JP2016176104A - Method for manufacturing self-supporting copper thin film - Google Patents

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優 野田
慈喜 青井
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慈喜 青井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a copper thin film, capable of efficiently manufacturing a self-supporting copper thin film having a lower resistance.SOLUTION: The method for manufacturing a copper thin film comprises: a step S1 of forming the copper thin film having a film thickness of 2-30 μm on the surface of a substrate having a surface consisting of a ceramic material constituted of a compound of aluminum and/or silicon and at least one kind of elements selected from a group consisting of oxygen, nitrogen and carbon or carbon by setting a temperature of a vapor deposition source to 1200°C or more and circulating inert gas so as to be a total pressure of 0.001-10 Pa; and a step S2 of peeling the formed copper thin film in a thin film state from the surface of the substrate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、自立した銅薄膜の製造方法、及びそれにより製造される自立した銅薄膜に関する。   The present invention relates to a method for producing a self-supporting copper thin film, and a self-supporting copper thin film produced thereby.

一般に、自立可能な銅薄膜(銅箔)は、圧延加工や電解等の方法により製造される。   In general, a self-supporting copper thin film (copper foil) is manufactured by a method such as rolling or electrolysis.

圧延加工では、例えば特許文献1に記載されるように、ある一定の幅を持った複数のロールを回転させ、それらのロール間に銅板を通して、銅板に圧力を加えて薄く伸ばすことにより銅箔を製造する。一方、電解により銅箔を製造するには、例えば特許文献2に記載されるように、金属ドラムを回転させながら金属ドラムの表面に銅を電着させている。   In the rolling process, for example, as described in Patent Document 1, a plurality of rolls having a certain width are rotated, a copper plate is passed between the rolls, and a copper foil is stretched thinly by applying pressure to the copper plate. To manufacture. On the other hand, in order to manufacture a copper foil by electrolysis, as described in Patent Document 2, for example, copper is electrodeposited on the surface of the metal drum while rotating the metal drum.

特開2012−106283号公報JP 2012-106283 A 特開2001−62955号公報JP 2001-62955 A

上記のような自立可能な銅薄膜を導電性が要求される用途に使用する場合には、さらに抵抗率を低下させること、および銅薄膜をより薄くして面積あたりの重量を低減することが望まれる。そこで本発明の目的は、より低抵抗な自立した銅薄膜を効率よく製造することが可能な銅薄膜の製造方法を提供することにある。   When using a copper thin film that can be self-supporting as described above for applications that require electrical conductivity, it is desirable to further reduce the resistivity and to reduce the weight per area by making the copper thin film thinner. It is. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a copper thin film, which can efficiently produce a self-supporting copper thin film having a lower resistance.

蒸着により回路基板などの支持体上に銅薄膜を形成する方法は知られているが、これらの方法は銅を支持体に密着させることを目的としており、銅薄膜を支持体から剥がして自立膜とすることを意図していない。本発明者らは鋭意検討したところ、銅をセラミックスなどの特定の材料に蒸着させた場合には、形成された膜を自立した銅薄膜として容易に剥がすことができることを見出して本発明に至った。   Although methods for forming a copper thin film on a support such as a circuit board by vapor deposition are known, these methods are intended to adhere copper to the support, and the copper thin film is peeled off from the support to form a self-supporting film. Not intended to be. As a result of intensive studies, the present inventors have found that when copper is deposited on a specific material such as ceramics, the formed film can be easily peeled off as a self-supporting copper thin film, and the present invention has been achieved. .

本発明の第1の態様に従えば、銅薄膜を製造する方法であって、
セラミックス材料又は炭素からなる表面を有する基板の該表面上に銅を蒸着し、銅薄膜を形成する工程と、
形成した前記銅薄膜を前記表面から薄膜のまま剥離する工程とを含む自立した銅薄膜を製造する方法が提供される。
According to a first aspect of the present invention, a method for producing a copper thin film comprising:
Depositing copper on the surface of the substrate having a surface made of a ceramic material or carbon to form a copper thin film;
There is provided a method of manufacturing a self-supporting copper thin film including a step of peeling the formed copper thin film as it is from the surface.

前記銅薄膜の製造方法において、前記セラミックス材料が、アルミニウム及び/又はシリコンと、酸素、窒素及び炭素からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素との化合物によって構成され、前記セラミックス材料からなる表面を有する基板の前記表面上に前記銅を蒸着してよい。前記セラミックス材料は酸化ケイ素であってよい。   In the method for producing a copper thin film, the ceramic material is composed of a compound of aluminum and / or silicon and at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, and carbon, and has a surface made of the ceramic material. The copper may be deposited on the surface of the substrate. The ceramic material may be silicon oxide.

前記銅薄膜の製造方法の前記銅薄膜を形成する工程において2〜30μmの範囲内の膜厚を有する前記銅薄膜を形成してよい。   You may form the said copper thin film which has a film thickness in the range of 2-30 micrometers in the process of forming the said copper thin film of the manufacturing method of the said copper thin film.

前記銅薄膜の製造方法の前記銅薄膜を形成する工程において、蒸着源の温度を1200℃以上とし、前記蒸着源からみた前記基板の投影形状における最短の辺の長さよりも前記蒸着源と前記基板間の距離を小さくして前記銅を蒸着してよい。   In the step of forming the copper thin film in the method for producing the copper thin film, the temperature of the vapor deposition source is set to 1200 ° C. or more, and the vapor deposition source and the substrate are longer than the shortest side length in the projected shape of the substrate viewed from the vapor deposition source. The copper may be deposited by reducing the distance between them.

前記銅薄膜の製造方法の前記銅薄膜を形成する工程において、全圧を0.001〜10Paの範囲内として前記銅を蒸着してよい。このとき、不活性ガスを流通して全圧を0.001〜10Paの範囲内にしてよい。   In the step of forming the copper thin film in the method for producing the copper thin film, the copper may be deposited by setting the total pressure within a range of 0.001 to 10 Pa. At this time, an inert gas may be circulated to make the total pressure within a range of 0.001 to 10 Pa.

前記銅薄膜の製造方法の前記銅薄膜を形成する工程において、前記基板の温度を300〜600℃に保ってよい。   In the step of forming the copper thin film in the method for producing the copper thin film, the temperature of the substrate may be maintained at 300 to 600 ° C.

前記銅薄膜の製造方法の前記銅薄膜を剥離する工程において、前記銅薄膜の一端を支持膜に接着し、前記支持膜より前記銅薄膜に張力を加えることにより前記銅薄膜を前記基板から剥離してよい。   In the step of peeling the copper thin film in the method for producing the copper thin film, one end of the copper thin film is adhered to a support film, and the copper thin film is peeled from the substrate by applying tension to the copper thin film from the support film. It's okay.

前記銅薄膜の製造方法において、前記基板が円筒形状を有してよく、前記銅薄膜を剥離する工程において、前記円筒形状の軸を中心として前記基板を回転させながら前記銅を蒸着して、前記円筒形状を有する前記基板の外周面上に前記銅薄膜を形成し、前記銅薄膜の一端に張力を加えることにより、前記基板から連続的に前記銅薄膜を剥離してよい。また、前記銅薄膜を剥離する工程において、前記銅を蒸着する工程における前記基板の温度よりも前記基板の温度を100℃以上低くして前記銅薄膜を剥離してよい。   In the method for producing a copper thin film, the substrate may have a cylindrical shape, and in the step of peeling the copper thin film, the copper is deposited while rotating the substrate about the cylindrical axis, The copper thin film may be continuously peeled from the substrate by forming the copper thin film on the outer peripheral surface of the substrate having a cylindrical shape and applying tension to one end of the copper thin film. In the step of peeling the copper thin film, the copper thin film may be peeled off by lowering the temperature of the substrate by 100 ° C. or more than the temperature of the substrate in the step of depositing copper.

本発明の第2の態様に従えば、第1の態様の製造方法によって製造される自立した銅薄膜が提供される。   According to the 2nd aspect of this invention, the self-supporting copper thin film manufactured by the manufacturing method of a 1st aspect is provided.

本発明の第3の態様に従えば、自立した銅薄膜であって、
膜厚が2〜30μmの範囲にあり、
前記銅薄膜のCuKα線を用いたout−of−plane法によるX線回折測定パターンにおいて、銅の111回折線が検出され、且つ、その他のいかなる銅の結晶面からの回折線も実質的に検出されず、
抵抗率が1.6〜2.1μΩcmの範囲内にある自立した銅薄膜が提供される。
According to a third aspect of the present invention, a self-supporting copper thin film comprising:
The film thickness is in the range of 2 to 30 μm,
In the X-ray diffraction measurement pattern by the out-of-plane method using CuKα rays of the copper thin film, 111 diffraction lines of copper are detected, and diffraction lines from any other copper crystal plane are substantially detected. not,
A free-standing copper thin film having a resistivity in the range of 1.6 to 2.1 μΩcm is provided.

前記自立した銅薄膜において、前記抵抗率が1.6〜2.0μΩcmの範囲内にあってよい。   In the self-supporting copper thin film, the resistivity may be in a range of 1.6 to 2.0 μΩcm.

前記自立した銅薄膜において、前記膜厚が2〜9μmの範囲内であってよい。   In the self-supporting copper thin film, the film thickness may be in a range of 2 to 9 μm.

本発明の銅薄膜の製造方法において、銅との相互作用が弱いセラミックス材料又は炭素からなる表面を有する基板の該表面上に銅薄膜を形成するため、銅薄膜を自立膜として基板表面から容易に剥離することができる。また、本発明の製造方法によって製造された銅薄膜は低抵抗で薄く軽量なため、蓄電デバイスの集電箔、放熱シート、電磁波遮蔽シート、フレキシブル回路基板(FPC)、導電テープ、加飾シートに利用することができる。また本発明の製造方法によって製造された銅薄膜は、表面が{111}結晶面に揃っているためグラフェン合成用の触媒等の多様な用途に好適に用いることができる。   In the method for producing a copper thin film of the present invention, a copper thin film is formed on the surface of a substrate having a surface made of a ceramic material or carbon having a weak interaction with copper. Can be peeled off. Moreover, since the copper thin film manufactured by the manufacturing method of this invention is low resistance and thin, it is used for the current collection foil of an electrical storage device, a heat radiating sheet, an electromagnetic wave shielding sheet, a flexible circuit board (FPC), a conductive tape, and a decoration sheet. Can be used. In addition, since the copper thin film produced by the production method of the present invention has a {111} crystal plane on the surface, it can be suitably used for various applications such as a catalyst for synthesizing graphene.

図1は、自立した銅薄膜の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing a self-supporting copper thin film. 図2は、自立した銅薄膜を連続プロセスで製造するための装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of an apparatus for producing a free-standing copper thin film in a continuous process. 図3Aは、実施例1のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3A is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 1 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Bは、実施例2のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3B is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 2 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Cは、実施例3のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3C is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 3 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Dは、実施例4のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3D is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 4 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Eは、実施例5のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3E is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 5 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Fは、実施例6のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3F is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 6 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Gは、実施例7のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3G is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 7 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Hは、実施例8のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3H is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 8 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Iは、参考例のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3I is a digital camera photograph of the Cu thin film of the reference example and the substrate from which the Cu thin film was peeled. 図3Jは、実施例9のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3J is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 9 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図3Kは、実施例10のCu薄膜及びCu薄膜を剥離した基板のデジタルカメラ写真である。FIG. 3K is a digital camera photograph of the Cu thin film of Example 10 and the substrate from which the Cu thin film was peeled off. 図4は、実施例9、10のCu薄膜及び比較例1〜3の銅箔のXRDパターンを示す図である。4 is a diagram showing XRD patterns of Cu thin films of Examples 9 and 10 and copper foils of Comparative Examples 1 to 3. FIG. 図5は、実施例1〜10及び参考例のCu薄膜、並びに比較例1〜3の銅箔の形成条件、膜厚、抵抗率及び基板から剥離した結果を示す表である。FIG. 5 is a table showing the formation conditions, film thicknesses, resistivity, and results of peeling from the substrates of the Cu thin films of Examples 1 to 10 and Reference Example and the copper foils of Comparative Examples 1 to 3.

以下、本発明の銅薄膜の製造方法、及びそれにより製造される銅薄膜の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願において、自立した膜(自立膜)とは、基板等の支持部材との恒常的な接触がなく、自身の構造の全体を維持することのできる(すなわち、崩壊も分解もしない)膜をいう。すなわち、自立した膜は、少なくとも所定の面積において、他の支持体が存在しなくとも膜としての形状を保つことができ、単独で取り扱い可能である。自立した膜は、例えばその他の材料から成る支持体上に蒸着などによって形成され支持体上に保持されている「被膜」とは異なる。   Hereinafter, the manufacturing method of the copper thin film of this invention and embodiment of the copper thin film manufactured by it are described, referring drawings. In the present application, a self-supporting film (a self-supporting film) is a film that has no permanent contact with a support member such as a substrate and can maintain its entire structure (that is, does not collapse or decompose). Say. That is, the self-supporting membrane can maintain its shape as a membrane at least in a predetermined area even if no other support exists, and can be handled alone. The self-supporting film is different from a “coating” formed by, for example, vapor deposition on a support made of another material and held on the support.

[銅薄膜の製造方法]
銅薄膜の製造方法は、図1に示すように、主に、基板表面に銅薄膜を形成する工程(銅薄膜形成工程)S1と、銅薄膜を基板から剥離する工程(剥離工程)S2とを有する。
[Manufacturing method of copper thin film]
As shown in FIG. 1, the method for producing a copper thin film mainly includes a step of forming a copper thin film on the substrate surface (copper thin film forming step) S1 and a step of peeling the copper thin film from the substrate (peeling step) S2. Have.

<銅薄膜形成工程S1>
銅薄膜を形成するための基板としては、セラミックス材料又は炭素からなる表面を有する基板を用いる。セラミックス材料又は炭素からなる表面を有する基板は、基板全体がセラミックス材料又は炭素から構成されていてもよいし、基板の表面のみがセラミックス材料又は炭素から構成されていてもよい。すなわち、本実施形態の製造方法に用いられる基板は、セラミックス材料又は炭素から構成された表面を有していればよく、該表面以外を構成する材料は問わない。なお、基板は400℃以上の高温に対する耐熱性を有することが好ましい。セラミックス材料は、アルミニウム及び/又はシリコンと、酸素、窒素及び炭素からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素との化合物によって構成されてよく、例えば、SiO、Si、SiC、Al、AlN、Al、及びそれらを混合したもの等が挙げられる。特に基板の表面がSiOから構成されることが好ましい。セラミックス材料又は炭素からなる表面は、銅との相互作用が小さいため、そのような表面に対して銅薄膜は強固に密着しない(密着力が弱い)。そのため、後述の剥離工程で基板表面から容易に銅薄膜を剥離することができる。なお、炭素からなる表面については、その状態、例えば、アモルファス、結晶状態などを問わない。
<Copper thin film formation process S1>
As the substrate for forming the copper thin film, a substrate having a surface made of a ceramic material or carbon is used. As for the board | substrate which has the surface which consists of ceramic material or carbon, the whole board | substrate may be comprised from ceramic material or carbon, and only the surface of a board | substrate may be comprised from ceramic material or carbon. That is, the substrate used in the manufacturing method of the present embodiment only needs to have a surface made of a ceramic material or carbon, and any material other than the surface can be used. Note that the substrate preferably has heat resistance to a high temperature of 400 ° C. or higher. The ceramic material may be composed of a compound of aluminum and / or silicon and at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, and carbon. For example, SiO 2 , Si 3 N 4 , SiC, Al 2 O 3 , AlN, Al 4 C 3 , and a mixture thereof. In particular the surface of the substrate is preferably constituted of SiO 2. Since the surface made of a ceramic material or carbon has a small interaction with copper, the copper thin film does not adhere firmly to such a surface (adhesion is weak). Therefore, the copper thin film can be easily peeled from the substrate surface in the peeling step described later. In addition, about the surface which consists of carbon, the state, for example, an amorphous state, a crystalline state, etc. are not ask | required.

上記基板に銅薄膜を形成するために、基板の表面上に銅を蒸着する。蒸着源としては銅を用いる。蒸着源として用いる銅(金属銅)の純度は、低抵抗な銅薄膜を得るためには高純度であることが好ましく、特に99.9wt%以上であることが好ましい。蒸着時の蒸着源の温度は、蒸着源を銅の融点(1085℃)よりも十分に高い1200℃以上としてよい。また、蒸着源と基板の間の距離を、蒸着源からみた前記基板の投影形状における最短の辺の長さ(基板が平板状で四角形の場合は基板の最短の辺の長さ)よりも小さくして蒸着を行ってもよい。このようにすることにより、高い成膜速度と高い収率で銅を基板上に積層することができる。また、蒸着中に蒸着チャンバー内に不活性ガスを流通させてよく、チャンバー内の圧力を0.001Pa〜10Pa、好ましくは0.1Pa〜10Paの範囲内、より好ましくは1Pa〜10Paの範囲内としてよい。本発明者らは、上記のように蒸着源の温度を十分に高くしたり、蒸着源と基板の間の距離を十分に小さくしたりすることにより、10Pa以下という比較的高圧な条件下で蒸着を行っても、低抵抗な銅薄膜を形成することができることを見出した。このような比較的高圧な条件下における蒸着は、ロータリーポンプ等の安価な真空排気装置を用いて行うことができる。また、蒸着中の基板温度は300℃〜600℃の範囲内にしてよい。   In order to form a copper thin film on the substrate, copper is deposited on the surface of the substrate. Copper is used as the evaporation source. The purity of copper (metal copper) used as a vapor deposition source is preferably high in order to obtain a low-resistance copper thin film, and particularly preferably 99.9 wt% or more. The temperature of the vapor deposition source at the time of vapor deposition may be 1200 ° C. or higher, which is sufficiently higher than the melting point of copper (1085 ° C.). Further, the distance between the vapor deposition source and the substrate is smaller than the length of the shortest side in the projected shape of the substrate viewed from the vapor deposition source (the length of the shortest side of the substrate when the substrate is flat and square). Then, vapor deposition may be performed. By doing in this way, copper can be laminated | stacked on a board | substrate with a high film-forming speed | rate and a high yield. Moreover, you may distribute | circulate an inert gas in a vapor deposition chamber during vapor deposition, and let the pressure in a chamber be 0.001Pa-10Pa, Preferably it is the range of 0.1Pa-10Pa, More preferably, it is the range of 1Pa-10Pa. Good. The inventors of the present invention have made it possible to perform deposition under a relatively high pressure condition of 10 Pa or less by sufficiently increasing the temperature of the deposition source as described above or by sufficiently reducing the distance between the deposition source and the substrate. It has been found that a low-resistance copper thin film can be formed even if this is performed. Vapor deposition under such a relatively high pressure condition can be performed using an inexpensive vacuum exhaust device such as a rotary pump. The substrate temperature during vapor deposition may be in the range of 300 ° C to 600 ° C.

基板上に形成する銅薄膜の厚さは、2μm以上であることが好ましい。銅薄膜の厚さが2μm未満であると、後述の剥離工程S2において銅薄膜を自立膜として基板から剥離することが難しくなる。また、原料(蒸着源)の消費量を少なくし製造時間を短縮するとともに銅薄膜を軽量化する観点から銅薄膜の厚さは、30μm以下であることが好ましく、9μm以下であることがより好ましい。   The thickness of the copper thin film formed on the substrate is preferably 2 μm or more. When the thickness of the copper thin film is less than 2 μm, it is difficult to peel the copper thin film from the substrate as a free-standing film in a peeling step S2 described later. Further, from the viewpoint of reducing the consumption of raw materials (vapor deposition source) and reducing the manufacturing time and reducing the weight of the copper thin film, the thickness of the copper thin film is preferably 30 μm or less, and more preferably 9 μm or less. .

このような蒸着法により、抵抗率が1.6〜2.1μΩcm、好ましくは1.6〜2.0μΩcm、より好ましくは1.6〜1.95μΩcmの範囲内である低抵抗な銅薄膜を形成することができる。また、後述する実施例から、上記のような蒸着法により形成した銅薄膜は、膜面に対して平行な格子面による回折を観察するout−of−plane法によるX線回折(XRD)パターンにおいて、銅の111回折線が検出され、且つ、その他のいかなる銅の結晶面からの回折線も実質的に検出されないことがわかっている。したがって、上記のような蒸着法により形成した銅薄膜は{111}面に優先配向している。   By such a vapor deposition method, a low-resistance copper thin film having a resistivity in the range of 1.6 to 2.1 μΩcm, preferably 1.6 to 2.0 μΩcm, more preferably 1.6 to 1.95 μΩcm is formed. can do. Moreover, from the Example mentioned later, the copper thin film formed by the above vapor deposition methods is in the X-ray diffraction (XRD) pattern by the out-of-plane method which observes the diffraction by the lattice plane parallel to the film surface. It has been found that 111 diffraction lines of copper are detected and substantially no other diffraction lines from the copper crystal plane are detected. Therefore, the copper thin film formed by the above evaporation method is preferentially oriented in the {111} plane.

<剥離工程S2>
次に、基板上に形成した銅薄膜を基板から剥離する。例えば、基板上の銅薄膜の外周部のいずれかの個所に粘着テープ等の支持シートを固定し、支持シートを介して銅薄膜に張力を加えて、銅薄膜を基板から引き上げることにより剥離することができる。上述の様に、銅薄膜が形成されている基板の表面はセラミックス材料又は炭素からなり、銅薄膜との相互作用が小さいため、銅薄膜と基板表面の密着力は小さい。それゆえ、銅薄膜を薄膜のまま基板表面から容易に剥離することができる。また、銅薄膜の外周部の一端にのみ支持シートを接着するため、他の大部分は清浄に保つことができる。後述する実施例からも分かる通り、本実施形態の方法によれば、基板上に蒸着された銅薄膜をほぼそのまま、少なくとも90%以上の面積率で、銅薄膜を破壊することなく自立膜として剥離し、回収することができる。
<Peeling step S2>
Next, the copper thin film formed on the substrate is peeled from the substrate. For example, a support sheet such as an adhesive tape is fixed to any part of the outer periphery of the copper thin film on the substrate, and the copper thin film is pulled up from the substrate by applying tension to the copper thin film through the support sheet. Can do. As described above, the surface of the substrate on which the copper thin film is formed is made of a ceramic material or carbon, and since the interaction with the copper thin film is small, the adhesion between the copper thin film and the substrate surface is small. Therefore, the copper thin film can be easily peeled off from the substrate surface as a thin film. Moreover, since a support sheet is adhere | attached only on the end of the outer peripheral part of a copper thin film, most other parts can be kept clean. As can be seen from the examples to be described later, according to the method of the present embodiment, the copper thin film deposited on the substrate is peeled off as a free-standing film without breaking the copper thin film at almost 90% area ratio as it is. And can be recovered.

このようにして得られる自立した銅薄膜は、抵抗率が1.6〜2.1μΩcm、好ましくは1.6〜2.0μΩcm、より好ましくは1.6〜1.95μΩcmの範囲内であり、低抵抗率である。また、得られた自立した銅薄膜は、膜面に対して平行な格子面による回折を観察するout−of−plane法によるX線回折(XRD)パターンにおいて、銅の{111}面からの回折線(111回折線)が検出され、且つ、その他のいかなる銅の結晶面からの回折線も実質的に検出されない。したがって、本実施形態の製造方法で得られる自立した銅薄膜は{111}面に優先配向している。なお、本願において「その他のいかなる銅の結晶面からの回折線も実質的に検出されない」とは、銅の111回折線の強度の1/10以上の強度を有する111回折線以外の銅の回折線が検出されないことを意味する。   The free-standing copper thin film thus obtained has a resistivity in the range of 1.6 to 2.1 μΩcm, preferably 1.6 to 2.0 μΩcm, more preferably 1.6 to 1.95 μΩcm, and low Resistivity. In addition, the obtained self-supported copper thin film has a diffraction from a {111} plane of copper in an X-ray diffraction (XRD) pattern by an out-of-plane method for observing diffraction by a lattice plane parallel to the film surface. A line (111 diffraction lines) is detected, and no diffraction lines from any other copper crystal plane are detected. Therefore, the self-supporting copper thin film obtained by the manufacturing method of this embodiment is preferentially oriented in the {111} plane. In the present application, “the diffraction line from any other copper crystal plane is not substantially detected” means the diffraction of copper other than the 111 diffraction line having an intensity of 1/10 or more of the intensity of the 111 diffraction line of copper. This means that no line is detected.

上記では、銅薄膜の製造方法をバッチ式のプロセスを例に挙げて説明したが、生産効率を考慮した連続式のプロセスを用いていてもよい。例えば、上記工程S1及びS2を図2に示した銅薄膜の製造装置100を用いて連続的に行うことができる。図2に示す装置100は、主に、ドラム52と、ドラム52の下方に設置された蒸着器58とを備える。ドラム52は、銅を蒸着するための基板として用いられ、円筒形状を有し、その表面はセラミックス材料又は炭素から構成される。ドラム52はドラムを回転させるための駆動源(不図示)と連結されている。蒸着器58は、蒸着源として銅片を内部に収容するボートを備え、ドラム52の外周面に銅を付着させて銅薄膜を形成する。蒸着源とドラム52の間の距離は、蒸着源からドラム52をみたときのドラム52の投影形状における最短の辺の長さよりも小さくすることが好ましい。例えば、ドラム52の直径よりもドラム52の幅(図2の奥行方向の長さ)が小さい場合、蒸着源とドラム52の間の距離は、ドラム52の幅よりも小さいことが好ましい。   In the above, although the manufacturing method of the copper thin film was demonstrated taking the example of the batch type process, you may use the continuous process which considered production efficiency. For example, the steps S1 and S2 can be performed continuously using the copper thin film manufacturing apparatus 100 shown in FIG. The apparatus 100 shown in FIG. 2 mainly includes a drum 52 and a vapor deposition device 58 installed below the drum 52. The drum 52 is used as a substrate for depositing copper, has a cylindrical shape, and its surface is made of a ceramic material or carbon. The drum 52 is connected to a drive source (not shown) for rotating the drum. The vapor deposition device 58 includes a boat for accommodating a copper piece as a vapor deposition source, and deposits copper on the outer peripheral surface of the drum 52 to form a copper thin film. The distance between the vapor deposition source and the drum 52 is preferably smaller than the length of the shortest side in the projected shape of the drum 52 when the drum 52 is viewed from the vapor deposition source. For example, when the width of the drum 52 (the length in the depth direction in FIG. 2) is smaller than the diameter of the drum 52, the distance between the vapor deposition source and the drum 52 is preferably smaller than the width of the drum 52.

この装置100を用いた連続式製造プロセスを説明する。ドラム52が図2において矢印で示される回転方向に円筒形状の軸を中心として回転すると、蒸着器58によって加熱溶融された蒸着源からの金属がドラム52の外周面の蒸着器58と対向する部分に付着する。それにより、ドラム52の外周面上に銅薄膜10が形成される。この銅薄膜10はドラム52により、ドラム52の回転方向に搬送される。ドラム52の回転に伴ってドラム52の外周面に連続的に銅薄膜10が形成される。銅薄膜10のドラム52の回転方向前端が所定位置まで搬送されたときに、その前端に、例えばドラム52の接線方向の引張力を与えることにより、順次、銅薄膜10がドラム52から外れて(剥離されて又は分離されて)、長尺の自立した銅薄膜(連続膜)10が得られる。この長尺の銅薄膜10は適宜ローラなどに巻き取って回収し、管理することができる。   A continuous manufacturing process using the apparatus 100 will be described. When the drum 52 rotates around the cylindrical axis in the rotation direction indicated by the arrow in FIG. 2, the metal from the vapor deposition source heated and melted by the vapor deposition device 58 faces the vapor deposition device 58 on the outer peripheral surface of the drum 52. Adhere to. Thereby, the copper thin film 10 is formed on the outer peripheral surface of the drum 52. The copper thin film 10 is conveyed by the drum 52 in the rotation direction of the drum 52. As the drum 52 rotates, the copper thin film 10 is continuously formed on the outer peripheral surface of the drum 52. When the rotation direction front end of the drum 52 of the copper thin film 10 is conveyed to a predetermined position, the copper thin film 10 is sequentially detached from the drum 52 by, for example, applying a tensile force in the tangential direction of the drum 52 to the front end ( Once stripped or separated), a long self-supporting copper thin film (continuous film) 10 is obtained. The long copper thin film 10 can be appropriately wound around a roller and collected and managed.

ここで、装置100において、ドラム52の外周面の蒸着器58と対向する部分を蒸着領域と呼び、ドラム52から銅薄膜10が剥離される所定位置に位置するドラム52の外周面を剥離領域と呼ぶと、剥離領域の温度を、蒸着領域の温度よりも低くしてよく、100℃以上低くすることが好ましい。それにより、銅薄膜10がドラム52から剥離される所定位置において、銅薄膜10の熱応力が大きくなり、銅薄膜10のドラム52からの剥離が容易になる。   Here, in the apparatus 100, a portion of the outer peripheral surface of the drum 52 facing the vapor deposition device 58 is referred to as a vapor deposition region, and the outer peripheral surface of the drum 52 located at a predetermined position where the copper thin film 10 is peeled from the drum 52 is referred to as a separation region. In other words, the temperature of the peeling region may be lower than the temperature of the vapor deposition region, and is preferably lower by 100 ° C. or more. Thereby, in a predetermined position where the copper thin film 10 is peeled from the drum 52, the thermal stress of the copper thin film 10 becomes large, and the peeling of the copper thin film 10 from the drum 52 becomes easy.

なお、装置100において、銅薄膜10の前端に引張力を与えてドラム52から銅薄膜10を剥離(分離)するための剥離ローラのような機構を設けてもよい。   In the apparatus 100, a mechanism such as a peeling roller for peeling (separating) the copper thin film 10 from the drum 52 by applying a tensile force to the front end of the copper thin film 10 may be provided.

また、ドラム52に、セラミックス材料又は炭素から構成される表面を有するベルトが巻回されていてもよい。この場合、前記ベルトが基板としての機能を有し、ベルトの表面に銅が蒸着される。そのため、ドラム52の外周面は任意の材料から構成されてよい。また、ベルトをドラム52に巻回する代わりに、複数のローラに巻回してもよい。   Further, a belt having a surface made of a ceramic material or carbon may be wound around the drum 52. In this case, the belt functions as a substrate, and copper is deposited on the surface of the belt. Therefore, the outer peripheral surface of the drum 52 may be made of any material. Further, instead of winding the belt around the drum 52, the belt may be wound around a plurality of rollers.

以下、本発明の銅薄膜の製造方法を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, although the manufacturing method of the copper thin film of this invention is demonstrated concretely by an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples.

実施例1
過酸化水素水と濃硫酸を1:3の体積比で混合した溶液で熱酸化膜付きシリコン基板を5分間洗浄した。次いで基板を減圧条件で1時間乾燥させた。乾燥した基板上に、以下のようにしてCuを蒸着した。蒸着チャンバー内に、80mm×6mmのタングステンボードを設置し、この上に、Cu片(ニラコ社Cu111487、純度99.9wt%)を載置し、これを蒸着源とした。なお、Cu片は加熱することにより融解してボード上に広がるため、蒸着源のサイズは、30×6mm程度となる。タングステンボードに基板が平行に対向するように基板を配置した。このとき、蒸着源−基板間距離は、35mmとした。基板は中央に18mm角の開口部を有する石英ガラス板製のステージにのせ、上面からPG/PBNヒーターで約400℃に加熱した。チャンバー内をターボ分子ポンプで2×10−3Pa以下に減圧した。538Wでタングステンボードに通電しタングステンボードを約1740℃まで加熱することによりCu片を融解させ、70秒間Cuの蒸着を行った。蒸着中の基板温度は、約400℃であった。以上の操作により、基板上にCu薄膜が形成された。蒸着前後の試料の重量変化の値をCu薄膜の面積と銅の密度で除することによって求めたCu薄膜の厚さ(換算厚み)は8.96μmであった。
Example 1
The silicon substrate with the thermal oxide film was washed for 5 minutes with a solution in which hydrogen peroxide solution and concentrated sulfuric acid were mixed at a volume ratio of 1: 3. The substrate was then dried for 1 hour under reduced pressure. Cu was vapor-deposited on the dried substrate as follows. An 80 mm × 6 mm tungsten board was placed in the vapor deposition chamber, and a Cu piece (Nilaco Corp. Cu111487, purity 99.9 wt%) was placed thereon, which was used as a vapor deposition source. In addition, since the Cu piece is melted by heating and spreads on the board, the size of the vapor deposition source is about 30 × 6 mm. The substrate was placed so that the substrate was parallel to the tungsten board. At this time, the distance between the deposition source and the substrate was set to 35 mm. The substrate was placed on a stage made of a quartz glass plate having an 18 mm square opening in the center, and heated from the top to about 400 ° C. with a PG / PBN heater. The inside of the chamber was decompressed to 2 × 10 −3 Pa or less with a turbo molecular pump. By energizing the tungsten board at 538 W and heating the tungsten board to about 1740 ° C., the Cu piece was melted and Cu was deposited for 70 seconds. The substrate temperature during deposition was about 400 ° C. By the above operation, a Cu thin film was formed on the substrate. The thickness (converted thickness) of the Cu thin film obtained by dividing the value of the weight change of the sample before and after vapor deposition by the area of the Cu thin film and the density of copper was 8.96 μm.

得られたCu薄膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM、Hitachi社製S−4800)により観察したところ、Cu薄膜の厚さは約9.0μmであった。   When the cross section of the obtained Cu thin film was observed with a scanning electron microscope (SEM, S-4800 manufactured by Hitachi, Ltd.), the thickness of the Cu thin film was about 9.0 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、シート抵抗値にCu薄膜の換算厚みを乗じることにより、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.64μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by a four-terminal method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated by multiplying the sheet resistance value by the converted thickness of the Cu thin film. The resistivity of the Cu thin film was 1.64 μΩcm.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Aに示す。基板表面にはCuが残留しておらず、Cu薄膜が薄膜状態で崩れることなく、すなわち100%の面積割合で、Cu薄膜を基板から剥離できた。また、剥離したCu薄膜は自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. The peeled Cu thin film and the digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film are shown in FIG. 3A. Cu did not remain on the substrate surface, and the Cu thin film did not collapse in the thin film state, that is, the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 100%. Further, the peeled Cu thin film was self-supporting, and the shape as a film could be maintained even without another support.

実施例2
Cuの蒸着時に、チャンバーを減圧した後アルゴンガスを流量1.3sccmで導入しターボ分子ポンプで排気して、チャンバー内の圧力を0.09Paにし、タングステンボートを550Wで約1750℃まで加熱した以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは8.67μmであった。
Example 2
At the time of Cu deposition, the chamber was depressurized, then argon gas was introduced at a flow rate of 1.3 sccm, exhausted with a turbo molecular pump, the pressure in the chamber was set to 0.09 Pa, and the tungsten boat was heated to about 1750 ° C. at 550 W. In the same manner as in Example 1, a Cu thin film was formed on the substrate. The converted thickness of the Cu thin film was 8.67 μm.

得られたCu薄膜の断面をSEMにより観察したところ、Cu薄膜の厚さは約8.4μmであった。   When the cross section of the obtained Cu thin film was observed by SEM, the thickness of the Cu thin film was about 8.4 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.68μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.68 μΩcm.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Bに示す。基板表面にはCuが残留しておらず、Cu薄膜が薄膜状態で崩れることなく、すなわち100%の面積割合で、Cu薄膜を基板から剥離できた。また、剥離したCu薄膜は自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。なお、本実施例及び後述の実施例において、Cu薄膜を基板から剥離し易くするために、基板の端部を割ってその端部からCu薄膜を剥離したが、基板を割ることなくCu薄膜を剥離することも可能である。例えば、基板上のCu薄膜の外周部のいずれかの個所に粘着テープ等の支持シートを固定し、支持シートを介してCu薄膜に張力を加えて、Cu薄膜を基板から引き上げることにより、Cu薄膜を基板から剥離することができる。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. FIG. 3B shows a digital camera photograph of the peeled Cu thin film and the substrate after peeling the Cu thin film. Cu did not remain on the substrate surface, and the Cu thin film did not collapse in the thin film state, that is, the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 100%. Further, the peeled Cu thin film was self-supporting, and the shape as a film could be maintained even without another support. In this example and the examples described later, in order to easily peel the Cu thin film from the substrate, the end of the substrate was divided and the Cu thin film was peeled off from the end. It is also possible to peel off. For example, by fixing a support sheet such as an adhesive tape to any part of the outer periphery of the Cu thin film on the substrate, applying tension to the Cu thin film via the support sheet, and pulling the Cu thin film from the substrate, the Cu thin film Can be peeled from the substrate.

実施例3
Cuの蒸着時に、チャンバーを減圧した後アルゴンガスを流量40sccmで導入しターボ分子ポンプで排気して、チャンバー内の圧力を0.9Paにし、タングステンボートを552Wで約1750℃まで加熱した以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは5.13μmであった。
Example 3
At the time of Cu deposition, the chamber was depressurized, argon gas was introduced at a flow rate of 40 sccm, exhausted with a turbo molecular pump, the pressure in the chamber was set to 0.9 Pa, and the tungsten boat was heated to about 1750 ° C. at 552 W. In the same manner as in Example 1, a Cu thin film was formed on the substrate. The converted thickness of the Cu thin film was 5.13 μm.

得られたCu薄膜の断面をSEMにより観察したところ、Cu薄膜の厚さは約5.1μmであった。   When the cross section of the obtained Cu thin film was observed by SEM, the thickness of the Cu thin film was about 5.1 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.70μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.70 μΩcm.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Cに示す。基板表面にはCuが残留しておらず、Cu薄膜が薄膜状態で崩れることなく、すなわち100%の面積割合で、Cu薄膜を基板から剥離できた。また、剥離したCu薄膜は自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. FIG. 3C shows a peeled Cu thin film and a digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film. Cu did not remain on the substrate surface, and the Cu thin film did not collapse in the thin film state, that is, the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 100%. Further, the peeled Cu thin film was self-supporting, and the shape as a film could be maintained even without another support.

実施例4
Cuの蒸着時に、チャンバーを減圧した後アルゴンガスを流量100sccmで導入しターボ分子ポンプで排気して、チャンバー内の圧力を2.7Paにし、タングステンボートを550Wで約1750℃まで加熱した以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは6.24μmであった。
Example 4
At the time of Cu deposition, the chamber was depressurized, then introduced with argon gas at a flow rate of 100 sccm, evacuated with a turbo molecular pump, the pressure in the chamber was set to 2.7 Pa, and the tungsten boat was heated to about 1750 ° C. at 550 W. In the same manner as in Example 1, a Cu thin film was formed on the substrate. The converted thickness of the Cu thin film was 6.24 μm.

得られたCu薄膜の断面をSEMにより観察したところ、Cu薄膜の厚さは約5.6μmであった。   When the cross section of the obtained Cu thin film was observed by SEM, the thickness of the Cu thin film was about 5.6 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.68μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.68 μΩcm.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Dに示す。Cu薄膜の外周部以外は基板表面にはCuが残留しておらず、90%以上の面積割合でCu薄膜を基板から剥離できた。基板から剥離したCu薄膜は薄膜状態で崩れることなく自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. The peeled Cu thin film and the digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film are shown in FIG. 3D. Cu remained on the substrate surface except for the outer peripheral portion of the Cu thin film, and the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 90% or more. The Cu thin film peeled off from the substrate was self-supporting without collapsing in the thin film state, and the shape as a film could be maintained without any other support.

実施例5
Cuの蒸着時に、ターボポンプによりチャンバーを減圧した後、アルゴンガスを流量2.0sccmで導入し、ターボ分子ポンプを切り離しロータリーポンプのみでチャンバー内の圧力を10Paにし、タングステンボートを576Wで約1779℃まで加熱し、180秒間Cuの蒸着を行った以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは8.1μmであった。
Example 5
During Cu deposition, the chamber was decompressed by a turbo pump, and then argon gas was introduced at a flow rate of 2.0 sccm, the turbo molecular pump was disconnected, the pressure in the chamber was 10 Pa only with the rotary pump, and the tungsten boat was 576 W at about 1777 ° C. A Cu thin film was formed on the substrate in the same manner as in Example 1 except that Cu was vapor-deposited for 180 seconds. The converted thickness of the Cu thin film was 8.1 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は2.06μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 2.06 μΩcm.

基板上のCu薄膜の一端にセロハンテープを貼り、張力を加えて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Eに示す。Cu薄膜の外周部以外は基板表面にはCuが残留しておらず、90%以上の面積割合でCu薄膜を基板から剥離できた。基板から剥離したCu薄膜は薄膜状態で崩れることなく自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   A cellophane tape was applied to one end of the Cu thin film on the substrate, and tension was applied to peel it from the substrate. The peeled Cu thin film and the digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film are shown in FIG. 3E. Cu remained on the substrate surface except for the outer peripheral portion of the Cu thin film, and the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 90% or more. The Cu thin film peeled off from the substrate was self-supporting without collapsing in the thin film state, and the shape as a film could be maintained without any other support.

実施例6
基板として、表面にスパッタ法にてカーボン膜を厚さ100nm製膜した石英ガラス基板を用い、Cuの蒸着時に、タングステンボートを462Wで約1642℃まで加熱し、80秒間Cuの蒸着を行った以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは2.2μmであった。
Example 6
As a substrate, a quartz glass substrate having a carbon film with a thickness of 100 nm formed on the surface by a sputtering method was used. During the deposition of Cu, a tungsten boat was heated to about 1642 ° C. at 462 W, and Cu was deposited for 80 seconds. In the same manner as in Example 1, a Cu thin film was formed on the substrate. The converted thickness of the Cu thin film was 2.2 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.73μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.73 μΩcm.

基板上のCu薄膜の一端にセロハンテープを貼り、張力を加えて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Fに示す。Cu薄膜の外周部以外は基板表面にはCuが残留しておらず、90%以上の面積割合でCu薄膜を基板から剥離できた。基板から剥離したCu薄膜は薄膜状態で崩れることなく自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   A cellophane tape was applied to one end of the Cu thin film on the substrate, and tension was applied to peel it from the substrate. The peeled Cu thin film and a digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film are shown in FIG. 3F. Cu remained on the substrate surface except for the outer peripheral portion of the Cu thin film, and the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 90% or more. The Cu thin film peeled off from the substrate was self-supporting without collapsing in the thin film state, and the shape as a film could be maintained without any other support.

実施例7
Cuの蒸着時に、タングステンボートを525Wで約1720℃まで加熱し、20秒間Cuの蒸着を行った以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは4.13μmであった。
Example 7
A Cu thin film was formed on the substrate in the same manner as in Example 1 except that during the deposition of Cu, the tungsten boat was heated to about 1720 ° C. at 525 W and Cu was deposited for 20 seconds. The converted thickness of the Cu thin film was 4.13 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.87μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.87 μΩcm.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Gに示す。基板表面にはCuが残留しておらず、Cu薄膜が薄膜状態で崩れることなく、すなわち100%の面積割合で、Cu薄膜を基板から剥離できた。また、剥離したCu薄膜は自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. FIG. 3G shows a peeled Cu thin film and a digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film. Cu did not remain on the substrate surface, and the Cu thin film did not collapse in the thin film state, that is, the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 100%. Further, the peeled Cu thin film was self-supporting, and the shape as a film could be maintained even without another support.

実施例8
Cuの蒸着時に、タングステンボートを508Wで約1700℃まで加熱し、30秒間Cuの蒸着を行った以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは6.80μmであった。
Example 8
A Cu thin film was formed on the substrate in the same manner as in Example 1 except that during the deposition of Cu, the tungsten boat was heated to about 1700 ° C. at 508 W and Cu was deposited for 30 seconds. The converted thickness of the Cu thin film was 6.80 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.70μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.70 μΩcm.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Hに示す。基板表面にはCuが残留しておらず、Cu薄膜が薄膜状態で崩れることなく、すなわち100%の面積割合で、Cu薄膜を基板から剥離できた。また、剥離したCu薄膜は自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. The peeled Cu thin film and the digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film are shown in FIG. 3H. Cu did not remain on the substrate surface, and the Cu thin film did not collapse in the thin film state, that is, the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 100%. Further, the peeled Cu thin film was self-supporting, and the shape as a film could be maintained even without another support.

参考例
Cuの蒸着時に、タングステンボートを461Wで約1640℃まで加熱し、15秒間Cuの蒸着を行った以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは1.33μmであった。
Reference Example A Cu thin film was formed on a substrate in the same manner as in Example 1 except that a tungsten boat was heated to about 1640 ° C. at 461 W during Cu deposition and Cu was deposited for 15 seconds. The converted thickness of the Cu thin film was 1.33 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.99μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.99 μΩcm.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離したところ、Cu薄膜が破断し、基板表面にCu薄膜が残留した(図3I参照)。すなわち、本比較例において形成したCu薄膜は、崩れることなく基板から剥離することができず、自立膜にならなかった。   When the Cu thin film on the substrate was peeled from the substrate with tweezers, the Cu thin film was broken and the Cu thin film remained on the substrate surface (see FIG. 3I). That is, the Cu thin film formed in this comparative example could not be peeled from the substrate without collapsing, and did not become a self-supporting film.

実施例9
Cuの蒸着時に、タングステンボートを507Wで約1600℃まで加熱し、60秒間Cuの蒸着を行った以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは7.5μmであった。
Example 9
At the time of Cu deposition, a Cu thin film was formed on the substrate in the same manner as in Example 1 except that the tungsten boat was heated to about 1600 ° C. at 507 W and Cu was deposited for 60 seconds. The converted thickness of the Cu thin film was 7.5 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.92μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.92 μΩcm.

X線回折装置(リガク社製RINT Ultima III)を用いて、基板に対して平行な格子面による回折を観察するout−of−plane法(OP法)により、Cu薄膜のX線回折(XRD)パターンを得た。得られたXRDパターンを、銅のパウダーパターン(粉末回折パターン、ランダム配向パターン)とともに図4に示す。本実施例においては、Cuの{111}面からの回折線(111回折線)が検出され、Cuのその他の面からの回折線は実質的に検出されなかった。したがって、本実施例のCu薄膜は{111}面に優先配向していることがわかった。   X-ray diffraction (XRD) of Cu thin film by an out-of-plane method (OP method) for observing diffraction by a lattice plane parallel to the substrate using an X-ray diffraction apparatus (RINT Ultimate III manufactured by Rigaku Corporation) Got a pattern. The obtained XRD pattern is shown in FIG. 4 together with a copper powder pattern (powder diffraction pattern, random orientation pattern). In this example, diffraction lines from the {111} plane of Cu (111 diffraction lines) were detected, but diffraction lines from the other planes of Cu were not substantially detected. Therefore, it was found that the Cu thin film of this example was preferentially oriented in the {111} plane.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Jに示す。Cu薄膜の外周部以外は基板表面にはCuが残留しておらず、90%以上の面積割合でCu薄膜を基板から剥離できた。基板から剥離したCu薄膜は薄膜状態で崩れることなく自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. The peeled Cu thin film and the digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film are shown in FIG. 3J. Cu remained on the substrate surface except for the outer peripheral portion of the Cu thin film, and the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 90% or more. The Cu thin film peeled off from the substrate was self-supporting without collapsing in the thin film state, and the shape as a film could be maintained without any other support.

実施例10
Cuの蒸着時に、タングステンボートを460Wで約1640℃まで加熱し、80秒間Cuの蒸着を行った以外は実施例1と同様にして、基板上にCu薄膜を形成した。Cu薄膜の換算厚みは13.3μmであった。
Example 10
A Cu thin film was formed on the substrate in the same manner as in Example 1 except that during the deposition of Cu, the tungsten boat was heated to about 1640 ° C. at 460 W and Cu was deposited for 80 seconds. The converted thickness of the Cu thin film was 13.3 μm.

Cu薄膜のシート抵抗を四端子法により測定し、Cu薄膜の抵抗率を算出した。Cu薄膜の抵抗率は1.84μΩcmであった。   The sheet resistance of the Cu thin film was measured by the four probe method, and the resistivity of the Cu thin film was calculated. The resistivity of the Cu thin film was 1.84 μΩcm.

X線回折装置を用いて、OP法により、Cu薄膜のXRDパターンを得た。得られたXRDパターンを図4に示す。Cuの111回折線の強度がCuのその他の面からの回折線の強度よりも大きかった。本実施例においては、Cuの111回折線が検出され、Cuのその他の面からの回折線は実質的に検出されなかった。したがって、本実施例のCu薄膜は{111}面に優先配向していることがわかった。   An XRD pattern of a Cu thin film was obtained by an OP method using an X-ray diffractometer. The obtained XRD pattern is shown in FIG. The intensity of the 111 diffraction line of Cu was greater than the intensity of the diffraction line from the other surface of Cu. In this example, 111 diffraction lines of Cu were detected, and diffraction lines from other surfaces of Cu were not substantially detected. Therefore, it was found that the Cu thin film of this example was preferentially oriented in the {111} plane.

基板上のCu薄膜をピンセットにて基板から剥離した。剥離したCu薄膜及びCu薄膜を剥離した後の基板のデジタルカメラ写真を図3Kに示す。基板表面にはCuが残留しておらず、Cu薄膜が薄膜状態で崩れることなく、すなわち100%の面積割合で、Cu薄膜を基板から剥離できた。また、剥離したCu薄膜は自立しており、他の支持体がなくとも膜としての形状を保つことができた。   The Cu thin film on the substrate was peeled off from the substrate with tweezers. FIG. 3K shows a peeled Cu thin film and a digital camera photograph of the substrate after peeling the Cu thin film. Cu did not remain on the substrate surface, and the Cu thin film did not collapse in the thin film state, that is, the Cu thin film could be peeled from the substrate at an area ratio of 100%. Further, the peeled Cu thin film was self-supporting, and the shape as a film could be maintained even without another support.

比較例1
圧延法により製造された厚さ10μmの銅箔(ニラコ社Cu113173、純度99.9wt%)を用意した。この銅箔のシート抵抗を四端子法により測定し、シート抵抗値に銅箔の換算厚みを乗じることにより、銅箔の抵抗率を算出した。銅箔の抵抗率は2.33μΩcmであった。
Comparative Example 1
A 10 μm thick copper foil (Niraco Cu113173, purity 99.9 wt%) manufactured by a rolling method was prepared. The sheet resistance of this copper foil was measured by the four-terminal method, and the resistivity of the copper foil was calculated by multiplying the sheet resistance value by the converted thickness of the copper foil. The resistivity of the copper foil was 2.33 μΩcm.

X線回折装置を用いて、OP法により、銅箔のXRDパターンを得た。得られたXRDパターンを図4に示す。Cuの111回折線、200回折線、220回折線、311回折線が検出され、特に220回折線の強度が大きかった。したがって、本比較例の銅箔は{220}面に優先配向していることがわかった。   An XRD pattern of copper foil was obtained by the OP method using an X-ray diffractometer. The obtained XRD pattern is shown in FIG. Cu 111 diffraction line, 200 diffraction line, 220 diffraction line, and 311 diffraction line were detected, and the intensity of 220 diffraction line was particularly high. Therefore, it was found that the copper foil of this comparative example is preferentially oriented in the {220} plane.

比較例2
電着法により製造された厚さ12μmの銅箔(JX日鉱日石金属社製、純度99.5wt%以上)を用意した。この銅箔のシート抵抗を四端子法により測定し、シート抵抗値に銅箔の換算厚みを乗じることにより、銅箔の抵抗率を算出した。銅箔の抵抗率は2.25μΩcmであった。
Comparative Example 2
A 12 μm-thick copper foil manufactured by the electrodeposition method (manufactured by JX Nippon Mining & Metals, purity 99.5 wt% or more) was prepared. The sheet resistance of this copper foil was measured by the four-terminal method, and the resistivity of the copper foil was calculated by multiplying the sheet resistance value by the converted thickness of the copper foil. The resistivity of the copper foil was 2.25 μΩcm.

X線回折装置を用いて、OP法により、銅箔のXRDパターンを得た。得られたXRDパターンを図4に示す。Cuの111回折線、200回折線、220回折線、311回折線が検出され、それらの強度比はCuの粉末回折パターンと同様であった。したがって、本比較例の銅箔は無配向(ランダム配向)であることがわかった。   An XRD pattern of copper foil was obtained by the OP method using an X-ray diffractometer. The obtained XRD pattern is shown in FIG. The 111 diffraction line, the 200 diffraction line, the 220 diffraction line, and the 311 diffraction line of Cu were detected, and the intensity ratio thereof was the same as that of the powder diffraction pattern of Cu. Therefore, it was found that the copper foil of this comparative example was non-oriented (random orientation).

比較例3
電着法により製造された厚さ20μmの銅箔(入手元:株式会社サンクメタル、純度99.9wt%)を用意した。この銅箔のシート抵抗を四端子法により測定し、シート抵抗値に銅箔の換算厚みを乗じることにより、銅箔の抵抗率を算出した。銅箔の抵抗率は1.96μΩcmであった。
Comparative Example 3
A 20 μm-thick copper foil (obtained from: Sunk Metal Co., Ltd., purity 99.9 wt%) produced by the electrodeposition method was prepared. The sheet resistance of this copper foil was measured by the four-terminal method, and the resistivity of the copper foil was calculated by multiplying the sheet resistance value by the converted thickness of the copper foil. The resistivity of the copper foil was 1.96 μΩcm.

X線回折装置を用いて、OP法により、銅箔のXRDパターンを得た。得られたXRDパターンを図4に示す。Cuの111回折線、200回折線、220回折線、311回折線が検出され、それらの強度比はCuの粉末回折パターンと同様であった。したがって、本比較例の銅箔は無配向(ランダム配向)であることがわかった。   An XRD pattern of copper foil was obtained by the OP method using an X-ray diffractometer. The obtained XRD pattern is shown in FIG. The 111 diffraction line, the 200 diffraction line, the 220 diffraction line, and the 311 diffraction line of Cu were detected, and the intensity ratio thereof was the same as that of the powder diffraction pattern of Cu. Therefore, it was found that the copper foil of this comparative example was non-oriented (random orientation).

図5の表中に、上記実施例1〜10及び参考例のCu薄膜及び比較例1〜3の銅箔の形成条件、Cu薄膜(又は銅箔)の厚さ、Cu薄膜(又は銅箔)の抵抗率、及び基板からの剥離の結果を示す。図5において、Cu薄膜を90%以上の面積割合で基板から剥離でき、自立したCu薄膜が得られたものを「〇」として示し、基板上にCu薄膜が残留して自立したCu薄膜が得られなかったものを「×」として示した。   In the table | surface of FIG. 5, the Cu thin film of said Examples 1-10 and a reference example, and the formation conditions of the copper foil of Comparative Examples 1-3, the thickness of Cu thin film (or copper foil), Cu thin film (or copper foil) The resistivity and the result of peeling from the substrate are shown. In FIG. 5, the Cu thin film can be peeled from the substrate at an area ratio of 90% or more and a self-supporting Cu thin film is obtained as “◯”, and the Cu thin film remains on the substrate to obtain a self-supporting Cu thin film. Those that were not indicated were indicated as “x”.

実施例1〜10から、酸化ケイ素又は炭素からなる表面を有する基板上に厚さ2μm以上で形成されたCu薄膜は、その構造を崩すことなく基板から分離させ、自立させることが可能であることがわかった。   From Examples 1 to 10, a Cu thin film formed with a thickness of 2 μm or more on a substrate having a surface made of silicon oxide or carbon can be separated from the substrate without breaking its structure and can be made independent. I understood.

実施例1〜5から、蒸着時の圧力を10Pa以下の範囲内としてCu薄膜を形成することにより自立した銅薄膜が形成されることがわかった。   From Examples 1-5, it turned out that the self-supporting copper thin film is formed by forming the Cu thin film by making the pressure at the time of vapor deposition into the range of 10 Pa or less.

実施例1、6〜8から、厚さ2μm以上のCu薄膜は、その構造を崩すことなく基板から分離させ、自立させることが可能であることがわかった。一方、参考例の厚さ1.33μmのCu薄膜は、基板から剥離しようとすると膜が破断し、自立させることができなかった。また、実施例1〜9のCu薄膜の厚さは9μm以下であり、比較例1〜3の銅箔よりも厚さの小さい自立したCu薄膜を形成できた。   From Examples 1 and 6 to 8, it was found that a Cu thin film having a thickness of 2 μm or more can be separated from the substrate and free-standing without breaking the structure. On the other hand, the 1.33 μm-thick Cu thin film of the reference example was not able to stand by itself because the film was broken when it was peeled off from the substrate. Moreover, the thickness of Cu thin film of Examples 1-9 was 9 micrometers or less, and the self-supporting Cu thin film smaller than the copper foil of Comparative Examples 1-3 was able to be formed.

上記実施例1〜10のCu薄膜は抵抗率が2.1μΩcm以下であり、比較的厚さの小さい比較例1、2の銅箔と比べてより低抵抗率であった。特に、実施例1〜4、6〜10のCu薄膜は抵抗率が1.95μΩcm以下であり、比較例1〜3のいずれの銅箔よりも低抵抗率であった。このことから、蒸着法により、圧延法又は電着法で形成された銅箔よりも抵抗率の低いCu薄膜が形成できることがわかった。これは、蒸着法によって、圧延法又は電着法で形成された銅箔よりも結晶性が高く、高純度なCu薄膜を形成することができたためと考えられる。電着法の場合、銅箔を形成する時の温度が常温付近と低く、Cu原子が基板及び銅箔表面に析出した際に十分に拡散できないため、結晶性の不十分な銅箔が形成されると考えられる。さらに、電着法において用いられる電解液及びその中に溶けている物質が不純物として銅箔に混入することが考えられる。また、圧延法では一旦形成したCuの厚板に圧力を加えて延伸しているため、銅箔の結晶が大きく歪み、抵抗が増大する。一方、実施例1〜10のCu薄膜は、蒸着時の基板温度が約400℃と高く、基板及びCu薄膜上に付着したCu原子が十分に拡散できるため、結晶性の高いCu薄膜が形成されたと考えられる。さらに、実施例1〜10のCu薄膜は、溶媒が共存しない方法で形成されるため、不純物の混入が少なく、高純度であったと考えられる。   The Cu thin films of Examples 1 to 10 had a resistivity of 2.1 μΩcm or less, which was lower than the copper foils of Comparative Examples 1 and 2 having a relatively small thickness. In particular, the Cu thin films of Examples 1 to 4 and 6 to 10 had a resistivity of 1.95 μΩcm or less, which was lower than that of any of the copper foils of Comparative Examples 1 to 3. From this, it was found that a Cu thin film having a resistivity lower than that of a copper foil formed by a rolling method or an electrodeposition method can be formed by a vapor deposition method. This is presumably because a high-purity Cu thin film having higher crystallinity than a copper foil formed by a rolling method or an electrodeposition method could be formed by a vapor deposition method. In the case of the electrodeposition method, the temperature when forming the copper foil is as low as room temperature, and Cu atoms cannot be sufficiently diffused when deposited on the substrate and the copper foil surface, so that a copper foil with insufficient crystallinity is formed. It is thought. Furthermore, it is conceivable that the electrolytic solution used in the electrodeposition method and the substance dissolved therein are mixed as impurities into the copper foil. Further, in the rolling method, since the Cu thick plate once formed is stretched by applying pressure, the crystal of the copper foil is greatly distorted and the resistance is increased. On the other hand, the Cu thin films of Examples 1 to 10 have a high substrate temperature at the time of vapor deposition of about 400 ° C., and Cu atoms adhering to the substrate and the Cu thin film can be sufficiently diffused, so that a highly crystalline Cu thin film is formed. It is thought. Furthermore, since the Cu thin films of Examples 1 to 10 are formed by a method in which a solvent does not coexist, it is considered that the Cu thin films were high in purity with little contamination of impurities.

さらに、比較例1の銅箔はCuの{220}面に優先配向し、比較例2、3の銅箔は無配向(ランダム配向)であったのに対し、実施例9、10のCu薄膜はCuの{111}面に優先配向していた。Cuはfcc構造を有し{111}面が最安定表面であるため、例えば熱履歴等がかかるような用途に用いても、結晶配向を変えずに構造をそのまま保ちやすく、安定である。また特にグラフェン合成用の触媒に用いた際は、グラフェンはCuの{111}面にエピタキシャル成長するため、良質なグラフェンを形成できる。   Further, the copper foil of Comparative Example 1 was preferentially oriented to the {220} plane of Cu, and the copper foils of Comparative Examples 2 and 3 were non-oriented (random orientation), whereas the Cu thin films of Examples 9 and 10 were used. Was preferentially oriented in the {111} plane of Cu. Since Cu has an fcc structure and the {111} plane is the most stable surface, it is easy to maintain the structure as it is without changing the crystal orientation, for example, even if it is used in applications where a thermal history or the like is required. In particular, when used as a catalyst for synthesizing graphene, graphene grows epitaxially on the {111} plane of Cu, so that high-quality graphene can be formed.

以上、本発明を実施形態により説明してきたが、本発明の銅薄膜及びその製造方法は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で適宜改変することができる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment, the copper thin film and its manufacturing method of this invention are not limited to the said embodiment, It can modify suitably within the range of the technical idea described in the claim. it can.

本発明の銅薄膜の製造方法は、より高純度で低抵抗で薄い銅薄膜を効率よく製造することを可能にする。このような低抵抗で薄く軽量な銅薄膜は、蓄電デバイスの集電箔、放熱シート、電磁波遮蔽シート、フレキシブル回路基板(FPC)、導電テープ、加飾シートに利用することができる。また本発明の銅薄膜は表面が{111}結晶面に揃っているためグラフェン合成用の触媒等として利用することができる。また、本発明の製造方法により、蒸着プロセスを用いながらも純度の高い銅薄膜を工業的に製造することができる。それゆえ、本発明は銅箔を用いる産業において著しい発展をもたらす。   The method for producing a copper thin film of the present invention makes it possible to efficiently produce a thin copper thin film with higher purity, lower resistance, and efficiency. Such a thin, lightweight copper thin film with low resistance can be used for a current collector foil, a heat radiating sheet, an electromagnetic wave shielding sheet, a flexible circuit board (FPC), a conductive tape, and a decorative sheet of an electricity storage device. Further, since the surface of the copper thin film of the present invention is aligned with the {111} crystal plane, it can be used as a catalyst for synthesizing graphene. Moreover, with the manufacturing method of the present invention, a high-purity copper thin film can be industrially manufactured while using a vapor deposition process. Therefore, the present invention provides a significant development in the industry using copper foil.

10 銅薄膜、 58 蒸着器、100 製造装置   10 Copper thin film, 58 Evaporator, 100 Production equipment

Claims (15)

銅薄膜を製造する方法であって、
セラミックス材料又は炭素からなる表面を有する基板の該表面上に銅を蒸着し、銅薄膜を形成する工程と、
形成した前記銅薄膜を前記表面から薄膜のまま剥離する工程とを含む自立した銅薄膜を製造する方法。
A method for producing a copper thin film comprising:
Depositing copper on the surface of the substrate having a surface made of a ceramic material or carbon to form a copper thin film;
A method for producing a self-supporting copper thin film including a step of peeling the formed copper thin film from the surface as a thin film.
前記セラミックス材料が、アルミニウム及び/又はシリコンと、酸素、窒素及び炭素からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素との化合物によって構成され、前記セラミックス材料からなる表面を有する基板の前記表面上に前記銅を蒸着する請求項1に記載の銅薄膜を製造する方法。   The ceramic material is composed of a compound of aluminum and / or silicon and at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, and carbon, and the copper is formed on the surface of the substrate having a surface made of the ceramic material. The method of manufacturing the copper thin film of Claim 1 which vapor-deposits. 前記セラミックス材料が酸化ケイ素である請求項2に記載の銅薄膜を製造する方法。   The method for producing a copper thin film according to claim 2, wherein the ceramic material is silicon oxide. 前記銅薄膜を形成する工程において、2〜30μmの範囲内の膜厚を有する前記銅薄膜を形成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の銅薄膜を製造する方法。   The method for producing a copper thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein in the step of forming the copper thin film, the copper thin film having a film thickness within a range of 2 to 30 µm is formed. 前記銅薄膜を形成する工程において、蒸着源の温度を1200℃以上とし、前記蒸着源からみた前記基板の投影形状における最短の辺の長さよりも前記蒸着源と前記基板間の距離を小さくして前記銅を蒸着する請求項1〜4のいずれか一項に記載の銅薄膜を製造する方法。   In the step of forming the copper thin film, the temperature of the vapor deposition source is set to 1200 ° C. or more, and the distance between the vapor deposition source and the substrate is made smaller than the length of the shortest side in the projected shape of the substrate viewed from the vapor deposition source. The method for producing a copper thin film according to claim 1, wherein the copper is vapor-deposited. 前記銅薄膜を形成する工程において、全圧を0.001〜10Paの範囲内として前記銅を蒸着する請求項1〜5のいずれか一項に記載の銅薄膜を製造する方法。   The method for producing a copper thin film according to any one of claims 1 to 5, wherein, in the step of forming the copper thin film, the copper is vapor-deposited at a total pressure in a range of 0.001 to 10 Pa. 前記銅薄膜を形成する工程において、不活性ガスを流通して全圧を0.001〜10Paの範囲内にして前記銅を蒸着する請求項6に記載の銅薄膜を製造する方法。   The method for producing a copper thin film according to claim 6, wherein, in the step of forming the copper thin film, the copper is vapor-deposited by passing an inert gas and setting the total pressure within a range of 0.001 to 10 Pa. 前記銅薄膜を形成する工程において、前記基板の温度を300〜600℃に保つことを特徴とする請求項1〜7に記載の銅薄膜を製造する方法。   The method for producing a copper thin film according to claim 1, wherein the temperature of the substrate is maintained at 300 to 600 ° C. in the step of forming the copper thin film. 前記銅薄膜を剥離する工程において、前記銅薄膜の一端を支持膜に接着し、前記支持膜より前記銅薄膜に張力を加えることにより前記銅薄膜を前記基板から剥離する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の銅薄膜を製造する方法。   The process of peeling the said copper thin film WHEREIN: One end of the said copper thin film is adhere | attached on a support film, The said copper thin film is peeled from the said board | substrate by applying tension | tensile_strength to the said copper thin film from the said support film. The method to manufacture the copper thin film as described in any one. 前記基板が円筒形状を有し、
前記銅薄膜を剥離する工程において、前記円筒形状の軸を中心として前記基板を回転させながら前記銅を蒸着して、前記円筒形状を有する前記基板の外周面上に前記銅薄膜を形成し、前記銅薄膜の一端に張力を加えることにより、前記基板から連続的に前記銅薄膜を剥離する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の銅薄膜を製造する方法。
The substrate has a cylindrical shape;
In the step of peeling the copper thin film, the copper is deposited while rotating the substrate around the cylindrical axis, and the copper thin film is formed on the outer peripheral surface of the substrate having the cylindrical shape, The method for producing a copper thin film according to any one of claims 1 to 9, wherein the copper thin film is continuously peeled from the substrate by applying tension to one end of the copper thin film.
前記銅薄膜を剥離する工程において、前記銅を蒸着する工程における前記基板の温度よりも前記基板の温度を100℃以上低くして前記銅薄膜を剥離することを特徴とする、請求項10に記載の銅薄膜を製造する方法。   11. The copper thin film is peeled off in the step of peeling the copper thin film by lowering the temperature of the substrate by 100 ° C. or more than the temperature of the substrate in the step of depositing copper. A method for producing a copper thin film. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の製造方法によって製造される自立した銅薄膜。   The self-supporting copper thin film manufactured by the manufacturing method as described in any one of Claims 1-11. 自立した銅薄膜であって、
膜厚が2〜30μmの範囲にあり、
前記銅薄膜のCuKα線を用いたout−of−plane法によるX線回折パターンにおいて、銅の111回折線が検出され、且つ、その他のいかなる銅の結晶面からの回折線も実質的に検出されず、
抵抗率が1.6〜2.1μΩcmの範囲内にある自立した銅薄膜。
A self-supporting copper film,
The film thickness is in the range of 2 to 30 μm,
In the X-ray diffraction pattern by the out-of-plane method using CuKα rays of the copper thin film, 111 diffraction lines of copper are detected, and diffraction lines from any other copper crystal plane are substantially detected. Without
A free-standing copper thin film having a resistivity in the range of 1.6 to 2.1 μΩcm.
前記抵抗率が1.6〜2.0μΩcmの範囲内にある請求項12又は13に記載の自立した銅薄膜。   The self-supporting copper thin film according to claim 12 or 13, wherein the resistivity is in a range of 1.6 to 2.0 µΩcm. 前記膜厚が2〜9μmの範囲内である請求項12〜14のいずれか一項に記載の自立した銅薄膜。   The self-supporting copper thin film according to any one of claims 12 to 14, wherein the film thickness is in a range of 2 to 9 µm.
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