本發(fā)明屬于金屬鑄造，涉及一種銅鑄錠的制備方法，尤其涉及一種減少高純銅液氧化物的方法及銅鑄錠的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片也得到飛速發(fā)展，對其所需的材料提出了更高的要求。超高純6n(99.9999％)銅和銅合金(銅鋁、銅錳等)是集成電路芯片的布線材料，其材料純度和品質(zhì)直接影響了半導(dǎo)體芯片的工藝性能。采用超高純銅或銅合金鑄錠制備濺射靶材，進(jìn)而采用物理氣相沉積方法制備薄膜是集成電路金屬化工藝的重要工藝。而超高純銅或銅合金鑄錠中的氧化物夾雜直接影響了濺射靶材和芯片鍍膜的質(zhì)量。

2、超高純銅或銅合金鑄錠一般是采用真空熔煉爐生產(chǎn)，將超高純電解銅及合金原料在高純石墨坩堝中熔化，然后澆鑄在模具中。超高純電解銅表面由于氧化通常存在一些銅的氧化物，包括cuo和cu2o，在將超高純電解銅熔化生產(chǎn)鑄錠過程中，銅的氧化物熔化并進(jìn)入銅液當(dāng)中，進(jìn)而隨銅液進(jìn)入澆鑄模具中一起冷卻凝固，在鑄錠中產(chǎn)生氧化物夾雜，影響鑄錠純度，進(jìn)而影響濺射靶材和鍍膜質(zhì)量。

3、因此，如何有效將銅液及銅鑄錠中氧化物去除，提升超高純銅液的純度是一個關(guān)鍵問題。

4、例如，cn117000985a公開了一種超高純銅或銅合金鑄錠的內(nèi)部夾雜去除裝置及制備方法，通過設(shè)計具有擋板、擋渣板和擋渣臺階結(jié)構(gòu)的夾雜去除裝置，將去除裝置安裝在模具上方，澆鑄時，金屬液倒入緩沖區(qū)，金屬液與擋渣板相接處形成金屬液面層，金屬液表面雜質(zhì)被阻擋并抑制流出，減少銅液表面的夾雜和顆粒物。但該方法僅適用于澆鑄中漂浮在金屬液表面的雜質(zhì)顆粒，而對于易熔化進(jìn)入銅液中的氧化物無法起到阻擋作用，難以解決氧化物夾雜的問題。cn118064737a公開了一種銅產(chǎn)品鑄錠的制備方法，將原料在真空下熔化并進(jìn)行保溫靜置，之后進(jìn)行降功率作業(yè)進(jìn)行凝固，得到的鑄錠中，夾雜物集中分布于鑄錠頂部，經(jīng)切割后去除，采用該方法產(chǎn)生的銅原料損耗較大，成本偏高。

5、因此，現(xiàn)有技術(shù)中，缺少一種有效去除銅液中氧化物夾雜的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種減少高純銅液氧化物的方法及銅鑄錠的制備方法，有效減少銅液中氧化物夾雜，提高銅液及銅鑄錠的純度。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種減少超高純銅液氧化物的方法，所述方法包括如下步驟：

4、將超高純電解銅片進(jìn)行熔化得到銅液，進(jìn)行第一靜置，去除銅液表面漂浮氧化物，然后將銅液升溫至第一溫度，進(jìn)行第二靜置后降溫至第二溫度，去除銅液表面漂浮氧化物，得到超高純銅液。

5、本發(fā)明提供的方法先將電解銅片熔化，形成銅液，表面存在的銅氧化物不熔化，經(jīng)靜置后，氧化物呈固體漂浮在銅液表面，將部分氧化物去除，然后將銅液升溫靜置，未被去除的氧化物熔化，再將銅液降溫，上步未被去除的氧化物重新聚集凝固，顆粒長大，形成固體漂浮在銅液表面，再將殘余氧化物進(jìn)一步去除，得到高純銅液。本發(fā)明提供的方法根據(jù)銅液中cuo和cu2o的熔化特點，經(jīng)過調(diào)控銅液溫度變化，使銅氧化物形成固體漂浮在銅液表面而除去，方法簡單高效，無需加入任何除雜試劑。

6、所述超高純的純度為≥99.9999％。

7、優(yōu)選地，所述熔化的溫度為1100-1120℃，例如可以是1100℃、1102℃、1105℃、1108℃、1110℃、1112℃、1115℃、1118℃或1120℃，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

8、優(yōu)選地，所述第一靜置的時間為10-20min，例如可以是10min、12min、15min、18min或20min，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

9、優(yōu)選地，所述第一溫度為1230-1300℃，例如可以是1230℃、1235℃、1240℃、1245℃、1250℃、1255℃、1260℃、1265℃、1270℃、1275℃、1280℃、1285℃、1290℃、1295℃或1300℃，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

10、優(yōu)選地，所述第二靜置的時間為10-20min，例如可以是10min、12min、15min、18min或20min，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

11、優(yōu)選地，所述第二溫度為1100-1120℃，例如可以是1100℃、1102℃、1105℃、1108℃、1110℃、1112℃、1115℃、1118℃或1120℃，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

12、本發(fā)明中，將銅液先升溫至1230-1300℃，再降溫至1100-1120℃，可以使上步未去除的氧化物顆粒重新熔化，再在降溫過程中重新聚集凝固，漂浮在銅液表面，特別是針對初始顆粒較小的氧化物，難以一步去除，在重復(fù)升溫降溫過程中，發(fā)生聚集，形成較大顆粒，使銅液中熔化的氧化物殘渣析出，得到高純銅液。

13、優(yōu)選地，所述去除銅液表面漂浮氧化物的方法包括：傾斜熔煉容器，將表面漂浮氧化物倒入收集容器中。

14、優(yōu)選地，所述方法還包括：重復(fù)進(jìn)行所述將銅液升溫至第一溫度，進(jìn)行第二靜置后降溫至第二溫度，去除銅液表面漂浮氧化物，重復(fù)至少兩次。

15、優(yōu)選地，所述方法在真空度0.01pa以下進(jìn)行。

16、第二方面，本發(fā)明提供一種超高純銅鑄錠的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

17、(1)將超高純電解銅片采用第一方面所述的方法去除氧化物，得到超高純銅液；

18、(2)將超高純銅液升溫，進(jìn)行靜置，澆鑄得到超高純銅鑄錠；

19、或，將超高純銅液升溫后加入高純金屬，進(jìn)行靜置，澆鑄得到超高純銅合金鑄錠。

20、本發(fā)明提供的制備方法將電解銅片熔化之后，先在銅液狀態(tài)下將銅氧化物去除，得到高純銅液進(jìn)行澆鑄，有效減少了鑄錠中的氧化物夾雜，提升鑄錠純度。

21、優(yōu)選地，所述升溫的終點溫度為1200-1300℃，例如可以是1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃或1300℃，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

22、優(yōu)選地，所述靜置的時間為100-150min，例如可以是100min、110min、120min、130min、140min或150min，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、作為本發(fā)明提供制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案，所述制備方法包括如下步驟：

24、(1)將超高純電解銅片在坩堝中，抽真空度至0.01pa以下，升溫至1100-1120℃進(jìn)行熔化，靜置10-20min，使銅液中的氧化物漂浮在銅液表面，傾斜坩堝，將銅液表面氧化物倒入收集容器中；

25、(2)然后將銅液升溫至1230-1300℃，靜置10-20min，再將銅液降溫至1100-1120℃，使銅液中的氧化物漂浮在銅液表面，傾斜坩堝，將銅液表面氧化物倒入收集容器中，本步操作進(jìn)行至少3次，得到超高純銅液；

26、(3)將超高純銅液升溫至1200-1300℃，靜置100-150min，將銅液在模具中澆鑄，得到超高純銅鑄錠；

27、或，將高純銅液升溫至1200-1300℃，加入高純金屬，靜置100-150min；然后在模具中澆鑄，得到超高純銅合金鑄錠。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

29、本發(fā)明提供的方法根據(jù)銅液中銅氧化物的熔化特點，經(jīng)過調(diào)控銅液溫度變化，使氧化物形成固體漂浮在銅液表面而除去，方法簡單高效，無需加入除雜試劑，將銅液中氧化物含量控制在300顆/克以下，尤其可以控制在30顆/克以下，氧化物去除率在70％以上，尤其可以達(dá)到97％以上。