KR20180111582A

KR20180111582A - 사용이 끝난 타깃재를 세정하는 방법, 타깃재의 제조 방법, 리사이클 주괴의 제조 방법 및 리사이클 주괴

Info

Publication number: KR20180111582A
Application number: KR1020180035091A
Authority: KR
Inventors: 고지 니시오카; 히로유키 츠카다
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-10-11
Also published as: TW201837218A; CN108690957A; TWI695900B; JP6420393B2; JP2018168443A; KR102104013B1

Abstract

주로 금속으로 구성되는 타깃재와, 지지 부재를 접합재로 결합하여 이루어지며, 스퍼터링에 사용한 스퍼터링 타깃의 타깃재를 세정하는 방법으로서,
상기 타깃재를 상기 스퍼터링 타깃으로부터 분리하는 공정과,
상기 공정에 의해 얻어진 타깃재에 있어서의 상기 지지 부재와의 결합면을 산으로 처리한 후, 추가로 염기로 처리하는 공정을 포함하는 상기 스퍼터링 타깃의 타깃재를 세정하는 방법.

Description

사용이 끝난 타깃재를 세정하는 방법, 타깃재의 제조 방법, 리사이클 주괴의 제조 방법 및 리사이클 주괴{METHOD FOR CLEANING A USED SPUTTERING TARGET, METHOD FOR MANUFACTURING A SPUTTERING TARGET, METHOD FOR MANUFACTURING A RECYCLED INGOT AND A RECYCLED INGOT}

본 발명은, 사용이 끝난 타깃재를 세정하는 방법, 타깃재의 제조 방법, 타깃재를 원료로 하는 주괴(鑄塊)(이하, 「리사이클 주괴」라고 칭함)의 제조 방법 및 리사이클 주괴에 관한 것이다.

스퍼터링 타깃은, 일반적으로, 금속, 합금이나 세라믹으로 구성되는 타깃재와, 지지 부재가 접합재로 결합(본딩)되어 이루어진다. 타깃재는, 그 사용 후에 있어서 회수되며, 금속은 다시 용해하여 주조함으로써 주괴(슬래브, 잉곳)로서 재사용(리사이클)할 수 있다.

타깃재의 재사용에 관하여, 예를 들면, 일본공개특허 특개2005-23350호 공보, 일본공개특허 특개2005-23349호 공보 및 국제공개 제2015/151498호 팸플릿에는, 산에 의한 스퍼터링 타깃의 표면 부착물의 제거가 개시되어 있다.

본 발명자는, 예의 연구한 결과, 타깃재와 지지 부재를 접합재로 결합하여 이루어지는 스퍼터링 타깃으로부터 타깃재를 분리하고, 타깃재의 지지 부재와의 결합면을 산으로 처리한 후, 추가로 염기로 처리함으로써, 타깃재에 부착되어 있는 접합재나 지지 부재에 유래하는 불순물을 제거할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본원은, 이하의 발명에 관한 것이다.

[1]

주로 금속으로 구성되는 타깃재와, 지지 부재를 접합재로 결합하여 이루어지며, 스퍼터링에 사용한 스퍼터링 타깃의 타깃재를 세정하는 방법으로서,

상기 타깃재를 상기 스퍼터링 타깃으로부터 분리하는 공정과,

상기 공정에 의해 얻어진 타깃재에 있어서의 상기 지지 부재와의 결합면을 산으로 처리한 후, 추가로 염기로 처리하는 공정을 포함하는,

상기 스퍼터링 타깃의 타깃재를 세정하는 방법.

[2]

상기 금속이 알루미늄인 [1]에 기재된 방법.

[3]

상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방법에 의해 타깃재를 세정하는 공정을 포함하는, 리사이클 주괴의 제조 방법.

[4]

[1] 또는 [2]에 기재된 방법에 의해 세정한 타깃재를 주조하는 공정을 포함하는 리사이클 주괴의 제조 방법.

[5]

주로 금속으로 구성되는 타깃재와, 지지 부재를 접합재로 결합하여 이루어지는 스퍼터링 타깃의 타깃재에 유래하는 리사이클 주괴로서,

알루미늄을 주성분으로서 포함하고, 상기 접합재 및 상기 지지 부재에 유래하는 원소의 합계량이 중량 기준으로 10ppm 미만인 리사이클 주괴.

도 1은 본 발명에 따른 타깃재의 처리 및 그것을 이용한 타깃재의 재생의 일례를 모식적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 스퍼터링 타깃의 타깃재와 지지 부재와의 결합을 나타내는 개략도이다.
도 3은 다른 스퍼터링 타깃의 타깃재와 지지 부재와의 결합을 나타내는 개략도이다.
도 4는 다른 스퍼터링 타깃의 타깃재와 지지 부재와의 결합을 나타내는 개략도이다.

본 발명에 있어서, 「스퍼터링 타깃」은, 주로 금속(원소)으로 구성되는 타깃재와, 지지 부재가 접합재로 결합되어 이루어지는 것이며, 스퍼터링에 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한은 없다. 스퍼터링 타깃이 평판형인 경우, 지지 부재로서, 평판 형상의 백킹 플레이트가 이용될 수 있다. 또한, 스퍼터링 타깃이 원통형인 경우, 지지 부재로서, 원통 형상의 백킹 튜브가 이용될 수 있다. 여기서, 원통형 타깃재의 내부에는, 원통 형상의 백킹 튜브를 삽입할 수 있어, 원통형 타깃재의 내주부와 백킹 튜브의 외주부가 접합재로 결합될 수 있다.

「타깃재」는, 주로, 금속(원소)으로 구성될 수 있는 것이며, 예를 들면, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 철(Fe), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 은(Ag), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 니켈(Ni)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속(원소)을 포함하는 것이며, 상기의 금속을 포함하는 합금이어도 되고, 그 중에서도 주성분으로서 알루미늄(순도 99.99%(4N) 이상, 바람직하게는 순도 99.999%(5N) 이상) 또는 구리(순도 99.99%(4N) 이상)로 구성되는 것이 바람직하다. 타깃재의 치수, 형상 및 구조에 특별히 제한은 없다. 타깃재로서, 판 형상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

지지 부재가, 「백킹 플레이트」인 경우에는, 주로, 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속(원소)을 포함하는 것이며, 상기의 금속을 포함하는 합금이어도 되고, 그 중에서도, 구리(무산소 구리), 크롬 구리 합금, 알루미늄 합금 등인 것이 바람직하다. 타깃재를 배치할 수 있는 판 형상의 것이면, 백킹 플레이트의 치수, 형상 및 구조에 특별히 제한은 없다.

지지 부재가, 「백킹 튜브」인 경우에도, 구성하는 금속은, 상기의 백킹 플레이트의 경우와 동일하지만, 그 중에서도, 스테인리스강(SUS), 티탄, 티탄 합금 등인 것이 바람직하다. 백킹 튜브의 치수는, 원통형 타깃재의 내부에 삽입하여 접합하기 위해, 원통형 타깃재보다 통상 길게, 백킹 튜브의 외경은, 원통형 타깃재의 내경보다 약간 작은 것이 바람직하다.

「접합재」는, 타깃재와 지지 부재와의 결합에 기여하여 스퍼터링 타깃을 형성하기 위해 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한은 없다(도 2). 접합재에는, 땜납재, 경납재 등이 포함된다.

「땜납재」란, 저융점(예를 들면 723K 이하)의 금속 또는 합금을 포함하는 재료이며, 예를 들면, 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 은(Ag), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 카드뮴(Cd) 및 안티몬(Sb)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 또는 그 합금을 포함하는 재료 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, In, In-Sn, Sn-Zn, Sn-Zn-In, In-Ag, Sn-Pb-Ag, Sn-Bi, Sn-Ag-Cu, Pb-Sn, Pb-Ag, Zn-Cd, Pb-Sn-Sb, Pb-Sn-Cd, Pb-Sn-In, Bi-Sn-Sb 등을 들 수 있다.

「경납재」로서는, 타깃재와 지지 부재를 결합할 수 있고, 타깃재 및 지지 부재보다 융점이 낮은 금속 또는 합금이면, 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.

접합재로서, 일반적으로 저융점인 In이나 In 합금, Sn이나 Sn 합금 등의 땜납재를 사용하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 땜납재는, 가열에 의해, 타깃재와의 결합면에 있어서, 타깃재에 포함되는 금속(원소)과 확산층(합금층)을 형성하여 결합할 수 있다. 땜납재는, 지지 부재와의 결합면에 있어서도, 마찬가지로 지지 부재에 포함되는 금속(원소)과 확산층(합금층)을 형성하여 결합할 수 있다. 이러한 땜납재에 의해 땜납층을 형성하여, 타깃재와 지지 부재를 결합할 수 있다(도 3).

일반적으로, 타깃재나 지지 부재에 상기의 땜납재를 얹는 것만으로는, 타깃재나 지지 부재의 표면에 존재할 수 있는 산화막의 영향으로, 충분한 접합 강도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 이 때문에, 그들의 표면에 대한 땜납재의 젖음성을 향상시키기 위해 메탈라이즈층이 마련될 수 있다.

「메탈라이즈」란, 일반적으로 비금속의 표면을 금속막화하기 위해 사용될 수 있는 처리 방법이며, 본 발명에서는, 타깃재나 지지 부재가 산화막을 가지는 경우에 있어서, 메탈라이즈용의 땜납재를 이용하여 타깃재나 지지 부재와 결합시켜 메탈라이즈층을 형성시키는 것을 말한다. 메탈라이즈층은, 예를 들면, 초음파 땜납 인두를 사용하여, 초음파의 진동 에너지(캐비테이션 효과)에 의해 타깃재나 지지 부재의 산화막을 파괴하면서, 가열에 의해, 산화막 중의 산소 원자와 함께, 메탈라이즈용의 땜납재에 포함되는 금속 원자와, 타깃재나 지지 부재에 포함되는 금속 원자를 화학적으로 결합시킴으로써 형성될 수 있는 것이다. 메탈라이즈층의 형성에는, 전술의 접합재를 이용할 수 있다.

메탈라이즈층(5, 5')(도 4 참조)은, 상기의 땜납층(4)과도 결합할 수 있고, 타깃재(1)와 땜납층(4)과의 사이, 지지 부재(2)와 땜납층(4)과의 사이에 위치하여, 타깃재(1)와 땜납층(4), 지지 부재(2)와 땜납층(4)을 강고하게 결합하는 역할을 할 수 있다.

땜납층의 두께는, 평판형인 경우에는, 예를 들면 10㎛~1000㎛, 바람직하게는 50㎛~500㎛, 원통형인 경우에는, 예를 들면 100㎛~2000㎛, 바람직하게는 250㎛~1500㎛의 범위 내이다.

메탈라이즈층의 두께는, 평판형 및 원통형 모두, 예를 들면 1㎛~100㎛, 바람직하게는 10㎛~100㎛, 보다 바람직하게는 5㎛~50㎛의 범위 내이다.

메탈라이즈에 사용할 수 있는 땜납재는, 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 은(Ag), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 카드뮴(Cd) 및 안티몬(Sb)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속 또는 그 합금을 포함하는 재료 등이며, 보다 구체적으로는, In, In-Sn, Sn-Zn, Sn-Zn-In, In-Ag, Sn-Pb-Ag, Sn-Bi, Sn-Ag-Cu, Pb-Sn, Pb-Ag, Zn-Cd, Pb-Sn-Sb, Pb-Sn-Cd, Pb-Sn-In, Bi-Sn-Sb 등을 들 수 있다. 타깃재 또는 지지 부재와 친화성이 높은 재료를 적절히 선택하면 된다.

본 발명에서는, 예를 들면, 스퍼터링 타깃을 스퍼터링에서 사용한 후, 스퍼터링 타깃으로부터 타깃재를 분리(박리)한다. 타깃재와 지지 부재를 분리하는 방법에 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 상기의 접합재로 형성될 수 있는 접합층(또는 결합층)에 열(예를 들면 180℃~300℃)을 가해, 접합층을 연화 또는 용융하면서, 필요에 따라 물리적으로 접합층을 파괴하여 타깃재를 지지 부재로부터 분리할 수 있다.

타깃재가 평판형인 경우, 분리한 후의 타깃재에 있어서, 지지 부재와 결합(또는 접합)하고 있던 측의 면(이하, 「결합면」 또는 「접합면」이라고 칭하는 경우도 있음)에는, 접합재 중 적어도 일부가 부착되어 잔존하고 있다. 분리 후의 결합면에 부착된 접합재를 스패튤라(예를 들면, 실리콘제의 스패튤라) 등으로 떼어 내도, 부착된 접합재를 완전히 제거하는 것은 어렵고, 특히 타깃재와 결합된 메탈라이즈층을 제거할 수는 없다. 통상, 두께 수㎛ 정도의 메탈라이즈층과, 두께 50㎛~200㎛ 정도의 땜납층이 잔존한다. 타깃재의 스퍼터링면에 있어서도 접합재가 부착되어 잔존하는 경우가 있다. 그 원인으로서는, 예를 들면, 타깃재의 분리 시에 용융된 접합재가 스퍼터링면에 부착되는 것을 들 수 있다. 그 밖의 원인으로서, 분리한 타깃재를 서로 겹쳐 쌓아 보관하였기 때문에, 결합면과 스퍼터링면이 접촉하고, 결합면의 접합재가 스퍼터링면에 부착되는 것을 들 수 있다. 따라서, 스퍼터링면에 있어서도, 산에 의한 처리 및 염기에 의한 처리를 적용해도 된다.

타깃재가 원통형인 경우, 원통형의 타깃재가 원통 형상의 백킹 튜브의 외주부에 접합재를 이용하여 결합될 수 있기 때문에, 전술의 판 형상 타깃재의 경우와 마찬가지로, 분리 후의 타깃재의 결합면(내주부)에는 접합재가 부착되고, 메탈라이즈층을 포함하여, 완전히 접합재를 제거할 수는 없다. 타깃재의 스퍼터링면에 있어서도 접합재가 부착되어 잔존하는 경우가 있다. 나아가서는, 백킹 튜브에 유래하는 성분도 불순물로서 혼입될 수 있는 경우도 있다. 따라서, 원통형 타깃재에 있어서도 스퍼터링면인 외주부나 내주부에 대하여 당해 세정 방법을 적용해도 된다.

분리 후의 타깃재에 있어서의 접합재의 부착의 존재는, 예를 들면, 에너지 분산형 형광 X선 분석(EDXRF: Energy Dispersive X-ray Fluorescence Analysis)에 의해 확인할 수 있다. 지지 부재로부터 타깃재(특히, 접합면 근방)로 금속 원소가 확산되는 경우도 있으며, 이러한 금속 원소에 대해서도 마찬가지로 EDXRF에 의해 확인할 수 있다. 그 밖에도, 파장 분산형 형광 X선 분석(WDXRF:Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Analysis), 전자선 프로브 마이크로 어낼러시스(EPMA: Electron Probe Micro Analysis), 오제 전자 분광법(AES: Auger Electron Spectroscopy), X선 광전자 분광법(XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy), 비행 시간형 2차 이온 질량 분석법(TOF-SIMS: Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry), 레이저 조사형 유도 결합 플라즈마 질량 분석(LA-ICP-MS: Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), X선 회절법(XRD: X-ray Diffraction Analysis) 등의 분석 방법으로도, 접합재, 지지 부재에 유래하는 불순물은 확인 가능하지만, 분석의 간편함, 분석 범위의 넓이로부터, EDXRF, WDXRF으로의 확인이 바람직하다.

여기서, 접합재가 부착된 분리 후의 타깃재를 그대로 사용하여, 주괴(이하, 「슬래브」 또는 「잉곳」이라고 칭하는 경우도 있음)를 제조하고, 이 주괴로부터 타깃재를 제조하면, 부착된 접합재의 성분에 유래하는 불순물이 혼입된다. 또한, 상기 타깃재에, 지지 부재로부터 타깃재로 확산된 금속 원소가 불순물로서 혼입되는 경우도 있다. 이러한 금속 원소는, 불순물로서 주괴 중에 혼입되는 경우가 있다.

따라서, 본 발명에서는, 사용이 끝난 스퍼터링 타깃으로부터 타깃재를 분리한 후, 타깃재에 있어서의 접합재가 부착되어 잔존하는 결합면을 산으로 처리한 후, 추가로 염기로 처리하여 세정한다. 본 발명에서는, 산에 의해 접합재나 지지 부재에 유래하는 불순물을 용해하여 제거할 수 있고, 추가로, 염기에 의해 타깃재를 침식시켜, 타깃재의 접합면측에 확산된 지지 부재에 유래하는 불순물을 제거할 수 있다(도 1).

(타깃재의 세정 방법)

·산 처리

본 발명에서는, 먼저, 스퍼터링 타깃으로부터 분리된 타깃재 중 적어도 지지 부재와의 결합면을 산으로 처리한다(도 1). 이와 같은 산으로의 처리에 의해, 접합재나 지지 부재에 유래하는 불순물을 용해하여 제거할 수 있다. 또한, 당해 세정에 의해, 타깃재에 결합된 메탈라이즈층도 제거할 수 있다.

본 발명에 있어서 사용할 수 있는 산으로서는, 염산, 질산, 황산, 불화 수소산(불산), 인산, 과염소산, 염소산, 과브롬산, 브롬산, 과요오드산, 요오드산, 요오드화 수소산, 과망간산, 테트라플루오로붕산 등을 들 수 있다. 필요에 따라, 2종 이상의 산을 조합하여 사용해도 된다. 예를 들면, 왕수(王水), 불질산 등을 사용할 수 있다.

산의 농도에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 1중량%~50중량%, 바람직하게는 4중량%~35중량%, 보다 바람직하게는 10중량%~25중량%이다. 다만, 불질산 등의 혼산의 경우, 일방의 산의 농도는 1중량% 이하여도 된다.

산의 농도를, 어느 정도 높게 함으로써, 타깃재나 접합재와의 반응 속도를 높게 하여, 충분한 세정 효과가 얻어진다. 산의 농도를, 어느 정도 낮게 함으로써, 특히 대량의 타깃재를 동시에 처리하려고 한 경우라도, 산의 반응량을 제어함으로써 수율 저하를 방지할 수 있다. 산의 농도를, 어느 정도 낮게 함으로써, 처리액이 비산되는 위험을 방지할 수 있고, 또한 비용을 억제할 수 있다. 불화 수소산이나 염산 등의 할로겐화 수소산을 이용하는 경우, 반응 속도가 빠르기 때문에, 할로겐화 수소산의 농도는 3중량% 이하인 것이 바람직하다.

사용하는 산의 온도에도 특별히 제한은 없고, 예를 들면 5℃~80℃, 바람직하게는 10℃~45℃, 보다 바람직하게는 15℃~30℃이다.

산에 의한 처리 시간에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 3분 이상, 바람직하게는 3분~25시간, 보다 바람직하게는 3분~6시간, 더 바람직하게는 3분~120분이다. 산의 농도, 온도, 잔존하는 접합재의 두께에 따라, 적절히 결정하면 된다.

산에 의한 처리는, 타깃재에의 산 용액(바람직하게는 수용액)의 도포나, 산 용액 (바람직하게는 수용액) 중에의 타깃재의 침지 등을 들 수 있다.

·염기 처리

이어서, 본 발명에서는, 타깃재에 있어서의 지지 부재와의 결합면을 염기로 처리한다. 이러한 염기에 의한 처리에 의해, 타깃재를 침식하고, 그 중에 포함되는 불순물, 특히 지지 부재에 유래하는 불순물을 현저하게 제거할 수 있다. 나아가서는 산 처리에 의해 잔존한 접합재의 제거도 동시에 행할 수 있다.

본 발명에 있어서 사용할 수 있는 염기로서는, 수산화 리튬, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등의 알칼리 금속의 수산화물, 수산화 칼슘, 수산화 스트론튬, 수산화 바륨 등의 알칼리 토류 금속의 수산화물, 탄산 나트륨, 인산 나트륨, 암모니아, 구아니딘, 수산화 테트라메틸암모늄, 수산화 테트라에틸암모늄 등을 들 수 있다. 필요에 따라, 2종이상의 염기를 조합하여 사용해도 된다.

상기의 염기 외에, 타깃재를 구성하는 금속의 이온과 착형성하는 킬레이트제를 추가해도 된다. 예를 들면, 타깃재가 알루미늄인 경우, 헵토글루콘산, 글루콘산, 구연산, 주석산, 에틸렌디아민 4 아세트산의 알칼리 금속염 등을 들 수 있다. 알사텐 등의 시판의 알칼리 에칭 처리제를 첨가해도 된다. 이들은 1종만 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.

염기의 농도에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 4중량%~50중량%, 바람직하게는 8중량%~30중량%, 보다 바람직하게는 10중량%~20중량%이다.

염기의 농도를, 어느 정도 높게 함으로써, 타깃재와의 반응 속도를 높게 하여, 충분한 세정 효과를 얻을 수 있다. 염기의 농도를 어느 정도 낮게 함으로써, 타깃재 표면의 산화층이 두꺼워지는 것을 방지할 수 있어, 비용을 더 억제할 수 있다.

사용하는 염기의 온도에도 특별히 제한은 없고, 예를 들면 10℃~80℃, 바람직하게는 15℃~70℃, 보다 바람직하게는 20℃~60℃이다. 온도를 어느 정도 높게 함으로써 타깃재와의 반응 속도를 높게 하여, 충분한 세정 효과를 얻을 수 있다. 온도를 어느 정도 낮게 함으로써, 타깃재 표면의 산화층이 두꺼워지는 것을 방지할 수 있다.

염기에 의한 처리 시간에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 3분 이상, 바람직하게는 3분~12시간, 보다 바람직하게는 4분~120분이며, 더 바람직하게는 30분~90분이다. 염기의 농도, 온도에 따라, 적절히 결정하면 된다.

염기에 의한 처리는, 타깃재에의 염기 용액(바람직하게는 수용액)의 도포나, 염기 용액(바람직하게는 수용액) 중에의 타깃재의 침지 등을 들 수 있다.

상기 세정 방법을 행함으로써, 접합재나 지지 부재에 유래하는 불순물을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 리사이클 후의 타깃재 표면에 존재하는 산화 피막을 얇게 할 수 있다. 또한, 후술의 리사이클 주괴의 제조 시에 발생하는 드로스량이나, 리사이클 주괴 중에 포함되는 산화물량을 저감할 수 있다.

·처리 공정

대량의 사용이 끝난 타깃재를 동시에 처리하는 경우, 바구니 형상의 용기에 타깃재를 나란히 넣어, 바구니 형상의 용기째로 산 용액 또는 염기 용액 중에 침지하는 것이 바람직하다. 이러한 침지를 행함으로써, 당해 타깃재의 용액 중에의 삽입 및 취출 작업을 간편하게 행할 수 있다.

용기의 재질은 내약품성이 높고, 안에 넣는 타깃재의 중량을 견딜 수 있는 것이면 된다. 용기의 재질로서는, 스테인리스, 티탄, 티탄 합금, 니켈, 니켈 합금, 인코넬, 알루미늄 합금 등의 금속이나 합금, 염화 비닐 수지, 불소 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 수지 등을 들 수 있고, 사용하는 산 또는 염기에 따라 적절히 선택하면 된다.

길이가 1m를 초과하는 플랫 패널 디스플레이용의 사용이 끝난 타깃을 처리하는 경우, 강도, 내구성, 내약품성의 관점에서, SUS304, SUS316 등의 스테인리스를 이용하는 것이 바람직하다. 금속제의 용기를 선택하는 경우, 용액 중에의 금속의 용해를 방지하기 위해, 상기의 수지 등으로 코팅한 재료를 이용해도 된다.

용액 중에 바구니 형상의 용기째로 침지하기 위해서는, 바구니는 그물 형상, 메시 형상, 펀칭 형상, 익스펜드 형상, 그레이팅 형상인 것이 바람직하다. 용기의 내외를 산 또는 염기가 확산할 수 있기 때문에, 반응 속도의 저하를 억제할 수 있다. 금속제의 바구니를 사용하는 경우, 용액에 접촉하는 부분의 면적을 작게 함으로써, 바구니의 금속 성분의 용액 중에의 용해량을 억제할 수 있어, 타깃재 상에서의 금속 성분의 석출에 의한 오염의 리스크를 억제할 수 있다.

산 또는 염기 중에 침지되는 타깃재의 배치의 방법으로서는 특별히 제한은 없다. 접합재 등을 보다 효율적으로 제거할 수 있으므로, 평판형 타깃재의 경우, 타깃재의 측면을 하방향으로 하고, 타깃의 접합면이 용기의 하면에 대하여 각도가 부여되도록, 바람직하게는 60°~120° 기울여, 침지한다.

산 혹은 염기 중에 타깃재를 침지하였을 때에는, 접합재 혹은 타깃재와 산 또는 염기가 반응함으로써 가스가 거품 형상으로 발생하고, 그 가스가 처리면의 표면을 따라 올라감으로써 용액이 교반되는 것 외, 기포의 충돌에 의해 접합재의 박리가 촉진될 수 있다.

공기 포켓의 발생을 억제할 수 있고, 접합재가 잔존하는 리스크를 저감할 수 있으므로, 원통형 타깃재의 경우, 타깃재의 외주면을 하 방향으로 하고, 타깃재의 접합면이 용기의 하면에 대하여 각도가 부여되도록, 바람직하게는 2°~45° 기울여, 침지한다.

산 처리 또는 염기 처리의 직후에, 통상 3MPa 이상, 바람직하게는 5MPa 이상의 고압의 유체에 의한 제트 세정을 행해도 된다. 유체의 종류에 특별히 제한은 없지만, 물을 사용하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 타깃으로부터 박리한 타깃재에 잔존하는 접합재의 두께는 균일하지 않고, 그 두께가 큰 부분이 있다. 또한, 박리하는 공정에서 용융된 접합재가 타깃재에 늘어뜨려진 결과, 상기 박리한 타깃재 상에, 접합제가 섬 형상이나 점 형상으로 존재하는 부분이 있는 경우가 있다. 그러한 부분은, 상기 서술의 산 처리 또는 염기 처리 후에 접합재가 잔존할 우려가 있다. 추가로, 제트 세정을 실시함으로써 부착되어 있는 접합재를 물리적으로 제거할 수 있으므로, 접합재의 잔존하는 리스크를 저감할 수 있다.

·불순물의 검출

본 발명에 의하면, EDXRF의 검출 하한계(통상, 검출 하한계는 원소에 따라 상이하지만, 접합재에 유래하는 불순물의 검출 하한계는, 예를 들면 0.01중량% 정도이며, 예를 들면 인듐에서는 0.01중량%임)보다 낮은 값으로까지 접합재 및 지지 부재에 유래하는 불순물의 양을 저감할 수 있고, 처리 후의 타깃재는, 접합재 및 지지 부재에 유래하는 원소를 실질적으로 포함하지 않는다.

여기서, 접합재 또는 지지 부재에 유래하는 「불순물」이란, 접합재나 지지 부재를 구성하는 주된 원소만을 나타낸다. 「접합재 및 지지 부재에 유래하는 원소」란, 접합재나 지지 부재를 구성하는 주된 원소를 의미한다. 당해 원소는, 접합재나 지지 부재 100질량부에 대하여, 통상 0.1질량부, 바람직하게는 0.5질량부 이상, 보다 바람직하게는 1질량부 이상 포함된다. 「접합재 및 지지 부재에 유래하는 원소를 실질적으로 포함하지 않는」이란, EDXRF의 검출 하한계보다 작고, EDXRF에서는 검출할 수 없을 정도로까지 불순물의 양이 저감되는 것을 의미한다.

(리사이클 주괴의 제조 방법)

본 발명에 따라 세정된 타깃재를, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이, 용해나 주조함으로써, 리사이클 주괴를 제조할 수 있다.

리사이클 주괴를 제조하는 방법으로서, 본 발명에 따라 세정된 타깃재를 용해나 주조의 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 용해나 주조는, 공지의 순서로 행할 수 있다. 용해 방법으로서는, 전기로나 연소로에서, 대기중 또는 진공중에서 용해시키면 된다. 주조 방법으로서는, 연속 주조법, 반연속 주조법, 금형 주조법, 정밀 주조법, 핫탑 주조법, 중력 주조법 등을 채용할 수 있다. 용해, 주조 공정의 사이에, 탈가스 처리, 개재물 제거 처리를 행해도 된다.

리사이클 주괴의 제조 조건(특히 온도)은, 타깃재에 주로 포함되는 금속(원소)에 따라 적절히 결정하면 된다.

타깃재에 주성분으로서 포함되는 금속이 알루미늄인 경우, 처리 후의 타깃재를, 예를 들면 진공하(예를 들면, 0.03Torr) 혹은 대기하, 670~1200℃, 바람직하게는 750~850℃에 있어서, 카본이나 알루미나 등의 도가니 중에서 용해하고, 필요에 따라 대기중에서 교반하여 드로스를 제거한 후, 대기중에서 냉각함으로써, 리사이클 주괴를 제조할 수 있다.

리사이클 주괴의 제조에는, 세정 후의 타깃재만으로 제조해도 되고, 종래의 원료 금속과 세정 후의 타깃재와의 혼합물을 함께 사용해도 된다. 원료 금속과 세정 후의 타깃재를 혼합하는 경우, 세정 후의 타깃재의 혼합 비율은, 통상 20중량% 이상이며, 제조 비용에 있어서의 원료비의 비율을 억제하기 위해서는, 50중량% 이상인 것이 바람직하다.

(리사이클 주괴)

본 발명의 리사이클 주괴는, 전술한 바와 같이, 주로 금속으로 구성되는 타깃재와 지지 부재를 접합재로 결합하여 이루어지는 스퍼터링 타깃의 타깃재에 유래하는 리사이클 주괴로서, 접합재 및 지지 부재에 유래하는 원소를 실질적으로 포함하지 않는다. 즉, 본 발명의 리사이클 주괴는, 원래의(미사용의) 타깃재와 실질적으로 동일한 조성을 가질 수 있다.

본 발명의 리사이클 주괴로부터, 원래의 타깃재와 실질적으로 동일한 조성을 가지는 타깃재를 다시 제조할 수 있다. 여기서, 「원래의 타깃재와 실질적으로 동일한 조성을 가지는」이란, 주된 금속(원소)이 동일하며, 원래의 타깃재에 원래 포함되는 불순물과 동일한 정도의 양의 불순물을 포함할 수 있는 것을 의미한다. 상기 리사이클 주괴에 있어서, 접합재 및 지지 부재에 유래할 수 있는 불순물의 합계량이 중량 기준으로, 예를 들면 10ppm 미만, 바람직하게는 0.1ppm~8ppm, 보다 바람직하게는 5ppm 이하(또는 미만), 더 바람직하게는 0.1ppm~5ppm이며, 보다 더 바람직하게는 0.1ppm~3.5ppm이고, 보다 더 바람직하게는 0.1ppm~1.5ppm이다. 또한, 상기 리사이클 주괴에 있어서, 전체 불순물 합계량이, 예를 들면 50ppm 미만, 바람직하게는 0.1ppm~20ppm, 보다 바람직하게는 0.1ppm~10ppm, 더 바람직하게는 5ppm 이하(또는 미만), 보다 더 바람직하게는 0.1ppm~5ppm의 범위 내에 있다. 원래의 타깃재에 포함되는 불순물 및 그 양은, 그 타깃재에 주성분으로 포함되는 금속의 종류 및 원래의 타깃재의 제조 방법에 의존할 수 있다.

리사이클 주괴는, 타깃재 이외의 용도에 사용해도 되고, 알루미늄 전해 콘덴서, 하드 디스크 기판, 내식성 재료, 고순도 알루미나 등의 높은 순도가 요구되는 제품 원료로서도 사용할 수 있다.

타깃재에 주성분으로서 포함되는 금속이 알루미늄인 경우, 리사이클 주괴에 포함되는 접합재 및 지지 부재에 유래하는 원소의 합계량은, 중량 기준으로, 예를 들면 10ppm 미만이며, 바람직하게는 0.1ppm~8ppm, 보다 바람직하게는 5ppm 이하(또는 미만), 더 바람직하게는 0.1ppm~5ppm이고, 보다 더 바람직하게는 0.1ppm~3.5ppm이면 허용의 범위 내이다. 용도에 따르지만, 예를 들면 플랫 디스플레이용의 알루미늄제의 타깃재는, 통상, 10ppm 정도의 불순물을 포함할 수 있는 것이 알려져 있고, 불순물의 양이 이 정도이면, 스퍼터링에 특별히 지장은 없다.

리사이클 주괴에 포함되는 불순물의 양은 매우 미량이기 때문에, 이러한 불순물의 양은, 글로우 방전 질량 분석법(Glow Discharge Mass Spectrometry(GDMS))을 이용하여 측정할 수 있다. GDMS의 정량 하한은, 타깃재의 주된 원소 및 검출 대상인 원소에 따라 상이하다. 타깃재의 주성분으로서 포함되는 금속이 알루미늄인 경우, 통상 0.001ppm~0.1ppm이며, 예를 들면 인듐에서는 0.01ppm이다.

본 발명에 의하면, 사용이 끝난 타깃재는 간편하게 처리할 수 있어 리사이클하는 것이 가능하고, 세정 후의 당해 타깃재는, 접합재 및 지지 부재에 유래하는 원소를 실질적으로 포함하지 않는다. 따라서, 이러한 방법으로 처리한 타깃재를 사용함으로써, 원래의 타깃재와 실질적으로 동일한 조성을 가지는 리사이클 주괴를 얻을 수 있다. 또한, 당해 리사이클 주괴로부터, 원래의 타깃재와 실질적으로 동일한 조성을 가지는 타깃재를 간편하게 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

(실시예 1~5 및 비교예 1)

사용이 끝난 스퍼터링 타깃의 접합층을 가열(280℃)함으로써, 타깃재를 백킹 플레이트로부터 분리했다.

또한, 당해 스퍼터링 타깃은, 사용 전의 상태에서, 알루미늄제의 평판형 타깃재(순도: 99.999%, 비커스 경도: 15~17, 치수: 2000mm×200mm×15mm)와, 무산소 구리제의 백킹 플레이트(순도: 99.99%, 치수:2300mm×250mm×15mm)를 In 또는 Sn-Zn의 땜납재(땜납층의 두께: 350㎛)로 접합(타깃재의 메탈라이즈에는, Sn-Zn-In의 땜납재를 사용)하여 이루어진다.

또한, 분리된 타깃재의 접합면에 부착되어 있는 땜납재를 실리콘제의 스패튤라로 긁어 내어, 가능한 한 땜납재를 회수했다. 백킹 플레이트로부터 분리 후, 타깃재를 100mm×200mm×15mm 정도가 되도록 절단했다.

상기의 타깃재를 표 1 및 표 2에 나타내는 조건(실시예 1~5, 비교예 1)으로 각각 침지에 의해 세정하여 처리했다. 또한, 시마즈제작소제의 EDXRF 분석 장치(EDX-700L, 검출 한계: In에서 약 0.01중량%)를 이용하여, 하기 조건에서 세정 후의 사용이 끝난 타깃재의 접합면을 분석(반정량 분석)했다.

그 때, 접합재나 백킹 플레이트의 성분의 원소에 대해, X선 피크의 검출 유무에 대해서도 확인했다. 그 결과, 분석 결과가 0wt%가 된 경우, 피크도 검출되고 있지 않은 것도 함께 확인했다.

EDXRF의 분석 결과를, 사용이 끝난 타깃재(세정 전)와 미사용의 타깃재(접합전)의 분석 결과와 함께, 표 1 및 표 2에 나타낸다.

<분석 조건>

X선 조사 직경: 10mmφ

여기 전압: 10kV(Na~Sc), 50kV(Ti~U)

전류: 100㎂

측정 시간: 200초(각 여기 전압에 있어서 100초 측정)

분위기: He

관구(管球): Rh 타깃

필터: 없음

측정 방법: 펀드멘탈 파라미터법

검출기: Si(Li) 반도체 검출기

실시예 1~5에서는, 접합재 및 백킹 플레이트에 유래하는 불순물을 실질적으로 포함하고 있지 않은 사용이 끝난 타깃재를 얻을 수 있었다. 이에 비하여, 비교예 1에서는, 백킹 플레이트에 유래하는 구리(Cu)를 제거할 수 없었다.

이어서, 실시예 1 및 비교예 1에서 얻은 세정이 끝난 타깃재의 일부를 채취하고, 진공 상태(예를 들면, 0.03Torr), 850℃에 있어서 세정이 끝난 타깃재를 용해했다. 또한, 대기중에서 교반하여 드로스를 제거한 후, 대기중에서 냉각함으로써, 약 3kg의 리사이클 주괴를 제조했다.

리사이클 주괴, 미사용의 타깃재에 포함되는 불순물의 양을, 각각 GDMS(VG Elemental사제, VG9000)를 이용하여, In, Sn, Zn, Cu에 대한 미량 분석을 행했다. 사용이 끝난 타깃재(세정 전) 및 비교예 1의 타깃재로부터 동일한 방법으로 제조한 주괴와 미사용의 타깃재(접합 전)에 대한 분석 결과와 함께 결과를 표 3에 나타낸다.

실시예 1에서는 접합재 및 백킹 플레이트에 유래하는 불순물(즉, In, Sn, Zn, Cu)의 합계량은 중량 기준으로 0.5ppm 미만이었다.

이에 비하여, 비교예 1에서는, 접합재 및 백킹 플레이트에 유래하는 불순물(즉, In, Sn, Zn, Cu)의 합계량은 중량 기준으로 약 19ppm이었다.

(실시예 6)

실시예 3과 동일한 조건으로 사용이 끝난 평판형 타깃재(75kg)를 처리했다. 다만, 세정한 사용이 끝난 타깃재의 사이즈는 400mm×200mm×15mm(백킹 플레이트로부터 박리한 타깃재를 5등분으로 절단한 사이즈)이며, SUS304제의 그물 형상의 바구니에 넣어, 세정액에 침지했다. 그 때, 사용이 끝난 타깃재는, 타깃의 긴변의 측면을 하 방향으로 하고, 접합면이 용기의 하면에 대하여 세우(60°~120°)도록 바구니 안에 배치했다. 산, 염기에의 침지 후, 5MPa 정도의 고압수로 접합면을 제트 세정했다.

산으로의 세정 후, 사용이 끝난 타깃재에는 부분적으로 접합재가 잔존하고 있는 개소가 육안으로 확인되었지만, 염기로의 세정 후에는 제거되어 있었다.

세정 후, 처리한 타깃재 중 10매를 무작위로 선별하고, 시마즈제작소제의 EDXRF 분석 장치(EDX-700L, 검출 한계: In에서 약 0.01중량%)를 이용하여, 세정 후의 타깃재의 접합면을 분석(반정량 분석)했다. 그 때, 접합재나 백킹 플레이트 성분의 원소에 대해, X선 피크의 검출 유무를 확인했다. 분석 결과, 함유량 0%가 된 경우에 있어서 피크가 검출되고 있지 않은 것도 함께 확인했다.

이어서, 처리한 세정이 끝난 타깃재 중 18매(약 50kg)를, 진공중, 800℃에 있어서 용해하고, 드로스를 제거한 후, 대기중에서 카본제의 주형에 용탕을 부어 넣어, 용탕을 대기중에서 냉각함으로써, 리사이클 주괴를 제조했다. 리사이클 주괴에 포함되는 불순물의 양을, GDMS(VG Elemental사제, VG9000)를 이용하여 측정했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 6에서는, 사용이 끝난 타깃의 땜납재의 두께의 편차에도 영향받지 않았다.

본 발명에 의하면, 불순물을 실질적으로 포함하지 않는 타깃재를 얻을 수 있다. 이러한 타깃재를 원료로서 주괴를 제조함으로써, 접합재 및 지지 부재에 유래하는 원소를 실질적으로 포함하지 않는 원래의 타깃재와 실질적으로 동일한 조성을 가지는 리사이클 주괴를 얻을 수 있다. 본 발명에 의하면, 원래의 타깃재와 실질적으로 동일한 조성을 가지는 타깃재를 제조할 수 있으므로, 타깃재의 리사이클에 유익하다.

1 타깃재
2 지지 부재
3 접합재(또는 접합층)
4 땜납층
5, 5' 메탈라이즈층
10, 20, 30 스퍼터링 타깃

Claims

주로 금속으로 구성되는 타깃재와, 지지 부재를 접합재로 결합하여 이루어지며, 스퍼터링에 사용한 스퍼터링 타깃의 타깃재를 세정하는 방법으로서,
상기 타깃재를 상기 스퍼터링 타깃으로부터 분리하는 공정과,
상기 공정에 의해 얻어진 타깃재에 있어서의 상기 지지 부재와의 결합면을 산으로 처리한 후, 추가로 염기로 처리하는 공정을 포함하는 상기 스퍼터링 타깃의 타깃재를 세정하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속이 알루미늄인 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법에 의해 타깃재를 세정하는 공정을 포함하는, 타깃재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법에 의해 세정한 타깃재를 주조하는 공정을 포함하는 리사이클 주괴의 제조 방법.
주로 금속으로 구성되는 타깃재와, 지지 부재를 접합재로 결합하여 이루어지는 스퍼터링 타깃의 타깃재에 유래하는 리사이클 주괴로서,
알루미늄을 주성분으로서 포함하고, 상기 접합재 및 상기 지지 부재에 유래하는 원소의 합계량이 중량 기준으로 10ppm 미만인 리사이클 주괴.