KR20180047843A - 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 귀금속 스퍼터링 타겟 - Google Patents

귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 귀금속 스퍼터링 타겟 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟과 관련된다. 본 발명은 실시예로, 폐타겟을 재생하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법으로서, 폐타겟의 백킹 플레이트로부터 일정 부분이 소모된 타겟본체를 분리하는 제1단계, 상기 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내고 세정하는 제2단계, 상기 제2단계에서 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조하는 제3단계, 상기 제1단계를 거친 타겟본체의 소모된 부위에 상기 제2단계에서 제조된 원재료 분말을 충진하고 가압하여 성형체를 제조하는 제4단계, 상기 제4단계에서 제조된 성형체에 온도와 압력을 가하며 소결하여 소결체를 형성하는 제5단계 및 상기 제5단계에서 형성된 소결체를 깎인 부분과 대응되는 형상을 가지는 백킹 플레이트에 접합하는 제6단계를 포함하는 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟을 제시한다.

Description

귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 귀금속 스퍼터링 타겟{PREPARATION METHOD OF SPUTTERING TARGET AND SPUTTERING TARGET PREPARED THEREBY}
본 발명은 스퍼터링(Sputtering) 공법에 사용된 후의 타겟에서 타겟 물질을 재생시킴으로써, 희귀 자원인 타겟 물질의 소비를 줄일 수 있게 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟과 관련된다.
스퍼터링은 낮은 진공 환경에서 플라즈마가 된 아르곤 가스 등이 가속하여 타겟 물질의 표면에서 원자를 분출시키고, 분출된 원자가 기판에 날아가 증착됨으로써 박막을 형성시키는 공법이다. 이온화된 가스가 타겟 물질과 충돌하면서 타겟 물질의 원자를 분리시키므로 사용에 따라 타겟 물질의 손실이 발생된다.
타겟 물질의 표면에서 이루어지는 원자의 분출은 그 위치를 특정하기 어려우므로, 분출이 이루어질 수 있는 면적만큼 넓은 타겟을 장착하게 된다. 그러나 타겟 물질의 손실은 좁은 면적에 집중되는 경향이 있어, 사용되지 못한 잔여 타겟 물질이 남게 된다. 통상적인 반도체 공정에서 타겟 물질은 30% 정도만 사용되고, 나머지는 폐기되고 있다.
귀금속을 타겟 물질로 사용하는 스퍼터링 타겟 중 금 스퍼터링 타겟은 반도체 공정에서 RDL(Redistributed Layer) 또는 범프(Bump) 형성을 위해 많이 사용된다. 여기에서 타겟 물질로 사용되는 금(Au)은 고가의 물질이다. 스퍼터링 타겟의 사용 효율이 매우 저조한 실정이므로 금 스퍼터링 타겟과 같이 고가의 귀금속으로 이루어진 스퍼터링 타겟의 사용 효율을 높이기 위한 방안이 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0049883호 (2015.05.08) 대한민국 공개특허 제10-2015-0049884호 (2015.05.08)
본 발명은, 타겟본체의 소모되지 않은 부분을 깎아내고 타겟을 재생하므로 원소재의 투입량을 혁신적으로 감소할 수 있고, 깎아낸 타겟본체의 구성 물질을 플라즈마 공정에 따라 고순도의 분말을 제조하여 투입함으로써 재생 효율을 향상시킨 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟을 제시한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 폐타겟을 재생하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법으로서, 폐타겟의 백킹 플레이트로부터 일정 부분이 소모된 타겟본체를 분리하는 제1단계, 상기 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내고 세정하는 제2단계, 상기 제2단계에서 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조하는 제3단계, 상기 제1단계를 거친 타겟본체의 소모된 부위에 상기 제2단계에서 제조된 원재료 분말을 충진하고 가압하여 성형체를 제조하는 제4단계, 상기 제4단계에서 제조된 성형체에 온도와 압력을 가하며 소결하여 소결체를 형성하는 제5단계 및 상기 제5단계에서 형성된 소결체를 깎인 부분과 대응되는 형상을 가지는 백킹 플레이트에 접합하는 제6단계를 포함하는 스퍼터링 타겟의 재생방법을 제시한다.
상기 제3단계에서, 원재료 분말의 제조는 플라즈마 공법을 이용하여 제조하고, 제조된 분말의 결정립은 15㎛ 이하의 구상분말일 수 있다.
상기 제4단계에서, 가압 압력은 60~150 MPa이고, 성형체의 상대밀도는 56% 이상일 수 있다.
또한 상기 제5단계에서, 가압 압력은 10~20MPa이고, 가압 온도는 700~800℃일 수 있다.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 위의 재생방법에 의해 제조되고, 스퍼터링 공정 중 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아낸 타겟본체, 상기 타겟본체와 동일한 성분을 가지고 상기 타겟본체 중 소모된 부분에 충진되어 형성되는 소결체층 및 일면에 상기 타겟본체의 깎인 부분과 대응되는 돌출부를 가지고, 상기 돌출부가 상기 타겟본체의 깎인 부분과 서로 맞물려서 접합되는 백킹 플레이트를 포함하는 스퍼터링 타겟을 제시한다.
상기 스퍼터링 타겟에서, 상기 타겟본체는 금으로 이루어지고, 상기 타겟본체의 테두리에는 함몰부가 형성되고, 중앙에는 함몰홈이 형성되며, 반도체 공정에서 RDL(Redistributed Layer) 또는 범프(Bump) 형성을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폐타겟을 재생함에 있어서 원소재의 투입량을 혁신적으로 감소시킬 수 있고 재생 효율을 높일 수 있으며 공정시간 및 제조 원가를 대폭적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생 절차에 따른 각 단계를 간략히 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시한 단계 이후를 간략히 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 스퍼터링 타겟의 재생방법 및 그에 따라 재생된 스퍼터링 타겟의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.
또한 도면에서는 이해를 돕기 위하여, 구성요소들의 형상, 두께 등을 과장 표현하거나 간소화하고 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생 절차에 따른 각 단계를 간략히 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 타겟의 재생방법은 백킹 플레이트로부터 폐타겟을 분리하는 단계, 폐타겟을 이형상으로 가공 및 세정하는 단계, 원재료 분말을 제조하는 단계, 이형상으로 제작된 금형을 이용하여 성형하는 단계, 이형상 성형체를 소결하는 단계, 타겟본체를 백킹 플레이트에 접합 및 가공하는 단계를 포함한다.
이하 상기의 공정 단계에 대해 상세하게 설명한다.
(1) 백킹 플레이트로부터 폐타겟을 분리한다.
사용된 스퍼터링 타겟은 백킹 플레이트(10A) 상에 타겟본체(20A)가 접합되어 있고, 상단부에는 소모된 부위가 파인 형태로 존재하고 있다. 소모된 부위의 형태는 부정형이며, 대략 W 모양의 홈의 형상으로 남는다.
도 1(a)에서 백킹 플레이트(10A)와 타겟본체(20A)는 접합재(도시 생략)로 접합되어 있다. 타겟본체(20A)를 백킹 플레이트(10A)에서 분리하기 위하여, 접합재의 용융 온도까지 스퍼터링 타겟(100A)을 승온시킬 필요가 있다.
스퍼터링 타겟을 승온시키기 위하여 핫플레이트가 사용될 수 있다. 이와 달리 스퍼터링 타겟을 적정온도로 승온시키기 위하여 공지된 다양한 승온 장치가 사용될 수 있다.
백킹 플레이트와 타겟본체를 접합시키는 데에 사용된 접합재에 따라 승온시킬 온도가 결정된다. 이때 접합재로 인듐(In)이나 주석(Sn)이 주로 사용되므로, 스퍼터링 타겟을 200℃ 내지 250℃로 승온시킨 상태에서 30분 내외로 유지하여, 백킹 플레이트에서 타겟본체를 분리시킬 수 있게 된다(도 1(b)).
(2) 타겟본체를 이형상으로 가공하고 세정한다.
타겟본체를 이형상으로 가공하는 것은 타켓본체를 다른 형상으로 가공한다는 것을 의미하는 것으로서 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내는 방식으로 이루어질 수 있다. 도 1(c)를 참조하면 타겟본체(20B)는 테두리에 깊은 함몰부(21)가 형성되고 중앙에 함몰홈(22)이 형성된 형태가 된다. 여기서 타겟본체를 깎는 장치는 공지된 바와 같은 MCT 등이 사용될 수 있다.
이러한 타겟본체(20B)의 형상은 일측이 개구된 중공부(11, 41, 51)를 갖고 중공부(11, 41, 51)의 중심에 돌출부(12, 42, 52)가 형성된 형태의 성형몰드, 소결몰드 및 백킹 플레이트와 대응하는 형상이다.
이와 같이 가공된 타겟본체를 왕수를 이용하여 세정할 수 있다. 세정함에 따라 타겟본체 표면에 부착된 인듐 및 불순물을 제거할 수 있다. 한편 가공과 세정은 동시에 이루어질 수도 있다.
(3) 타겟본체를 이형상으로 가공하는 과정에서 생성된 부산물을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조한다.
타겟본체를 이형상으로 가공하는 과정에서 타겟본체의 테두리에는 함몰부가 형성되고 중앙에는 함몰홀이 형성되게 되는데 이 과정에서 타겟본체의 일부가 깎이게 된다. 이와 같이 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 하여 타겟 원재료 분말을 제조할 수 있다.
또한 폐타겟의 타겟본체를 이형상으로 가공할 때 문제가 생겨 폐기할 필요가 있는 경우에는 폐기되는 타겟본체 역시 원재료 분말의 재료로 할 수 있다. 한편 폐타겟만을 이용하여 원재료 분말을 만들기에 재료가 부족할 경우에는 새로운 원재료 분말을 투입할 수도 있다.
분말의 제조는 플라즈마 장치를 이용하여 진행한다. 진공의 챔버 내부에 99.995중량% 이상의 깎여나온 타겟본체의 구성 물질 또는 폐타겟의 타겟본체를 절단하여 투입한다. 이때 투입되는 중량은 500~2000g이 되도록 한다. 투입 중량이 500g 미만의 경우 플라즈마가 도가니와 반응하여 파손될 위험이 크며, 투입 중량이 2000g을 초과하는 경우 용탕이 도가니 외부로 넘쳐 챔버와 부착될 가능성이 존재한다. 주입된 원료는 저 전력에 의한 플라즈마를 형성시켜 단순 용융시킨 후 불순물을 제거한다. 이때 플라즈마 전력을 낮게(5~10kw) 조절하여 저 융점의 불순물을 기화시키고 진공장치에 의해 외부로 제거한다. 이는 특히 타겟 제조 공정에서 사용되는 인듐 제거에 효과적이다.
불순물이 제거된 후 전력을 상승시켜 고순도의 분말의 제조한다. 이때 사용되는 전력은 15~20kw로 전력을 상승시켜 분말을 제조한다. 또한 사용되는 플라즈마 가스는 아르곤 또는 아르곤과 질소의 혼합가스를 이용한다. 한편 제조된 분말의 균일성을 확보하기 위해 분급을 실시한다. 분급은 150mesh 분급체를 이용하여 실시한다. 소결시 150mesh 이하의 분말을 사용하며 150mesh 이상의 분말은 분말제조에 다시 투입한다.
(4) 제조된 고순도 분말을 투입하여 새로운 타겟본체를 성형한다.
이형상으로 제조된 성형 몰드(40)에 가공된 타겟본체(20B)를 장입 후 위 공정에서 제조된 원재료 분말(G)을 충진시킨다(도 2(a) 참조). 투입되는 분말은 가공된 타겟본체의 중량과의 합이 최종 타겟 중량의 110~120%가 되도록 투입한다. 가공된 타겟본체와 분말을 합한 중량이 110% 미만일 경우 최종 가공 시 목적 두께에 미달할 수 있고 120%를 초과하는 경우 가공 시간이 장시간 소요되며, 가공 스크랩(scrap)의 증가로 인하여 회수시간 및 비용이 증가된다. 성형 프레스의 압력은 60~150MPa이 되도록 하고, 유지 시간은 30~90초로 한다. 이 과정을 통해 새로운 타겟본체의 성형체를 얻는다.
(5) 성형된 성형체를 소결한다.
이형상의 성형 몰드(40)와 동일한 형태의 소결 몰드(50, 카본 몰드)에 성형체를 충진 후 핫 프레스 챔버(Hot Press Chamber)에 장입 후 진공펌프를 이용하여 감압을 실시한다(도 2(c) 참조). 이때 진공 분위기는 5.0x10-4 torr 이하까지 배기를 실시한 후 소결을 진행한다. 소결 온도는 700~800℃로 하고, 시간은 10~15시간으로 하며, 압력은 10~20MPa로 하여 가압을 실시한다. 이 과정을 통해 소결체를 얻는다. 소결 완료 후 챔버온도가 100℃ 이하가 되면 소결체를 꺼낸다. 꺼낸 소결체의 상대밀도가 99.0% 이상일 경우 최종 가공단계로 넘어간다. 상대밀도가 99.0% 미만일 경우 성막 시 파티클(Prticle) 이나 노쥴(Nodule)이 발생할 가능성이 높아지므로 소결체를 분말 제조 공정에 재사용한다. 완성된 소결체는 새로운 타겟본체(20)로 사용된다.
(6) 소결체를 가공하고 백킹 플레이트와 본딩(bonding)을 실시한다.
소결체 표면에 부착된 카본을 선반을 이용하여 제거 후 도 3(a)에 도시된 바와 같이 백킹 플레이트(10)와 본딩을 실시한다. 본딩은 인듐을 이용하여 실시하며, 온도는 200~250℃로 한다. 본딩 후 초음파 탐상을 이용하여 본딩율을 측정한다. 측정된 본딩율은 99.0% 이상이 되어야 한다. 본딩율이 99.0% 이하일 경우 디본딩(debonding) 후 본딩을 재실시한다.
(7) 본딩된 타겟을 가공한다
본딩 후 선반을 이용하여 최종목적 두께까지 가공한다. 가공된 타겟은 세정 후 포장한다. 이와 같은 과정을 통해 스퍼터링 타겟의 재생이 완료된다.
이와 같이 본 발명의 실시에에 따르면 스퍼터링 타겟 제조시 원소재의 투입량을 혁신적으로 감소시킬 수 있고 재생 효율을 높일 수 있으며 공정시간 및 제조 원가를 대폭적으로 감소시킬 수 있다.
도 3(b)는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 타겟의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 타겟(100)의 구조는, 스퍼터링 공정 중 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내어 이형상으로 가공된 타겟본체(20B)와 타겟본체와 동일한 성분을 가지고 타겟본체 중 소모된 부분에 충진되어 형성되는 소결체층(30) 및 일면에 타겟본체(20B)의 깎인 부분과 대응되는 돌출부(12)를 가지고 돌출부가 폐타겟의 깎인 부분과 서로 맞물려서 접합되는 백킹 플레이트(10)를 포함한다. 도 3(b)에서 가공된 타겟본체(20B)와 소결체층(30)의 경계를 가상의 경계선(B)으로 표시하였다.
이때 타겟본체의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 스퍼터링 타겟에서 타겟본체가 가질 수 있는 모든 형상, 예컨대 직육면체 블록, 원통형 등일 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 스퍼터링 타겟을 구성하는 타겟본체는 폐타겟의 일정 부분을 깎아내고 깎아낸 부분을 백킹 플레이트로 대체하기 때문에, 스퍼터링 타겟의 주요 부분을 이루는 귀금속의 사용량을 유의적으로 감소시킬 수 있다. 이때 타겟본체와 백킹 플레이트는 서로 맞물린 상태로 접합되므로, 구조적 및 물적으로 안정성을 나타낼 수 있다.
여기에서 타겟본체의 성분은 스퍼터링 타겟을 구성하는 당 분야에 알려진 통상적인 증착재료일 수 있으며 예를 들어 고가의 귀금속일 수 있다. 귀금속의 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 1종 또는 2이상의 합금을 들 수 있다.
기존에는 30~35% 사용한 타겟을 회수 후 신규로 제조하는 방법을 사용하였고 이에 따라 사용 후 잔량인 65~70%의 폐타겟를 회수하는 비용과 제작하는 시간이 증가였다. 본 발명의 스퍼터링 타겟의 경우 상술한 바와 같은 재생을 통해 원재료 분말의 양을 종래의 70%에서 30% 미만으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라 폐타겟을 회수하는 비용과 제작하는 시간을 줄일 수 있다.
한편 이형상으로 가공하는 타겟본체는 원형인 것이 바람직하다. 원형의 폐타겟은 여러 가지 가공법을 적용할 수 있어 타겟본체를 깎는 것이 용이하다. 한편 타겟본체의 테두리에는 함몰부를 형성하고, 중앙에는 함몰홈을 형성할 수 있다. 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 공정을 수행함에 따라 양 테두리에서 일정 거리 떨어진 부분의 소모량이 큰 대략 W자 모양의 단면을 가지게 된다. 스퍼터링 타겟이 소모되는 부분의 형상을 고려할 때 테두리의 함몰부와 중앙에 함몰홈이 형성되도록 하면 가공이 용이하면서도 최대의 재생율을 얻을 수 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법에 대하여 실험예(실시예 및 비교예 포함)를 들어 상세하게 설명한다. 하기의 실험예 중 실시예는 본 발명의 한 형태를 제시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
먼저 사용된 금 스퍼터링 타겟의 백킹 플레이트로부터 타겟본체를 분리하고 타겟본체를 이형상으로 가공하였다. 이형상으로 가공된 타겟본체를 왕수 처리를 하여 표면에 부착된 오염물을 제거하였다. 세정 완료 후 타겟본체 200g을 확보하였다. 타겟 제조에 사용할 분말을 플라즈마 장비를 이용하여 제조하였다. 도가니에 잉곳으로 금 폐타겟 1000g을 장입하고 로타리 펌프를 이용하여 10-2torr까지 감압한 후 아르곤(Ar) 투입에 의해 아르곤 분위기를 조성한 상태에서 투입된 폐타겟과 고순도의 W 전극봉에 플라즈마를 형성시켜 금 분말을 제조하였다. 초기에는 5kw로 폐타겟에 잔류하는 불순물을 제거하였으며, 사용 전력을 15kw, 20kw 조건으로 상승하여 고순도의 미세한 분말을 제조하였다. 플라즈마를 이용한 금 분말 제조공정의 조건을 표 1에 나타내었다. 비교를 위해 전력 25kw로 상승시켜 분말을 제조하였다. 플라즈마를 이용하여 분말을 850g 제조하였으며 제조된 분말을 분급을 통하여 150mesh 이하의 분말 750g을 확보하였다. 제조된 분말의 순도, 평균 분말 크기 및 카본 함량을 표 2에 나타내었다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 2를 참조하면 위와 같이 플라즈마에 의해 제조된 금 분말은 10~15㎛ 수준의 구상화된 분말임을 확인하였다. 또한 순도는 99.998~99.999중량%임을 확인하였다. 카본 함량은 전력이 증가함에 따라 50ppm에서 119ppm으로 급격히 상승하는 경향을 보이고 있다. 전력이 증가하면 도가니 표면의 카본이 제조된 분말과 반응하여 카본 함량이 증가되는 경향을 보인다. 제조된 분말의 카본이 높아지면 최종 타겟을 이용한 성막 시 노쥴(Nodule) 형성 등의 영향을 줄 수 있다. 따라서 사용전력은 5kw~20kw로 함이 바람직하다.
가공된 타겟본체 200g에 분말 750g을 투입하여 성형함으로써 성형체를 얻었다. 성형 조건은 60MPa, 90MPa, 120MPa, 150MPa의 압력을 가하고 60초간 유지하였다. 비교예로 40MPa, 170MPa의 압력을 가하고 60초간 유지하였다. 조건 및 결과를 표 3에 나타내었다. 성형 압력이 높아질수록 상대밀도는 증가하는 경향을 보였다. 상대밀도가 가장 높은 경우는 비교예 2로서 170MPa로 성형 시 가장 높은 상대밀도를 확보하였다. 하지만 성형 압력이 150MPa를 초과하는 경우에는 성형 후 꺼낼 때 금형 손상이 발생할 수 있으며, 금형 손상으로 인하여 타겟 순도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 성형 압력이 60MPa 미만의 경우에는 상대밀도가 낮아 취급 시 파손될 가능성이 높다. 이에 따라 성형 시 가장 적절한 조건은 60~150MPa이고 이 때의 상대밀도는 56% 이상이라는 것을 확인하였다(표 3 참조)
Figure pat00003
실시예 4의 성형체를 이용하여 소결을 진행하여 소결체를 얻었다. 소결온도는 700℃, 750℃, 800℃로 하고, 유지 시간은 12시간, 압력은 15MPa로 하여 소결을 실시하였다. 비교예로서 600℃, 850℃ 조건으로도 소결을 진행하였다. 진행된 결과를 표 4에 나타내었다. 표 4 결과로부터 800℃, 12시간, 15MPa 조건에서 상대밀도가 99.5% 이상인 고밀도 소결체를 확보하였다. 소결 온도가 650℃인 조건에서는 상대밀도가 98.3%로 사양 미달이며, 소결 온도가 850℃인 조건에서는 이형상으로 가공된 타겟본체가 용융되는 문제가 발생하였다.
800℃ 조건으로 제조된 소결체를 새로운 타겟본체로 하여 본딩 및 최종 형상으로 가공을 진행하였다. 가공 후 세정 작업을 실시하였다.
Figure pat00004
상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 귀금속 스퍼터링 타겟의 재생방법과 그에 따라 재생된 귀금속 스퍼터링 타겟은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100A, 100 : 타겟
10A, 10 : 백킹 플레이트 11: 중공부 12 : 돌출부
20A, 20B, 20 : 타겟본체 21 : 함몰부 22 : 함몰홈
30 : 소결체층
40 : 성형 몰드 41 : 중공부 42 : 돌출부
50 : 소결 몰드 51 : 중공부 52 : 돌출부
G : 원재료 분말 B : 경계선

Claims (6)

  1. 폐타겟을 재생하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법으로서,
    폐타겟의 백킹 플레이트로부터 일정 부분이 소모된 타겟본체를 분리하는 제1단계,
    상기 타겟본체에서 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아내고 세정하는 제2단계,
    상기 제2단계에서 깎여나온 타겟본체의 구성 물질을 재료로 포함하여 타겟 원재료 분말을 제조하는 제3단계,
    상기 제1단계를 거친 타겟본체의 소모된 부위에 상기 제2단계에서 제조된 원재료 분말을 충진하고 가압하여 성형체를 제조하는 제4단계,
    상기 제4단계에서 제조된 성형체에 온도와 압력을 가하며 소결하여 소결체를 형성하는 제5단계 및
    상기 제5단계에서 형성된 소결체를 깎인 부분과 대응되는 형상을 가지는 백킹 플레이트에 접합하는 제6단계
    를 포함하는 스퍼터링 타겟의 재생방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계에서, 원재료 분말의 제조는 플라즈마 공법을 이용하여 제조하고, 제조된 분말의 결정립은 15㎛ 이하의 구상분말인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계에서, 가압 압력은 60~150 MPa이고, 성형체의 상대밀도는 56% 이상인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제5단계에서, 가압 압력은 10~20MPa이고, 가압 온도는 700~800℃인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟의 재생방법.
  5. 상기 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 재생방법에 의해 제조되고,
    스퍼터링 공정 중 소모되지 않은 부분 중 일정 부분을 깎아낸 타겟본체,
    상기 타겟본체와 동일한 성분을 가지고 상기 타겟본체 중 소모된 부분에 충진되어 형성되는 소결체층 및
    일면에 상기 타겟본체의 깎인 부분과 대응되는 돌출부를 가지고, 상기 돌출부가 상기 타겟본체의 깎인 부분과 서로 맞물려서 접합되는 백킹 플레이트
    를 포함하는 스퍼터링 타겟.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 타겟본체는 금으로 이루어지고,
    상기 타겟본체의 테두리에는 함몰부가 형성되고, 중앙에는 함몰홈이 형성되며,
    반도체 공정에서 RDL(Redistributed Layer) 또는 범프(Bump) 형성을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
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