铜磷合金阳极的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种铜磷合金阳极的制备方法。
【背景技术】
[0002]在化学镀工艺中，阳极材料使用较多的是铜(Cu)磷(P)合金，铜磷合金可被认为是掺磷的铜。磷的掺入有助于在阳极表面产生黑氧化物膜。该膜具有三个功能:(I)该膜可以捕获杂质而作为过滤物；(2)该膜可以调节铜的溶解速率，并且由于使铜在溶液中的含量保持在一定且理想的水平；(3)通过掺磷可以促进淀积的铜的晶粒细化。
[0003]铜磷合金阳极的制作过程一般包括:熔炼铜磷成铸锭、均匀化处理、塑性变形加工和热处理等步骤。在熔炼铜磷的阶段，由于磷容易氧化，通常采用真空熔炼炉进行熔炼。然而，采用真空熔炼炉熔炼不仅生产效率低，而且生产成本高。
[0004]因此需要研究一种既能防止磷氧化，又能在非真空熔炼炉进行熔炼的方法。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是提供一种铜磷合金阳极的制备方法，从而提高生产效率低，降低生产成本。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种铜磷合金阳极的制备方法，包括:
[0007]将纯铜放入非真空炉子内；
[0008]加热非真空炉使所述纯铜熔融；
[0009]在所述纯铜熔融后，进行第一次保温处理；
[0010]在进行所述第一次保温处理后，加入用纯铜密封包覆的磷；
[0011]在加入所述磷后，进行第二次保温处理。
[0012]可选的，加热所述非真空炉使所述纯铜熔融时，加热温度控制在110 (TC?1200。。。
[0013]可选的，所述第一保温处理的保温时间为5min?20min，保温温度为1100°C?1200。。。
[0014]可选的，所述第二保温处理的保温时间为5min?20min，保温温度为1100°C?1200。。。
[0015]可选的，所述用纯铜密封包覆的磷的形成步骤包括:
[0016]提供开口的纯铜铜管；
[0017]在所述铜管中装入磷；
[0018]密封装有磷的所述铜管的开口。
[0019]可选的，在加热所述非真空炉使所述纯铜熔融时，加入覆盖剂。
[0020]可选的，所述覆盖剂为碳黑或者石墨粉。
[0021]可选的，在所述第二次保温处理后，对熔融的铜磷合金进行取样分析；
[0022]当磷含量低于合格标准时，继续加入用纯铜密封包覆的磷，并重复所述第二保温处理，并在重复所述第二保温处理后再次对熔融的铜磷合金进行取样分析；
[0023]当磷含量高于合格标准时，加入纯铜，并重复所述第二保温处理，并在重复所述第二保温处理后再次对熔融的铜磷合金进行取样分析；
[0024]当磷含量满足合格标准时，将熔融的铜磷合金浇入模具中。
[0025]可选的，所述合格标准为磷的含量达到400ppm?650ppm。
[0026]可选的，所述取样分析采用原子发射光谱仪检测。
[0027]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0028]本发明的技术方案中，采用非真空炉内加热熔化纯铜，然后在所述纯铜熔融后，进行第一次保温处理，并在进行所述第一次保温处理后，加入用纯铜密封包覆的磷，在加入所述磷后，进行第二次保温处理。整个过程中，不需要使用真空炉，因此不需要进行抽真空等工艺，降低了生产成本。并且，所述制作方法仍然能够很好控制磷在熔炼过程中氧化问题，达到防止磷氧化，提升了生产效率。
[0029]进一步，将加热温度控制在1100°C?1200°C，原因如下:铜的熔点1084°C，一方面，如果加热温度低于1100°C，所述非真空炉内的所述纯铜无法快速且完全地熔融，因此无法形成成分均一的铜磷合金阳极；另一方面，如果温度高于1200°c，熔融的所述纯铜容易沸腾烧损，进而会造成因杂质的产生而使铜磷合金阳极制备失败。
【附图说明】
[0030]图1是本发明实施例中铜磷合金阳极的制备方法对应的流程图；
[0031]图2是本实施例所采用的铜管示意图；
[0032]图3是本实施例所采用的铜管装磷后未密封时的示意图；
[0033]图4是本实施例所采用的铜管装磷后且进行密封的示意图。
【具体实施方式】
[0034]正如【背景技术】所述，现有铜磷合金阳极的制作过程需要采用真空熔炼炉，因此不仅生产效率低，而且生产成本高。
[0035]为此，本发明提供一种新的铜磷合金阳极的制备方法，所述方法将纯铜放入非真空炉子内；加热非真空炉使所述纯铜熔融；在所述纯铜熔融后，进行第一次保温处理；在进行所述第一次保温处理后，加入用纯铜密封包覆的磷；在加入所述磷后，进行第二次保温处理。所述方法不需要使用真空炉，因此，生产效率提高，而且生产成本降低。
[0036]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。
[0037]本发明实施例提供一种铜磷合金阳极的制备方法，所述制备方法的流程图如图1所示。
[0038]请参考图1，执行步骤SI，将纯铜(未示出)放入非真空炉内(未示出)。
[0039]本实施例中，熔炼前可以先对所述非真空炉进行烘烤，然后将所述纯铜装入所述非真空炉的炉膛内。
[0040]本实施例中，所述非真空炉可以为电炉。
[0041]本实施例中，所述纯铜可以为纯度4N以上的铜。4N代表所述纯铜中铜含量为99.99%。
[0042]请继续参考图1，执行步骤S2，加热所述非真空炉使所述纯铜熔融(亦即使所述纯铜熔化)，并且加热温度控制在1100°c?1200°C。
[0043]本实施例中，加热非真空炉时，可以采用快速升温的方式进行加热，以节省工艺时间。
[0044]本实施例中，加热温度是指加热后使所述纯铜达到的最终温度。本实施例将加热温度控制在1100°C?1200°C，原因如下:铜的熔点1084°C，一方面，如果加热温度低于1100°C，所述非真空炉内的所述纯铜无法快速且完全地熔融，因此无法形成成分均一的铜磷合金阳极；另一方面，如果温度高于1200°C，熔融的所述纯铜容易沸腾烧损，进而会造成因杂质的产生而使铜磷合金阳极制备失败。
[0045]具体的，所述加热温度可以控制为1100°c、1110°c、112(rc、113(rc、114(rc、1150°C、1160°C、1170°C、1180°C 或 1200。。。
[0046]本实施例中，在加热非真空炉使所述纯铜熔融时，可以同时加入覆盖剂。所述覆盖剂的材料可以为碳黑或者石墨粉。覆盖剂能够在熔融纯铜的表面形成绝氧覆盖层，因此，力口入覆盖剂能够使熔融的所述纯铜与空气隔绝，防止在制备过程中铜发生氧化，从而提高铜磷合金阳极的质量。
[0047]更加重要的是，在1100°C?1200°C的温度范围内，磷极易氧化，因此本实施例加入覆盖剂，能够防止后续加入的磷发生氧化，从而进一步提高铜磷合金阳极的质量。
[0048]本实施例中，覆盖剂的加入量可以根据所述非真空炉中所述纯铜的量而定。但通常将所述覆盖剂的加入量控制在较小的范围，以防止对铜磷合金的成分造成影响。
[0049]本实施例选择在加热过程中，再加入覆盖剂，有利于使所述覆盖剂浮在熔融纯铜的表面，从而减小覆盖剂的加入量，防止覆盖剂对最终铜磷合金阳极组成成分的影响。需要说明的是，在本发明的其它实施例中，覆盖剂也可以在未对所述纯铜进行加热之前，将覆盖剂和所述纯铜一同装入所述非真空炉的炉膛内。
[0050]请继续参考图1，执行步骤S3，所述纯铜熔融后，进行第一次保温处理，保温时间为5min?20min，保温温度为1100°C?1200°C。
[0051]本实施例中，正如前面所述，第一次保温处理的保温温度为1100°C?1200°C，这是因为:一方面，保温温度需要控制在1100°c以上，以保证纯铜处于熔融状态，并且保证所述非真空炉内不同位置的所述纯铜状态相同；另一方面，保温温度控制在1200°c以下，从而保证纯铜不发生烧损。
[0052]本实施例中，第一次保温处理的保温时间为5min?20min,这是因为，在5min?20min的保温时间内，熔融的纯铜更均匀，即全部纯铜都充分熔融，非真空炉内不同位置的纯铜状态相同，并且熔融的纯铜不发生沸腾和烧损。而如果保温时间低于5min，可以有部分纯铜未充分熔化，或者非真空炉内不同位置的纯铜状态同，导致成分不均；如果保温时间大于20min则会导致能源的浪费。
[0053]具体的，所述第一次保温时间可以为5min、7min、lOmin、12min、15min、18min或者20min 等。
[0054]请继续参考图1，执行步骤S4，在进行所述第一次保温处理后，加入用纯铜包覆的磷。
[0055]具体的，本实施例采用以下三个步骤加入用纯铜密封包覆的磷。
[0056]步骤一，请参考图2，提供开口 110的纯铜铜管100。
[0057]图2所示铜管100同样采用4N以上的铜制作。采用铜管100用于后续磷200 (请参考图3)的加入，可以避免引入其它杂质。铜管100的厚度适宜较小，以便在加入非真空炉的熔融纯铜之后，铜管100也能够较快被熔化，形成熔融纯铜的一部分。并且厚度较小的铜管100也易于密封。