专利名称：回收溅射靶中废组分的方法
本申请根据35U.S.C.§119(e)，要求2002年10月4日提交的在先美国临时专利申请No.60/416,048的优先权，其在此全部引入作为参考。
背景技术：
本发明涉及溅射靶。更具体而言，本发明涉及废溅射靶及回收废靶中的组分用于后续使用。
典型的，溅射靶，例如钽溅射靶组件含有在一般由铜或铝制成的机械加工的背衬板上粘结的钽靶底。在组装中，使用低熔点焊料作为粘结剂将背衬板粘结在靶底上，因而随后可通过加热组件至高于焊料熔点的温度及然后分离两组分，从而容易地回收废靶底和机械加工的背衬板。使用这类低熔点焊料将靶底粘结到背衬板上不像冶金附属粘结法(metallurgicallyattached bonding method)一样通用，及这种粘结法也不像冶金附属粘结法一样可靠。但是，当使用冶金附属粘结法例如扩散粘结、爆炸粘结、电子束焊接、惯性焊接(inertia welding)等时，目前已知的从背衬板上分离废靶底的唯一方法是通过破坏性的方式，例如机械加工或化学腐蚀。
因此，从经济的观点及环境的观点来看，回收溅射靶组件中的废组分的方法是有价值的。
发明内容
本发明的一个特征是提供回收溅射靶组件中废组分的方法。
本发明的另一个特征是提供避免以破坏性的方式从废靶底中分离背衬板的方法。
本发明的再一个特征是回收溅射靶中的废组分以便在后来的溅射使用或其他应用中再利用这些组分。
本发明的另外的特征和优势将部分在随后的描述中阐述，且部分地将根据描述而变得明晰，或可通过本发明的实践而得以教导。本发明的目的和其他优势将通过在说明书和附加权利要求中特别指出的元素和组合来实现和达到。
为了实现这些和其他优势，及根据本发明的目的，在本文中表达和广泛描述的，本发明涉及回收溅射靶组件中组分(例如，废的、新的、不合格的)的方法。溅射靶组件优选的具有粘结在背衬板上的钽或铌靶底。在本方法中，钽或铌靶分别氢化形成氢化钽或氢化铌，及然后从背衬板中分离氢化钽或氢化铌。
本方法还可以包括为了随后的处理，将氢化钽或氢化铌转化为钽或铌，例如将其制成其他钽制品或溅射靶。此外，没有毁坏的背衬板可通过在其上粘结新靶而再利用。
本发明还涉及包括粘结在背衬板上的氢化钽或氢化铌的废溅射靶组件。
应当理解，前述的总体描述及后面的详细描述只是示例性和说明性的，其目的是对要求保护的本发明提供进一步说明。
具体实施例方式
本发明涉及溅射靶组件。特别是，溅射靶组件优选的具有粘结在背衬板上的钽或铌靶。本领域的一些技术人员称粘结在背衬板上的靶为靶底。优选的，靶底为钽或铌靶底。这里也可使用铌和钽的合金，且优选的合金含有多数的铌、钽或两者。背衬板可为工业中使用的任何常规背衬板材料，例如铜、铝、钛、及其任意合金等。对于本发明的目的，背衬板的组分是不重要的，虽然不必要，但其典型的为一种不同于靶底材料的材料。对于本发明的目的，靶底的纯度、结构、和/或粒度可以是可用于溅射工业或甚至不同于目前工业标准的任何纯度、结构、和/或粒度。例如，靶底纯度可为99.95％或更高。可找到这种靶材料的实例，例如，在美国专利No.6,348,113中，在此将其全部引入作为参考。此外，溅射靶组件可含有在靶底和背衬板之间作为粘结助剂的夹层材料。该夹层材料能够为薄膜涂层的形式，其通过电镀、化学镀、气相沉积、离子束沉积、或其他适合沉积薄膜的方法形成。该夹层也可以为箔、片或块的形式。夹层材料的实例可包括，但不限定于，工业中常规的锆等、钛，其描述见美国专利5,863,398和美国专利6,071,389，美国专利5,693,203所述的铜、铝、银、镍、及其合金，及美国专利6,183,613B1所述的石墨，其中的每个专利都在此全部引入作为参考。
如上所述，本发明特别涉及回收溅射靶组件的废的(例如，被侵蚀的)组分的方法，其中该溅射靶组件优选的具有粘结在背衬板上的钽或铌靶。靶材料在背衬板上的粘结典型的为冶金粘结，例如通过扩散粘结、爆炸粘结、电子束焊接、惯性焊接、摩擦钎焊等得到的粘结。对于本发明的目的，虽然当背衬板通过冶金法粘结在靶上时，其中在背衬板的表面和靶材料的表面，或在背衬板、夹层材料及靶材料的表面上存在原子级的相互作用以形成台金粘结，本发明是最有效的，但是，背衬板能够以任何形式甚至通过软钎焊方法粘结到溅射靶上。本发明也可用于溅射靶组件，其背衬板通过机械方法粘结到靶底上，如美国专利5,230,459和美国专利5,836,506中所描述的，其中每个专利都在此全部引入作为参考。
本发明在溅射靶组件的废的或不合格组分的回收中是十分有效的。本发明也可用于未用的靶材料。在本方法中，钽或铌被氢化形成氢化钽或氢化铌。然后，从背衬板中分离氢化钽或氢化铌。然后，作为一种选择，氢化钽或氢化铌可转化为钽或铌，及随后加工成任何钽或铌材料，例如粉末。
更详细的说，尽管钽或铌靶粘结在背衬板上，但粘结在背衬板上的钽或铌靶被分别氢化为氢化钽或氢化铌。从钽或铌分别到氢化钽或氢化铌的氢化，使得氢化钽或氢化铌可轻易地从粘结的靶上去除。形成靶或靶底的钽或铌的氢化可通过任何氢化方法实现。可使用氢化气氛和/或氢化材料(气态、液态、和/或固态)。例如，通过在氢气正压力下加热粘结在背衬板上的钽或铌靶经过预定的时间和温度以在机械加工的背衬板不显著变形的情况下，将钽转化为氢化钽或将铌转化为氢化铌，从而实现氢化。典型的，达到这种效果的时间及温度及氢气的量取决于钽或铌靶的尺寸和形状。例如，仅举个例子，一个大约直径12英寸厚0.250英寸的平坦钽底，其扩散粘结在铜背衬板上，置于甑式炉中。甑被排空，充入氩气以进行漏气实验，再排空，充入氢气。在温度升到850℃并持续30分钟时，保持3-6个大气压的氢气压力以使钽完全氢化。然后从炉子中除掉氢气，再充入氩气，冷却到环境温度。除了氢气，还可使用其他气体例如甲烷或氨气来使钽氢化。
对于具有含有不氢化材料例如铝或铜的背衬板的溅射靶组件，可通过任何分离方法例如机械法将易碎的氢化钽或氢化铌从背衬板中分离出来。例如，可通过刮削、研磨、喷砂、锤击、或凿等将氢化钽或氢化铌从背衬板中去除。可使用这些方法中的任意一个从背衬板中去除氢化钽或氢化铌且背衬板不变形或不损坏。可使用常规的工具例如气锤及刮刀从背衬板中去除氢化钽或氢化铌。需要注意工具的选择，以便使用起来不会在氢化钽或氢化铌上污染上不能通过随后的真空熔化法的热、化学去除的杂质。
在这点上，背衬板可回收，且优选的为了后来用作新靶底的背衬板，背衬板可清理和/或抛光。背衬板的清理和抛光是常规的，且可用于这类回收的背衬板。
对于具有含有被氢化材料例如钽的背衬板的溅射靶组件，钽或铌靶底和背衬板都转化为它们的本身的金属氢化物。这里，通过物理方法例如重力分离、浮选、风选、或静电分离将易碎的氢化钽或氢化铌从易碎的氢化背衬板中分离出来。为了简化分离方法，可首先将氢化材料通过标准破碎、研磨、或碾磨方法转化为细粉。
此外，从背衬板材料中去除出来的氢化钽或氢化铌然后可转化为钽或铌。可使用将氢化形式的钽或铌转化为钽或铌的金属态的任何方法。例如，通过在真空中加热氢化钽或氢化铌至足够的温度，以将氢化钽或氢化铌分别转化为钽或铌。作为一种选择，氢化钽或氢化铌可首先通过标准或常规碾磨法或其他将金属块或团变为粉末形态的方法变为粉末形态。一旦氢化钽或氢化铌转化为钽或铌，然后，为了以后的使用，可以由常规方法来加工钽或铌。例如，可熔化钽或铌并形成锭。作为选择，钽或铌可以用于其他用途，例如形成电容器的阳极，或模压并烧结为线和薄片条(sheet bars)并随后加工为线和薄片产品，或另外固结为元素粉末或与合金添加剂添加入溅射靶底或整体溅射靶、X射线靶、炉盘和硬件、实验室坩埚、及其他未加工或加工的产品形态。因此，本发明形成了粘结在背衬板上的氢化钽或氢化铌，及因而创造了在不损坏背衬板的情况下，易于从靶上分离背衬板的模式。
考虑到这里公开的本说明书及本发明的实践，对于本领域的技术人员，本发明的其他实施方式将是很明晰的。对于权利要求及其等价物所指出的本发明的真正范围和精神，可以认为本说明书及实施例仅为示例性的。
权利要求
1.一种从包括粘结在背衬板上的钽或铌靶的溅射靶组件中回收组分的方法，其中所述方法包括分别使所述钽或铌靶氢化以形成氢化钽或氢化铌；及从所述背衬板中分离氢化钽或氢化铌。
2.权利要求1的方法，其中所述钽或铌靶是被侵蚀的钽或铌靶。
3.权利要求1的方法，其中所述钽或铌靶是钽合金靶或铌合金靶。
4.权利要求1的方法，其中所述钽或铌靶是未被侵蚀的钽或铌靶。
5.权利要求1的方法，进一步包括在所述的分离之后，分别将所述氢化钽或氢化铌转化为钽或铌。
6.权利要求1的方法，进一步包括首先将所述氢化钽或氢化铌减小为粉末，然后分别将所述氢化钽或氢化铌粉末转化为钽或铌粉末。
7.权利要求1的方法，进一步包括回收从所述氢化钽或氢化铌中分离的所述背衬板。
8.权利要求7的方法，其中对所述背衬板进行清理、抛光、或两者都有。
9.权利要求5的方法，其中所述转化包括在真空中足够的温度和时间下加热所述氢化钽或氢化铌，以分别将所述氢化钽或氢化铌转化为钽或铌。
10.权利要求9的方法，其中所述加热在大约800℃-大约1000℃的温度下进行。
11.权利要求9的方法，其中所述加热发生在大约850℃的温度下。
12.权利要求1的方法，其中通过机械方法实现所述分离。
13.权利要求1的方法，其中通过刮削、研磨、喷砂、或其组合实现所述分离。
14.权利要求5的方法，其中所述钽或铌熔化成锭。
15.一种溅射靶，包括位于背衬板上的氢化钽或氢化铌。
16.权利要求15的溅射靶，其中所述溅射靶为被侵蚀的溅射靶。
17.权利要求15的溅射靶，其中所述背衬板包括铜、铝、或其合金。
18.权利要求1的方法，其中所述背衬板包括铜、铝、或其合金。
19.权利要求1的方法，其中所述钽或铌靶通过扩散粘结、爆炸粘结、电子束焊接、惯性焊接、或其组合来粘结到背衬板上。
20.权利要求15的溅射靶，其中所述背衬板通过扩散粘结、爆炸粘结、电子束焊接、惯性焊接、或其组合来粘结到所述氢化钽或氢化铌上。
21.权利要求15的溅射靶，其中所述背衬板通过机械方法粘结到所述氢化钽上。
22.权利要求15的溅射靶，进一步包括位于所述氢化钽或氢化铌和所述背衬板之间的夹层。
23.权利要求1的方法，其中在所述氢化过程中，所述背衬板包括被氢化的可氢化材料。
24.权利要求23的方法，其中所述分离包括重力分离、浮选、风选、静电分离、或其组合。
25.权利要求23的方法，其中所述氢化的背衬板减小为粉末形态。
26.权利要求15的溅射靶，其中所述背衬板包括可氢化材料。
27.权利要求15的溅射靶，其中所述背衬板被氢化。
全文摘要
公开了一种回收具有在背衬板上粘结的靶子的溅射靶组件中组分的方法。该方法包括分别将钽靶或铌靶氢化为氢化钽或氢化铌，及然后从背衬板中分离出氢化钽或氢化铌。进一步描述溅射靶及随后的方法步骤。
文档编号C22B7/00GK1703531SQ200380101307
公开日2005年11月30日 申请日期2003年10月2日 优先权日2002年10月4日
发明者克里斯托弗·A·迈卡卢克, 罗伯特·B·福德 申请人:卡伯特公司