一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法技术

本发明专利技术提供一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法，所述循环再利用方法包括如下步骤：(1)超高纯铜系残靶依次经超声清洗、除锈清洗和酒精清洗，得到残靶原料；(2)将所述残靶原料进行真空感应熔炼制备超高纯铜系靶材。本发明专利技术所述循环再利用方法操作简单，过程易于调控，实现对不同类型的超高纯铜系残靶的循环利用，具有很高的推广使用价值。具有很高的推广使用价值。

A recycling method of ultra-high purity copper residual target

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法


[0001]本专利技术涉及半导体靶材
，尤其涉及一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法。

技术介绍

[0002]随着超大规模集成电路的飞速发展，半导体用芯片尺寸已经缩小到纳米级别，金属互连线的电阻电容延迟和电迁移现象成为影响芯片性能的主要因素，传统的铝及铝合金互连线已经不能够满足超大规模集成电路工艺制程的需求。与铝相比，铜具有更高的抗电迁移能力和更高的电导率，尤其是超高纯铜(纯度≥6N)，对于降低芯片互连线电阻、提高其运算速度具有重要意义。
[0003]通常靶材是由量部分组成：靶坯(充当溅射源)和背板(起支撑、冷却、导电等作用)，二者通过钎焊或者扩散焊接的方式结合在一起，也有一类靶材是一体型(既充当溅射源又具备支撑、冷却、导电等作用)。其中钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。扩散焊接是将焊件紧密贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散形成联接的焊接方法。
[0004]靶材溅射过程是在氩离子轰击下将靶坯固定区域的原子沉积到基板上，因此溅射过程是一个不断消耗溅射源的过程。一般靶材的使用寿命在2000
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3500KWH，对应靶材的靶坯使用量(重量)约30％～50％，即靶材在溅射结束后靶坯的重量会剩余50％～70％，通常这些残靶会以普通金属废料的形式处理，这对于超高纯铜及铜合金靶材而言，造成了极大的资源浪费。
[0005]CN109207729A公开了一种溅射靶材回收方法，包括如下步骤：提供靶材组件，所述靶材组件包括靶材和与所述靶材连接的背板；采用物理分离方法分离所述除靶材和所述背板，至所述靶材表面无明显背板材料残留；以及采用化学反应分离方法对所述靶材上残留的背板材料进行处理，去除所述靶材上残留的背板材料。
[0006]CN105798733A公开了一种靶材回收方法，提供靶材组件，所述靶材组件包括背板和与所述背板连接的靶材；提供磨床，所述磨床具有载物台和磨头，所述载物台的台面与所述磨头的磨削面相对，将所述靶材组件放置在所述载物台上，所述靶材与所述载物台接触，所述磨头与所述背板接触；所述载物台与所述磨头中的至少一个进行旋转至所述背板与所述靶材分离。采用所述方法可以降低回收靶材的成本，而且，还可以回收磁控溅射后厚度较小的靶材。但该方法利用磨床的摩擦力来分离背板，但仍存在靶材上背板材料残留且残留量差异较大问题，未能有效的分离背板，不利于回收靶材的重复再利用。
[0007]但上述方法仅仅将溅射后靶材中剩余的靶坯与背板进行了分离，并没有进一步对靶坯进行加工处理。
[0008]因此，开发一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法，不仅将靶坯与背板分离，而且对靶坯进行处理，对于实现靶材制造领域的绿色发展具有重要意义。

技术实现思路

[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法，所述循环再利用方法对不同类型的超高纯铜系残靶进行清洗和真空感应熔炼，制备得到了超高纯铜系靶材，实现了残靶的循环利用，具有很高的推广使用价值。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法，所述循环再利用方法包括如下步骤：
[0012](1)超高纯铜系残靶依次经超声清洗、除锈清洗和酒精清洗，得到残靶原料；
[0013](2)将所述残靶原料进行真空感应熔炼制备超高纯铜系靶材。
[0014]本专利技术所述的超高纯铜系残靶的循环再利用方法首先将超高纯铜系残靶进行清洗，得到干净的残靶原料，之后将该残靶原料直接进行真空感应熔炼，处理过程中没有其他杂质进入，可以保证制备得到的超高纯铜系靶材纯度高，性能好，仍然可以作为超高纯铜系靶材实现重复利用。本专利技术所述的循环再利用方法操作简单，处理过程易于调控，既缓解了超高纯铜系残靶产生的固体废弃物，又可节省铜矿资源，降低了制备超高纯铜系靶材的制备成本，具有经济和环境双重意义。
[0015]优选地，步骤(1)所述超高纯铜系残靶为溅射使用后的残靶。
[0016]优选地，所述超高纯铜系残靶包括超高纯铜残靶或超高纯铜合金残靶。
[0017]优选地，步骤(1)所述超高纯铜系残靶包括一体型超高纯铜系残靶、钎焊焊接型超高纯铜系残靶或扩散焊接型超高纯铜系残靶中的任意一种。
[0018]优选地，所述钎焊焊接型超高纯铜系残靶在超声清洗之前依次进行脱焊处理、冷却和第一车削处理。
[0019]本专利技术对所述钎焊焊接型超高纯铜系残靶在超声清洗之前依次进行脱焊处理，主要作用是分离靶坯和背板；第一车削处理，主要作用是去除钎焊焊接型超高纯铜系残靶的背板表面的焊料。因此，本专利技术对第一车削处理的具体工作参数不进行特殊限定，只要能将背板表面的焊料去除即可。
[0020]优选地，所述脱焊处理在加热台上进行。
[0021]优选地，所述脱焊处理的温度为340～360℃，例如可以是340℃、342℃、345℃、347℃、350℃、355℃、358℃或360℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述脱焊处理的时间为0.5～1h，例如可以是0.5h、0.55h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、0.95h、0.98h或1h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述冷却包括空冷。
[0024]优选地，所述扩散焊接型超高纯铜系残靶在超声清洗之前进行第二车削处理。
[0025]本专利技术所述第二车削处理，主要作用是去除扩散焊接型超高纯铜系残靶的背板。因此，本专利技术对第二车削处理的具体工作参数不进行特殊限定，只要能将背板去除即可。
[0026]优选地，步骤(1)所述超声清洗使用的清洗剂包括体积比为1:1～3:1的异丙醇和丙酮的混合溶液，例如可以是1:1、1.2:1、1.5:1、1.7:1、2:1、2.5:1、2.8:1或3:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0027]本专利技术优选所述超声清洗使用的清洗剂包括体积比为1:1～3:1的异丙醇和丙酮的混合溶液，最大程度地将超高纯铜系残靶上的杂质清洗掉，进而保证最终得到的超高纯铜系靶材的纯度较高。
[0028]优选地，步骤(1)所述超声清洗的时间为20～30min，例如可以是20min、22min、23min、25min、27min、29min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]优选地，步骤(1)所述超声清洗之后进行第一纯水清洗，去除残留的清洗剂。
[0030]优选地，所述除锈清洗使用的除锈剂包括苯三唑8～12wt％、柠檬酸15～25wt％和丁炔二醇1～3wt％，其余为纯水，其中苯三唑8～12wt％，例如可以是8wt％、9wt％、10wt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高纯铜系残靶的循环再利用方法，其特征在于，所述循环再利用方法包括如下步骤：(1)超高纯铜系残靶依次经超声清洗、除锈清洗和酒精清洗，得到残靶原料；(2)将所述残靶原料进行真空感应熔炼制备超高纯铜系靶材。2.根据权利要求1所述的循环再利用方法，其特征在于，步骤(1)所述超高纯铜系残靶为溅射使用后的残靶；优选地，所述超高纯铜系残靶包括超高纯铜残靶或超高纯铜合金残靶。3.根据权利要求1所述的循环再利用方法，其特征在于，步骤(1)所述超高纯铜系残靶包括一体型超高纯铜系残靶、钎焊焊接型超高纯铜系残靶或扩散焊接型超高纯铜系残靶中的任意一种。4.根据权利要求3所述的循环再利用方法，其特征在于，所述钎焊焊接型超高纯铜系残靶在超声清洗之前依次进行脱焊处理、冷却和第一车削处理；优选地，所述脱焊处理的温度为340～360℃；优选地，所述脱焊处理的时间为0.5～1h。5.根据权利要求3所述的循环再利用方法，其特征在于，所述扩散焊接型超高纯铜系残靶在超声清洗之前进行第二车削处理。6.根据权利要求1～5任一项所述的循环再利用方法，其特征在于，步骤(1)所述超声清洗使用的清洗剂包括体积比为1:1～3:1的异丙醇和丙酮的混合溶液；优选地，步骤(1)所述超声清洗的时间为20～30min。7.根据权利要求1～6任一项所述的循环再利用方法，其特征在于，步骤(1)所述除锈清洗使用的除锈剂包括苯三唑8～12wt％、柠檬酸15～25wt％和丁炔二醇1～3wt％，其余为纯水；优选地，步骤(1)所述除锈清洗的时间为3～8min。8.根据权利要求1～7任一项所述的循环再利用方法，其特征在于，步骤(1)所述酒精清洗的时间为2～5min；优选地，步骤(1)所述酒精清洗之后进行干燥。9.根据权利要求1～8任一项所述的循环再利用方法，其特征在于，步骤(2)所述真空熔炼的真空度为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，周友平，慕二龙，汪焱斌，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：