ㎜, 세로 200 ㎜가 되도록 ITO 소결체의 측면부를 절단하였다. 이때, 공차 범위는 ±0.5 ㎜로 하였다.
[실험예 4] 서브 플레이트와 백킹 플레이트 결합
주석 본딩재(1차 결합재)를 이용하여 Ti로 이루어진 백킹 플레이트와 Ti로 이루어진 서브 플레이트(가로: 100 ㎜, 세로: 200 ㎜, 두께: 2 ㎜)를 200 내지 260 ℃의 온도에서 결합(본딩)시키고, 온도에 따른 결합율(본딩율) 및 백킹 플레이트의 휨 정도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
Figure pat00004
상기 표 4를 참조하면 240 ℃에서 결합시킬 경우(실시예 3), 결합이 잘 이루어지며 백킹 플레이트의 휨이 적은 것을 확인할 수 있다.
[실험예 5] ITO 소결체 결합
인듐 본딩재(2차 결합재)를 이용하여 상기 실험예 3에서 얻어진 ITO 소결체와 상기 실험예 4의 실시예 3에서 얻어진 서브 플레이트를 190 내지 250 ℃의 온도에서 결합(본딩)시키고, 온도에 따른 결합율(본딩율) 및 백킹 플레이트의 휨 정도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
Figure pat00005
상기 표 5를 참조하면 210 ℃에서 결합시킬 경우(실시예 2), 결합이 잘 이루어지며 백킹 플레이트의 휨도 적은 것을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. a) ITO 스퍼터링 폐타겟에서 제1 백킹 플레이트를 분리하여 소모 부위가 존재하는 ITO 소결체를 수득하는 단계;
    b) 상기 소모 부위의 최대 깊이(Dmax)까지 ITO 소결체를 1차 연마하여 ITO 소결체에 존재하는 소모 부위를 제거하는 단계;
    c) 상기 소모 부위가 제거된 ITO 소결체를 요구되는 크기로 절단하는 단계;
    d) 제2 백킹 플레이트 상에 제1 결합재를 도포하고, 상기 절단된 ITO 소결체와 동일한 크기를 가지는 서브 플레이트를 결합시키는 단계; 및
    e) 상기 서브 플레이트 상에 제2 결합재를 도포하고, 상기 절단된 ITO 소결체를 결합시키는 단계를 포함하는 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계는 소모 부위가 제거된 ITO 소결체의 표면 조도가 Ra 0.5 ㎛ 이하가 되도록 2차 연마하는 단계를 더 포함하는 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 백킹 플레이트와 상기 서브 플레이트는 동일한 물질로 이루어진 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브 플레이트의 두께는 상기 절단된 ITO 소결체의 두께의 1/2 이하인 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 결합재의 융점이 상기 제2 결합재의 융점보다 높은 ITO 스퍼터링 타겟의 제조방법
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 ITO 스퍼터링 타겟.
  7. 제6항에 있어서,
    투명 도전막의 형성을 위해 사용되는 ITO 스퍼터링 타겟.
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KR1020150104997A KR20170011772A (ko) 2015-07-24 2015-07-24 Ito 스퍼터링 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 ito 스퍼터링 타겟

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180049874A (ko) * 2016-11-04 2018-05-14 희성금속 주식회사 이그조 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 이그조 스퍼터링 타겟

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020079422A (ko) 2001-04-06 2002-10-19 토소가부시키가이샤 Ｉｔｏ 스퍼터링 타겟 및 이의 제조 방법

Patent Citations (1)

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