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Kafe 바로가기주관연구기관 | (주)한국진공야금 |
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연구책임자 | 최재영 |
참여연구자 | 김한솔 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2013-08 |
과제시작연도 | 2012 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201700001201 |
과제고유번호 | 1415122846 |
사업명 | 산업소재원천기술개발 |
DB 구축일자 | 2017-09-20 |
키워드 | 고순도.정련.결정립.집합조직.가공열처리.스퍼터링 rate.Cu.Ta.Ni-Cr. |
□ 최종목표
차세대 반도체 wafer level 배선소재 양산
1. 1단계 목표
○ 차세대 반도체 wafer level 배선재료 핵심기반 기술 확립
- 전자 패키지 레벨 배선소재의 고순도 정련 기술
- 불순물/합금원소 제어 용해·주조 기술
- 미세조직·집합조직 제어 가공·열처리 기술
- 미세분말의 플라즈마 분말 전처리 공정 기술
- 미세분말의 고밀도 성형 기술
- 폐 스퍼터링 타깃 리사이클링 공정 기술
2. 2단계 목표
○ 차세대 반도체 wafer level 배선재료
□ 최종목표
차세대 반도체 wafer level 배선소재 양산
1. 1단계 목표
○ 차세대 반도체 wafer level 배선재료 핵심기반 기술 확립
- 전자 패키지 레벨 배선소재의 고순도 정련 기술
- 불순물/합금원소 제어 용해·주조 기술
- 미세조직·집합조직 제어 가공·열처리 기술
- 미세분말의 플라즈마 분말 전처리 공정 기술
- 미세분말의 고밀도 성형 기술
- 폐 스퍼터링 타깃 리사이클링 공정 기술
2. 2단계 목표
○ 차세대 반도체 wafer level 배선재료 요소기술의 응용
- 45nm이하 공정 대응형 wafer level 배선재료의 부품화기술 개발
- 45nm이하 공정 대응형 wafer level 배선재료의 pilot plant 제조기술 개발
3. 3단계 목표
○ 3단계: 차세대 반도체 wafer level 배선재료 부품화 및 양산화기술 확립
- 양산급 설비 확충
- 양산급 설비에서의 스퍼터링 타깃의 순도와 물성 제어
□ 개발내용 및 결과
1. 1단계 개발내용 및 결과
○ 최종 불순물 함량을 40ppm 이하, 산소함량 5 ppm 이하로 제어된 고순도 Cu 스퍼터링 소재를 개발하기 위해서 반진공/환원공정기법 도입, 능동적인 가스처리와 공정조건 최적화.
○ 물질수율확보 및 균일생산을 위한 near-net shaping 연속주조기술 개발 (150W×50T×6000L)
○ 냉간가공/어닐링 조합을 이용한 미세/집합조직 제어기술 개발
○ 강소성가공을 이용한 결정립 미세화
○ 고순도 Cu 스퍼터링 타겟 시제품의 성능평가
○ 가공열처리 기법에 기초한 Ta 타겟의 미세조직과 집합조직 제어기술 개발 및 스퍼터링 특성 평가 (평균결정립크기 <20㎛,(111)//ND 분율 >50%)
○ RF플라즈마를 이용한 Ta 분말 전처리 공정기술 개발
○ SPS에 의한 Ta 스퍼터링 타겟의 제조 및 스퍼터링 특성 평가
○ 고순도 Ni-Cr 제조를 위한 플라즈마 용해정련 기술 개발
○ Ni-Cr 합금의 미세조직, 집합조직 제어기술 개발
2. 2단계 개발내용 및 결과
○ 6N급 고순도 Cu타겟 개발을 위해 전해정련을 실시하여 일차적으로 6N Cu 전해판을 제조한 후 진공용해로를 이용하여 탈가스 시켜 제품화 가능한 잉곳을 만들었다.
○ 스퍼터링 특성향상을 위하여 압연(교차압연, 이속압연 등)기술개발을 통한 집합조직을 개선하였다.
3. 3단계 1차년 개발내용 및 결과
○ 경쟁력 확보를 위해 1ton 급 대형 진공용해로를 이용한 batch type 양산화 설비를 정비하였다. 고순도 전해동을 원소재로 사용하여 진공유도용해를 수행함으로써 원소재의 가스 불순물을 정련하고 금속 원소의 오염을 최소한도로 제한하여 6N급 청정 잉고트를 제조하였다.
○ 고성능 타겟 양산화를 위해 대형 압연 설비를 이용한 이속압연(압연롤 지름 변화), 교차압연 및 진공 열처리를 통한 미세조직·집합조직 제어기술을 개발하였다. 특히 양산화를 위해 교차압연을 통한 타겟제조방법을 개발하여 Sputtering Yield를 향상시켰다.
□ 기술개발 배경
○ 차세대 반도체용 wafer level 배선소재는 반도체·디스플레이 부품의 핵심부품 뿐 아니라, 주변부품까지 널리 이용되는 필수·핵심 원소재라 할 수 있으나, 현재 국내의 wafer level 배선소재 및 그 핵심기술은 전량 수입에 의존하고 있는 실정.
○ 실제로 핵심부품의 40% 이상을 일본에서 수입하고 있으며,따라서 실제 매출액의 많은 부분이 로열티 및 핵심소재 원료비용으로 일본으로 역조되는 형국
○ 국내 반도체·디스플레이 부품산업의 내부를 조영하면 완제품 생산기술은 세계적으로 톱클래스를 자랑하지만 기초 원소재생산기술은 거의 전무한 기형적인 산업구조를 지님.
□ 핵심개발 기술의 의의
○ 고품질·고부가가치의 차세대 반도체용 wafer level 배선소재 및 핵심기술의 확보는 소재의 수입대체 효과뿐만 아니라 수급난 및 무역역조를 해소할 수 있으므로, 첨단 분야 수요산업의 안정된 생산활동 뿐만 아니라 국내시장 증대 및 새로운 수요창출 극대화를 위한 열쇠
○ 기술종속 해결 및 국내 전자정보 통신산업의 고부가가치화를 위해서는, 우선 기초 원소재 개발 생산하여야 하며, 국내에서 세계적인 생산과 경쟁력을 가지고 있는 차세대 반도체용 wafer level 배선소재를 우선적으로 개발 필요
○ 차세대 반도체 wafer level 배선소재 기술개발 과제는 1단계에서는 배선재료개발을 위한 기초기술로써 정련기술 및 가공열처리를 통한 미세조직·집합조직 제어 등에 초점이 맞춰져 있었음.
○ 1단계에서 개발한 기술을 초석으로 하여 2단계에서는 상용화를 위한 process 저가화에 초점을 맞춰 기술개발 필요.
□ 적용 분야
○ 반도체 wafer level 배선소재 기술은 21C 유망산업인 BT,NT, ET 등과 연계되어 산업 전반의 핵심소재로서 막대한 파급력을 가지는 공통기반 기술 구축 가능
○ 진공용해·정련 기술 및 가공열처리에 의한 집합조직 제어기술은 모든 금속소재의 원천기술에 해당하므로, Fe, Ni계 초합금뿐 아니라 항공우주, 생체재료용 Ti합금 개발 등에 활용 가능
( 출처 : 초록 )
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