Subject：电解抛光技术半导体气体供应零组件要求高洁净性、表面平滑 .PDF

Subject：電解拋光技術 半導體氣體供應零組件要求高潔淨性 、表面平滑性、抗蝕性、低洩漏 率等 ，目前適用於半導體元件的表面處理方法有：機械拋光法+化學 鈍化法 、化學抛光法(chemical polishing, CP)、光輝熱處理(bright annealing, BA)與電解拋光法(electro-polishing, EP)等。由於電 解拋光法具有以下幾種特性 ，衍然已成為半導體製程中重要閥件與零 組件處理流道表面的主要方法 。 ● 鈍化層 ：不銹鋼材料在進行EP處理後的表面 ，會在表面生成鈍化 層，鈍化層生成原因是因為 EP在處理時 ，鐵鎳移去的速率比鉻 快，造成表面富鉻化效應 ，同時在表面生成氧化鉻層，可有效提 昇表面抗腐蝕能力 ，此為其他種抛光無法達到的特色。 ● 光澤化 ：抛光能力優越，較機械抛光更佳，可以達到鏡面級的光 澤，商品化的管件可以用 EP達到 Ra=0.01µm的層次 。 ● 高潔淨度 ：EP製程將工程表面移去一層，因此表面之髒汙層、氧 化層 、雜質層、碳化層、應力層等，都會被EP所移去 ，同時表面 平坦化 ，無藏污納垢的凹陷，因此可使工件表面達到高潔淨層度。 ● 特殊形狀加工 ：EP過程中，接觸工件的僅有電解液，工件在處理 過程中 ，不受任何應力 ，可處理薄型工件，且可除去因機械加工 產生的表面應力層 。同時，EP可處理特殊形狀工件，對於特殊形 狀表面可均勻拋光 ，對於小型工件的外部EP處理可大批量一次進 行，可減少加工時間 。 由於 EP處理具有以上幾項優點 ，因此在半導體設備的氣體供應元件 中被大量使用 ，也因為僅有EP可以達到表面超高潔淨度之要求 ，且 對於氣體流道的鈍化效果可提供優越的抗腐蝕能力 ，能確保管件不受 多種特別強腐蝕性氣體腐蝕，在對於線幅越來越小的半導體製程中， 潔淨度的要求越來越高之條件下 ，未來對EP處理之產品的要求勢必 越來越重要 。 電解拋光技術在歐美早已成熟 30年以上 ，直到近年來半導體工業的 發展 ，才使得這項技術在國內有發展之契機。EP技術可分為外表面 與內孔表面兩種 ，數年前國內業者始引進外表面EP技術 ，然而內孔 表面EP技術因涉及電極夾治具的設計障礙 ，致使國內業者仍缺乏這 方面之技能 。本部門從事半導體設備與閥件之研發，深深瞭解EP關 鍵技術在各項零組件流到表面處理的重要性 ，因此致力於研究與開發 內孔表面 EP技術 ，以提昇本部門在關鍵零組件之研發與製造之能力。 電解拋光原理 電解拋光原理乃將工件接於陽極 ，以某種金屬接於陰極，置於電解液 中通以直流電 ，以電解作用將工件表面金屬移除 ，亦即反電鍍作用， 如圖 2-3所示 。在適當的電解液和操作條件下，使工件表面發生材料 之消蝕 ，具有清除毛稜之作用，使工件表面光澤化與平坦化。以不銹 鋼而言 ，所含之元素如鐵、鉻、鎳都同時參與此反電鍍反應，在工件 表面發生材料之消蝕 ，並發生表面平順化作用，造成拋光效果。在此 同時也會生成一些副產物 ，這些副產物必須小心地予以控制以得到最 高的拋光品質 ；例如不銹鋼所含之不同金屬成分有所差異，元素的溶 解移除速率也就不盡相同 ，鐵原子會先被移除掉，因此留下的表面鎳 與鉻含量會變高 ，使得表面出現 “富鉻化”的效果 ，產生EP工件重 要的鈍化層 ，此乃有助於提昇工件表面的抗蝕能力。 ++ ++ 工 陽 作