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투명전극용 인듐 주석 산화물 타겟 소재의 재자원화 동향
Trends of Recycling of Indium-Tin-Oxide (ITO) Target Materials for Transparent Conductive Electrodes (TCEs) 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.21 no.4, 2015년, pp.209 - 216  

홍성제 (전자부품연구원) ,  이재용 (한청알에프)

초록
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인듐주석산화물(ITO)은 TFT-LCD, OLED 등의 투명전극에 널리 사용되는 소재이다. ITO의 주요 원소인 인듐(In)은 높은 비용과 제한된 매장량 등으로 인해 머지 않아 고갈될 것으로 예측되고 있다. 이에 대처하는 방법은 공정 후 잔류 ITO 타겟을 재활용하여 ITO 소재의 원료를 확보하는 것이다. 본 원고에서는 공정 후 잔류 ITO 타겟의 재자원화 기술 및 시장 동향 고찰 및 효율적인 재활용을 위한 방향을 제시하였다. 그 결과, 현재 국내 및 일본에서 대부분 잔류 ITO 타겟에서 In만을 재자원화하고 있는 것으로 파악되었다. 이외에도 ITO 나노분말 입자를 제조 및 분산한 용액을 이용하여 투명전극을 제작하는 연구개발이 진행되고 있다. 그러나, ITO 타겟을 이용한 투명전극이 다른 대체 기술을 적용한 것보다 우수하기 때문에, 보다 효율적인 ITO 재자원화 및 타겟 제작을 위해 ITO를 동시에 재생하는 기술 확립이 필요한 것으로 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Indium-Tin-Oxide (ITO) is a material that is widely used for transparent conductive electrodes (TCEs). Indium (In), chief element of the ITO, is expected to be depleted in the near future owing to its high cost and limited reserves. To overcome the issue, ITO has to be retained by recycling redundan...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 이러한 지속 성장을 위해 ITO 타겟 재활용의 친환경성 고려는 필수적이라 할 수 있다. 본 원고에서는 이러한 공정 후 잔류 ITO 타겟의 재자원화 기술 및 시장 동향을 살펴보고 이를 통해 보다 효율적인 잔류 ITO 타겟의 재활용을 위한 방향을 제시하고자 한다.
  • 희성금속의 경우 산화 In-Sn 스퍼터링 잔류 타겟으로부터 초미립 수준까지 분쇄하는 방법 및 이로 인해 회수된 고밀도 타겟 제조용 ITO 분말의 제조방법 및 스퍼터링 타겟의 제조 방법에 대한 특허를 보유하고 있다[25]. 본 특허에서는 잔류 ITO 타겟으로부터 고밀도의 스퍼터링 타겟 제조용 ITO 분말을 회수하여 ITO 타겟을 재제조하는 방법을 제시하고 있다. 즉, 잔류 ITO 타겟으로부터 In 산화물에 고용된 Sn 산화물 분말을 따로 분리하지 않고 저온에서 미세하게 분쇄, 타겟 제조용 분말로 활용할 수 있는 고순도의 ITO 분말을 제조하고, 이것을 이용하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 것이다.
  • 최근 H사에서는 기존에 보유하고 있는 In과 Sn 석출 조성비 차이를 보정하는 기술을 바탕으로 In/Sn의 조성비를 최적화한 ITO 나노분말 및 이를 이용한 타겟을 제조하는 연구를 실시하고 있다. 여기서 분말 입도, 비표면적 및 조성비, 순도 등을 최적화하여 타겟에 적용하기 위한 연구를 실시하고 있다.
  • 즉, 잔류 ITO 타겟으로부터 In 산화물에 고용된 Sn 산화물 분말을 따로 분리하지 않고 저온에서 미세하게 분쇄, 타겟 제조용 분말로 활용할 수 있는 고순도의 ITO 분말을 제조하고, 이것을 이용하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 것이다. 이와 같이 잔류 ITO 타겟을 미세하게 분쇄하여 다시 ITO 타겟으로 제조하기 위해선 이미 소결된 분말들을 이용하여 가열·가압, 재소결시 타겟의 밀도를 얼마까지 올릴 수 있는가 하는 것이 이슈이다. 본 특허에서는 소결도가 우수한 ITO 분말을 제조할 수 있으며, 이 ITO 분말을 분쇄, 성형 및 소결함으로써 상대밀도가 99% 이상인 고밀도의 ITO 소결체를 얻을 수 있다고 되어 있다.
  • 즉, 잔류 ITO 타겟으로부터 In 산화물에 고용된 Sn 산화물 분말을 따로 분리하지 않고 저온에서 미세하게 분쇄, 타겟 제조용 분말로 활용할 수 있는 고순도의 ITO 분말을 제조하고, 이것을 이용하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 것이다. 이와 같이 잔류 ITO 타겟을 미세하게 분쇄하여 다시 ITO 타겟으로 제조하기 위해선 이미 소결된 분말들을 이용하여 가열·가압, 재소결시 타겟의 밀도를 얼마까지 올릴 수 있는가 하는 것이 이슈이다. 본 특허에서는 소결도가 우수한 ITO 분말을 제조할 수 있으며, 이 ITO 분말을 분쇄, 성형 및 소결함으로써 상대밀도가 99% 이상인 고밀도의 ITO 소결체를 얻을 수 있다고 되어 있다.
  • 이제까지 잔류 ITO 타겟으로부터 희유 금속인 In을 회수하는 국내외 기술 동향을 살펴보았다. 그러나, 이러한 방법들은 전반적으로 불용 ITO의 특성인 고순도 ITO의 조성을 그대로 유지하지 못하여 효율성이 낮고, 조성을 맞추기 위해 ITO 타겟 스크랩으로부터 In과 Sn을 각각 분리한 후 In과 Sn의 산화물 분말을 각각 제조 후 조성비에 맞춰 ITO 타겟 성형공정에 투입하기 때문에 공정의 에너지 소모가 많고 단가가 높아지는 문제점이 있다.
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