專利名稱：回收濺射靶中廢組分的方法
本申請根據(jù)35U.S.C.§119(e)，要求2002年10月4日提交的在先美國臨時專利申請No.60/416,048的優(yōu)先權(quán)，其在此全部引入作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及濺射靶。更具體而言，本發(fā)明涉及廢濺射靶及回收廢靶中的組分用于后續(xù)使用。
典型的，濺射靶，例如鉭濺射靶組件含有在一般由銅或鋁制成的機械加工的背襯板上粘結(jié)的鉭靶底。在組裝中，使用低熔點焊料作為粘結(jié)劑將背襯板粘結(jié)在靶底上，因而隨后可通過加熱組件至高于焊料熔點的溫度及然后分離兩組分，從而容易地回收廢靶底和機械加工的背襯板。使用這類低熔點焊料將靶底粘結(jié)到背襯板上不像冶金附屬粘結(jié)法(metallurgicallyattached bonding method)一樣通用，及這種粘結(jié)法也不像冶金附屬粘結(jié)法一樣可靠。但是，當使用冶金附屬粘結(jié)法例如擴散粘結(jié)、爆炸粘結(jié)、電子束焊接、慣性焊接(inertia welding)等時，目前已知的從背襯板上分離廢靶底的唯一方法是通過破壞性的方式，例如機械加工或化學腐蝕。
因此，從經(jīng)濟的觀點及環(huán)境的觀點來看，回收濺射靶組件中的廢組分的方法是有價值的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個特征是提供回收濺射靶組件中廢組分的方法。
本發(fā)明的另一個特征是提供避免以破壞性的方式從廢靶底中分離背襯板的方法。
本發(fā)明的再一個特征是回收濺射靶中的廢組分以便在后來的濺射使用或其他應用中再利用這些組分。
本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)勢將部分在隨后的描述中闡述，且部分地將根據(jù)描述而變得明晰，或可通過本發(fā)明的實踐而得以教導。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)勢將通過在說明書和附加權(quán)利要求中特別指出的元素和組合來實現(xiàn)和達到。
為了實現(xiàn)這些和其他優(yōu)勢，及根據(jù)本發(fā)明的目的，在本文中表達和廣泛描述的，本發(fā)明涉及回收濺射靶組件中組分(例如，廢的、新的、不合格的)的方法。濺射靶組件優(yōu)選的具有粘結(jié)在背襯板上的鉭或鈮靶底。在本方法中，鉭或鈮靶分別氫化形成氫化鉭或氫化鈮，及然后從背襯板中分離氫化鉭或氫化鈮。
本方法還可以包括為了隨后的處理，將氫化鉭或氫化鈮轉(zhuǎn)化為鉭或鈮，例如將其制成其他鉭制品或濺射靶。此外，沒有毀壞的背襯板可通過在其上粘結(jié)新靶而再利用。
本發(fā)明還涉及包括粘結(jié)在背襯板上的氫化鉭或氫化鈮的廢濺射靶組件。
應當理解，前述的總體描述及后面的詳細描述只是示例性和說明性的，其目的是對要求保護的本發(fā)明提供進一步說明。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及濺射靶組件。特別是，濺射靶組件優(yōu)選的具有粘結(jié)在背襯板上的鉭或鈮靶。本領(lǐng)域的一些技術(shù)人員稱粘結(jié)在背襯板上的靶為靶底。優(yōu)選的，靶底為鉭或鈮靶底。這里也可使用鈮和鉭的合金，且優(yōu)選的合金含有多數(shù)的鈮、鉭或兩者。背襯板可為工業(yè)中使用的任何常規(guī)背襯板材料，例如銅、鋁、鈦、及其任意合金等。對于本發(fā)明的目的，背襯板的組分是不重要的，雖然不必要，但其典型的為一種不同于靶底材料的材料。對于本發(fā)明的目的，靶底的純度、結(jié)構(gòu)、和/或粒度可以是可用于濺射工業(yè)或甚至不同于目前工業(yè)標準的任何純度、結(jié)構(gòu)、和/或粒度。例如，靶底純度可為99.95％或更高。可找到這種靶材料的實例，例如，在美國專利No.6,348,113中，在此將其全部引入作為參考。此外，濺射靶組件可含有在靶底和背襯板之間作為粘結(jié)助劑的夾層材料。該夾層材料能夠為薄膜涂層的形式，其通過電鍍、化學鍍、氣相沉積、離子束沉積、或其他適合沉積薄膜的方法形成。該夾層也可以為箔、片或塊的形式。夾層材料的實例可包括，但不限定于，工業(yè)中常規(guī)的鋯等、鈦，其描述見美國專利5,863,398和美國專利6,071,389，美國專利5,693,203所述的銅、鋁、銀、鎳、及其合金，及美國專利6,183,613B1所述的石墨，其中的每個專利都在此全部引入作為參考。
如上所述，本發(fā)明特別涉及回收濺射靶組件的廢的(例如，被侵蝕的)組分的方法，其中該濺射靶組件優(yōu)選的具有粘結(jié)在背襯板上的鉭或鈮靶。靶材料在背襯板上的粘結(jié)典型的為冶金粘結(jié)，例如通過擴散粘結(jié)、爆炸粘結(jié)、電子束焊接、慣性焊接、摩擦釬焊等得到的粘結(jié)。對于本發(fā)明的目的，雖然當背襯板通過冶金法粘結(jié)在靶上時，其中在背襯板的表面和靶材料的表面，或在背襯板、夾層材料及靶材料的表面上存在原子級的相互作用以形成臺金粘結(jié)，本發(fā)明是最有效的，但是，背襯板能夠以任何形式甚至通過軟釬焊方法粘結(jié)到濺射靶上。本發(fā)明也可用于濺射靶組件，其背襯板通過機械方法粘結(jié)到靶底上，如美國專利5,230,459和美國專利5,836,506中所描述的，其中每個專利都在此全部引入作為參考。
本發(fā)明在濺射靶組件的廢的或不合格組分的回收中是十分有效的。本發(fā)明也可用于未用的靶材料。在本方法中，鉭或鈮被氫化形成氫化鉭或氫化鈮。然后，從背襯板中分離氫化鉭或氫化鈮。然后，作為一種選擇，氫化鉭或氫化鈮可轉(zhuǎn)化為鉭或鈮，及隨后加工成任何鉭或鈮材料，例如粉末。
更詳細的說，盡管鉭或鈮靶粘結(jié)在背襯板上，但粘結(jié)在背襯板上的鉭或鈮靶被分別氫化為氫化鉭或氫化鈮。從鉭或鈮分別到氫化鉭或氫化鈮的氫化，使得氫化鉭或氫化鈮可輕易地從粘結(jié)的靶上去除。形成靶或靶底的鉭或鈮的氫化可通過任何氫化方法實現(xiàn)?？墒褂脷浠瘹夥蘸?或氫化材料(氣態(tài)、液態(tài)、和/或固態(tài))。例如，通過在氫氣正壓力下加熱粘結(jié)在背襯板上的鉭或鈮靶經(jīng)過預定的時間和溫度以在機械加工的背襯板不顯著變形的情況下，將鉭轉(zhuǎn)化為氫化鉭或?qū)⑩夀D(zhuǎn)化為氫化鈮，從而實現(xiàn)氫化。典型的，達到這種效果的時間及溫度及氫氣的量取決于鉭或鈮靶的尺寸和形狀。例如，僅舉個例子，一個大約直徑12英寸厚0.250英寸的平坦鉭底，其擴散粘結(jié)在銅背襯板上，置于甑式爐中。甑被排空，充入氬氣以進行漏氣實驗，再排空，充入氫氣。在溫度升到850℃并持續(xù)30分鐘時，保持3-6個大氣壓的氫氣壓力以使鉭完全氫化。然后從爐子中除掉氫氣，再充入氬氣，冷卻到環(huán)境溫度。除了氫氣，還可使用其他氣體例如甲烷或氨氣來使鉭氫化。
對于具有含有不氫化材料例如鋁或銅的背襯板的濺射靶組件，可通過任何分離方法例如機械法將易碎的氫化鉭或氫化鈮從背襯板中分離出來。例如，可通過刮削、研磨、噴砂、錘擊、或鑿等將氫化鉭或氫化鈮從背襯板中去除?？墒褂眠@些方法中的任意一個從背襯板中去除氫化鉭或氫化鈮且背襯板不變形或不損壞?？墒褂贸Ｒ?guī)的工具例如氣錘及刮刀從背襯板中去除氫化鉭或氫化鈮。需要注意工具的選擇，以便使用起來不會在氫化鉭或氫化鈮上污染上不能通過隨后的真空熔化法的熱、化學去除的雜質(zhì)。
在這點上，背襯板可回收，且優(yōu)選的為了后來用作新靶底的背襯板，背襯板可清理和/或拋光。背襯板的清理和拋光是常規(guī)的，且可用于這類回收的背襯板。
對于具有含有被氫化材料例如鉭的背襯板的濺射靶組件，鉭或鈮靶底和背襯板都轉(zhuǎn)化為它們的本身的金屬氫化物。這里，通過物理方法例如重力分離、浮選、風選、或靜電分離將易碎的氫化鉭或氫化鈮從易碎的氫化背襯板中分離出來。為了簡化分離方法，可首先將氫化材料通過標準破碎、研磨、或碾磨方法轉(zhuǎn)化為細粉。
此外，從背襯板材料中去除出來的氫化鉭或氫化鈮然后可轉(zhuǎn)化為鉭或鈮?？墒褂脤浠问降你g或鈮轉(zhuǎn)化為鉭或鈮的金屬態(tài)的任何方法。例如，通過在真空中加熱氫化鉭或氫化鈮至足夠的溫度，以將氫化鉭或氫化鈮分別轉(zhuǎn)化為鉭或鈮。作為一種選擇，氫化鉭或氫化鈮可首先通過標準或常規(guī)碾磨法或其他將金屬塊或團變?yōu)榉勰┬螒B(tài)的方法變?yōu)榉勰┬螒B(tài)。一旦氫化鉭或氫化鈮轉(zhuǎn)化為鉭或鈮，然后，為了以后的使用，可以由常規(guī)方法來加工鉭或鈮。例如，可熔化鉭或鈮并形成錠。作為選擇，鉭或鈮可以用于其他用途，例如形成電容器的陽極，或模壓并燒結(jié)為線和薄片條(sheet bars)并隨后加工為線和薄片產(chǎn)品，或另外固結(jié)為元素粉末或與合金添加劑添加入濺射靶底或整體濺射靶、X射線靶、爐盤和硬件、實驗室坩堝、及其他未加工或加工的產(chǎn)品形態(tài)。因此，本發(fā)明形成了粘結(jié)在背襯板上的氫化鉭或氫化鈮，及因而創(chuàng)造了在不損壞背襯板的情況下，易于從靶上分離背襯板的模式。
考慮到這里公開的本說明書及本發(fā)明的實踐，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明的其他實施方式將是很明晰的。對于權(quán)利要求及其等價物所指出的本發(fā)明的真正范圍和精神，可以認為本說明書及實施例僅為示例性的。
權(quán)利要求
1.一種從包括粘結(jié)在背襯板上的鉭或鈮靶的濺射靶組件中回收組分的方法，其中所述方法包括分別使所述鉭或鈮靶氫化以形成氫化鉭或氫化鈮；及從所述背襯板中分離氫化鉭或氫化鈮。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述鉭或鈮靶是被侵蝕的鉭或鈮靶。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述鉭或鈮靶是鉭合金靶或鈮合金靶。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述鉭或鈮靶是未被侵蝕的鉭或鈮靶。
5.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在所述的分離之后，分別將所述氫化鉭或氫化鈮轉(zhuǎn)化為鉭或鈮。
6.權(quán)利要求1的方法，進一步包括首先將所述氫化鉭或氫化鈮減小為粉末，然后分別將所述氫化鉭或氫化鈮粉末轉(zhuǎn)化為鉭或鈮粉末。
7.權(quán)利要求1的方法，進一步包括回收從所述氫化鉭或氫化鈮中分離的所述背襯板。
8.權(quán)利要求7的方法，其中對所述背襯板進行清理、拋光、或兩者都有。
9.權(quán)利要求5的方法，其中所述轉(zhuǎn)化包括在真空中足夠的溫度和時間下加熱所述氫化鉭或氫化鈮，以分別將所述氫化鉭或氫化鈮轉(zhuǎn)化為鉭或鈮。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述加熱在大約800℃-大約1000℃的溫度下進行。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述加熱發(fā)生在大約850℃的溫度下。
12.權(quán)利要求1的方法，其中通過機械方法實現(xiàn)所述分離。
13.權(quán)利要求1的方法，其中通過刮削、研磨、噴砂、或其組合實現(xiàn)所述分離。
14.權(quán)利要求5的方法，其中所述鉭或鈮熔化成錠。
15.一種濺射靶，包括位于背襯板上的氫化鉭或氫化鈮。
16.權(quán)利要求15的濺射靶，其中所述濺射靶為被侵蝕的濺射靶。
17.權(quán)利要求15的濺射靶，其中所述背襯板包括銅、鋁、或其合金。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述背襯板包括銅、鋁、或其合金。
19.權(quán)利要求1的方法，其中所述鉭或鈮靶通過擴散粘結(jié)、爆炸粘結(jié)、電子束焊接、慣性焊接、或其組合來粘結(jié)到背襯板上。
20.權(quán)利要求15的濺射靶，其中所述背襯板通過擴散粘結(jié)、爆炸粘結(jié)、電子束焊接、慣性焊接、或其組合來粘結(jié)到所述氫化鉭或氫化鈮上。
21.權(quán)利要求15的濺射靶，其中所述背襯板通過機械方法粘結(jié)到所述氫化鉭上。
22.權(quán)利要求15的濺射靶，進一步包括位于所述氫化鉭或氫化鈮和所述背襯板之間的夾層。
23.權(quán)利要求1的方法，其中在所述氫化過程中，所述背襯板包括被氫化的可氫化材料。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述分離包括重力分離、浮選、風選、靜電分離、或其組合。
25.權(quán)利要求23的方法，其中所述氫化的背襯板減小為粉末形態(tài)。
26.權(quán)利要求15的濺射靶，其中所述背襯板包括可氫化材料。
27.權(quán)利要求15的濺射靶，其中所述背襯板被氫化。
全文摘要
公開了一種回收具有在背襯板上粘結(jié)的靶子的濺射靶組件中組分的方法。該方法包括分別將鉭靶或鈮靶氫化為氫化鉭或氫化鈮，及然后從背襯板中分離出氫化鉭或氫化鈮。進一步描述濺射靶及隨后的方法步驟。
文檔編號C22B7/00GK1703531SQ200380101307
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月4日
發(fā)明者克里斯托弗·A·邁卡盧克, 羅伯特·B·福德 申請人:卡伯特公司