KR20170016589A - 재활용 ito 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 재활용 ito 타겟 - Google Patents
재활용 ito 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 재활용 ito 타겟 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 재활용 ITO 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 재활용 ITO 타겟에 관한 것으로, 상기 제조방법은 (a) ITO 제1폐타겟에서 제1백킹플레이트를 분리하여 소모 부위가 존재하는 제1소결체를 얻는 단계; (b) 상기 제1소결체를 세정하여 불순물을 제거하는 단계; (c) 상기 불순물이 제거된 제1소결체의 소모 부위가 존재하는 일면에 세라믹 결합재를 도포하는 단계; (d) 상기 세라믹 결합재가 도포된 면에 서브소결체를 배치하여 제1소결체와 서브소결체를 결합시키는 단계; 및 (e) 상기 서브소결체의 하부에 제2백킹플레이트를 결합시키는 단계를 포함하는 재활용 ITO 타겟의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 사용이 완료된 ITO(Indium Tin Oxide) 폐타겟을 이용하여 재활용 ITO 타겟을 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 재활용 ITO 타겟에 관한 것이다.
일반적으로 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxdie: TCO)는 입사되는 빛에 대해 투명한 성질을 가짐과 동시에 금속처럼 전기가 흐르는 물질이다. 이러한 투명 전도성 산화물은 도전성이 우수하고, 가시영역에서 높은 투과율을 가지기 때문에 평판 디스플레이, 태양전지, 액정표시소자, 그 이외의 각종 수광 및 발광소자의 투명 전극을 제조할 때 이용된다. 이와 같은 투명 전도성 산화물로는 산화인듐주석(ITO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 들 수 있는데, 이 중에서 산화인듐주석(ITO)는 투과율, 도전성 및 안정성이 우수하여 주로 사용되고 있다.
상기 산화인듐주석(ITO)으로 투명 전극을 제조하는 과정으로는, 산화인듐주석(ITO)으로 이루어진 타겟(이하, 'ITO 타겟'이라 함)을 스퍼터링(sputtering)하는 과정을 들 수 있다. 상기 스퍼터링은 자기장에 의해 형성된 플라즈마 공정을 통해 진행되는데, 스퍼터링이 진행되는 동안 ITO 타겟의 표면은 레이스 트랙(race track)으로 지칭되는 곡선 타원의 침식형상(Erosion)이 나타난다. 이와 같은 ITO 타겟의 침식형상은 그만큼 ITO 타겟의 사용효율이 낮아짐을 의미한다.
이에 따라 사용이 완료된 ITO 폐타겟의 소모 부위에 분말을 충진하여 ITO 타겟을 재활용함으로써, ITO 타겟의 사용효율을 높이는 기술이 제안된 바 있으나, 밀도가 높은 재활용 ITO 타겟을 얻는데 한계가 있었다. 또한 상기 분말이 충진되는 소모 부위의 경계면에 결합에너지가 저하되거나 경계면에 크랙이 발생함에 따라 물성이 우수한 재활용 ITO 타겟을 제조하는데도 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 밀도가 높고 물성이 우수한 재활용 ITO 타겟을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 재활용 ITO 타겟을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (a) ITO 제1폐타겟에서 제1백킹플레이트를 분리하여 소모 부위가 존재하는 제1소결체를 얻는 단계; (b) 상기 제1소결체를 세정하여 불순물을 제거하는 단계; (c) 상기 불순물이 제거된 제1소결체의 소모 부위가 존재하는 일면에 세라믹 결합재를 도포하는 단계; (d) 상기 세라믹 결합재가 도포된 면에 서브소결체를 배치하여 제1소결체와 서브소결체를 결합시키는 단계; 및 (e) 상기 서브소결체의 하부에 제2백킹플레이트를 결합시키는 단계를 포함하는 재활용 ITO 타겟의 제조방법을 제공한다.
또, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 재활용 ITO 타겟을 제공한다.
본 발명은 사용이 완료된 ITO 폐타겟에서 소결체를 분리하고, 분리된 소결체의 소모 부위에 세라믹 결합재를 도포한 후, 서브소결체를 결합시켜 재활용 ITO 타겟을 제조하기 때문에 밀도가 높고 물성이 우수한 재활용 ITO 타겟을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용이 완료된 ITO 폐타겟을 재활용하는 것이기 때문에 ITO 타겟의 사용효율을 높일 수 있으며, 고가의 희귀금속인 인듐의 사용량을 저감시킬 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 재활용 ITO 타겟의 제조방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 재활용 ITO 타겟의 단면을 확인한 이미지이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 재활용 ITO 타겟의 단면을 확인한 이미지이다.
이하 본 발명을 설명한다.
1. 재활용 ITO
타겟의
제조방법
본 발명의 재활용 ITO 타겟의 제조방법은, 사용이 완료된 ITO 폐타겟에서 ITO 소결체를 회수하고 회수된 ITO 소결체의 소모 부위가 존재하지 않는 쪽(즉, 소모 부위가 존재하는 면의 반대면)이 스터퍼링 대상이 되도록 ITO 타겟을 재활용하는 것으로, 이에 대해 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
(a) 제1소결체 준비
먼저, 사용이 완료된 ITO 제1폐타겟에서 제1백킹플레이트(20)를 분리하여 소모 부위(B)가 존재하는 제1소결체(10)를 얻는다. 구체적으로, 산화인듐주석(ITO)으로 이루어진 제1소결체(10)와, 금속으로 이루어진 제1백킹플레이트(20)를 디본딩하여, 이들을 서로 분리한다. 이때, 제1소결체(10)와 제1백킹플레이트(20)를 디본딩하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, ITO 제1폐타겟을 핫 플레이트(Hot Plate)에 올려놓은 후 약 200 ℃로 승온시켜 제1소결체(10)와 제1백킹플레이트(20)의 본딩을 위해 사용되었던 인듐을 용융시키는 과정을 통해 제1소결체(10)와 제1백킹플레이트(20)을 디본딩할 수 있다.
(b) 불순물 제거
상기 얻어진 제1소결체(10)를 세정하여 제1소결체(10)에 존재하는 불순물을 제거한다. 여기서, 제1소결체(10)를 세정하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 산 처리, 초음파 처리, 또는 연마 등의 방법을 들 수 있다.
(c) 세라믹
결합재
도포
상기 불순물이 제거된 제1소결체(10)의 소모 부위(B)가 존재하는 일면(一面)에 세라믹 결합재(30)를 도포한다. 즉, 제1소결체(10)의 소모 부위(B)가 존재하는 면에 후술되는 서브소결체(40)를 결합시키기 위해 세라믹 결합재(30)를 도포하는 것이다.
상기 세라믹 결합재(30)를 이루는 성분은 특별히 한정되지 않으나, 세라믹 파우더와 고분자 수지를 포함하는 슬러리 상태의 조성물인 것이 바람직하다. 슬러리 상태의 세라믹 결합재(30)를 사용함에 따라 제1소결체(10)와 후술되는 서브소결체(40)의 결합력(접합력)을 높일 수 있기 때문이다. 또한 세라믹 결합재(30)가 전기전도성, 내열성, 내화학성 등이 우수한 세라믹 파우더를 포함하기 때문에 재활용 ITO 타겟의 물성도 향상시킬 수 있다.
상기 세라믹 결합재(30)에 포함되는 세라믹 파우더는 특별히 한정되지 않으나, 재활용 ITO 타겟의 물성을 고려할 때, 산화알루미늄 파우더, 산화아연 파우더, 산화칼슘 파우더, 산화마그네슘 파우더, 산화지르코늄 파우더 및 산화규소 파우더로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 세라믹 결합재(30)에 포함되는 고분자 수지는 특별히 한정되지 않으나, 재활용 ITO 타겟의 물성 및 세라믹 결합재(30)의 결합력을 고려할 때, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
이외에 상기 세라믹 결합재(30)는, 본 발명의 목적을 해지지 않는 범위 내에서 필요에 따라 당 업계에 공지된 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 세라믹 결합재(30)에 포함되는 세라믹 파우더와 고분자 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 재활용 ITO 타겟의 물성 및 세라믹 결합재(30)의 결합력을 고려할 때, 세라믹 결합재(30) 100 중량%를 기준으로, 세라믹 파우더가 50 내지 80 중량%로, 고분자 수지가 20 내지 50중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
이와 같은 세라믹 결합재(30)가 제1소결체(10)의 소모 부위(B)가 존재하는 면에 도포됨에 따라 소모 부위(B)가 존재하는 제1 소결체(10)의 면은 평탄해진다.
(d)
서브소결체
결합
상기 세라믹 결합재(30)가 도포된 제1소결체(10)의 면에 서브소결체(40)를 배치하여 제1소결체(10)와 서브소결체(40)를 결합시킨다. 구체적으로, 제1소결체(10)에 도포된 세라믹 결합재(30) 상에 서브소결체(40)를 배치하고 100 내지 150 ℃에서 세라믹 결합재(30)를 경화시키거나, 제1소결체(10)에 세라믹 결합재(30)를 도포하고 세라믹 결합재(30)를 경화시켜 세라믹 코팅층을 형성한 후 그 위에 서브소결체(40)를 적층하고 가압하여 제1소결체(10)와 서브소결체(40)를 결합시킨다.
이때, 사용되는 서브소결체(40)는 원료 분말을 몰드에 투입하고 가압 소결하여 얻어진 소결체일 수 있다. 즉, 서브소결체(40)는 기존 몰드에 원료 분말을 충진한 후 가압 소결하여 신규 소결체를 제조한 후 제조된 신규 소결체의 두께를 가공한(즉, 제1소결체(10)와 결합시킴에 있어, 재활용 ITO 타겟의 최종 두께를 조절하기 위해 신규 소결체의 두께를 조절함) 것일 수 있다.
또한, 사용되는 서브소결체(40)는 ITO 제2폐타겟에서 얻어진 제2소결체를 가공한 것일 수 있다. 즉, 서브소결체(40)는 ITO 제2폐타겟에서 백킹플레이트를 분리하여 얻어진 제2소결체를 세정하고, 요구되는 두께로 가공한 것일 수 있다. 이와 같이 ITO 제2폐타겟에서 얻어진 제2소결체를 서브소결체(40)로 적용할 경우 ITO 폐타겟의 사용효율을 더 높일 수 있다.
이러한 서브소결체(40)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 제1소결체(10)의 두께의 1/2 이하인 것이 바람직하다.
또한 서브소결체(40)를 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 제1소결체(10)와 동일한 성분(즉, 산화인듐주석(ITO))인 것이 바람직하다.
한편, 제1소결체(10)와 서브소결체(40)의 밀도를 높이기 위해 세라믹 결합재(30)에 의해 결합된 제1소결체(10)와 서브소결체(40)를 소결로에 투입하고 800 내지 1500 ℃로 열처리하는 과정을 더 거칠 수 있다.
(e)
제2백킹플레이트
결합
상기 서브소결체(40)의 하부에 제2백킹플레이트(50)를 결합시킨다. 이때, 제2백킹플레이트(50)를 결합시키는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 제2백킹플레이트(50)를 핫 플레이트(Hot Plate) 상에 올려놓고, 약 200 ℃로 예열한 후 제2백킹플레이트(50)의 상부에 인듐을 도포하고 그 위에 서브소결체(40)가 접하도록 이와 결합된 제1소결체(10)를 올려놓은 후 핫 플레이트를 상온까지 서서히 냉각시켜 제2백킹플레이트(50)를 본딩하는 방법을 들 수 있다.
2. 재활용 ITO
타겟
본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 재활용 ITO 타겟을 제공한다. 이러한 본 발명의 재활용 ITO 타겟은 상기 제조방법으로 제조됨에 따라 제1소결체(10); 세라믹 결합재(30)로 이루어진 세라믹층; 서브소결체(40); 및 제2백킹플레이트(50)를 포함하며, 사용이 완료된 ITO 제1폐타겟에서 얻어진 제1소결체(10)의 소모되지 않은 쪽(A)이 스퍼터링 대상이 된다. 이와 같은 본 발명의 재활용 ITO 타겟은 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 특히 반도체 소자(예를 들어, 액정표시소자, 발광소자 등)의 투명 전극을 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.
[
실시예
1]
사용이 완료된 ITO 제1폐타겟을 핫 플레이트에 올려놓은 후 200 ℃로 가열하여, 소모 부위가 존재하며 ITO로 이루어진 제1소결체(직경: 462mm, 두께: 6mm)와 제1백킹플레이트를 디본딩하였다.
상기 디본딩에 의해 얻어진 제1소결체를 연마기로 연마하여 제1소결체에 존재하는 불순물을 제거하였다.
상기 불순물이 제거된 제1소결체의 소모 부위가 존재하는 면에 세라믹 결합재를 도포한 후 오븐에 투입하고, 130 ℃에서 경화시켜 세라믹 코팅층을 형성시켰다. 이때, 세라믹 조성물은 알루미늄 파우더 60 중량%와 에폭시 수지 40 중량%로 이루어진 것을 사용하였다.
상기 세라믹 코팅층 상에 서브소결체(직경: 462mm, 두께: 3mm)를 적층하고 0.001㎫의 압력으로 가압하여 서브소결체를 결합시켰다.
이후 제1소결체/세라믹 코팅층/서브소결체 순으로 결합된 결합체를 소결로에 투입하고 800 ℃로 열처리하였다.
마지막으로, 인듐이 도포된 제2백킹플레이트 상에 제1소결체가 접하도록 상기 결합체를 올려놓은 후 본딩하여 재활용 ITO 타겟을 제조하였다.
[
비교예
1]
상기 실시예 1의 결합체와 동일한 크기를 가지도록 ITO 분말로 소결체를 제조한 후 제조된 소결체와 백킹플레이트를 결합시켜 ITO 타겟을 제조하였다.
[
실험예
1]
실시예 1과 비교예 1의 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 접합강도(MPa): 만능시험기(KDPI-130)를 이용하여 제1소결체와 서브소결체의 접합정도 측정
2, 상대밀도(%): 아르키메데스의 원리를 이용하여 측정
3. 본딩율(%): 초음파 탐상기를 이용하여 소결체와 백킹플레이트의 본딩정도 측정
| 구분 | 실시예 1 | 비교예 1 |
| 접합강도(MPa) | 22 | - |
| 상대밀도(%) | 99.83 | 99.81 |
| 본딩율(%) | 99.8 | 99.8 |
상기 표 1을 참조하면 본 발명의 제조방법으로 제조된 실시예 1의 재활용 ITO 타겟은 비교예 1의 ITO 타겟과 동등 이상의 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
10: 제1소결체
20: 제1백킹플레이트
30: 세라믹 결합재
40: 서브소결체
50: 제2백킹플레이트
20: 제1백킹플레이트
30: 세라믹 결합재
40: 서브소결체
50: 제2백킹플레이트
Claims (8)
- (a) ITO 제1폐타겟에서 제1백킹플레이트를 분리하여 소모 부위가 존재하는 제1소결체를 얻는 단계;
(b) 상기 제1소결체를 세정하여 불순물을 제거하는 단계;
(c) 상기 불순물이 제거된 제1소결체의 소모 부위가 존재하는 일면에 세라믹 결합재를 도포하는 단계;
(d) 상기 세라믹 결합재가 도포된 면에 서브소결체를 배치하여 제1소결체와 서브소결체를 결합시키는 단계; 및
(e) 상기 서브소결체의 하부에 제2백킹플레이트를 결합시키는 단계를 포함하는 재활용 ITO 타겟의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 서브소결체는 원료 분말을 몰드에 투입하고, 가압 소결하여 얻어진 것인 재활용 ITO 타겟의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 서브소결체는 ITO 제2폐타겟에서 얻어진 제2소결체를 가공하여 얻어진 것인 재활용 ITO 타겟의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 서브소결체의 두께는 상기 제1소결체의 두께의 1/2 이하인 재활용 ITO 타겟의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 세라믹 결합재는 세라믹 파우더 및 고분자 수지를 포함하는 재활용 ITO 타겟의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 세라믹 파우더는 산화알루미늄 파우더, 산화아연 파우더, 산화칼슘 파우더, 산화마그네슘 파우더, 산화지르코늄 파우더 및 산화규소 파우더로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 재활용 ITO 타겟의 제조방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 재활용 ITO 타겟.
- 제7항에 있어서,
반도체 소자의 투명 전극을 형성하는데 사용되는 재활용 ITO 타겟.
Priority Applications (1)
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| KR1020150109861A KR20170016589A (ko) | 2015-08-04 | 2015-08-04 | 재활용 ito 타겟의 제조방법 및 이로부터 제조된 재활용 ito 타겟 |
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ID=58121280
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| KR (1) | KR20170016589A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220081810A (ko) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 주식회사 에스비이엔지 | 재활용가능한 스퍼터링 타겟 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090082268A (ko) | 2007-08-06 | 2009-07-29 | 미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤 | Ｉｔｏ 소결체 및 ｉｔｏ 스퍼터링 타겟 |
-
2015
- 2015-08-04 KR KR1020150109861A patent/KR20170016589A/ko unknown
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