专利名称：硅靶材表面处理方法
技术领域：
本发明涉及一种硅靶材表面处理方法，特别涉及一种能够去除硅靶材表面微裂痕的娃祀材表面处理方法。
背景技术：
现今溅镀镀膜的方法广泛应用于半导体产业、光电制造业或食品包装业等，且于光电制造业中又以介质膜(如氧化物膜或氟化物膜)的使用比例较高。其中，该介质膜的选择更以氧化硅薄膜为主，利用该氧化硅薄膜具有光穿透性、热稳定性、化学惰性等不同的特点运用于不同的产业，而具有较佳的经济效益。目前多利用硅靶材作为原料，采用反应性溅镀法于基材表面沉积氧化硅薄膜，以将该硅靶材置于溅镀腔室后持续通入氧气，使得该硅靶材表面逐渐生成氧化硅膜，再经由 高能电浆轰击该硅靶材表面的氧化硅膜，而使该氧化硅粒子自该硅靶材脱离沉积于该基材上，以完成氧化硅薄膜的溅镀制程。然而，氧化硅薄膜的溅镀过程系属反应性溅镀，故于溅镀过程中该硅靶材会与氧气持续作用而反复生成氧化硅膜，再加上电浆轰击的路径具有预定间距，以致于该硅靶材未经电浆轰击处逐渐堆栈氧化硅膜。由于该氧化硅膜与硅靶材具有不同的热膨胀系数，往往容易因该硅靶材的热膨胀系数高于氧化硅模，而于同样环境下具有较大幅度的收缩或膨胀，进而于冷热交替的溅镀过程中形成不同的应力，使得该氧化硅膜与硅靶材表面产生接触不良的情形而导致该氧化硅膜逐步剥离。如此，严重降低该硅靶材的使用寿命且相对影响沉积于基材表面的氧化娃膜质量。为了维持该氧化硅膜的质量及沉积效率，多数业者于该硅靶材表面进行喷砂处理，由此增加该硅靶材的表面积(硅靶材表面粗度达3. O微米)，使得该硅靶材于反应性溅镀的过程可以于同时间生成较多的氧化硅膜，以此提升该氧化硅膜的沉积质量与效率。然而，经喷砂处理后的硅靶材虽增加了表面积而可以于同时间下生成较多的氧化硅膜，但因硅靶材表面粗糙度的提升反而容易于该硅靶材上生成较多的微裂痕(micix)crack)。由于存在于该硅靶材表面的微裂痕为造成该氧化硅膜剥离的另一原因。因此，经喷砂处理硅靶材的方法仍然存在有氧化硅膜自该硅靶材表面剥离的困扰，非但无法改善该硅靶材长时间使用下良率不佳的情形，甚至因该微裂痕于硅靶材表面的大量增加而导致该氧化硅膜大面积的剥落。于此，仍然无法延长该硅靶材的使用寿命，以及有效解决该氧化硅膜沉积质量与效率不佳的问题。为此，业者更以各种表面处理方法对该硅靶材进行加工(如机械研磨、抛光、化学蚀刻等)，以期望解决氧化硅膜剥离的现象。然而，现有以机械研磨(如树脂砂轮、陶瓷砂轮、砂纸等)进行表面处理的方法通常仅能于该硅靶材表面做浅层研磨以改变该硅靶材表面的粗糙度，以及去除残留于该硅靶材表面的碎化物，以致于传统机械研磨的作法仍旧无法伸入该硅靶材表面的微孔隙均匀施予研磨切削力，以有效解决该硅靶材表面微裂痕的问题。甚至，使用化学蚀刻技术对硅祀材进行表面处理时，更可能因化学蚀刻溶液与硅靶材进行反应而产生新的硅化物质，使得该硅靶材表面不仅生成氧化硅膜更同时披覆有硅化物质，而于后续电浆轰击硅靶材时共同沉积于基材的表面。如此，该经化学蚀刻后的硅靶材用于溅镀生成氧化硅薄膜的品质着实令人堪忧。有鉴于此，确实有必要发展一种足以有效去除该硅靶材表面微裂痕的硅靶材表面处理方法，以解决该硅靶材于溅镀过程所衍伸的种种问题。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种娃祀材表面处理方法，其能够伸入娃祀材表面的微孔隙均匀施予研磨切削力，以有效去除硅靶材表面微裂痕，而延缓氧化硅膜自该硅靶材剥离的情形。本发明的另一个目的在于，提供一种硅靶材表面处理方法，能够延长硅靶材的使用寿命，以提升溅镀氧化硅膜的效率及质量。
为达到前述发明目的，本发明的硅靶材表面处理方法，以多个弹性针状物对一硅靶材进行研磨，使得该多个弹性针状物伸入该硅靶材表面的微孔隙均匀施予研磨切削力，以去除该硅靶材表面的微裂痕，其中该硅靶材去除表面微裂痕后的表面粗度为O. I至O. 3微米。其中，该多个弹性针状物形成一钻石毛刷，以利用该钻石毛刷对该硅靶材进行研磨，该弹性针状物由塑料混掺钻石颗粒而成，且该弹性针状物之线径为O. 6^1. 2毫米，该钻石毛刷的型号系为18(Γ800号。
图I为本发明以钻石砂轮处理的硅靶材表面晶相图。图2为本发明以氢氧化钾处理的硅靶材表面晶相图。图3本发明以钻石毛刷处理的娃祀材表面晶相图一。图4本发明以钻石毛刷处理之硅靶材表面晶相图二。
具体实施例方式为了更好地理解本发明的特征及其所能达到的效果，以下结合附图对本发明较佳实施例进行详细说明。本发明较佳实施例的硅靶材表面处理方法，以多个弹性针状物对一硅靶材进行研磨，使得该多个弹性针状物伸入该硅靶材表面的微孔隙均匀施予研磨切削力，以去除该硅靶材表面的微裂痕，其中该硅靶材去除表面微裂痕后的表面粗度为O. I至O. 3微米。详细地说，利用该多个弹性针状物所形成的一钻石毛刷对该硅靶材进行表面研磨处理，由于该钻石毛刷表面具有高密度的弹性针状物，且该弹性针状物由塑性材料(如塑料、橡胶等)混掺钻石颗粒而成，故该钻石毛刷具有较佳的弹性及排列间隙。当该钻石毛刷对该硅靶材进行研磨的过程中，于该硅靶材表面研磨生成的碎屑能够轻易自各该弹性针状物排列间所存在的微细间隙排出，由此避免该些研磨碎屑对该硅靶材表面造成二度破坏而于该硅靶材表面的微孔隙产生更严重的微裂痕；再且，更可以利用该钻石毛刷表面的多个弹性针状物伸入该硅靶材表面的微孔隙进行点状施力，以通过该点状施力的研磨方法对该硅靶材表面产生平均的切削力度，以抚平该硅靶材表面的不均匀颗粒，甚至伸入该硅靶材表面的微孔隙去除其表面的微裂痕，使得该硅靶材表面粗度达到O. I至O. 3微米。其中，该钻石毛刷可以选择由线径为O. 6^1. 2毫米的弹性针状物所组成，且该钻石毛刷之型号可以选择为18(Γ800号；另外，该钻石毛刷较佳以一机台带动，且以60(Tl800RPM的转速对该硅靶材进行研磨。举例而言，本实施例最优地以弹性针状物的线径为O. 6毫米且型号为200号的钻石毛刷进行该硅靶材的研磨，且较佳以每次研磨量为O. 05、. 15mm的切削深度对该硅靶材进行研磨，使该钻石毛刷平均施力于该硅靶材表面的微孔隙，进而去除该硅靶材表面的微裂痕，且待该硅靶材表面粗度研磨至O. I微米后，以清水洗净 该硅靶材表面再以高压空气干燥，即可获得去除表面微裂痕的硅靶材。再且，本发明另以弹性针状物的线径为O. 8毫米且型号为400号的钻石毛刷进行该硅靶材的研磨，经由上述相同的方法去除该硅靶材表面的微裂痕，且同样待该硅靶材表面粗度研磨至O. I微米后，以清水洗净该硅靶材表面再以高压空气干燥，以获得去除表面为裂痕的硅靶材。另外，由上述处理所获得表面无微裂痕的硅靶材还可以接合于具有高导热效果的一铜背板，由此将该硅靶材作为后续溅镀氧化硅膜所需的原料，以于电浆轰击该硅靶材时能够于基材上沉积出质量较佳的氧化硅膜。经由本发明的硅靶材表面处理方法获得的硅靶材，可以通过该钻石毛刷表面的多个弹性针状物排列所形成的多个微细间隙，以及高密度弹性针状物组成该钻石毛刷所具有的较佳弹性，进一步深入该硅靶材表面的微孔隙均匀施予研磨切削力，且同时经由该多个微细间隙排除研磨碎屑，以避免该些研磨碎屑对硅靶材表面的二次撞击，而能够完整除去该硅靶材表面所产生的多个微裂痕，使得该硅靶材表面粗度维持于O. I微米。由此，不仅可以延缓生成于该硅靶材表面的氧化硅膜产生剥离的现象，而于该硅靶材表面获得厚度较佳的氧化娃膜，以同时将该娃祀材的使用寿命由最初的每小时1000 1200千瓦(kw/hr)提升为每小时2800千瓦(kw/hr)，更可以利用长效且高质量的硅靶材于反应性溅镀的过程中持续于该娃祀材表面生成氧化娃膜，以维持派镀氧化娃膜于基材表面的较佳质量及效率。为了证实本发明利用钻石毛刷对该硅靶材进行研磨后，相较于现有的机械研磨及化学蚀刻法确实可以有效去除该硅靶材表面的微裂痕，达到延缓氧化硅膜于该硅靶材剥离的现象。本实施例以扫描式电子显微镜(scanning electronic microscopy, SEM)观察该硅靶材表面晶相，其结果如图I至3图所示。如图I所示，其利用200号的钻石砂轮(陶瓷砂轮)对该硅靶材研磨至该硅靶材表面厚度去除O. 5_后的结果，其中该硅靶材的表面粗度为I. 2微米。由图标中央位置可明显看到箭头所指处具有多处不规则的晶相态样，该不规则的晶相态样即代表该硅靶材表面所生成的微裂痕。如此，以钻石砂轮研磨该硅靶材表面后无法有效去除其表面微裂痕，以致于仍然存在氧化硅膜自该硅靶材剥离的隐忧。如图2所示，其利用氢氧化钾溶液对该硅靶材进行蚀刻且持续以超音波振荡10分钟后的结果，其中该氢氧化钾溶液的重量百分比浓度为30%。由图标中央位置可明显看到箭头所指处具有不规则的晶相态样，该不规则的晶相态样即代表该硅靶材表面所生成的微裂痕。如此，以氢氧化钾溶液蚀刻该硅靶材表面后无法有效去除其表面微裂痕，以致于仍然存在氧化硅膜自该硅靶材剥离的隐忧。如图3及4图所示，其本发明分别以200号及400号的钻石毛刷对该硅靶材研磨至该硅靶材表面厚度去除O. 5_后的结果，其中该硅靶材的表面粗度为O. I微米。由该第3及4图的图示均可明显看出该硅靶材表面呈现平滑的晶相态样，而没有如图I及图2所示的不规则晶相，以此证实经由本发明钻石毛刷研磨该硅靶材表面后可以有效去除其表面微裂痕，进而延缓氧化硅膜自该硅靶材剥离的现象。如此，确实可以有效延长该硅靶材的使用寿命，且以该硅靶材进行后续溅镀镀膜作业时，更可以提升溅镀氧化硅膜于基材表面的效率，且同时于基材表面获得质量较佳的氧化娃膜。本发明的硅靶材表面处理方法能够去除硅靶材表面微裂痕，以达到延缓氧化硅膜自该硅靶材剥离的效果。
本发明硅靶材表面处理方法能够延长硅靶材的使用寿命，以达到提升溅镀氧化硅膜效率及质量的效果。以上所述实施例只用于说明本发明的技术思想及特点，其目的是使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但不应该以此限定本发明专利的实施范围，所属领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行等同变化和改进，都应该属于本发明所保护的技术范围。
权利要求
1.一种硅靶材表面处理方法，其特征在于，以多个弹性针状物对一个硅靶材进行研磨，使得该多个弹性针状物伸入该硅靶材表面的微孔隙均匀施予研磨切削力，以去除该硅靶材表面的微裂痕，其中该硅靶材去除表面微裂痕后的表面粗度为O. I至O. 3微米。
2.根据权利要求I所述的硅靶材表面处理方法，其特征在于，该多个弹性针状物形成一个钻石毛刷，以利用该钻石毛刷对该硅靶材进行研磨，且该弹性针状物由塑料混掺钻石颗粒而成。
3.根据权利要求I或2所述的硅靶材表面处理方法，其特征在于，该弹性针状物的线径为O. 6 I. 2毫米。
4.根据权利要求2所述的硅靶材表面处理方法，其特征在于，该钻石毛刷的型号为180 800 号。
5.根据权利要求I或2所述的硅靶材表面处理方法，其特征在于，另将去除表面微裂痕的硅靶材接合一个铜背板，以作为一个溅镀硅靶材。
全文摘要
一种硅靶材表面处理方法，以多个弹性针状物对一硅靶材进行研磨，使得该多个弹性针状物伸入该硅靶材表面的微孔隙均匀施予研磨切削力，以去除该硅靶材表面的微裂痕，其中该硅靶材去除表面微裂痕后的表面粗度为0.1至0.3微米。由此，可以延缓生成于该硅靶材表面的氧化硅膜产生剥离的现象，以延长该硅靶材的使用寿命，且提升该氧化硅膜溅镀于基材表面的速率及质量。
文档编号C23C14/34GK102816994SQ20121018378
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月5日 优先权日2011年6月8日
发明者黄建尧, 孙明义, 余建辉 申请人:鑫科材料科技股份有限公司