[发明专利]一种减少高纯铜合金铸锭中颗粒物的方法

说明书

本发明涉及一种减少高纯铜合金铸锭中颗粒物的方法，所述方法包括以下步骤：(1)混合电解铜和氧化铜，然后进行熔化，得到铜水；(2)将步骤(1)得到的所述铜水进行置换反应，得到净化铜水；(3)混合步骤(2)得到的所述净化铜水和补充金属原料，然后进行精炼，得到合金液；(4)将步骤(3)得到的所述合金液依次进行铸造和冷却，得到铜合金铸锭。本发明提供的方法能够有效去除铜合金铸锭中的碳颗粒，从而降低铸锭中总颗粒物的含量，并且不引入其他杂质，操作简单，可以工业化应用。

技术领域

本发明涉及铜合金铸造技术领域，具体涉及一种减少高纯铜合金铸锭中颗粒物的方法。

背景技术

随着大规模集成电路的发展，半导体芯片也得到了飞速发展，其集成度越来越高，尺寸越来越小，功耗越来越低，因此对半导体芯片所需的材料提出了更高的要求，目前传统的铝及铝合金材料已经不能满足半导体芯片的工艺制程需求，进而采用导电率更高的铜及铜合金作为溅射靶材。高纯铜合金铸锭品质直接影响靶材的品质，也就进而影响半导体芯片的工艺性能。

目前，高纯铜合金的熔炼工艺包括装炉投料、加热熔炼、合金配比添加以及铸锭等多个环节。但是现有工艺受到投料方式以及坩埚材质的影响，在铸锭的过程中不可避免地引入了碳颗粒等杂质，进而导致靶材上机后报废。目前，改善铸锭中碳颗粒的方法主要包括：坩埚设置特殊涂层、增加坩埚密度以及更换坩埚材质等方法。其中，坩埚设置特殊涂层虽然可以保护坩埚表面不被腐蚀，但是由于投料方式的限制，仍然容易划伤坩埚涂层，导致碳颗粒含量增加；更换坩埚材质虽然能够避免引入碳颗粒杂质，但是不可避免地引入其他杂质。因此，上述方法难以彻底解决铸锭中碳颗粒以及杂质含量过高的问题。而靶材中总颗粒物的含量主要由碳颗粒决定，若不对碳颗粒的数量加以控制，最终会导致总颗粒数大大增加。

CN113667860A公开了一种超高纯铜铝铸锭及其制备方法和用途，所述制备方法主要包括将铝锭切块、表面处理和真空包装后得到超高纯铜铝铸锭用铝块；向真空熔化后的铜原料中加入所述超高纯铜铝铸锭用铝块，晃动摇匀，浇铸，冷却，得到所述超高纯铜铝铸锭。该方法虽然可以得到超高纯铜铝铸锭，但是仍然无法避免碳颗粒含量的问题，总颗粒物含量也随之增加，进而影响到靶材的使用性能。

CN113737011A公开了一种超高纯铜锰合金的制备方法，采用电子束熔炼制备超高纯铜锰合金，包括如下步骤：超高纯铜原料和锰原料经酸洗并混合后进行热等静压得到超高纯铜锰合金坯料，坯料经电子束熔炼并引锭得到超高纯铜锰合金。该方法虽然可以减少碳颗粒的夹杂，但是对设备的要求较高，成本投入较大。

因此，提供一种操作简单并且能够有效降低铜合金铸锭中颗粒物的方法具有重要意义。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种减少高纯铜合金铸锭中颗粒物的方法，与现有技术相比，本发明提供的方法能够有效去除铜合金铸锭中的碳颗粒，从而降低总颗粒含量，并且不引入其他杂质，操作简单，可以工业化应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种减少高纯铜合金铸锭中颗粒物的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)混合电解铜和氧化铜，然后进行熔化，得到铜水；

(2)将步骤(1)得到的所述铜水进行置换反应，得到净化铜水；

(3)混合补充金属原料和步骤(2)得到的所述净化铜水，然后进行精炼，得到合金液；

(4)将步骤(3)得到的所述合金液依次进行铸造和冷却，得到铜合金铸锭。

本发明提供的方法通过将电解铜和氧化铜同时投加，利用加入的氧化铜在高温状态下和熔液中的碳颗粒反应生成铜和二氧化碳，能够将熔液中的碳颗粒有效脱除，从而降低总颗粒含量，并且不会引入其他杂质，有利用提高高纯铜合金铸锭的纯度，避免在后续应用过程中因碳颗粒含量过高导致报废。