什麼是濺鍍(Sputtering)與靶材(Target)?
所謂的「靶材(Target)」其實就是一塊純度很高的金屬或非金屬材料,利用氬電漿(一團氬離子與電子)撞擊靶材,將靶材的原子撞出來的技術稱為「濺鍍(Sputtering)」,這是在晶圓廠裡面常見的一種薄膜成長技術,不論成熟製程或先進製程都用的到,通常用來製作積體電路的金屬導線。
以成長鎢(W)多晶薄膜為例,如圖三所示,其製作步驟如下:
1.將矽晶圓放在濺鍍機台的正極下方,做為「基板(Substrate)」。
2.將鎢(W)固體塊材,我們稱為「靶材(Target)」放在負極(帶負電)。
3.將氬氣(Ar)通入反應器,施加高電場形成氬電漿,也就是氬離子(帶正電)。
4.氬離子(帶正電)受到負極(帶負電)的吸引而撞擊鎢靶材,將鎢原子撞出。
5.被撞出來的鎢原子向矽晶圓(基板)移動,在基板上沉積形成鎢多晶薄膜。
濺鍍的原理與撞球相似,氬離子就好像是「母球」,鎢靶材的鎢原子就好像是「子球」,以氬離子(母球)將鎢靶材的鎢原子(子球)撞出即可,不必讓鎢靶材熔化,所以與鎢靶材本身的熔點無關,無論材料熔點高低均可使用。
光洋科關鍵技術,如何讓半導體大廠買單?
光洋科主要的技術是「廢靶材」回收與微量雜質分離純化,所謂的廢靶材就是晶圓廠使用過的殘留靶材,我們通常用磁場來控制靶材表面的氬電漿,但是磁場很難完全均勻,因此大約濺度30%靶材時表面就凹凸不平無法使用成為「廢靶材」,由於靶材都是純度很高的金屬或非金屬材料,剩下的70%廢靶材丟了很可惜,因此可以回收純化加上30%新原料再製成「新靶材」賣回晶圓廠。
以光洋科開發的「銅錳靶材(CuMn target)」為例,成功打入台積電先進製程3奈米供應鏈,主要是做為「種子層(Seed layer)」連接積體電路晶片上的水平方向金屬導線,3奈米先進製程使用的靶材品質要求很嚴格,純度必須達到99.9999%(計算金屬雜質的單位,又稱為6N,代表6個9),技術困難度極高,這就是我常說的先進製程材料,而且光洋科還是回收廢靶材,所以同時屬於循環經濟的廠商。
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由於銅錳靶材最多只能回收剩下的70%廢靶材,意思是必須加上30%新原料才能製作成晶圓廠可以使用的新靶材,而且新原料的純度必須達到99.9999%,這種高純度的銅原料採礦、冶煉、純化供應商都在日本與中國大陸,因此光洋科向中國光微購買6N的高純度銅原料,同時為了確保原料供應無虞,入股供應商在商業上是常見的合作模式,這是為了輸入銅原料,而不是輸出技術。