JP2018172800A - Method for recycling target material, method for manufacturing recycled ingot, and recycled ingot - Google Patents
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Abstract
【課題】使用済みターゲット材から接合材および支持部材に由来する不純物を簡便に除去してターゲット材をリサイクルするための方法、このような不純物を実質的に含まないリサイクル鋳塊の製造方法、ならびにこのようなリサイクル鋳塊の提供。【解決手段】本発明によると、主として金属から構成されるターゲット材と、支持部材とを接合材で結合してなるスパッタリングターゲットをスパッタリングにて使用した後、前記支持部材から分離されたターゲット材の少なくとも前記支持部材との結合面を酸で処理した後、さらに塩基で処理することを含む、前記ターゲット材をリサイクルするための方法、ならびに上記の方法で処理したターゲット材を用いるリサイクル鋳塊の製造方法、アルミニウムを主成分として含み、接合材および支持部材に由来する不純物の合計量が重量基準で10ppm未満であるリサイクル鋳塊を提供することができる。【選択図】図1A method for easily removing impurities derived from a bonding material and a supporting member from a used target material to recycle the target material, a method for producing a recycled ingot substantially free of such impurities, and Providing such recycled ingots. According to the present invention, after a sputtering target formed by bonding a target material mainly composed of metal and a support member with a bonding material is used in sputtering, the target material separated from the support member is obtained. A method for recycling the target material, which comprises treating at least the bonding surface with the support member with an acid, and further treating with a base, and manufacturing a recycled ingot using the target material treated by the above method The method, the recycling ingot which contains aluminum as a main component and whose total amount of the impurity originating in a joining material and a supporting member is less than 10 ppm on a weight basis can be provided. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、使用後のスパッタリングターゲットの再利用において、ターゲット材を回収して処理することによって、ターゲット材をリサイクルするための方法、当該方法で処理したターゲット材を原料とする鋳塊(以下、「リサイクル鋳塊」と称する)の製造方法ならびに当該製造方法で製造されたリサイクル鋳塊に関する。 In the reuse of the sputtering target after use, the present invention collects and processes the target material to recycle the target material, and the ingot (hereinafter, referred to as the raw material of the target material processed by the method). The present invention relates to a manufacturing method of “recycled ingot” and a recycled ingot manufactured by the manufacturing method.
スパッタリングターゲットは、一般に金属や合金、酸化物などのセラミックスから構成されるターゲット材と、金属や合金で構成されるバッキングプレートやバッキングチューブなどの支持部材とがハンダ材などの接合材で結合(ボンディング)されてなるものであり、このようなスパッタリングターゲットをスパッタリングに付すことによって基板上に金属や酸化物などの薄膜を形成することができる。ターゲット材は、その種類によらず、スパッタリングによって完全に消費されるものではなく、その使用後において回収され、例えばアルミニウムや銅などの金属は再び溶解して鋳造することにより鋳塊(スラブ、インゴット)として再使用(リサイクル)することができる。 In a sputtering target, a target material generally composed of ceramics such as metal, alloy, and oxide and a support member such as a backing plate or backing tube composed of metal or alloy are bonded with a bonding material such as solder material (bonding). A thin film such as a metal or an oxide can be formed on the substrate by subjecting such a sputtering target to sputtering. Regardless of the type of target material, it is not completely consumed by sputtering, but is recovered after its use. For example, a metal such as aluminum or copper is again melted and cast to produce an ingot (slab, ingot). ) Can be reused (recycled).
回収した使用済みターゲット材の再使用に関して、例えば、特許文献1〜3には、酸によるスパッタリングターゲットの表面付着物の除去が開示されている。
Regarding the reuse of the collected used target material, for example,
使用済みスパッタリングターゲットから分離したターゲット材には、バッキングプレートやバッキングチューブなどの支持部材に含まれる金属元素が拡散により混入している場合があり、従来のように単に酸で処理しただけでは、このような支持部材に由来する不純物を除去することは難しい。また、使用済みターゲット材に残存する接合材の厚さは一様でない場合が主であり、接合材に由来する不純物の除去についても十分でない場合がある。特に、サイズの大きなフラットパネルディスプレイ用のターゲット材においては、一部に接合材が残存するリスクが非常に高くなる。このようなことから、従来の方法で処理した使用済みターゲット材を再び溶解して鋳造すると、接合材および支持部材に由来する不純物などが混入して、元のターゲット材と同等の品質を有するターゲット材を再生することは困難であった。 The target material separated from the used sputtering target may contain metal elements contained in a supporting member such as a backing plate or a backing tube due to diffusion. It is difficult to remove impurities derived from such support members. In addition, the thickness of the bonding material remaining on the used target material is mainly not uniform, and the removal of impurities derived from the bonding material may not be sufficient. In particular, in a target material for a flat panel display having a large size, the risk that a bonding material remains in a part is very high. For this reason, when the used target material processed by the conventional method is melted and cast again, the target having the same quality as the original target material is mixed with impurities derived from the bonding material and the support member. It was difficult to recycle the material.
そこで、本発明は、使用済みターゲット材から接合材および支持部材に由来する不純物を簡便に除去してターゲット材をリサイクルするための方法、このような不純物を実質的に含まないリサイクル鋳塊の製造方法、ならびにこのようなリサイクル鋳塊の提供を課題とする。 Therefore, the present invention provides a method for easily removing impurities derived from a bonding material and a support member from a used target material and recycling the target material, and manufacturing a recycled ingot substantially free of such impurities. It is an object to provide a method and such a recycled ingot.
本発明者は、鋭意研究の結果、ターゲット材と支持部材とを接合材で結合してなるスパッタリングターゲットをスパッタリングにて使用した後、支持部材から使用済みターゲット材を分離し、ターゲット材の支持部材との結合面を酸で処理した後、さらに塩基で処理することによって、ターゲット材に付着している接合材や支持部材に由来する不純物を簡便に除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research, the present inventor used a sputtering target formed by bonding a target material and a support member with a bonding material by sputtering, and then separated the used target material from the support member, thereby supporting the target material. It was found that the impurities derived from the bonding material and the support member attached to the target material can be easily removed by treating the bonding surface with acid with an acid and then further with a base, thereby completing the present invention. It was.
本発明は、以下を提供するが、本発明は以下にて示されるものに限定されるものではない。
[1]
主として金属から構成されるターゲット材と、支持部材とを接合材で結合してなるスパッタリングターゲットをスパッタリングにて使用した後、前記支持部材から分離されたターゲット材の少なくとも前記支持部材との結合面を酸で処理した後、さらに塩基で処理することを含む、前記ターゲット材をリサイクルするための方法。
[2]
前記金属がアルミニウムであることを特徴とする上記[1]に記載の方法。
[3]
上記[1]または[2]に記載の方法で処理したターゲット材を用いるリサイクル鋳塊の製造方法。
[4]
アルミニウムを主成分として含み、接合材および支持部材に由来する不純物の合計量が重量基準で10ppm未満であるリサイクル鋳塊。
The present invention provides the following, but the present invention is not limited to the following.
[1]
After a sputtering target formed by bonding a target material mainly composed of metal and a support member with a bonding material is used in sputtering, at least a bonding surface of the target material separated from the support member is bonded to the support member. A method for recycling the target material, comprising treating with an acid and further treating with a base.
[2]
The method according to [1] above, wherein the metal is aluminum.
[3]
The manufacturing method of the recycle ingot using the target material processed by the method as described in said [1] or [2].
[4]
A recycled ingot containing aluminum as a main component and having a total amount of impurities derived from the bonding material and the support member of less than 10 ppm by weight.
本発明によると、使用済みターゲット材の少なくとも支持部材との結合面を酸で処理して、主に接合材に由来する不純物を溶解した後、さらに塩基で処理して洗浄することによって、この塩基の作用によりターゲット材が浸食され、それにともなってターゲット材に付着して残存する接合材や支持部材に由来する不純物をさらに除去することが可能となる。そのため、本発明によると、接合材および支持部材に由来する不純物を実質的に含まない使用済みターゲット材を提供することができる。
また、このような処理を施したターゲット材を使用することによって、接合材および支持部材に由来する不純物を実質的に含まないリサイクル鋳塊を製造することができる。そのため、本発明によると、このようなリサイクル鋳塊から、元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するターゲット材を再び製造することができる。
According to the present invention, at least the bonding surface of the used target material with the support member is treated with an acid to dissolve impurities mainly derived from the bonding material, and then further treated with a base and washed to thereby remove this base. As a result of this action, the target material is eroded, and it is possible to further remove impurities originating from the bonding material and the support member remaining attached to the target material. Therefore, according to this invention, the used target material which does not contain the impurity originating in a joining material and a supporting member substantially can be provided.
In addition, by using the target material that has been subjected to such treatment, a recycled ingot that substantially does not contain impurities derived from the bonding material and the support member can be manufactured. Therefore, according to the present invention, a target material having substantially the same composition as the original target material can be manufactured again from such a recycled ingot.
本発明は、使用済みスパッタリングターゲットからターゲット材を分離してリサイクルするための方法、当該方法により得られるターゲット材を原料とするリサイクル鋳塊の製造方法ならびに当該製造方法で製造されるリサイクル鋳塊に関する。 The present invention relates to a method for separating and recycling a target material from a used sputtering target, a method for producing a recycled ingot using a target material obtained by the method as a raw material, and a recycled ingot produced by the production method. .
本発明において、「スパッタリングターゲット」は、主として金属(元素)から構成されるターゲット材と、支持部材とが接合材で結合されてなるものであり、スパッタリングに使用され得るものであれば特に制限はない。スパッタリングターゲットが平板型の場合、支持部材として、平板状のバッキングプレートが用いられ得る。また、スパッタリングターゲットが円筒型の場合、支持部材として、円筒状のバッキングチューブが用いられ得る。ここで、円筒型ターゲット材の内部には、円筒状のバッキングチューブを挿入することができ、円筒型ターゲット材の内周部とバッキングチューブの外周部とが接合材にて結合され得る。 In the present invention, the “sputtering target” is a target material mainly composed of a metal (element) and a support member bonded by a bonding material, and is not particularly limited as long as it can be used for sputtering. Absent. When the sputtering target is a flat plate type, a flat backing plate can be used as the support member. When the sputtering target is cylindrical, a cylindrical backing tube can be used as the support member. Here, a cylindrical backing tube can be inserted into the cylindrical target material, and the inner peripheral portion of the cylindrical target material and the outer peripheral portion of the backing tube can be joined by a bonding material.
「ターゲット材」は、主として、金属(元素)から構成され得るものであり、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、銀(Ag)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)およびニッケル(Ni)からなる群から選択される金属(元素)を含むものであり、上記の金属を含む合金であってもよく、なかでも主成分としてアルミニウム(純度99.99%(4N)以上、好ましくは純度99.999%(5N)以上)または銅(純度99.99%(4N)以上)から構成されることが好ましい。ターゲット材の寸法、形状および構造に特に制限はない。ターゲット材として、板状のものを使用することが好ましい。 The “target material” can be mainly composed of a metal (element), for example, aluminum (Al), copper (Cu), chromium (Cr), iron (Fe), tantalum (Ta), titanium (Ti ), Zirconium (Zr), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), silver (Ag), cobalt (Co), ruthenium (Ru), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au ), Rhodium (Rh), iridium (Ir), and nickel (Ni), and a metal (element) selected from the group consisting of the above metals may be used. It is preferably composed of aluminum (purity 99.99% (4N) or more, preferably 99.999% (5N) or more) or copper (purity 99.99% (4N) or more). There. There are no particular restrictions on the size, shape and structure of the target material. It is preferable to use a plate-like material as the target material.
支持部材が、「バッキングプレート」の場合は、主として、銅(Cu)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、鉄(Fe)、コバルト(Co)およびニッケル(Ni)からなる群から選択される金属(元素)を含むものであり、上記の金属を含む合金であってもよく、なかでも、銅(無酸素銅)、クロム銅合金、アルミニウム合金などであることが好ましい。ターゲット材を配置することができる板状のものであれば、バッキングプレートの寸法、形状および構造に特に制限はない。
支持部材が、「バッキングチューブ」の場合も、構成する金属は、上記のバッキングプレートの場合と同様であるが、なかでも、ステンレス鋼(SUS)、チタン、チタン合金などであることが好ましい。バッキングチューブの寸法は、円筒型ターゲット材の内部に挿入して接合するため、円筒型ターゲット材よりも通常長く、バッキングチューブの外径は、円筒型ターゲット材の内径よりも僅かに小さいことが好ましい。
When the support member is a “backing plate”, mainly copper (Cu), chromium (Cr), aluminum (Al), titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), niobium It includes a metal (element) selected from the group consisting of (Nb), iron (Fe), cobalt (Co) and nickel (Ni), and may be an alloy including the above metals, Copper (oxygen-free copper), chromium copper alloy, aluminum alloy and the like are preferable. If it is a plate-like thing which can arrange | position a target material, there will be no restriction | limiting in particular in the dimension of a backing plate, a shape, and a structure.
When the support member is a “backing tube”, the constituent metal is the same as in the case of the above-described backing plate, and among these, stainless steel (SUS), titanium, titanium alloy, and the like are preferable. Since the dimensions of the backing tube are inserted and joined inside the cylindrical target material, it is usually longer than the cylindrical target material, and the outer diameter of the backing tube is preferably slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical target material. .
「接合材」は、ターゲット材と支持部材との結合に寄与してスパッタリングターゲットを形成するために使用され得るものであれば特に制限はない(図2)。接合材には、例えば、ハンダ材、ろう材などが含まれる。 The “bonding material” is not particularly limited as long as it can be used to form a sputtering target by contributing to the bonding between the target material and the support member (FIG. 2). Examples of the bonding material include solder material and brazing material.
「ハンダ材」とは、低融点(例えば723K以下)の金属または合金を含む材料であり、例えば、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、銅(Cu)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)およびアンチモン(Sb)からなる群から選択される金属またはその合金を含む材料などが挙げられる。より具体的には、In、In−Sn、Sn−Zn、Sn−Zn−In、In−Ag、Sn−Pb−Ag、Sn−Bi、Sn−Ag−Cu、Pb−Sn、Pb−Ag、Zn−Cd、Pb−Sn−Sb、Pb−Sn−Cd、Pb−Sn−In、Bi−Sn−Sbなどが挙げられる。
「ろう材」としては、ターゲット材と支持部材とを結合することができ、ターゲット材および支持部材よりも融点の低い金属または合金であれば、特に制限なく使用することができる。
接合材として、一般に低融点であるInやIn合金、SnやSn合金などのハンダ材を使用することが好ましい。
The “solder material” is a material containing a metal or alloy having a low melting point (for example, 723 K or less), for example, indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), lead (Pb), silver (Ag). , Copper (Cu), bismuth (Bi), cadmium (Cd) and antimony (Sb), or a material containing a metal or an alloy thereof. More specifically, In, In—Sn, Sn—Zn, Sn—Zn—In, In—Ag, Sn—Pb—Ag, Sn—Bi, Sn—Ag—Cu, Pb—Sn, Pb—Ag, Zn-Cd, Pb-Sn-Sb, Pb-Sn-Cd, Pb-Sn-In, Bi-Sn-Sb, and the like can be given.
As the “brazing material”, a target material and a support member can be bonded, and any metal or alloy having a melting point lower than that of the target material and the support member can be used without any particular limitation.
As the bonding material, it is preferable to use a solder material such as In or In alloy, Sn or Sn alloy which generally has a low melting point.
例えば、ハンダ材は、加熱によって、ターゲット材との結合面において、ターゲット材に含まれる金属(元素)と拡散層(合金層)を形成して結合することができる。また、ハンダ材は、支持部材との結合面においても、同様に支持部材に含まれる金属(元素)と拡散層(合金層)を形成して結合することができる。従って、このようなハンダ材を使用することによってハンダ層を形成し、ターゲット材と支持部材とを結合することができる(図3)。 For example, the solder material can be bonded by forming a diffusion layer (alloy layer) with a metal (element) contained in the target material on the bonding surface with the target material by heating. In addition, the solder material can be bonded by forming a diffusion layer (alloy layer) with a metal (element) contained in the support member in the same manner also on the bonding surface with the support member. Therefore, a solder layer can be formed by using such a solder material, and a target material and a support member can be combined (FIG. 3).
一般に、ターゲット材や支持部材に上記のハンダ材を乗せるだけでは、ターゲット材や支持部材の表面に存在し得る酸化膜が影響して、十分な接合強度が得られないことがある。そのため、まずはそれらの表面に対するハンダ材の濡れ性を向上させるためにメタライズ層が設けられ得る。 In general, if only the solder material is placed on the target material or the support member, an oxide film that may be present on the surface of the target material or the support member is affected, so that sufficient bonding strength may not be obtained. Therefore, first, a metallized layer may be provided in order to improve the wettability of the solder material with respect to those surfaces.
「メタライズ」とは、一般に非金属の表面を金属膜化するために使用され得る処理方法であり、本発明では、例えば、ターゲット材や支持部材が酸化膜を有する場合などにおいて、メタライズ用のハンダ材を用いてターゲット材や支持部材と結合させてメタライズ層を形成させることをいう。メタライズ層は、例えば、超音波はんだごてを使用して、超音波の振動エネルギー(キャビテーション効果)によってターゲット材や支持部材の酸化膜を破壊しながら、加熱によって、酸化膜中の酸素原子と共に、メタライズ用のハンダ材に含まれる金属原子と、ターゲット材や支持部材に含まれる金属原子とを化学的に結合させることによって形成され得るものである。 “Metallization” is a processing method that can be generally used to form a metal film on a non-metallic surface. In the present invention, for example, when a target material or a support member has an oxide film, solder for metallization is used. A metallized layer is formed by bonding with a target material or a support member using a material. The metallized layer, for example, using an ultrasonic soldering iron, while destroying the oxide film of the target material and the support member by ultrasonic vibration energy (cavitation effect), by heating, along with oxygen atoms in the oxide film, It can be formed by chemically bonding metal atoms contained in the metallization solder material and metal atoms contained in the target material or the support member.
このようにして形成され得るメタライズ層(5、5’)(図4参照)は、上記のハンダ層(4)とも結合することができ、ターゲット材(1)とハンダ層(4)との間、支持部材(2)とハンダ層(4)との間に位置して、ターゲット材(1)とハンダ層(4)、支持部材(2)とハンダ層(4)とを強固に結合する役割を果たすことができる。 The metallized layers (5, 5 ′) (see FIG. 4) that can be formed in this way can also be combined with the solder layer (4), and between the target material (1) and the solder layer (4). Position between the support member (2) and the solder layer (4) to firmly bond the target material (1) and the solder layer (4) and the support member (2) and the solder layer (4) Can be fulfilled.
ハンダ層の厚みは、例えば平板型の場合は50μm〜500μm、円筒型の場合は250μm〜1500μmの範囲内である。
メタライズ層の厚みは、例えば平板型、円筒型ともに10μm〜100μmの範囲内である。
The thickness of the solder layer is, for example, in the range of 50 μm to 500 μm for the flat plate type and 250 μm to 1500 μm for the cylindrical type.
The thickness of the metallized layer is, for example, in the range of 10 μm to 100 μm for both the flat plate type and the cylindrical type.
メタライズに使用することのできるハンダ材は、例えば、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、銅(Cu)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)およびアンチモン(Sb)からなる群から選択される金属またはその合金を含む材料などであり、より具体的には、In、In−Sn、Sn−Zn、Sn−Zn−In、In−Ag、Sn−Pb−Ag、Sn−Bi、Sn−Ag−Cu、Pb−Sn、Pb−Ag、Zn−Cd、Pb−Sn−Sb、Pb−Sn−Cd、Pb−Sn−In、Bi−Sn−Sbなどが挙げられる。ターゲット材または支持部材と親和性の高い材料を適宜選択すればよい。 Solder materials that can be used for metallization include, for example, indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), lead (Pb), silver (Ag), copper (Cu), bismuth (Bi), cadmium ( A material including a metal selected from the group consisting of Cd) and antimony (Sb) or an alloy thereof, and more specifically, In, In—Sn, Sn—Zn, Sn—Zn—In, In—Ag. Sn-Pb-Ag, Sn-Bi, Sn-Ag-Cu, Pb-Sn, Pb-Ag, Zn-Cd, Pb-Sn-Sb, Pb-Sn-Cd, Pb-Sn-In, Bi-Sn -Sb etc. are mentioned. What is necessary is just to select a material with high affinity with a target material or a supporting member suitably.
本発明では、スパッタリングターゲットをスパッタリングにて使用した後、支持部材からターゲット材を分離(剥離)する。ターゲット材を支持部材から分離する方法に特に制限はない。例えば、上記の接合材から形成され得る接合層(又は結合層)に熱(例えば180℃〜300℃)を加えて、接合層を軟化または溶融しながら、必要に応じて物理的に接合層を破壊してターゲット材を支持部材から分離することができる。 In this invention, after using a sputtering target by sputtering, a target material is isolate | separated (peeled) from a supporting member. There is no particular limitation on the method for separating the target material from the support member. For example, heat (for example, 180 ° C. to 300 ° C.) is applied to a bonding layer (or bonding layer) that can be formed from the bonding material described above, and the bonding layer is physically formed as necessary while softening or melting the bonding layer. The target material can be separated from the support member by breaking.
ターゲット材が平板型の場合、分離した後のターゲット材において、支持部材と結合(又は接合)していた側の面(以下、「結合面」又は「接合面」と称する場合もある)には、接合材の少なくとも一部が付着して残存している。なお、分離後の結合面に付着した接合材をヘラ(例えば、シリコーン製のヘラ)などでそぎ落としても、付着した接合材を完全に除去することはできない。また、ターゲット材のスパッタリング面においても接合材が付着して残存する場合がある。その原因としては、例えば、ターゲット材の分離の際に溶融した接合材がスパッタリング面に付着することや、分離した使用済みのターゲット材を互いに積み重ねて保管したために、結合面とスパッタリング面とが接触し、結合面の接合材がスパッタリング面に付着することなどが挙げられる。従って、スパッタリング面においても当該処理を適用してもよい。 In the case where the target material is a flat plate type, in the target material after separation, the surface on the side that is bonded (or bonded) to the support member (hereinafter sometimes referred to as “bonded surface” or “bonded surface”) At least a part of the bonding material remains attached. Note that even if the bonding material adhering to the bonded surface after separation is scraped off with a spatula (for example, a silicone spatula), the adhering bonding material cannot be completely removed. In addition, the bonding material may adhere and remain on the sputtering surface of the target material. As the cause, for example, the bonding material melted at the time of separation of the target material adheres to the sputtering surface, and the separated used target materials are stacked and stored so that the bonding surface and the sputtering surface are in contact with each other. For example, the bonding material on the bonding surface may adhere to the sputtering surface. Therefore, the treatment may be applied also to the sputtering surface.
ターゲット材が円筒型の場合、円筒型のターゲット材が円筒状のバッキングチューブの外周部に接合材を用いて結合され得るため、前述の板状ターゲット材の場合と同様、分離後のターゲット材の結合面(内周部)には接合材が付着し、完全に除去することはできない。また、ターゲット材のスパッタリング面においても接合材が付着して残存する場合がある。さらには、バッキングチューブに由来する成分も不純物として混入し得る場合もある。従って、円筒型ターゲット材においてもスパッタリング面である外周部や内周部に対して当該洗浄方法を適用してもよい。 When the target material is a cylindrical type, the cylindrical target material can be bonded to the outer periphery of the cylindrical backing tube using a bonding material. Therefore, as in the case of the above-described plate target material, The bonding material adheres to the bonding surface (inner peripheral portion) and cannot be completely removed. In addition, the bonding material may adhere and remain on the sputtering surface of the target material. Furthermore, components derived from the backing tube may be mixed as impurities. Therefore, the cleaning method may be applied to the outer peripheral portion and the inner peripheral portion, which are sputtering surfaces, also in the cylindrical target material.
分離後のターゲット材における接合材の付着の存在は、例えば、エネルギー分散型蛍光X線分析(EDXRF:Energy Dispersive X-ray Fluorescence Analysis)によって確認することができる。また、支持部材からターゲット材へと金属元素が拡散する場合もあり、このような金属元素についても同様にEDXRFによって確認することができる。他にも、波長分散型蛍光X線分析(WDXRF:Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Analysis)、電子線プローブマイクロアナリシス(EPMA:Electron Probe Micro Analysis)、オージェ電子分光法(AES:Auger Electron Spectroscopy)、X線光電分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS:Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)、レーザー照射型誘導結合プラズマ質量分析(LA−ICP−MS:Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)、X線回折法(XRD:X-ray Diffraction Analysis)などの分析方法でも、接合材、支持部材に由来する不純物は確認可能であるが、分析の簡便さ、分析範囲の広さから、EDXRF、WDXRFでの確認が好ましい。 The presence of bonding material adhering to the target material after separation can be confirmed by, for example, energy dispersive X-ray fluorescence analysis (EDXRF). In addition, a metal element may diffuse from the support member to the target material, and such a metal element can be similarly confirmed by EDXRF. In addition, wavelength dispersive X-ray fluorescence analysis (WDXRF), electron probe microanalysis (EPMA), Auger Electron Spectroscopy (AES), X X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), laser irradiation type inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-) Impurities originating from the bonding material and the support member can be confirmed by analysis methods such as ICP-MS: Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (XRD) and X-ray Diffraction Analysis (XRD). Confirmation with EDXRF or WDXRF is preferred because of its simplicity and wide analysis range.
ここで、接合材が付着した分離後のターゲット材をそのまま使用して、後続のリサイクル処理において、溶解、鋳造により、鋳塊(以下、「スラブ」または「インゴット」と称する場合もある)を製造し、この鋳塊から再びターゲット材を製造すると、付着した接合材の成分に由来する不純物が混入する。また、支持部材からターゲット材へと金属元素が拡散して不純物として混入する場合もあり、このような金属元素もまた、不純物として鋳塊中に混入する場合がある。 Here, an ingot (hereinafter sometimes referred to as “slab” or “ingot”) is manufactured by melting and casting in the subsequent recycling process using the separated target material to which the bonding material has adhered. When the target material is manufactured again from the ingot, impurities derived from the attached bonding material components are mixed. In some cases, a metal element diffuses from the support member to the target material and is mixed as an impurity, and such a metal element may also be mixed into the ingot as an impurity.
そこで、本発明では、以下にて詳しく説明する通り、使用済みのターゲット材を支持部材から分離した後、少なくともターゲット材の接合材が付着して残存する結合面を酸で処理した後、さらに塩基で処理して洗浄することによって、酸により接合材や支持部材に由来する不純物を溶解して除去し、その後、塩基によりターゲット材を浸食させて、ターゲット材の接合面側に拡散した特に支持部材に由来する不純物をも簡便に除去することができる(図1)。 Therefore, in the present invention, as described in detail below, after separating the used target material from the support member, at least the bonding surface to which the bonding material of the target material adheres is treated with an acid, and then the base is further added. In particular, the support member diffused to the bonding surface side of the target material by dissolving and removing impurities derived from the bonding material and the support member with an acid, and then eroding the target material with a base. Impurities derived from can be easily removed (FIG. 1).
(使用済みターゲット材の洗浄方法)
・酸処理
本発明では、まず、支持部材から分離されたターゲット材の少なくとも支持部材との結合面を酸で処理する(図1)。このような酸での処理によって、接合材や支持部材に由来する不純物を溶解して除去することができる。
(Cleaning method of used target material)
Acid Treatment In the present invention, first, at least the bonding surface of the target material separated from the support member with the support member is treated with an acid (FIG. 1). By treatment with such an acid, impurities derived from the bonding material and the support member can be dissolved and removed.
本発明において使用することのできる酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素酸(フッ酸)、燐酸、過塩素酸、塩素酸、過臭素酸、臭素酸、過ヨウ素酸、ヨウ素酸、ヨウ化水素酸、過マンガン酸、テトラフルオロホウ酸などが挙げられる。必要に応じて、2種以上の酸を組み合わせて使用してもよい。例えば、王水、フッ硝酸などを使用することができる。 Examples of the acid that can be used in the present invention include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid (hydrofluoric acid), phosphoric acid, perchloric acid, chloric acid, perbromic acid, bromic acid, periodic acid, iodine. Examples include acids, hydroiodic acid, permanganic acid, and tetrafluoroboric acid. If necessary, two or more acids may be used in combination. For example, aqua regia or hydrofluoric acid can be used.
酸の濃度に特に制限はなく、例えば1重量%〜50重量%、好ましくは4重量%〜35重量%、より好ましくは10重量%〜25重量%である。ただし、フッ硝酸などの混酸の場合、一方の酸の濃度は1重量%以下でもよい。濃度が低すぎるとターゲット材との反応速度が遅く、十分な洗浄効果が得られない場合があり、濃度が高すぎると、特に大量のターゲット材を同時に処理しようとした場合に反応が著しく激しくなり、反応量の制御が困難なことによる歩留り低下を招く。また、処理液が飛散する危険がある。また、コストが高くなる場合がある。フッ化水素酸や塩酸等のハロゲン化水素酸を用いる場合、反応速度が速いため、ハロゲン化水素酸の濃度は3重量%以下であることが好ましい。 There is no restriction | limiting in particular in the density | concentration of an acid, For example, 1 to 50 weight%, Preferably it is 4 to 35 weight%, More preferably, it is 10 to 25 weight%. However, in the case of a mixed acid such as hydrofluoric acid, the concentration of one acid may be 1% by weight or less. If the concentration is too low, the reaction speed with the target material may be slow, and sufficient cleaning effect may not be obtained. If the concentration is too high, the reaction will be extremely severe, especially when trying to process a large amount of target material at the same time. , Resulting in a decrease in yield due to the difficulty in controlling the reaction amount. In addition, there is a risk that the processing liquid will scatter. In addition, the cost may increase. When a hydrohalic acid such as hydrofluoric acid or hydrochloric acid is used, the reaction rate is fast, so the concentration of hydrohalic acid is preferably 3% by weight or less.
使用する酸の温度にも特に制限はなく、例えば5℃〜80℃、好ましくは10℃〜45℃、より好ましくは15℃〜30℃である。 There is no restriction | limiting in particular also in the temperature of the acid to be used, for example, 5 to 80 degreeC, Preferably it is 10 to 45 degreeC, More preferably, it is 15 to 30 degreeC.
酸による処理時間に特に制限はなく、例えば3分以上、好ましくは3分〜25時間、より好ましくは3分〜6時間、さらに好ましくは3分〜120分である。酸の濃度、温度に応じて、適宜決定すればよい。 There is no restriction | limiting in particular in the processing time by an acid, For example, 3 minutes or more, Preferably it is 3 minutes-25 hours, More preferably, it is 3 minutes-6 hours, More preferably, it is 3 minutes-120 minutes. What is necessary is just to determine suitably according to the density | concentration and temperature of an acid.
酸による処理は、例えば、ターゲット材への酸溶液(好ましくは水溶液)の塗布や、酸溶液(好ましくは水溶液)中へのターゲット材の浸漬などが挙げられる。
・塩基処理
次に、本発明では、ターゲット材の少なくとも支持部材との結合面を塩基で処理する。このような塩基による処理によって、ターゲット材を浸食し、その中に含まれる不純物、特に支持部材に由来する不純物を顕著に除去することができる。さらには酸処理によって残存した接合材の除去をも同時に行うことができる。
Examples of the treatment with an acid include application of an acid solution (preferably an aqueous solution) to the target material and immersion of the target material in an acid solution (preferably an aqueous solution).
-Base treatment Next, in the present invention, at least the bonding surface of the target material with the support member is treated with a base. By treatment with such a base, the target material can be eroded and impurities contained therein, particularly impurities derived from the support member, can be significantly removed. Further, the bonding material remaining by the acid treatment can be removed at the same time.
本発明において使用することのできる塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸ナトリウム、アンモニア、グアニジン、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウムなどが挙げられる。必要に応じて、2種以上の塩基を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the base that can be used in the present invention include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, and alkaline earths such as calcium hydroxide, strontium hydroxide, and barium hydroxide. Examples thereof include metal hydroxide, sodium carbonate, ammonia, guanidine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and the like. If necessary, a combination of two or more bases may be used.
また、上記の塩基の他に、ターゲット材を構成する金属のイオンと錯形成するキレート剤を追加してもよい。例えば、ターゲット材がアルミニウムの場合、ヘプトグルコン酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン4酢酸のアルカリ金属塩などが挙げられる。また、アルサテンなどの市販のアルカリエッチング処理剤を添加してもよい。これらは1種のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 In addition to the above-described base, a chelating agent that forms a complex with metal ions constituting the target material may be added. For example, when the target material is aluminum, heptogluconic acid, gluconic acid, citric acid, tartaric acid, an alkali metal salt of ethylenediaminetetraacetic acid, and the like can be given. Moreover, you may add commercially available alkali etching processing agents, such as arsatin. These may be used alone or in combination of two or more.
塩基の濃度に特に制限はなく、例えば4重量%〜50重量%、好ましくは8重量%〜30重量%、より好ましくは10重量%〜20重量%である。濃度が低すぎるとターゲット材との反応速度が遅く、十分な洗浄効果が得られない場合があり、濃度が高すぎると、ターゲット材表面の酸化層が厚くなったり、コストが高くなる場合がある。 There is no restriction | limiting in particular in the density | concentration of a base, For example, 4 to 50 weight%, Preferably it is 8 to 30 weight%, More preferably, it is 10 to 20 weight%. If the concentration is too low, the reaction rate with the target material may be slow, and sufficient cleaning effect may not be obtained. If the concentration is too high, the oxide layer on the surface of the target material may become thick or the cost may increase. .
使用する塩基の温度にも特に制限はなく、例えば10℃〜80℃、好ましくは15℃〜70℃、より好ましくは20℃〜60℃である。温度が低すぎるとターゲット材との反応速度が遅く、十分な洗浄効果が得られない場合があり、温度が高すぎると、ターゲット材表面の酸化層が厚くなる場合がある。 There is no restriction | limiting in particular also in the temperature of the base to be used, for example, 10 to 80 degreeC, Preferably it is 15 to 70 degreeC, More preferably, it is 20 to 60 degreeC. If the temperature is too low, the reaction rate with the target material is slow, and a sufficient cleaning effect may not be obtained. If the temperature is too high, the oxide layer on the surface of the target material may be thick.
塩基による処理時間に特に制限はなく、例えば3分以上、好ましくは3分〜12時間、より好ましくは4分〜120分であり、さらに好ましくは30分〜90分である。塩基の濃度、温度に応じて、適宜決定すればよい。 There is no restriction | limiting in particular in the processing time by a base, For example, 3 minutes or more, Preferably it is 3 minutes-12 hours, More preferably, they are 4 minutes-120 minutes, More preferably, they are 30 minutes-90 minutes. What is necessary is just to determine suitably according to the density | concentration and temperature of a base.
塩基による処理は、例えば、ターゲット材への塩基溶液(好ましくは水溶液)の塗布や、塩基溶液(好ましくは水溶液)中へのターゲット材の浸漬などが挙げられる。 Examples of the treatment with a base include application of a base solution (preferably an aqueous solution) to the target material and immersion of the target material in a base solution (preferably an aqueous solution).
・処理工程
大量の使用済みターゲット材を同時に処理する場合には、籠状の容器にターゲット材を並べて入れ、籠状の容器ごと酸溶液または塩基溶液中に浸漬することが好ましく、溶液中への挿入、取り出し作業を簡便に行うことができる。
・ Processing process When processing a large amount of used target materials at the same time, it is preferable to place the target materials in a bowl-shaped container and immerse the whole bowl-shaped container in an acid solution or a base solution. Insertion and removal operations can be performed easily.
容器の材質は耐薬品性が高く、中に入れる使用済みターゲット材の重量に耐えられるものであればよい。ステンレス、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、インコネル、アルミ合金などの金属や合金、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂などが挙げられ、使用する酸または塩基に応じて適宜選択すればよい。長さが1mを超えるようなフラットパネルディスプレイ用の使用済みターゲットを処理する場合には、強度、耐久性、耐薬品性の観点から、SUS304、SUS316などのステンレスを用いることが好ましい。また、金属製の容器を選択する場合には、溶液中への金属の溶解を防ぐため、上記の樹脂等でコーティングした材料を用いてもよい。 The container may be made of any material that has high chemical resistance and can withstand the weight of the used target material contained therein. Examples include metals and alloys such as stainless steel, titanium, titanium alloys, nickel, nickel alloys, inconel, and aluminum alloys, resins such as vinyl chloride resins, fluororesins, polyethylene, and polypropylene, and are selected as appropriate according to the acid or base used. do it. When processing a used target for a flat panel display having a length exceeding 1 m, it is preferable to use stainless steel such as SUS304 and SUS316 from the viewpoint of strength, durability, and chemical resistance. When a metal container is selected, a material coated with the above resin or the like may be used in order to prevent dissolution of the metal in the solution.
溶液中に籠状の容器ごと浸漬するためには、籠は網状、メッシュ状、パンチング状、エキスパンド状、グレーチング状であることが好ましい。容器の内外を酸または塩基が拡散できるため、反応速度の低下を抑えることができる。また、金属製の籠を使用する場合、溶液に触れる部分の面積を小さくすることで、籠の金属成分の溶液中への溶解量を抑えることができ、ターゲット材上での金属成分の析出による汚染のリスクを抑えることができる。 In order to immerse the entire bowl-shaped container in the solution, the bowl is preferably in the form of a net, mesh, punching, expanding, or grating. Since acid or base can diffuse inside and outside the container, a decrease in reaction rate can be suppressed. In addition, when using a metal cage, the amount of the metal component dissolved in the solution can be suppressed by reducing the area of the portion that comes into contact with the solution, and the metal component is deposited on the target material. The risk of contamination can be reduced.
酸または塩基中に浸漬される使用済みターゲット材の姿勢としては特に制限はないが、平板型ターゲット材の場合、ターゲット材の側面を下向きにし、ターゲットの接合面が容器の下面に対して角度が付くように、好ましくは60°〜120°傾けて浸漬すると、接合材などをより効率よく除去することができる。酸もしくは塩基中に使用済みターゲット材を浸漬した際には、接合材もしくはターゲット材と酸または塩基が反応することによりガスが泡状で発生し、そのガスが処理面の表面に沿って上がっていくことで溶液が撹拌される他、気泡の衝突により接合材の剥離が促進され得る。
円筒型ターゲット材の場合、ターゲット材の外周面を下向きにし、ターゲット材の接合面が容器の下面に対して角度が付くように、好ましくは2°〜45°傾けて浸漬すると、空気だまりの発生を抑制でき、接合材が残存するリスクを低減することができる。
There is no particular restriction on the posture of the used target material immersed in the acid or base. However, in the case of a flat target material, the side surface of the target material faces downward, and the angle of the target bonding surface with respect to the lower surface of the container is It is preferable to remove the bonding material and the like more efficiently by dipping at an angle of 60 ° to 120 ° so as to stick. When a used target material is immersed in an acid or base, a gas is generated in the form of bubbles due to the reaction between the bonding material or target material and the acid or base, and the gas rises along the surface of the treated surface. In addition to stirring the solution, peeling of the bonding material can be promoted by the collision of bubbles.
In the case of a cylindrical target material, when the outer peripheral surface of the target material faces downward and the immersion surface is immersed preferably at an angle of 2 ° to 45 ° so that the joint surface of the target material is inclined with respect to the lower surface of the container, an air pocket is generated. Can be suppressed, and the risk that the bonding material remains can be reduced.
また、酸処理または塩基処理の直後に、3MPa以上、好ましくは5MPa以上の高圧の流体によるジェット洗浄を行ってもよい。流体の種類に特に制限はないが、酸や塩基と触れる場合には水を使用することが好ましい。支持部材から剥がした使用済みターゲット材に残存する接合材の厚さは均一ではなく、一部厚く残る部分や、剥がす工程で溶融した接合材がターゲット材に垂れて島状や点状に存在する部分があることが多い。その部分は、上述の処理後に接合材が残存するおそれがあるが、ジェット洗浄を施すことで付着している接合材の一部を物理的に除去することができ、接合材の残存するリスクを低減することができる。 Further, immediately after the acid treatment or the base treatment, jet cleaning with a high-pressure fluid of 3 MPa or more, preferably 5 MPa or more may be performed. Although there is no restriction | limiting in particular in the kind of fluid, When using an acid or a base, it is preferable to use water. The thickness of the bonding material remaining on the used target material that has been peeled off from the support member is not uniform, and part of the bonding material that remains thick or the bonding material that has melted in the peeling process hangs down on the target material and is present in islands or spots There are often parts. There is a risk that the bonding material may remain after the above-mentioned treatment, but a part of the bonding material adhering thereto can be physically removed by performing jet cleaning, and there is a risk that the bonding material remains. Can be reduced.
・不純物の検出
本発明によると、EDXRFの検出下限界(通常、検出下限界は元素によって異なるが、例えば、接合材に由来する不純物の検出下限界は0.01重量%程度であり、例えばインジウムでは0.01重量%である)よりも低い値にまで接合材および支持部材に由来する不純物の量を低減することができ、処理後のターゲット材は、接合材および支持部材に由来する不純物を実質的に含まないことを特徴とする。ここで、「接合材および支持部材に由来する不純物を実質的に含まない」とは、EDXRFの検出下限界よりも小さく、EDXRFでは検出できない程度にまで不純物の量が低減することを意味する。
-Detection of impurities According to the present invention, the lower limit of detection of EDXRF (normally, the lower limit of detection varies depending on the element, but for example, the lower limit of detection of impurities derived from the bonding material is about 0.01% by weight. The amount of impurities derived from the bonding material and the support member can be reduced to a value lower than 0.01% by weight), and the target material after the treatment can reduce impurities derived from the bonding material and the support member. It is characterized by not containing substantially. Here, “substantially free of impurities derived from the bonding material and the support member” means that the amount of impurities is smaller than the lower limit of detection of EDXRF and reduced to such an extent that it cannot be detected by EDXRF.
(リサイクル鋳塊の製造方法)
本発明に従って処理されたターゲット材は、例えば図1に示す通り、溶解、鋳造することにより、リサイクル鋳塊を製造することができる。
(Manufacturing method of recycled ingot)
For example, as shown in FIG. 1, the target material treated according to the present invention can be melted and cast to produce a recycled ingot.
リサイクル鋳塊を製造する方法としては公知の方法を使用すればよく、溶解、鋳造の工程を経て製造することができる。溶解方法としては、電気炉や燃焼炉にて、大気中または真空中で溶解させればよく、鋳造方法としては、連続鋳造法、半連続鋳造法、金型鋳造法、精密鋳造法、ホットトップ鋳造法、重力鋳造法などを採用することができる。また、溶解、鋳造工程の間に、脱ガス処理、介在物除去処理を行ってもよい。 As a method for producing the recycled ingot, a known method may be used, which can be produced through a melting and casting process. As a melting method, it may be melted in the atmosphere or in a vacuum in an electric furnace or a combustion furnace, and as a casting method, a continuous casting method, a semi-continuous casting method, a die casting method, a precision casting method, a hot top A casting method, a gravity casting method, or the like can be employed. Moreover, you may perform a degassing process and an inclusion removal process between a melt | dissolution and a casting process.
リサイクル鋳塊の製造条件、特に温度は、ターゲット材に主として含まれる金属(元素)に応じて適宜決定すればよい。 What is necessary is just to determine suitably the manufacturing conditions of recycling ingot, especially temperature according to the metal (element) mainly contained in a target material.
例えば、ターゲット材に主成分として含まれる金属がアルミニウムである場合、処理後のターゲット材を真空下(例えば、0.03Torr)あるいは大気下、670〜1200℃、好ましくは750〜850℃において、カーボンやアルミナなどの坩堝中で溶解し、必要に応じて大気中にて撹拌してドロスを除去した後、大気中で冷却することによって、リサイクル鋳塊を製造することができる。 For example, when the metal contained as the main component in the target material is aluminum, the target material after the treatment is carbonized at 670 to 1200 ° C., preferably 750 to 850 ° C. under vacuum (for example, 0.03 Torr) or air. A recycled ingot can be manufactured by dissolving in a crucible such as aluminum or alumina, stirring in the air as necessary to remove dross, and then cooling in the air.
リサイクル鋳塊の製造には、洗浄後のターゲット材のみで製造してもよいし、従来の原料金属と洗浄後のターゲット材との混合物をあわせて使用してもよい。原料金属と洗浄後のターゲット材とを混合する場合、洗浄後のターゲット材の混合割合は、通常20重量%以上であり、製造コストにおける原料費の割合を抑える上では、50重量%以上であることが好ましい。 For the production of the recycled ingot, it may be produced only with the target material after washing, or a mixture of conventional raw metal and the target material after washing may be used together. When the raw material metal and the target material after cleaning are mixed, the mixing ratio of the target material after cleaning is usually 20% by weight or more, and is 50% by weight or more for suppressing the ratio of the raw material cost in the manufacturing cost. It is preferable.
(リサイクル鋳塊)
本発明の方法に従って製造され得るリサイクル鋳塊は、上述の通り、接合材および支持部材に由来する不純物を実質的に含まないことを特徴とし、元の(未使用の)ターゲット材と実質的に同一の組成を有し得る。そのため、このようなリサイクル鋳塊から、元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するターゲット材を再び製造することができる。ここで、「元のターゲット材と実質的に同一の組成を有する」とは、主たる金属(元素)が同一であり、元のターゲット材にもともと含まれる不純物と同程度の量の不純物を含み得ることを意味する。例えば、接合材および支持部材に由来し得る不純物の合計量が重量基準で10ppm未満、好ましくは0.1ppm〜8ppm、より好ましくは5ppm以下(又は未満)、さらに好ましくは0.1ppm〜5ppmであり、さらにより好ましくは0.1ppm〜3.5ppmであり、よりさらに好ましくは0.1ppm〜1.5ppmであり、なおかつ全不純物合計量が50ppm未満、好ましくは0.1ppm〜20ppm、より好ましくは0.1ppm〜10ppm、さらに好ましくは5ppm以下(又は未満)、さらにより好ましくは0.1ppm〜5ppmの範囲内にある場合などが挙げられる。なお、元のターゲット材にもともと含まれる不純物およびその量は、そのターゲット材に主成分として含まれる金属の種類および元のターゲット材の製造方法に依存し得るものである。また、リサイクル鋳塊は、ターゲット材以外の用途に使用してもよく、例えば、アルミ電解コンデンサー、ハードディスク基板、耐食性材料、高純度アルミナなどの高い純度が求められる製品の原料としても使用することができる。
(Recycled ingot)
As described above, the recycled ingot that can be manufactured according to the method of the present invention is substantially free from impurities derived from the bonding material and the support member, and is substantially different from the original (unused) target material. Can have the same composition. Therefore, a target material having substantially the same composition as the original target material can be manufactured again from such a recycled ingot. Here, “having substantially the same composition as the original target material” means that the main metal (element) is the same, and may contain impurities in the same amount as the impurities originally contained in the original target material. Means that. For example, the total amount of impurities that can be derived from the bonding material and the support member is less than 10 ppm on a weight basis, preferably 0.1 ppm to 8 ppm, more preferably 5 ppm or less (or less), and even more preferably 0.1 ppm to 5 ppm. Even more preferably 0.1 ppm to 3.5 ppm, even more preferably 0.1 ppm to 1.5 ppm, and the total amount of impurities is less than 50 ppm, preferably 0.1 ppm to 20 ppm, more preferably 0. 0.1 ppm to 10 ppm, more preferably 5 ppm or less (or less), and even more preferably 0.1 ppm to 5 ppm. The impurities originally contained in the original target material and the amount thereof can depend on the type of metal contained in the target material as a main component and the method of manufacturing the original target material. In addition, the recycled ingot may be used for applications other than the target material. For example, it may be used as a raw material for products that require high purity such as aluminum electrolytic capacitors, hard disk substrates, corrosion resistant materials, and high purity alumina. it can.
例えば、ターゲット材に主成分として含まれる金属がアルミニウムである場合、リサイクル鋳塊に含まれる接合材および支持部材に由来する不純物の合計量は、例えば、重量基準で10ppm未満であり、好ましくは0.1ppm〜8ppm、より好ましくは5ppm以下(又は未満)、さらに好ましくは0.1ppm〜5ppmであり、さらにより好ましくは0.1ppm〜3.5ppmであれば許容の範囲内である。なお、用途によるものの、例えばフラットディスプレイ用のアルミニウム製のターゲット材は、通常、10ppm程度の不純物を含み得ることが知られていて、不純物の量がこの程度であれば、スパッタリングに特に支障はない。 For example, when the metal contained as the main component in the target material is aluminum, the total amount of impurities derived from the bonding material and the support member contained in the recycled ingot is, for example, less than 10 ppm on a weight basis, preferably 0. 0.1 ppm to 8 ppm, more preferably 5 ppm or less (or less), further preferably 0.1 ppm to 5 ppm, and even more preferably 0.1 ppm to 3.5 ppm is within an acceptable range. Although it depends on the application, it is known that an aluminum target material for flat display, for example, can usually contain about 10 ppm of impurities, and if the amount of impurities is this level, there is no particular problem in sputtering. .
また、リサイクル鋳塊に含まれる不純物の量は極めて微量であるため、このような不純物の量は、グロー放電質量分析法(Glow Discharge Mass Spectrometry(GDMS))を用いて測定することができる。なお、GDMSの定量下限は、ターゲット材の主元素および検出対象である元素によって異なるものの、例えばターゲット材の主成分として含まれる金属がアルミニウムの場合、通常、0.001ppm〜0.1ppmであり、例えばインジウムでは0.01ppmである。 In addition, since the amount of impurities contained in the recycled ingot is extremely small, the amount of such impurities can be measured using glow discharge mass spectrometry (GDMS). Although the lower limit of quantification of GDMS varies depending on the main element of the target material and the element to be detected, for example, when the metal contained as the main component of the target material is aluminum, it is usually 0.001 ppm to 0.1 ppm. For example, indium is 0.01 ppm.
上述の通り、本発明によると、使用済みのターゲット材は簡便に処理できてリサイクルすることができ、リサイクル後のターゲット材は、接合材および支持部材に由来する不純物を実質的に含まないことから、かかる方法で処理したターゲット材を使用することで、元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するリサイクル鋳塊を得ることができる。従って、このようなリサイクル鋳塊から、元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するターゲット材を簡便に製造することができる。 As described above, according to the present invention, the used target material can be easily processed and recycled, and the target material after recycling is substantially free of impurities derived from the bonding material and the support member. By using the target material treated by such a method, a recycled ingot having substantially the same composition as the original target material can be obtained. Therefore, a target material having substantially the same composition as the original target material can be easily produced from such a recycled ingot.
以下、本発明の実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example of this invention is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to a following example.
(実施例1〜5および比較例1)
アルミニウム製の平板型ターゲット材(純度:99.999%、寸法:2000mm×200mm×15mm)と、無酸素銅製のバッキングプレート(純度:99.99%、寸法:2300mm×250mm×15mm)とをInまたはSn−Znのハンダ材(ハンダ層の厚み:350μm)で接合(ターゲット材のメタライズには、Sn−Zn−Inのハンダ材を使用)してなるスパッタリングターゲットを、スパッタリングに付して使用した後、接合層を加熱(280℃)することによって、ターゲット材をバッキングプレートから分離した。ターゲット材の接合面に付着しているハンダ材をシリコーン製のヘラで掻き落として、可能な限りハンダ材を回収した。バッキングプレートから分離後、ターゲット材を100mm×200mm×15mm程度になるように切断した。
(Examples 1-5 and Comparative Example 1)
A flat plate target material made of aluminum (purity: 99.999%, dimensions: 2000 mm × 200 mm × 15 mm) and an oxygen-free copper backing plate (purity: 99.99%, dimensions: 2300 mm × 250 mm × 15 mm) Alternatively, a sputtering target formed by joining with Sn—Zn solder material (solder layer thickness: 350 μm) (using Sn—Zn—In solder material for metallization of the target material) was used for sputtering. Then, the target material was separated from the backing plate by heating (280 ° C.) the bonding layer. The solder material adhering to the joint surface of the target material was scraped off with a silicone spatula, and the solder material was recovered as much as possible. After separation from the backing plate, the target material was cut to a size of about 100 mm × 200 mm × 15 mm.
上記のターゲット材を以下の表1、2に示す条件(実施例1〜5、比較例1)でそれぞれ浸漬により洗浄して処理し、島津製作所製のEDXRF分析装置(EDX−700L、検出限界:Inで約0.01重量%)を用いて、下記条件にて洗浄後の使用済みターゲット材の接合面を分析(半定量分析)した。
その際、接合材やバッキングプレートの成分の元素について、X線ピークの検出有無についても確認した。その結果、分析結果が0wt%となった場合においてはピークも検出されていないこともあわせて確認した。
EDXRFの分析結果を、使用済みターゲット材(洗浄前)と未使用のターゲット材(接合前)の分析結果とともに以下の表1、2に示す。
<分析条件>
X線照射径:10mmφ
励起電圧:10kV(Na〜Sc)、50kV(Ti〜U)
電流:100μA
測定時間:200秒(各励起電圧において100秒測定)
雰囲気:He
管球:Rhターゲット
フィルター:無し
測定方法:ファンダメンタルパラメータ法
検出器:Si(Li)半導体検出器
The above target materials were cleaned by immersion under the conditions shown in Tables 1 and 2 (Examples 1 to 5 and Comparative Example 1), respectively, and processed by an EDXRF analyzer (EDX-700L, detection limit: manufactured by Shimadzu Corporation). The joint surface of the used target material after cleaning was analyzed (semi-quantitative analysis) under the following conditions using about 0.01 wt% of In.
At that time, the presence or absence of X-ray peak detection was also confirmed for the elements of the components of the bonding material and the backing plate. As a result, it was also confirmed that no peak was detected when the analysis result was 0 wt%.
The analysis results of EDXRF are shown in Tables 1 and 2 below together with the analysis results of the used target material (before cleaning) and the unused target material (before bonding).
<Analysis conditions>
X-ray irradiation diameter: 10mmφ
Excitation voltage: 10 kV (Na to Sc), 50 kV (Ti to U)
Current: 100 μA
Measurement time: 200 seconds (100 seconds measurement at each excitation voltage)
Atmosphere: He
Tube: Rh target Filter: None Measurement method: Fundamental parameter method Detector: Si (Li) semiconductor detector
実施例1〜5の結果が示す通り、本発明の処理によって、接合材およびバッキングプレートに由来する不純物を実質的に含まない使用済みターゲット材を得ることができた。
対して、酸による処理のみを行った比較例1では、バッキングプレートに由来する銅(Cu)を除去することができなかった。
As the results of Examples 1 to 5 show, it was possible to obtain a used target material substantially free of impurities derived from the bonding material and the backing plate by the treatment of the present invention.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which only the treatment with acid was performed, copper (Cu) derived from the backing plate could not be removed.
次いで、実施例1ならびに比較例1で得たターゲット材の一部を採取し、真空下(例えば、0.03Torr)、850℃において洗浄済みのターゲット材を溶解し、大気中にて撹拌してドロスを除去した後、大気中で冷却することにより、約3kgのリサイクル鋳塊を製造した。
リサイクル鋳塊、未使用のターゲット材に含まれる不純物の量を、それぞれGDMS(VG Elemental社製、VG9000)を用いて、In、Sn、Zn、Cuについての微量分析を行った。使用済みターゲット材(洗浄前)および比較例1のターゲット材から同様の方法で作製した鋳塊と未使用のターゲット材(接合前)についての分析結果とともに結果を以下の表3に示す。
Next, a part of the target material obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was collected, and the target material that had been washed at 850 ° C. under vacuum (for example, 0.03 Torr) was dissolved and stirred in the atmosphere. After removing the dross, cooling in the atmosphere produced about 3 kg of recycled ingot.
The amount of impurities contained in the recycled ingot and the unused target material was subjected to microanalysis for In, Sn, Zn, and Cu, respectively, using GDMS (VG Elemental, VG9000). The results are shown in the following Table 3 together with the analysis results of the ingot produced by the same method from the used target material (before cleaning) and the target material of Comparative Example 1 and the unused target material (before joining).
実施例1の結果が示す通り、本発明の洗浄処理によって、接合材およびバッキングプレートに由来する不純物(すなわち、In、Sn、Zn、Cu)の合計量は重量基準で0.5ppm未満であり、元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するリサイクル鋳塊を得ることができた。
対して、酸による処理のみを行った比較例1では、接合材およびバッキングプレートに由来する不純物(すなわち、In、Sn、Zn、Cu)の合計量は重量基準で約19ppmであり、元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するリサイクル鋳塊を得ることはできなかった。
As the result of Example 1 shows, by the cleaning treatment of the present invention, the total amount of impurities (that is, In, Sn, Zn, Cu) derived from the bonding material and the backing plate is less than 0.5 ppm by weight, A recycled ingot having substantially the same composition as the original target material could be obtained.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which only the treatment with acid was performed, the total amount of impurities (ie, In, Sn, Zn, Cu) derived from the bonding material and the backing plate was about 19 ppm on a weight basis, and the original target A recycled ingot having substantially the same composition as the material could not be obtained.
(実施例6)
実施例3と同様の条件で使用済み平板型ターゲット材(75kg)を処理した。ただし、洗浄した使用済みターゲット材のサイズは400mm×200mm×15mm(バッキングプレートから剥がしたターゲット材を5等分に切断したサイズ)であり、SUS304製の網状の籠に入れ、洗浄液に浸漬した。その際、使用済みターゲット材は、ターゲットの長辺の側面を下向きにし、接合面が容器の下面に対して立つ(60°〜120°)ように籠の中へ配置した。また、酸、塩基への浸漬後、5MPa程度の高圧水で接合面をジェット洗浄した。酸での洗浄後、使用済みターゲット材には部分的に接合材が残存している箇所が目視で確認できたが、塩基での洗浄後には除去されていた。洗浄後、処理したターゲット材のうち10枚を無作為に選別し、島津製作所製のEDXRF分析装置(EDX−700L、検出限界:Inで約0.01重量%)を用いて、洗浄後のターゲット材の接合面を分析(半定量分析)した。その際、接合材やバッキングプレート成分の元素について、X線ピークの検出有無を確認した。分析の結果、含有量0%となった場合においてピークが検出されていないこともあわせて確認した。
次いで、処理した洗浄済みのターゲット材のうち18枚(約50kg)を、真空中、800℃において溶解し、ドロスを除去した後、大気中でカーボン製の鋳型に溶湯を注ぎ込み、溶湯を大気中で冷却することにより、リサイクル鋳塊を製造した。リサイクル鋳塊に含まれる不純物の量を、GDMS(VG Elemental社製、VG9000)を用いて測定した。結果を以下の表4に示す。
A used flat target material (75 kg) was treated under the same conditions as in Example 3. However, the size of the used target material that was washed was 400 mm × 200 mm × 15 mm (size obtained by cutting the target material peeled off from the backing plate into five equal parts), and was placed in a SUS304 net-like cage and immersed in a cleaning solution. At that time, the used target material was placed in the basket so that the long side of the target faced downward and the joint surface stood (60 ° to 120 °) with respect to the lower surface of the container. Moreover, after immersion in an acid and a base, the joint surface was jet-cleaned with high-pressure water of about 5 MPa. After the cleaning with the acid, the portion where the bonding material partially remained in the used target material could be visually confirmed, but it was removed after the cleaning with the base. After cleaning, 10 of the processed target materials were randomly selected and cleaned using an EDXRF analyzer (EDX-700L, detection limit: about 0.01 wt% in In) manufactured by Shimadzu Corporation. The joint surface of the material was analyzed (semi-quantitative analysis). At that time, the presence or absence of X-ray peak detection was confirmed for the elements of the bonding material and the backing plate component. As a result of analysis, it was also confirmed that no peak was detected when the content was 0%.
Next, 18 (about 50 kg) of the cleaned target materials that were treated were melted at 800 ° C. in a vacuum, and after dross was removed, the molten metal was poured into a carbon mold in the atmosphere. Recycled ingots were produced by cooling at The amount of impurities contained in the recycled ingot was measured using GDMS (VG Elemental, VG9000). The results are shown in Table 4 below.
実施例6の結果が示す通り、本発明の洗浄処理は、使用済みターゲットのハンダ材の厚みのばらつきにも影響されず、大量の使用済みターゲット材の処理にも好適であることが明らかとなった。
また、上記実施例及び比較例については、平板型ターゲット材について説明したが、バッキングチューブに接合材を用いて接合される円筒型ターゲット材についても、同様の処理を行うことにより、同結果を得ることができる。
As the results of Example 6 show, the cleaning treatment of the present invention is not affected by the variation in the thickness of the solder material of the used target, and it is clear that it is suitable for processing a large amount of used target material. It was.
Moreover, about the said Example and comparative example, although the flat type target material was demonstrated, the same result is obtained by performing the same process also about the cylindrical target material joined using a joining material to a backing tube. be able to.
本発明によると、使用済みのターゲット材を酸および塩基で処理することによって接合材およびバッキングプレートやバッキングチューブなどの支持部材に由来する不純物を実質的に含まないターゲット材を得ることができ、このようなターゲット材を原料として再び鋳塊を製造することによって、接合材および支持部材に由来する不純物を実質的に含まない元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するリサイクル鋳塊を得ることができる。本発明によると、このようなリサイクル鋳塊から、元のターゲット材と実質的に同一の組成を有するターゲット材を製造することができるので、使用済みターゲット材のリサイクルに有益である。 According to the present invention, by treating the used target material with an acid and a base, it is possible to obtain a target material substantially free of impurities derived from a bonding material and a supporting member such as a backing plate and a backing tube. By producing an ingot again using such a target material as a raw material, a recycled ingot having substantially the same composition as the original target material substantially free of impurities derived from the bonding material and the support member is obtained. Can do. According to the present invention, a target material having substantially the same composition as the original target material can be produced from such a recycled ingot, which is beneficial for recycling of the used target material.
1 ターゲット材
2 支持部材
3 接合材(又は接合層)
4 ハンダ層
5、5’ メタライズ層
10、20、30 スパッタリングターゲット
1
4 Solder layer 5, 5 ′
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