【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁控溅射靶材领域，具体涉及一种溅射靶材低成本高效率的回收方法。
技术介绍
1、半导体制造领域中，磁控溅射靶材是至关重要的基础材料之一。在高压电场和高强磁场的作用下，靶材会受到高能粒子的连续轰击并发生溅射，最终在基片上沉积形成一层薄膜。对于那些需要承受大功率和提供高效率的靶材，通常使用焊接技术将靶坯与铜合金或铝合金等高导热和高强度的背板连接起来，满足磁控溅射使用需求。
2、由于磁控溅射技术的限制以及半导体行业对薄膜的一致性和均匀性的高要求，溅射靶材的使用率往往不超过靶坯的30％净重，即便采用长寿命设计，也难以提高至40％以上。在使用寿命结束后，残留的靶材中仍含有大量的高纯金属。此外，靶材加工过程中存在一定概率的报废风险，而靶坯与背板的纯度和完整性没有被显著破坏，仍具有较高的回收价值。因此，对残靶或废靶进行回收利用，对于靶材制造商在降低成本和增加利润方面具有极其重要的作用。
3、当前已经有部分专利开发了靶坯和背板分离技术。例如，专利cn 104342618a利用油压机的力量来分离这两者，而专利cn 105798733a则使用磨床的摩擦力实现分离，但这两种方法都无法高效地完成分离，导致靶材的回收效率不高。专利cn 109266854a通过酸碱溶解法去除背板，虽然能有效回收靶材，却可能降低靶坯的纯度，并且背板无法被再次利用。专利cn 109207729a结合使用车削和化学方法来移除背板，这种方法可以保持靶坯的完整性和纯度，但由于车削产生的背板车屑的回收价值较低，经济效益有限。专利cn11174869
技术实现思路
1、与现有技术相比，本技术方案主要解决了：1)提高溅射靶材回收效率的技术问题；2)避免在回收过程中引入杂质，保证靶坯纯度的技术问题；3)提高溅射靶材回收方法的适应性，降低回收复杂性和成本的技术问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，包括如下步骤：
3、s1、将待回收的溅射靶材循环进行急热处理和急冷处理，使靶材产生塑性变形，靶坯与背板的焊接界面产生裂纹；由于靶坯与背板较大的热膨胀系数差异，在快速升温-快速降温的循环过程中逐渐累积应变量差异使之发生塑性变形，叠加大规格靶材的尺寸效应，使焊接界面处的应力超过初始焊接强度从而萌生微裂纹；
4、s2、施加非对称轧制，使靶坯与背板二者分离；利用靶坯与背板间等效应变差异诱导的剪切力使二者完全分离；
5、s3、机加工去除焊接界面的元素扩散层；
6、s4、清洗烘干，获得靶坯与背板。
7、在一些优选地实施方案中，所述急热处理的加热温度高于靶坯与背板中间相回溶温度，低于靶坯与背板的熔化温度，使扩散焊接过程中在界面处形成的中间相充分回溶以达到降低焊接强度的效果。
8、在一些更优选地实施方案中，所述急热处理的加热温度为600～900℃；
9、和/或所述急冷处理的冷却温度≤0℃。
10、在一些优选地实施方案中，所述急热处理的升温速率≥20℃/s；
11、和/或所述急热处理的保温时间为10～60min；
12、和/或所述急冷处理的冷却介质为冰水或干冰；
13、和/或所述急冷处理的冷却速率≥20℃/s；
14、和/或所述急冷处理的低温状态保温时间为10～60min。
15、在一些优选地实施方案中，所述步骤s1中循环次数≥3次，直至可目测到靶坯与背板焊接界面处的裂纹。
16、在一些优选地实施方案中，所述步骤s1中，急热处理和急冷处理的转换时间≤30s。即靶材在高温热处理炉和低温冷却槽之间的转移时间≤30s。
17、在一些优选地实施方案中，所述步骤s2中，轧制变形量为5％～20％；
18、和/或所述非对称轧制选自以下组中的任意一种：异步轧制、错位轧制或蛇形轧制；
19、和/或所述非对称轧制的轧辊直径为400～800mm；
20、和/或所述非对称轧制的轧制速度为0.1～0.3m/s；
21、和/或所述非对称轧制的轧制异速比为1.1～1.3；
22、和/或所述非对称轧制的轧辊错位量为10～50mm。
23、在一些优选地实施方案中，所述步骤s3中，机加工去除靶坯和背板焊接界面的元素扩散层厚度为0.5～1mm；
24、和/或所述机加工的方法选自以下组中的任意一种：车削、铣削、钻削、镗削、锯削、磨削。
25、在一些优选地实施方案中，所述溅射靶材的靶面材质选自以下组中的任意一种：钨靶、钽靶、钛靶、钴靶、镍铂靶；
26、和/或所述溅射靶材的背板材质选自以下组中的任意一种：铜合金、铝合金、钼合金。
27、在一些优选地实施方案中，所述待回收的溅射靶材包括结束使用寿命的残靶和/或报废可回收利用的靶材。
28、本专利技术的有益效果在于：
29、本专利技术利用靶坯与背板较大的热膨胀系数差异，采用循环急热处理和急热处理交替进行处理的技术，使焊接后的异质金属构件在数次快速升温、快速降温循环过程中，不断累计二者的塑性变形差异并萌生微裂纹，随后施加小变形量的非对称轧制手段，使靶坯与背板分离。
30、本专利技术可以有效避免在分离过程中引入杂质，最大可能地保证了靶坯的纯度和完整性，同时背板也具有较高回收价值，回收后的靶坯和背板稍作加工即可重新投入使用。
31、此外，本专利技术的回收方法流程简易，显著降低了回收复杂性和回收成本，对大部分焊接靶材均具有适用性。
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1.一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述急热处理的加热温度高于靶坯与背板中间相回溶温度，低于靶坯与背板的熔化温度。
3.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述急热处理的加热温度为600～900℃；
4.根据权利要求1或3所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述急热处理的升温速率≥20℃/s；
5.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述步骤S1中循环次数≥3次。
6.根据权利要求1或3所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述步骤S1中，急热处理和急冷处理的转换时间≤30s。
7.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述步骤S2中，轧制变形量为5％～20％；
8.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述步骤S3中，机加工去除靶坯和背板焊接界面的元
9.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述溅射靶材的靶面材质选自以下组中的任意一种：钨靶、钽靶、钛靶、钴靶、镍铂靶；
10.根据权利要求1或9所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述待回收的溅射靶材包括结束使用寿命的残靶和/或报废可回收利用的靶材。
...【技术特征摘要】
1.一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述急热处理的加热温度高于靶坯与背板中间相回溶温度，低于靶坯与背板的熔化温度。
3.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述急热处理的加热温度为600～900℃；
4.根据权利要求1或3所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述急热处理的升温速率≥20℃/s；
5.根据权利要求1所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于，所述步骤s1中循环次数≥3次。
6.根据权利要求1或3所述的一种溅射靶材低成本高效率的回收方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：范宁，贾倩，丁照崇，何金江，罗俊锋，万小勇，
申请(专利权)人：有研亿金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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