本發明涉及一種陽極材料的制備方法及陽極材料，特別是涉及一種用于電鍍的陽極材料的制備方法及具有黑膜的陽極材料。

背景技術：
在早期的銅電鍍制程中，是以金屬銅作為陽極材料。由于使用銅作為陽極會于溶解一價銅時造成不均化反應(heterolyticreaction)而產生金屬銅或氧化銅的粒子，且以銅作為陽極的特性在于銅析出速率快，但溶解銅時的不均化反應與快速析出銅卻也導致許多缺點。例如：電鍍液中的銅含量太高，而使電鍍液中多余的銅粉及陽極泥不斷增加，從而污染被電鍍物；此外，經電鍍而于析出的銅的表面也由于銅析出速率過快而粗糙不細致。而后，美國研究學者Neverse等人發現，在金屬銅中摻雜少量磷所形成的銅磷合金，再經過電鍍制程后，會于該銅磷合金陽極材料的表面形成一具導電性的黑膜。該黑膜的主要元素為銅、磷、氯，該黑膜可抑制一價銅的不均化反應，進而避免金屬銅或氧化銅的生成，因而抑制銅粒子的產生。美國專利號第US6783611號揭示一種形成用于電鍍的陽極材料的制備方法，主要是將一已摻雜磷的銅磷合金粗胚經熱處理而使其再結晶而得到適于銅電鍍制程的晶粒尺寸的陽極材料。然而，上述用于電鍍的陽極材料的制備方法的主要缺點在于：磷元素于制作過程中易于晶粒邊界或樹枝狀組織邊界中析出，造成銅磷合金靶材中的磷元素分布不均，所以，即便使用銅磷合金作為陽極，仍會因磷的分布不均勻，導致磷含量高的區域表面所形成的黑膜較厚處容易脫落，磷含量低的區域表面所形成的黑膜薄層處易生成金屬銅或氧化銅，且當這些銅及氧化銅粒子存在于電鍍浴(platingbath)中并附著于被電鍍材表面(陰極表面)，將成為半導體晶圓等被電鍍材表面的污染源或凸起等的電鍍缺陷。所以，有許多文獻記載如何得到品質較佳的用于電鍍的陽極材料。例如，日本專利公開號P2011-162875A對電鍍的含磷的銅金屬給予加工偏錯(processingskewness)后，接著再結晶化熱處理，借以提高所謂特種結晶(specialgrainboundary)的形成比例：利用特種結晶不易發生選擇性溶解，以抑制未溶解的結晶粒的剝離，而形成均勻的黑膜。則能在電解初期形成均勻的黑膜，可防止黑膜的脫落進而大幅度降低因陽極淤渣所引起的電鍍不良。因此，如何使黑膜均勻地分布于用于電鍍的銅磷合金陽極材料的表面，進而提供品質優良黑膜的品質，是所屬技術領域的研究人員持續研究與發展的方向。

技術實現要素：
發明人就對電鍍銅時的銅磷陽極的磷元素分布狀況與陽極淤渣的發生、電鍍缺陷的關連性加以專心研究后發現：借由“改良陽極材料的磷元素分布均勻性”，可于電鍍過程中產生一層均勻的黑膜，可安定地進行減少粒子附著于被電鍍物表面的銅電鍍制程。本發明的目的在于提供一種可以提高后續銅電鍍制程良率的用于電鍍的陽極材料的制備方法。本發明的另一目的在于提供一種可以提高后續銅電鍍制程良率的具有黑膜的陽極材料。于是，本發明用于電鍍的陽極材料的制備方法，包含一個步驟a，及一個步驟b。該步驟a以成型方式制備一個銅磷合金粗胚，該銅磷合金粗胚的磷含量大于0，且小于0.1wt%。步驟b將該銅磷合金粗胚進行均質化熱處理，并在均質化熱處理完成后以淬冷方式進行冷卻，得到一個用于電鍍的陽極材料。較佳地，前述用于電鍍的陽極材料的制備方法，其中，該步驟a的成型方法選自真空熔煉、大氣熔煉，及噴覆成型。較佳地，前述用于電鍍的陽極材料的制備方法，其中，該步驟b該銅磷合金粗胚的均質化熱處理是在溫度范圍為540至1085℃間進行。較佳地，前述用于電鍍的陽極材料的制備方法，其中，該步驟b的該銅磷合金粗胚是在溫度范圍為800至1050℃間進行5至8小時的均質化熱處理。較佳地，前述用于電鍍的陽極材料的制備方法，還包含一個實施于該步驟b后的步驟c，將該用于電鍍的陽極材料進一步進行熱機處理后再進行淬冷。較佳地，前述用于電鍍的陽極材料的制備方法，其中，該步驟c的熱機處理選自熱鍛造、熱壓延、冷壓延、熱油壓，及前述的一組合配合退火熱處理。較佳地，前述用于電鍍的陽極材料的制備方法，其中，該淬冷方式以選自水冷及油冷方式進行冷卻。較佳地，前述用于電鍍的陽極材料的制備方法，其中，以淬冷方式進行冷卻的冷卻液體的平均溫度不大于60℃。再者，本發明具有黑膜的陽極材料，包含一個包括一個表面的本體，及一層覆蓋于該表面的黑膜。該本體是由銅磷合金構成，以該銅磷合金的重量百分比為100%計，該銅磷合金的磷含量大于0，且小于0.1wt%，且該黑膜于該本體表面的每一平方公分的單位面積覆蓋率不小于98%。較佳地，前述具有黑膜的陽極材料，其中，該本體是以上述用于電鍍的陽極材料的制備方法而得。本發明的有益效果在于：于均質化熱處理后將該銅磷合金粗胚浸置于冷卻液體中，以快速降溫的淬冷方式進行冷卻，進而使所制得的用于電鍍的陽極材料中磷元素分布均勻，而可供后續電鍍在表面形成的黑膜非常均勻。應理解，在本發明范圍內中，本發明的上述各技術特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附圖說明圖1是說明本發明用于電鍍的陽極材料的制備方法的第一較佳實施例的流程圖；圖2是說明本發明用于電鍍的陽極材料的制備方法的第二較佳實施例的流程圖；圖3是說明本發明用于電鍍的陽極材料的制備方法的第三較佳實施例的流程圖；圖4是說明本發明具有黑膜的陽極材料的剖視示意圖；圖5是說明該用于電鍍的陽極材料于電鍍槽中進行銅電鍍制程的局部剖視示意圖；圖6是說明該具體例的具有均勻黑膜的陽極材料的裸視圖；圖7是說明該具體例的黑膜均勻分布的光學顯微鏡圖(OpticalMicroscope，以下簡稱OM圖)；圖8是說明該比較例1的具有黑膜的陽極材料，且黑膜呈現樹枝狀的裸視圖；圖9是說明該比較例1的黑膜不均勻，呈現樹枝狀的OM圖；圖10是說明該比較例2的具有黑膜的陽極材料，且黑膜呈現出具有鏤空區域的點狀的裸視圖；及圖11是說明該比較例2的黑膜不均勻，呈現出具有鏤空區域的點狀的裸視圖。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明：參閱圖1，本發明用于電鍍的陽極材料的制備方法的第一較佳實施例包含一個步驟11，及一個步驟12。該步驟11是以成型方式制備一個銅磷合金粗胚，且所制成的銅磷合金粗胚的磷含量大于0，且小于0.1wt%。該步驟12是將該銅磷合金粗胚進行熱處理，并在熱處理完成后以淬冷的方式進行冷卻，得到一磷元素分布均勻的用于電鍍的陽極材料。以下將敘述該第一較佳實施例的詳細步驟。首先，進行該步驟11，先在金屬銅中摻入磷元素，并使其磷含量不大于0.1wt%，并將其放置于一個真空爐中，以真空熔煉的方式進行熔煉鑄造。其中，真空熔煉即是在真空度為10-2至10-4mmHg的真空爐中對一銅、磷原料進行加熱熔煉處理，優點在于可防止銅、磷原材料氧化，可獲得具有較佳的熔煉品質的銅磷合金粗胚。此外，該步驟11的成型方式除了真空熔煉外，還可選自大氣熔煉，及噴覆成型，主要的目的在于初步地混合銅與磷，成為該銅磷合金粗胚。當使用于噴覆成型方式時，噴涂距離范圍為0-100mm，霧化壓力范圍為5-60bar，孔徑的范圍為3-7mm。接著，進行該步驟12，對該銅磷合金粗胚進行溫度范圍為540至1085℃的熱處理，特別是指使銅磷合金粗胚初步呈現均勻分布的均質化熱處理。其中，均質化熱處理指的是將該銅磷合金粗胚進行長時間的高溫熱處理，使磷元素于過程中獲得足夠能量與時間能進行擴散，最后使粗胚內部磷元素達均勻分布。并于均質化熱處理后將該銅磷合金粗胚浸置于冷卻液體中，以快速降溫的淬冷方式進行冷卻，即制得磷元素分布均勻并以銅磷合金形成的用于電鍍的陽極材料。在該第一較佳實施例中，該淬冷方式是以水冷為主，以平均溫度不大于60℃的水作為冷卻液體進行淬冷。但該淬冷方式不以水冷為限制，也可利用油冷作為淬冷方式，只要該冷卻液體的平均溫度不大于60℃即可；再者，由于冷卻液體的溫度遠低于剛完成熱處理后的銅磷合金粗胚，且冷卻液體直接接觸銅磷合金粗胚，而使得銅磷合金粗胚通過熱傳導的方式快速降溫。因此，若與放置于真空爐中而未取出并靜待真空爐自高溫緩慢降至與室溫成熱平衡狀態的銅磷合金陽極材料相比，利用淬冷方式降溫的陽極材料的降溫速率明顯高出許多。其中，均質化熱處理的目的在于使偏析在晶粒邊界或樹枝狀組織邊界的磷元素借由擴散重新分布，而得磷元素分布均勻。所以較佳地，該步驟12中，均質化熱處理的溫度需低于銅磷合金粗胚的熔點，且高于銅磷合金粗胚的熔點的50%；也就是均質化熱處理的溫度范圍界于540℃至1085℃。又，當均質化熱處理溫度范圍大于800℃時，磷的分布狀態更為均勻，且均質化熱處理溫度小于1050℃時磷元素較不易揮發；所以更佳地，均質化熱處理的溫度范圍在800℃至1050℃時，可獲得磷分布均勻性較佳的銅磷合金粗胚。且具體的說，均質化熱處理是于高溫爐中加熱一個預定時間使磷元素分布分布均勻，該預定時間至少需4小時；較佳地，該預定時間為5～8小時。均質化熱處理后立即進行淬冷抑制磷元素于降溫的過程中偏析至晶粒邊界或樹枝狀組織邊界。因此，完成淬冷后的磷元素是平均且均勻地分布于該用于電鍍的陽極材料中。參閱圖2，本發明用于電鍍的銅磷合金陽極材料的制備方法的一第二較佳實施例與該第一較佳實施例相似，其不同處在于該第二較佳實施例還包含一個步驟13。雖然經該步驟12所形成的用于電鍍的陽極材料中的磷元素分布狀態已較目前的陽極材料中的磷分布狀態均勻，但為了得到更小晶粒的陽極材料，該第二較佳實施例的步驟13是于該步驟12后進行：將該用于電鍍的陽極材料進一步地進行熱機處理，并在熱機處理后以淬冷的方式進行冷卻，進而可在完成該步驟13后，使得用于電鍍的陽極材料中的磷分布狀態較該第一較佳實施例所制得的用于電鍍的陽極材料的磷分布狀態更為均勻。在該第二較佳實施例中，該步驟13的熱機處理為熱鍛造與冷壓延，并于熱鍛造與冷壓延后進行退火，接著，再于退火后進行淬冷，該淬冷方式為水冷。在此還需提出說明的是，該步驟13的熱機處理并不限制于高溫處理，熱機處理指的是供該用于電鍍的陽極材料受外力(例如：機械應力)處理后可打斷存在于其中的樹枝狀組織，同時使該陽極材料的晶粒尺寸更細化，進而可使磷分布狀態更為均勻。所以該步驟13的熱機處理可選自熱鍛造、熱壓延、冷壓延、熱油壓，及前述的一組合配合退火熱處理，但熱機處理不限于上列方式，只要可打斷存在于其中的樹枝狀組織并且使該陽極材料的晶粒尺寸更細化即可；該步驟13的淬冷方式類似該步驟12的淬冷方式，可選自水冷或油冷，并配合該用于電鍍的陽極材料直接接觸平均溫度不大于60℃的冷卻液體進行淬冷。參閱圖3，本發明用于電鍍的銅磷合金陽極材料的制備方法的一第三較佳實施例與該第二較佳實施例相似，其不同處在于該第三較佳實施例包含多個步驟13，而在以下說明中，以2個步驟13做說明，也就是該第三較佳實施例較該第二較佳實施例多進行1個步驟13，但不以此為限制。該第三較佳實施例的實施步驟的依序為步驟11步驟12步驟13步驟13。第2個步驟13的熱機處理為冷壓延及冷壓延后所進行的退火，并在完成退火后以淬冷方式進行冷卻。其中，該淬冷方式仍將該用于電鍍的陽極材料直接接觸并浸置于平均溫度不大于60℃的冷卻液體中進行淬冷。由于該第三實施例較該第二實施例多一個步驟13，而可制得磷元素分布狀態較該第二實施例更為均勻且晶粒尺寸更細化的用于電鍍的陽極材料。由于該第一至第三較佳實施例所制得的用于電鍍的陽極材料的磷分布狀態較僅經過熱機處理所得到的陽極材料的磷元素分布狀態均勻，所以可將該第一至第三較佳實施例所制得的用于電鍍的陽極材料應用作為如圖4所示的具有黑膜的陽極材料。參閱圖4，該具有黑膜的陽極材料2包含一個本體21，及一層黑膜22。該本體21包括于后續應用于銅電鍍制程時浸置于電鍍液中的一個表面211，且該本體21即是本發明用于電鍍的陽極材料的制備方法的該第一至第三較佳實施例所制得的用于電鍍的陽極材料。該黑膜22于電鍍過程中自然形成于該本體21的表面211，且該黑膜22主要由銅、磷及氯等元素組成。參閱圖5，其中，該電鍍制程的電鍍槽中的電解液3含有濃度為10-70g/L的硫酸銅、10-300g/L的硫酸，及20-100mg/L的氯，攪拌電鍍槽中地電鍍液，并以該用于電鍍的陽極材料作為陽極，以一石墨作為陰極4；接著，以電流密度1A/dm2(又稱ASD)作為直流電源，于室溫中進行為時15分鐘的電鍍制程。再者，該本體21的磷含量大于0，且小于0.1wt%。由于該黑膜22形成于該本體21的表面211，并配合該本體21中呈均勻分布的磷元素，而使該黑膜可均勻地形成于該本體21的表面211。利用磷元素均勻地分布于用于電鍍的陽極材料所構成的本體21中，供后續電解后于該本體21的表面211形成均勻的黑膜22，避免后續銅電鍍制程中，一價銅的不均化反應會產生金屬銅或氧化銅的粒子，從而污染被電鍍物。以下是本發明具有銅磷合金陽極材料的具體例，及比較例。[具體例](1)以真空熔煉法的成型方式制得一個磷含量為0.065%的銅磷合金粗胚。(2)將該銅磷合金粗胚以950℃的溫度進行為時5小時的均質化熱處理，再于均質化熱處理后立即將該銅磷合金粗胚放置于平均溫度不大于60℃的水中，以水冷的淬冷方式進行淬冷，而得到一個用于電鍍的陽極材料。(3)將該用于電鍍的陽極材料進行熱鍛造，再于熱鍛造后以600℃的溫度進行為時1小時的退火，并在退火后隨即將該用于電鍍的陽極材料放置于平均溫度為不大于60℃的水中，以水冷的淬冷方式進行冷卻。(4)將該銅磷合金陽極材料進行冷壓延，再于冷壓延后以600℃的溫度進行為時1小時的退火，并在退火后隨即將該用于電鍍的陽極材料放置于平均溫度為不大于60℃的水中，以水冷的淬冷方式進行冷卻。(5)以300號砂紙研磨該用于電鍍的陽極材料作為其表面處理。(6)參閱圖5，準備一個電鍍槽，該電鍍槽中的電解液3含有濃度為30g/L的硫酸銅、180g/L的硫酸，及50mg/L的氯，攪拌電鍍槽中的電鍍液，并以該用于電鍍的陽極材料作為陽極，以一個石墨作為陰極4；接著，以電流密度1A/dm2(又稱ASD)作為直流電源，于室溫中進行為時15分鐘的電鍍制程，而于該用于電鍍的陽極材料表面形成黑膜。[比較例1](1)以一般真空熔煉法的成型方式制得一個磷含量為0.065%的銅磷合金粗胚。(2)先以800℃預熱銅磷合金粗胚1小時，先經過熱油壓后，再進行冷壓延。(3)最后，以800℃退火一小時，隨后空冷冷卻，制得該用于電鍍的陽極材料的比較例1。(4)參閱圖5，準備一個電鍍槽，該電鍍槽中的電解液3含有濃度為30g/L的硫酸銅、180g/L的硫酸，及50mg/L的氯，攪拌電鍍槽中的電鍍液，并以該用于電鍍的陽極材料作為陽極，以一石墨作為陰極4；接著，以電流密度1A/dm2(又稱ASD)作為直流電源，于室溫中進行為時15分鐘的電鍍制程，而于該用于電鍍的陽極材料表面形成黑膜，制得具有黑膜的陽極材料的比較例1。[比較例2](1)以一般真空熔煉法的成型方式制得一個磷含量小于0.1wt%的銅磷合金粗胚。(2)先以800℃預熱銅磷合金粗胚1小時，再進行熱油壓。(3)接著，以800℃退火一小時，隨后空冷自然冷卻，再進行冷壓延。(4)最后，以700℃退火一小時，隨后空冷自然冷卻，制得該用于電鍍的陽極材料的比較例2。(5)參閱圖5，準備一個電鍍槽，該電鍍槽中的電解液3含有濃度為30g/L的硫酸銅、180g/L的硫酸，及50mg/L的氯，攪拌電鍍槽中的電鍍液，并以該用于電鍍的陽極材料作為陽極，以一石墨作為陰極4；接著，以電流密度1A/dm2(又稱ASD)作為直流電源，于室溫中進行為時15分鐘的電鍍制程，而于該用于電鍍的陽極材料表面形成黑膜。制得具有黑膜的陽極材料的比較例2。<分析結果>以上述[具體例]及[比較例]進行分析，主要是分析黑膜的成膜品質。在此需先說明的是，本分析是直接分析陽極材料上形成的黑膜，而非分析用于電鍍的陽極材料的磷含量的原因是：磷含量小于0.1wt%，已小于EDS與EPMA的量測極限，而無法以EDS與EPMA量測。所以，以具有黑膜的陽極材料的黑膜品質推測用于電鍍的陽極材料中的磷元素分布狀態。當黑膜的成膜顏色均勻(如圖6、圖7)，表示用于電鍍的陽極材料中磷呈現均勻分布狀態；當黑膜的成膜顏色不均勻，例如黑膜間有樹枝狀的膜厚較薄的區域(如圖8、圖9)，或呈現金屬銅顏色的鏤空區域(如圖10、圖11)，表示用于電鍍的陽極材料中磷元素也呈現非均勻的分布狀態，造成黑膜無法均勻覆蓋該用于電鍍的陽極材料的表面。參閱圖6、圖7，圖6為該[具體例]的裸視圖，圖7為光學顯微鏡圖(OpticalMicroscope，以下簡稱OM圖)，由圖式可以得知，由本案具體制作的用于電鍍的陽極材料，并經電鍍后的具有黑膜的陽極材料的黑膜為顏色均勻的薄膜，且可均勻覆蓋于該本體的表面，除此之外，該黑膜為平整的狀態，而無任何鏤空區域，且經計算得知，該黑膜于該本體表面的每一平方公分的單位面積覆蓋率不小于98%。參閱圖8至圖11，圖8、圖10分別為該[比較例1]、[比較例2]的裸視圖，圖9、圖11分別為該[比較例1]、[比較例2]的OM圖，由圖8至圖11可以得知，直接由熱機處理且未經淬冷所制得的用于電鍍的陽極材料，并再經電鍍后所成的具有黑膜的陽極材料的黑膜為顏色極不均勻的薄膜，且無法均勻覆蓋于該本體的表面；除此之外，該黑膜呈現樹枝狀的鏤空區域時，表示該黑膜僅能形成于以陽極材料的樹枝狀的組織邊界，則于該黑膜的每平方公分中的樹枝狀的黑膜條紋間有非常多的鏤空區域，所以，該黑膜于該本體表面的每一平方公分的單位面積覆蓋率遠低于98%。綜上所述，本發明用于電鍍的陽極材料由于經過熱處理，特別是均質化熱處理及其后的淬冷，有效避免磷元素偏析至晶界以及樹枝狀結構邊界，并通過熱機處理打斷樹枝狀組織，還可再配合一次以上的熱機處理，及熱機處理之后的淬冷，得到品質更佳的用于電鍍的陽極材料，而供后續預電鍍及電鍍的具有黑膜的陽極材料2的黑膜22均勻地形成，進而改善銅電鍍制程的良率，及得到品質優良的電鍍銅膜，故確實能達成本發明的目的。在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。