CN109266854A - 溅射靶材回收方法 - Google Patents

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Abstract

一种溅射靶材回收方法，包括：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；采用化学反应分离方法分离所述背板和靶材。所述化学反应分离方法相较于机械分离方法，能够将所述背板和靶材分离的更加彻底，从而可获得高纯度的靶材。

Description

溅射靶材回收方法
技术领域
本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种溅射靶材回收方法。
背景技术
溅射镀膜属于物理气相沉积方法制备薄膜的工艺之一，具体是指利用高能粒子轰击靶材表面，使得靶材原子或分子获得足够的能量逸出，并沉积在基材或工件表面，从而形成薄膜。
由于背板(如铝)具有良好的导电导热性能，且还可以起到固定支撑作用，因此，靶材需与背板焊接在一起，构成靶材组件，共同装配至溅射基台进行镀膜。
靶材组件经一段时间使用后会有较大的损耗，影响正常使用，因而需要更换新的靶材组件。由于旧的靶材组件中的靶材(如高纯钛、高纯钽)的制作成本较高，因而需要回收。目前靶材的回收方法多采用机械分离的方法，通过对背板和靶材施加相反方向的扭力，实现靶材与背板的分离。
采用现有溅射靶材回收方法，获得的靶材上仍有部分残余的背板材料，影响靶材的再利用。
发明内容
本发明解决的问题是采用现有溅射靶材回收方法，获得的靶材上仍有部分残余的背板材料，影响靶材的再利用。
为解决上述问题，本发明提供一种溅射靶材回收方法，包括：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；采用化学反应分离方法分离所述背板和靶材。
可选的，所述化学反应分离方法包括：提供碱溶液，将所述靶材组件浸泡至所述碱溶液中，待所述背板溶解后取出所述靶材。
可选的，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钡溶液或氢氧化铯溶液。
可选的，所述碱溶液的浓度为5％～30％。
可选的，所述溅射靶材回收方法还包括：提供酸溶液，取出所述靶材后，用纯水冲洗所述靶材，然后将所述靶材用所述酸溶液浸泡。
可选的，所述酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸或氢碘酸。
可选的，所述酸溶液的浓度为5％～20％。
可选的，所述溅射靶材回收方法还包括：提供强氧化剂，在所述酸溶液中加入所述强氧化剂。
可选的，所述强氧化剂为过氧化氢。
可选的，所述靶材为钛靶或钽靶。
可选的，所述背板为两性金属。
可选的，所述背板为铝背板、镓背板、锌背板、锗背板、铟背板、锡背板或铅背板。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
采用化学反应分离方法分离所述背板和靶材，因为所述背板作为反应物之一，会一直参与化学反应直至完全反应掉，而所述靶材从始至终不参与化学反应，所以能够将所述背板和靶材分离的更加彻底，从而可获得高纯度的靶材。
进一步，所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氢氧化铯溶液，由于所述碱溶液属于强碱，因此与所述背板的反应活性较强。
进一步，所述碱溶液的浓度较低，为5％～30％，以避免所述靶材与所述碱溶液反应。
进一步，所述酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸或氢碘酸，所述酸溶液属于强酸，可以有效溶解所述靶材含有的异物，包括残存的背板材料、未溶解的反应生成物、金属杂质，从而提高所述靶材的纯度。
进一步，所述酸溶液的浓度较低，为5％～20％，以防止所述酸溶液腐蚀所述靶材。
进一步，在所述酸溶液中加入强氧化剂，由于酸性环境可以增强所述强氧化剂的氧化性，因而金属杂质更容易被氧化成金属离子，进而脱离所述靶材并转移到所述酸溶液中。
附图说明
图1是本发明实施例公开的靶材组件结构示意图；
图2是本发明实施例公开将靶材组件浸泡至碱溶液中的示意图；
图3是本发明实施例公开将靶材浸泡至酸溶液中的示意图。
具体实施方式
现有溅射靶材回收方法采用机械分离方法分离所述背板和靶材，得到的所述靶材往往含有一定量的背板材料，其原因一方面为：所述背板和靶材连接牢固，造成所述靶材表面留有背板材料；另一方面为：所述背板和所述靶材的接触面间存在相互扩散现象，使得所述靶材内部扩散有少量的背板材料。
发明人为解决现有的技术问题，经过创造性的劳动，发现采用化学反应分离方法分离所述背板和靶材，相较于机械分离方法，不但能够将所述背板和靶材分离的更加彻底，且在所述靶材上不会再有残余的背板材料。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，提供靶材组件100，所述靶材组件100包括背板10和与所述背板10连接的靶材20。
本实施例中，所述靶材20呈板状，底面为圆形、矩形或不规则形状，材质为钛金属或钽金属；所述背板10为两性金属，材质为铝、镓、锌、锗、铟、锡或铅。所述靶材20的底面与所述背板10的板面焊接在一起。
参照图2、图3，采用化学反应分离方法分离所述背板10和靶材20。
本实施例中，所述化学反应分离方法包括：提供碱溶液30，将所述靶材组件100浸泡至所述碱溶液30中，待所述背板10溶解后取出所述靶材20。
本实施例中，所述碱溶液30为强碱溶液，具体为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钡溶液或氢氧化铯溶液，质量浓度为5％～30％。一方面，所述靶材20为钛靶或钽靶，由于所述碱溶液30的质量浓度较低，因而钛金属及钽金属不与所述碱溶液30反应；另一方面，所述背板10为两性金属，能够与所述碱溶液30反应，并且反应活性较强。所述碱溶液30的质量浓度过高，有可能与所述靶材20反应；所述碱溶液30的质量浓度过低，与所述背板10的反应速率极慢。所述碱溶液30在一些示例中，处于常温，但是不限于常温，在另一些示例中，可对所述碱溶液30进行加热，温度控制在100℃以内，可进一步提高所述背板10与所述碱溶液30的反应速率。
本实施例中，将所述靶材组件100浸泡至所述碱溶液30中，所述背板10在所述碱溶液30中会被逐渐腐蚀掉，从而留下所述靶材20，实现所述背板10与所述靶材20的分离。
本实施例中，以所述背板10为铝背板、所述碱溶液30为氢氧化钠溶液为例，所述铝背板与氢氧化钠溶液的化学反应分为两步：
第一步：
2Al+6H2O＝2Al(OH)3+3H2↑
第二步：
2Al(OH)3+2NaOH＝2Na[Al(OH)4]
总的化学反应式为：
2Al+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑
本实施例中，提供的所述碱溶液30需足量。以所述背板10为铝背板、所述碱溶液30为氢氧化钠溶液为例，在氢氧化钠溶液不足量的情况下，反应中间环节的生成物氢氧化铝颗粒会附着在所述靶材20的表面，反应结束后得到的所述靶材20的纯度较低。
所述化学反应分离方法还包括：提供酸溶液40，取出所述靶材20后，用纯水冲洗所述靶材20，然后将所述靶材20用所述酸溶液40浸泡。
本实施例中，所述酸溶液40为足量的盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸或氢碘酸，所述酸溶液40的质量浓度为5％～20％。由于所述酸溶液40的质量浓度较低，因而钛金属及钽金属不与所述酸溶液40反应，将所述靶材20用所述酸溶液40浸泡，目的为去除所述靶材20含有的异物，以得到高纯度的钛靶或钽靶。所述酸溶液40的质量浓度过高，有可能腐蚀所述靶材20，所述酸溶液40的质量浓度过低，不能有效的溶解所述异物。所述酸溶液40在一些示例中，处于常温，但是不限于常温，在另一些示例中，可对所述酸溶液40进行加热，以进一步提高所述酸溶液40与所述异物的反应速率。
本实施例中，无法保证所述背板10已完全溶解于所述碱溶液30，即所述靶材20上有可能附着有残存的所述背板10，构成所述异物的来源之一。所述背板10为两性金属，能够溶于所述酸溶液40，因而所述酸溶液40能进一步溶解残存的所述背板10，将所述背板10完全清除。
本实施例中，当所述背板10为铝背板、所述酸溶液40为稀硫酸时，所述铝背板与硫酸的化学反应式为：
2Al+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2↑
本实施例中，所述背板10与所述碱溶液30的反应生成物有可能未溶解在所述碱溶液30中，而以颗粒的形式附着在所述靶材20的表面，构成所述异物的来源之一。由于所述反应生成物呈碱性，因此能够与所述酸溶液40反应，即被所述酸溶液40去除。
本实施例中，以所述反应生成物为偏铝酸钠、所述酸溶液40为盐酸为例，偏铝酸钠与盐酸反应的化学反应式为：
Na[Al(OH)4]+4HCl＝AlCl3+NaCl+4H2O
本实施例中，所述靶材20上有可能具有金属杂质。例如，在焊接所述靶材20与所述背板10时，为保证焊料铺展的均匀，并节省焊料的用量，惯用的做法为在所述靶材20与所述背板10间放置金属丝，所述金属丝为铜丝或铁丝。所述金属丝与所述碱溶液30不反应，因而所述金属丝有可能作为金属杂质，构成所述异物的来源之一。所述酸溶液40可以溶解掉所述靶材20上的金属杂质，以所述金属杂质为铜、所述酸溶液40为稀硝酸为例，铜与硝酸的化学反应式为：
3Cu+8HNO3＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
所述化学反应分离方法还包括：提供强氧化剂，在所述酸溶液40中加入所述强氧化剂。
本实施例中，所述强氧化剂为过氧化氢。在酸性条件下，过氧化氢的氧化性会增强，因此所述金属杂质更容易被氧化成金属离子，进而脱离所述靶材20并转移到所述酸溶液40中。当所述金属杂质为铜，所述酸溶液40为盐酸时，铜与稀盐酸反应缓慢，但加入少量过氧化氢后反应速率加快，化学反应式为：
2H2O2+Cu+2HCl＝CuCl2+2H2O
本实施例中，在将所述靶材20用所述酸溶液40浸泡之前，用纯水冲洗所述靶材20，从而将所述靶材20表面的所述碱溶液30冲洗掉，以减少后续所述酸溶液40的用量。
本实施例中，所述靶材20用所述酸溶液40浸泡足够时间后，将所述靶材20从所述酸溶液40取出，采用纯水冲洗，将所述靶材20上的酸溶液40及金属化合物溶液冲洗掉，经烘干后即得到高纯度的所述靶材20。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种溅射靶材回收方法，其特征在于，包括：
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；
采用化学反应分离方法分离所述背板和靶材。
2.如权利要求1所述的溅射靶材回收方法，其特征在于：所述化学反应分离方法包括：提供碱溶液，将所述靶材组件浸泡至所述碱溶液中，待所述背板溶解后取出所述靶材。
3.如权利要求2所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钡溶液或氢氧化铯溶液。
4.如权利要求2所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述碱溶液的浓度为5％～30％。
5.如权利要求2所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，还包括：提供酸溶液，取出所述靶材后，用纯水冲洗所述靶材，然后将所述靶材用所述酸溶液浸泡。
6.如权利要求5所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸或氢碘酸。
7.如权利要求5所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述酸溶液的浓度为5％～20％。
8.如权利要求5所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，还包括：提供强氧化剂，在所述酸溶液中加入所述强氧化剂。
9.如权利要求8所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述强氧化剂为过氧化氢。
10.如权利要求1至9任一所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述靶材为钛靶或钽靶。
11.如权利要求1至9任一所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述背板为两性金属。
12.如权利要求11所述的溅射靶材回收方法，其特征在于，所述背板为铝背板、镓背板、锌背板、锗背板、铟背板、锡背板或铅背板。
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