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高純度金屬材料與濺鍍靶材
双击自动滚屏 发布者:wt365 发布时间:2006/11/2 阅读:3262

近兩年來,在國內相關產業不斷成長(半導體產業、光碟產業及平面顯示器產業)及相關研究機構的投入之下,「濺鍍靶材(Sputtering Targets)」似乎已經成為一個在國內金屬相關產業極為熱門且廣為被討論的名詞,而在此同時,由於對國內市場的看好,世界各國濺鍍靶製造商也開始積極的在國內展開部署,或設立代理商、或設立分公司(日本TOSOH公司)、或設廠生產(日本Mitsubishi、Japan Energy公司、Johnson Matthey公司等);而國內也開始有業者開始設廠(麗山、光洋、鑫科等公司)生產,一時之間,台灣儼然成為眾軍爭相逐鹿的殺戮戰場。

    工業材料研究所有鑒於產業之需求,於兩年前開始即開始投入相關之研究,在研究的規劃上,本所以(一)超高純度材料開發、(二)濺鍍靶材粉末冶金製程開發及(三)濺鍍薄膜分析技術開發等三方面進行相關之研究工作,目前已建立下列相關技術:

(一)   超高純度材料開發

1、    電子束精煉(Electron-Beam Remelting & Refining)技術 – 超高純度鈦精煉、高純度多晶矽精煉。

2、    區段熔煉純化技術(Zone-Refining Technique) – 超高純度鋁、銅純化。

(二)   濺鍍靶材粉末冶金製程開發

1、    可讀寫多次光碟(CD-RW、DVD-RAM、DVD-RW等)用記錄層、反射層及介電層相關濺鍍靶材全程製程技術。

2、    高純度鋁合金(Al-Ti、Al-Cr、Al-Nd、Al-Ta、Al-Si-Cu等)粉末製粉技術。

3、    ITO粉末物理法製程技術(專利申請中)。

4、    高密度ITO濺鍍靶燒結技術。

(三)   濺鍍薄膜分析技術

1、    薄膜光學特性分析技術。

2、    薄膜電阻係數量測技術。

3、    薄膜突起物(Hillock)分析技術。

對於相關已發展成熟之技術,本所歡迎國內相關業者共同開發及技術移轉,同時,對於國內有興趣投入此一高性能、功能性電子金屬材料開發之業者,本所有下列之建議與自我期許:

(1)  低階產品入手,可能造成削價競爭

以國內目前已投入量產濺鍍靶材的公司來看,清一色是從品質門檻較低、價格因素取勝的光碟用濺鍍靶入手,在製程上,也清一色的從一般金屬融煉(或真空融煉)及鍛造成型(Press或Rolling)為核心技術,必然的,在短期間內,光碟產業所用之大宗金屬(或金屬合金)濺鍍靶勢將開始在價格上逐漸滑落、利潤逐漸降低,因此,要維持公司的永續發展,在品質門檻較高的濺鍍靶產業(如半導體、平面顯示器)、技術門檻較高的濺鍍靶(如高密度、大尺寸之氧化銦錫濺鍍靶)、技術門檻較高的特殊製程(如高溫陶瓷燒結技術、特殊粉末冶金技術等)、原物料的開發上必須投入相當之心力。

(2)  結合濺鍍靶材使用者,合作開發

隨著濺鍍靶使用者(或產業)不斷在推陳出新的同時,作為一個濺鍍靶供應商必須隨時掌握客戶之研發動向及未來新產品之發展趨勢,早期投入相關濺鍍靶之開發;以DVD-RAM或DVD-RW光碟為例,在國內業者及研發單位(如工業材料研究所)為避免走上大量生產後需繳付巨額專利授權金的不歸路,早已投入新配方、新膜層的設計工作,而相關國內濺鍍靶供應商若能早一步提供廠商試驗品做為測試之用,未來在市場上必能搶下先機。

(3)  濺鍍靶原物料的掌握及開發

所謂濺鍍靶原物料,如超高純度(純度在99.999%以上)鋁、鈦、鉭、銅之於半導體產業用濺鍍靶;如高純度Ge-Sb-Te粉末製作技術之於光碟用相變化濺鍍靶;如氧化銦錫(ITO)粉末製作技術之於氧化銦錫濺鍍靶等,若不能掌握以上相關技術,則將落入低階濺鍍靶之生產者或獲利有限之代工型態加工廠;即使不能在短期間內掌握相關技術,也建議應早日與國外相關原物料主要供應商形成聯盟之合作型態。。

(4)  特殊製程的開發可以大幅提升品質

以光碟用之鋁合金(Al-Ti、Al-Cr)反射層濺鍍靶為例,國內所有廠家及部分國外廠家均採取合金融煉形成鑄錠及鍛打成型(或滾壓成型)製程製作,而日本神戶製鋼(Kobe Steel co.)是以較昂貴之Spray Forming及HIP等製程開發鋁合金濺鍍靶,然據筆者之實際經驗,無論是在鍍膜品質或濺鍍後靶材表面粗糙度上,日本神戶製鋼之鋁合金靶確實在品質上較其他公司產品高出一截。另以氧化銦錫(ITO)濺鍍靶為例,近十年來,在美國及日本專利案件中至少有百件以上,原因無他,各大濺鍍靶材公司都在尋找最便宜的製程來生產最高品質的氧化銦錫濺鍍靶;因此,在考慮成本及品質時,建議應朝特殊製程發展作為與其他廠家競爭的利器。

(5)  薄膜濺鍍技術的重要性

濺鍍靶材的使用者是濺鍍薄膜的製造者,而濺鍍薄膜的品質與濺鍍靶及濺鍍機息息相關,在國內濺鍍設備呈現寡占的情勢之下,對於濺鍍靶之新加入供應商而言,則將不可避免的必須與原設備配合,甚至與國外廠家之濺鍍靶製程條件相配合,因此,若沒有充分之薄膜濺鍍專業知識及經驗(包含濺鍍技術及薄膜分析技術),則將無法了解自我品質之差異,更無從談及Total Solution之服務。

(6)  新材料的開發是永續經營的不二法則

在銅導線製程真正用於半導體製程前,國外主要之半導體濺鍍靶供應商早已悄悄投入超高純度(6N)銅濺鍍靶之開發,也早已將試產之銅濺鍍靶送交濺鍍設備供應商(如Applied Materials公司、Anelva公司等)進行相關測試及驗證,如今,這些廠將也才能夠將產品送入如TSMC、UMC等公司進行上線生產之工作。在地球銦礦(In)有限、而顯示器產業使用氧化銦錫(ITO)濺鍍靶的量逐年增高的趨勢下,許多研究單位及濺鍍靶製造商早已投入新透明導電材料的開發,期盼能早早日開發出進可能不使用銦原料、而品質又與氧化銦錫類似之材料。
 
                                    
 
 

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