JP2005330566A

JP2005330566A - 防着フィルムを用いた真空成膜方法

Info

Publication number: JP2005330566A
Application number: JP2004151973A
Authority: JP
Inventors: Hironori Maruyama; 宏典丸山; Hisashi Ito; 寿伊東
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】堆積物の付着力が高く、剥離異物が発生しにくく、かつ安価で容易に交換可能な防着フィルムを用いた真空成膜方法を提供する。
【解決手段】真空成膜装置内の、成膜物質が付着堆積してはならない場所に、少なくとも片面が粗化された防着フィルムを、その粗化面が成膜物質の付着堆積する側に向くように設置する真空成膜方法。前記防着フィルムの厚さは５〜３００μｍであることが好ましく、粗化面の算術平均粗さがＲａ＞０．５μｍであることが好ましい。防着フィルムの材質は金属を主成分とすることが好ましく、中でも銅を含むことが好ましい。

Description

本発明は、真空中においてシリコンウェハ、ガラスあるいは樹脂フィルム等の基材表面に、薄膜を成膜する方法に関する。

シリコンウェハ、ガラスあるいは樹脂などの基材上に真空成膜により薄膜を成膜する場合、目的とする基材以外の場所へ薄膜が付着するのを防止するために、着脱可能な防着板と呼ばれる各種のプレートやカバー類を取り付けて、真空成膜を実施するのが一般的であるが、これらについては次のような課題があった。例えば防着板には成膜プロセス中に薄膜が次々と堆積するため、堆積物の一部は離脱、飛散して真空成膜装置内を汚したり、基材に付着し品質異常を引き起こしたりする。また真空成膜装置内の設備上に落下して設備の異常を引き起こす場合もある。従って防着板は定期的に交換して薄膜の剥離に依る品質異常、設備異常を防止する必要がある。しかし防着板は真空槽内に数多く設置され、取り付け方も様々であるため、交換作業には時間を要し、生産性を著しく低下させていた。また取り外した防着板は表面に付着した薄膜を除去して再使用するが、ブラスト処理やエッチング処理などの手法が使われるため、該付着物の除去作業に多大な時間と費用がかかっていた。

そこで防着板の交換周期を極力長くするように、防着板の材質、表面形状、表面処理法の検討がなされている。例えば特開平５−２４７６３４（特許文献１）では真空容器内に配設される防着板の露出表面にアルミニウム若しくはアルミナの被膜を設けることで防着板に付着する膜を剥離しにくくしている。特開平５−２６３２１７（特許文献２）では、装置を真空状態に保持したまま防着板を交換することにより、装置の稼動率を上げている。特開平６−１８８１０８（特許文献３）では、防着板の表面に１〜５０ｍｍピッチの凹凸パターンを施すことで防着板のクリーニング周期を延ばし、膜剥離に依る歩留りの低下を防止している。また、特開平８−３３３６７８（特許文献４）では厚さ１ｍｍ以上でかつ表面の粗度が５Ｓ以上の銅板を防着板として用いることで防着板のクリーニング周期を延ばしている。しかしながら、これらの方法は、いずれも交換作業に伴う装置の停止と交換した防着板の洗浄が必要であるため、多大な時間と費用がかかり、防着板の交換作業が生じてしまえば、結局作業時間とコストがかかることとなっていた。

特開平５−２４７６３４特開平５−２６３２１７特開平６−１８８１０８特開平８−３３３６７８

本発明は、堆積物の付着力が高く、剥離異物が発生しにくく、かつ安価で容易に交換可能な防着フィルムを用いた真空成膜方法を提供する。

すなわち本発明は、
（１）真空成膜装置内の、成膜物質が付着堆積してはならない場所に、少なくとも片面が粗化された防着フィルムを、その粗化面が成膜物質の付着堆積する側に向くように設置する真空成膜方法。
（２）前記防着フィルムの厚さが５〜３００μｍである（１）の真空成膜方法。
（３）前記防着フィルムが金属を主成分とする（１）、（２）の真空成膜方法。
（４）前記金属が銅を含む（３）の真空成膜方法。
（５）前記粗化面の算術平均粗さがＲａ＞０．５μｍである（１）〜（４）の真空成膜方法。
（６）成膜プロセス終了後、もしくは大気開放時に前記防着フィルムを交換更新する（１）〜（５）の真空成膜方法。
である。

本発明により真空成膜装置内において、従来の方法に比べて防着材の交換に要する時間やコストを大幅に削減できる。さらに、堆積物の付着力が向上したために真空成膜装置内の壁面や構造物から剥離、飛散するパーティクルを抑えることで基材上に形成される膜中への混入異物が減少するため、製品の品質を向上させることができる。

以下、本発明の防着フィルムを用いた真空成膜方法について詳細に説明する。

本発明が適用可能な装置は真空成膜装置であれば何ら限定はされないが、例えば真空蒸着装置、スパッタリング装置、イオンプレーティング装置、ＣＶＤ装置などに適用することができる。

本発明の防着フィルムの主成分は特に限定されないが樹脂や金属、またはそれらの複数の混成であってもよい。真空プロセスであるため、防着フィルムから出てくるアウトガスが少なく、作業性の観点から、柔らかく、曲げやすく切断しやすいものが好ましく、例えば金属フィルムなどを選ぶことができる。さらに好ましくは銅やアルミニウムを選ぶことができ、これらは作業性も良く安価である。

本発明は、防着フィルムの少なくとも片面を粗化し、その粗化面が成膜物質の付着堆積する側に向くように設置するものである。堆積物を付着させる面が平滑であると堆積物の付着力が弱くなり、剥離、飛散によるパーティクルの発生につながるため、防着フィルムの粗化面の粗さは、算術平均粗さＲａ＞０．５μｍであることが好ましい。

本発明の防着フィルムの厚さについては、５〜３００μｍが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍ、さらに好ましくは１０〜１００μｍ、最も好ましくは１０〜５０μｍである。厚さが下限値を下回ると設置作業中に破れたり、シワになって作業性を損なうことがある。また厚さが上限値を超えると変形させにくくなるため設置する構造物へ形状を合わせることが難しくなり、厚くなった分のコストも上がる。また、防着フィルムの厚さは堆積物の付着性にも影響する。上記範囲のような防着フィルムが容易に変形する程度の厚さを選ぶことで、付着した堆積物の応力により防着フィルムが微小に変形し、該応力を緩和するように働く。このようにして応力の蓄積が少なくなることで、応力ひずみによる堆積物の剥離、飛散を減らすことができる。

防着フィルムの取り付け方については、堆積物真空成膜装置内で成膜物質が付着堆積してはならない場所を防着フィルムで隠すように設置すればよい。固定する必要がある場合は、固定方法として、例えば設置する構造物に巻きつけたり、粘着テープを使用したり、ネジ止めしたりすることができるが、その方法は特に限定しない。

以下、実施例を説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
（実施例１）
厚さ１８μｍで片面が粗化された銅フィルムを防着フィルム（１）として、図１に示すスパッタリング装置の真空室（２）内壁に、成膜物質が粗化面へ堆積するように取り付けた。粗化面の算術平均粗さはＲａ＝１．３μｍであった。具体的には図１に示すように真空室（２）の内壁、シャッター（３）、基材ホルダー（４）へ防着フィルム（１）を巻きつけて、固定にはポリイミド耐熱テープを使用した。基材ホルダー（４）に大きさ１５０ｍｍ角で厚さ１００μｍのポリエーテルスルホンフィルムを基材（５）として取り付けたあと、真空室（２）内を真空ポンプ（６）で５×１０^−４Ｐａまで排気した。基材ホルダー回転軸（７）に取り付けられたモーターを始動し、基材ホルダー（４）を回転させながら、ガス導入ライン（８）からアルゴンガスを導入し真空室（２）内の圧力を０．３Ｐａにしたところで、スパッタ電源（９）を起動し、ターゲット（１０）に５００Ｗの電力を印加し、ターゲット（１０）上にプラズマを発生させた。スパッタ電源（９）にはＲＦ電源を、ターゲット（１０）にはＳｉＯ_２を使用した。プロセスが安定するまで１５分ほどこの状態で待った。このとき防着フィルム（１）を巻きつけたシャッター（３）やターゲット（１０）周囲の真空室（２）内壁は、防着フィルム（１）上に成膜物質が次々と堆積している状態が観察された。プロセスが安定したところで、シャッター（３）を図１中の矢印方向にスライドさせて基材（５）への成膜を開始した。事前に同条件にてＳｉＯ_２膜が厚さ１００ｎｍ堆積する時間を調べておき、成膜を開始してから該時間になったところでシャッター（３）を成膜開始時と逆方向にスライドさせて成膜を終了した。基材ホルダー（４）の回転を停止した後、真空室（２）内に大気を導入し、ＳｉＯ_２薄膜が着膜された基材（５）を取り出した。真空室（２）内の防着フィルム（１）を目視観察したところ堆積物が剥れて飛散しているようなところは見られなかった。使用済みの防着フィルム（１）を図１のスパッタリング装置から取り除き、新しい防着フィルム（１）を設置する作業は概ね１０分で完了した。

取り出した基材（５）の薄膜が成膜された側の表面について、成膜プロセス中に混入した付着異物のカウントを行った。まず、成膜面を１００倍の光学顕微鏡で観察し、付着異物の位置にマジックペンでマーキングを入れて、原子間力顕微鏡で観察できるように場所の特定を行った。つぎに付着異物を綿棒で拭き取り除去した後、原子間力顕微鏡を用いて付着異物が存在していた場所の表面形状測定を行い、付着異物の除去痕が凹みとなっていれば、その位置の付着異物は成膜プロセス中に混入したということになり、これをカウントした。成膜プロセス中に混入した付着異物は０．５個／ｃｍ^２であった。

（比較例１）
厚さ２ｍｍのステンレス製の防着プレートを防着フィルム（１）の代わりに用いた。防着プレート（１）の固定は真空室（２）の内壁、シャッター（３）、基材ホルダー（４）にネジ穴を作成し、ネジで固定した。防着プレートは実施例１の防着フィルム（１）を設置したときと全く同じ位置に設置した。実施例１と同様に基材ホルダー（４）に大きさ１５０ｍｍ角で厚さ１００μｍのポリエーテルスルホンフィルムを基材（５）として取り付け、実施例１と同じ方法にてスパッタリング成膜および評価を行った。成膜終了後、基材（５）を取り出した後に、実施例１と同様に防着プレート（１）を目視観察したところ、シャッター（３）のターゲット側面に設置した防着プレート（１）およびターゲット（１０）に近い真空室（２）内壁で、堆積物の剥離、飛散が見られた。使用済みの防着プレート（１）を図１のスパッタリング装置から取り出し、すべての防着プレート（１）をヤスリ、サンダーやリューターなどで研磨した。その後、研磨された防着プレート（１）に付着している研磨紛をアルコールなどで拭き取り除去し、スパッタリング装置内に設置を行ったが作業が完了するまでに概ね２時間を要した。取り出した基材（５）の付着異物について、実施例１と同様に評価を行ったところ２．６個／ｃｍ^２であった。

本発明の真空成膜方法を用いることにより、例えば、半導体などの電子デバイス、液晶
ディスプレイやタッチパネルなどの表示デバイス、包装などに用いられるガスバリア性フィルムなど、各分野で利用されている真空成膜法による薄膜について、従来よりも欠陥の少ない薄膜を提供することでその品質向上に貢献することができる。

本発明の一実施例に使用したスパッタリング装置である

符号の説明

１防着フィルムまたは防着プレート
２真空室
３シャッター
４基材ホルダー
５基材
６真空ポンプ
７基材ホルダー回転軸
８ガス導入ライン
９スパッタ電源
１０ターゲット

Claims

真空成膜装置内の、成膜物質が付着堆積してはならない場所に、少なくとも片面が粗化された防着フィルムを、その粗化面が成膜物質の付着堆積する側に向くように設置する真空成膜方法。
前記防着フィルムの厚さが５〜３００μｍである請求項１記載の真空成膜方法。
前記防着フィルムが金属を主成分とする請求項１または２記載の真空成膜方法。
前記金属が銅を含む請求項３記載の真空成膜方法。
前記粗化面の算術平均粗さがＲａ＞０．５μｍである請求項１〜４いずれか記載の真空成膜方法。
成膜プロセス終了後、もしくは大気開放時に前記防着フィルムを交換更新する請求項１〜５いずれか記載の真空成膜方法。