JP2626823B2

JP2626823B2 - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JP2626823B2
Application number: JP30332189A
Authority: JP
Inventors: 進沢田; 裕典和田; 芳明藤島
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPH03166362A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、装置内の機器の汚染及びパーティクル発生
の防止のための電解銅箔を内部に配設した気相成長によ
る薄膜形成装置に関するものである。

（発明の背景）従来より、集積回路の電極や拡散バリヤ等用の薄膜、
磁気記録媒体用磁性薄膜、液晶表示装置のITO透明導電
膜などの多くの薄膜形成に気相成長技術が使用されてい
る。この気相成長法による薄膜形成技術には、熱分解
法、水素還元法、不均等化反応法、プラズマCVD法など
の化学気相成長法、真空蒸着法、スパッタリング法、イ
オンビーム法、放電重合法などがある。

現在、このような気相成長法による薄膜形成プロセス
は大量生産技術として確立されているが、形成された膜
上に一般にパーティクルと言われている粗大粒子が堆積
するという問題が発生している。

このパーティクルとは、薄膜形成時にクラスター化し
た微粒子が基板上に堆積したものを言うのであるが、こ
の微粒子は直径が数μｍ程度にまで大きくなるものが多
いので、これが基板上に堆積すると、例えばLSIの場合
は配線の短絡あるいは逆に断線を引き起こすなどの問題
を生じ不良率増大の原因となる。そしてこれらのパーテ
ィクルは、被膜形成法自体に起因するものや、被覆装置
に起因するもの等の種々の要因があって、その原因究明
と低減のための各種工夫がなされているのが現状であ
る。

（従来技術とその問題点）上記のような薄膜形成装置に起因するパーティクルと
しては、基板周辺や装置の内壁（炉壁）やシャッター、
シールド板等に付着した薄膜が剥離し、それが飛散して
基板に堆積して汚染源となることも１つの大きな要因で
ある。このような付着物質の再剥離に起因するパーティ
クルを防止するため、薄膜形成装置の内壁を常に清浄に
しておく必要がある。

このような内壁を常にクリーンに保つのは実際には非
常に難しく、完全にクリーンにするには大変な時間を必
要とし、また内壁や機器の部位によってはクリーン化が
実際にはできないところもある。このためよく付着する
機器の部位には、金属の溶射膜を形成するなどの物理的
粗化処理を施して、付着物質を剥離しないように捕獲し
ておくという手段が取られたが、装置（機器）のメンテ
ナンスが大変でまた上記付着物質の剥離防止効果が極め
て弱いという欠点があった。そのために考えだされたの
が、A1箔や電解Fe箔のディスポーザブル（使い捨て）箔
による汚染防止材である。前記の箔をあらかじめ内壁に
はりつけておき、薄膜形成（被覆操作）終了後これを除
去すれば、一応内壁をクリーンな状態に保つことが可能
と考えた。

しかし、これらの使い捨て箔には致命的な欠陥が見出
された。それは、設置された箔に堆積した薄膜形成飛散
物質が剥離し易く、基板上への堆積膜上でのパーティク
ル発生が依然として起ったからである。この使い捨て箔
（フォイル）を用いた場合の剥離現象は飛散物質の膜厚
が厚いほど発生が顕著となり、また生成物がシリサイド
やITO（インジウム−錫酸化物）のようなセラミック系
の場合ほど生じ易いことが分った。この剥離を防止する
ためには頻繁に箔を交換しなければならず、薄膜形成の
操業性が著しく悪化した。また気相成長による薄膜形成
の初期の段階では、基板周辺からの汚染物質の飛来及び
特にパーティクルの発生が多いことに起因して基板に形
成される薄膜の品質が一定しないという問題があった。
このようなことから画期的な内壁をおおう汚染防止材の
出現が熱望されていた。

（問題点を解決するための手段）上記の問題点を解決するため薄膜形成装置内の汚染を
防止する材料としての箔を種々検討した結果、トリート
電解銅箔に気相成長により形成される薄膜と同一材料又
は無害である類似材料を事前にコーティングした当該銅
箔が汚染防止材として最適である、との知見を得た。す
なわち、本願発明は、（イ）気相成長による薄膜形成装
置において、電解銅箔のマット面に銅めっきによる銅又
は及び銅酸化物微細粒子薄層を形成した電解銅箔に、気
相成長により形成される薄膜と同一材料又は無害である
類似材料を事前にコーティングした当該銅箔を前記装置
内の薄膜形成不要部分に配設して、該装置内の機器の汚
染及び薄膜中のパーティクル発生を防止することを特徴
とする前記薄膜形成装置、及び（ロ）電解銅箔のマット
面側の表面粗さRzが５μｍ〜10μｍである前記（イ）記
載の薄膜形成装置、及び（ハ）微細粒子薄層形成面を気
相層成長における飛散粒子捕獲面とした前記（イ）乃至
（ロ）記載の薄膜形成装置並びに（ニ）使い捨て用電解
銅箔である前記（イ）乃至（ハ）記載の薄膜形成装置を
提供するものであ。

（発明の具体的説明）本発明の電解銅箔を使用することにより気相成長によ
る薄膜形成装置内（炉）壁の汚染がなく、かつこの内壁
からの飛散生成物の剥離に起因するパーティクル発生が
著しく減少し良好な薄膜を形成することが可能となっ
た。さらに、気相層成長の初期の段階でも基板周辺から
の汚染物質の飛来及びパーティクル発生が抑止でき、品
質の一定な薄膜の形成が可能となった。本願発明の気相
成長による薄膜形成手段は熱分解法、水素還元法、不均
等化反応法、輸送反応法、プラズマCVD、減圧CVD等の化
学気相成長法（CVD）、気相エピタキシー（VPE）法、真
空蒸着法、スパッタリング法、分子線エピタキシー（MB
E）法、イオンビーム法、及び放電重合法等の気相成長
法による薄膜形成手段を意味する。

電解銅箔のマット面に形成する微細粒子薄層はアメリ
カ特許第3,220,897号あるいはアメリカ特許第3,293,109
号などの電気めっき処理によって行うことができる。

この処理自体は公知であるが、本願発明においては、
従来のAl箔や鉄箔でしか考えられなかった箔にかえて本
願発明の汚染防止材を用いることにより、著大な効果を
もたらすことが可能となった。

微細粒子薄層は電解銅箔（生箔）のマット面に形成さ
れるが、これを形成する電気めっきの条件の一例を下記
に示す。

水溶銅硫酸塩めっき浴 CuSO₄・5H₂O, g/（as Cu） ……23 NaCl,p.p.m. （as Cl） ……32 H₂SO₄, g/ ……70 にかわ,g/ ……0.75 純水 ……Bal. めっき条件電流密度 60〜100a.s.f 時間 10〜60秒浴温 70〜80゜F 電解銅箔（生箔）のマット面（無光沢面）は、該箔の
製造工程におけるロール等の接触面（光沢面）の反対側
の面で、電子顕微鏡で観察すると前記マット面は無数の
ノブ状（塊状の突出部）粗面を呈している。

さらにこの面に前記微細粒子薄層を形成すると銅又は
及び銅酸化物の微細粒（ノジュラー）がランダムに上記
電解銅箔（生箔）のノブ状粗面に析出しているのが同様
に電子顕微鏡により観察される。

（参考資料電子技術,1985年６月増刊号97P.〜105P.）上記のような条件で形成した銅箔はさらに特公昭54−
6701号に示すような耐熱特性をもたせるための黄銅又は
亜鉛のバリヤー層を形成したり、さらにこの上に銅箔運
搬又は保管中の酸化等を防止するための防錆処理を施す
こともできる。

本願発明は、これらの工程によって製造された電解銅
箔を全て包含するものである。電解銅箔の表面粗さはRz
5.0〜10.0μｍの範囲とするのが望ましい。この粗さに
よる突起が存在するために、アンカー効果によって飛散
物質が析出して形成された生成物との密着性が改善さ
れ、剥離現象が生じなくなる。

本願発明の薄膜形成装置における汚染防止及びパーテ
ィクル発生防止材として使用される材料は、厚さ10μｍ
〜100μｍが適し、15〜70μｍが好適である。薄すぎる
と炉壁へセットする時にしわが生じ易く、しわ部ができ
ると剥離の原因となるので避ける必要がある。厚いとし
わは生じにくくなるが、炉壁へのセット時の操作性が悪
くなり、また価格的にも不利である。

上記のように電解銅箔はにかわ質の電解浴中で製造さ
れるので、箔表面にはにかわが付着していることがあ
る。したがってにかわによる薄膜形成装置内の汚染を防
止するために、あらかじめアセトンやアルコール等の有
機溶媒または熱した超純水を用いて超音波洗浄をしてか
ら使用することが望ましい。なお、洗浄後の乾燥を目的
として真空加熱をしても良い。真空加熱をする場合は、
表面突起が成長現象によって変化しないよう最高800℃
までにおさえる必要がある。

さらに、このようにして形成した電解銅箔に、気相成
長に形成される薄膜と同一材料又は無害である類似材料
を事前にコーティングする。

このような材料の例としては、モリブデンシリサイ
ド、タングステンシリサイド、チタンシリサイド等のシ
リサイド系、タングステン、モリブデン、チタン、コバ
ルト、アルミニウム、タンタル等のメタル系及びこれら
の合金系、酸化インジウム、酸化アルミニウム等の酸化
系、その他窒化物系、等種々の材料をあげることができ
る。

これらの材料については、例えば合金を構成する一方
の金属、あるいはモリブデンシリサイドの被覆用にタン
グステンシリサイドコーティング銅箔を使用するなど特
に使用（混入）に問題がなければ、材料としては異なる
（類似の）材料を電解銅箔のコーティング材として使用
することが出来る。本願発明は、これらを包含するもの
である。

これらの材料の前記電解銅箔への被覆方法は、基板へ
の気相成長による薄膜形成手段を用いてコーティングす
ることができる。コーティング厚さは任意に選択できる
が5000〜100000Å程度が望ましい。これによって気相成
長による薄膜形成の初期の段階から、主として周辺機器
より発生する汚染物質の飛来を防止し、パーティクルの
発生を抑止する。このようなコーティング薄膜は汚染物
質を封じ込める働きをする。

このため従来プレスパッタ等のプレコーティング（予
備処理）の必要がなくなり、作業能率を一層増すことが
可能となった。

気相成長による薄膜形成装置内には、前記銅箔を予め
蛇腹に形成したり、エンボス加工を施して使用すること
ができる。

これによって銅箔の表面積を著しく増大せしめ、かつ
薄膜形成において発生する内部応力を適度に吸収して、
基板上に形成される薄膜中のパーライクルを著しく低減
させることができる。

本願発明においてはこのようにして形成される銅箔を
も包含するものである。

次に実施例にもとづいて本願発明を説明する。

（実施例１）透明導電膜用ITOターゲットを用いて第１表に示す各
種の箔をそれぞれ個別にスパッタリング装置チャンバー
の機器及び内壁をおおうように取りつけスパッタリング
を実施した。それぞれ同一条件の390W・Hrのスパッタリ
ング終了後にITO薄膜が形成された基板と箔を取り出し
た。箔にも飛散したITO膜が形成されていたが、この膜
をスコッチテープによるピールテストを行ったところ、
本願発明の電解銅箔はITO膜の剥離が起こらなかった。
第１表に示すようにSUS304箔は剥離が起こり、パーティ
クル発生の原因となる被着物の剥離が著しいことを示し
た。また同じ電解銅箔でも事前にITO薄膜を形成したも
のとしないものとでは、初期の基板にみられるパーティ
クル発生に差異があるようことが分かった。

また小量であるが、ITO膜を事前にコーティングして
いないものでは、不純物による汚染がみられた。

以上から、本願発明の事前に被膜形成物質であるITO
膜を形成しておくと、初期のパーティクル発生量は殆ど
なく、極めて優れたパーティクル発生防止材となる。

（実施例２）シリサイドターゲットを用いて電解鉄箔と、事前にシ
リサイドをコーティングした本願発明の電解銅箔とをそ
れぞれ個別にスパッタリング装置の内部に配設した機器
及び内壁をおおうようにセットして同様のスパッタリン
グを実施した。スパッタリング終了後に、基板及び前記
テスト用の箔を取り出した。テスト用箔については、ど
ちらの箔にも厚さ約10μｍのシリサイド膜が形成されて
いた。この試料をスコッチテープ及び粘着力の強い両面
テープ（No.500）を用いてピールテストをしたところ、
本願発明の電解銅箔だけが、いずれのテストにおいても
剥離しなかった。以上の結果を第２表に示す。

また、基板の初期パーティクル発生は本願発明の電解
箔銅を使用した場合には全くみられなかったが、鉄箔に
おいては基板の初期パーティクルの発生及び汚染物質の
混入がみられた。

（実施例３） CVD装置を用い、それぞれ別個の装置内に第３表に示
す本願発明の事前にＷ膜を形成した電解銅箔及び比較例
として、Mo（モリブデン）を溶射したSUS（ステンレ
ス）板を機器及び内壁をおおうように取付け、WF₆とH₂
を基本成分とする反応性ガスの導入により、基板に対
し、それぞれ同一条件でＷ（タングステン）膜を形成し
た。

このようにして形成されたＷ膜について、それぞれの
基板と箱及び板の試験材を取り出し、第３表に示すよう
に基板における薄膜のパーティクル発生及び汚染状況の
観察と、スコッチテープと両面テープによるピールテス
トを行った。機器をおおうMo溶射被覆層SUS板はＷ皮膜
がいずれも剥離したが、本発明の電解銅箔においては剥
離せず、密着強度に著しく富むことが分かった。

又、本願発明の電解銅箔を使用したものでは、基板の
パーティクル発生及び機器からの汚染が見られなかった
が、Mo溶射したSUS板では基板にパーティクル発生が見
られたまま機器からの汚染が認められた。

（発明の効果）以上の実施例からも明らかなように本願発明の汚染防
止材を内部に配設した薄膜形成装置は、従来のステンレ
ス箔や鉄箔などに比較して薄膜の汚染物質となるパーテ
ィクルの発生を著しく抑制することができ、また気相成
長による被覆操作の初期段階で発生する基板に混入する
汚染物質やパーティクルがなく、優れた汚染防止材であ
る。

さらにまた箔の着脱も容易なので装置のメンテナンス
が楽であるという著しい効果を有する。

そして、電解銅箔は熱伝導性に富み、帯電することも
ないので、気相成長による薄膜形成装置内に設置する汚
染防止材として最適である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気相成長による薄膜形成装置において、電
解銅箔のマット面に銅めっきによる銅又は及び銅酸化物
微細粒子薄層を形成した電解銅箔に、気相成長により形
成される薄膜と同一材料又は無害である類似材料を事前
にコーティングした当該銅箔を前記装置内の薄膜形成不
要部分に配設して、該装置内の機器の汚染及び薄膜中の
パーティクル発生を防止することを特徴とする前記薄膜
形成装置。
【請求項２】電解銅箔のマット面側の表面粗さRzが５μ
ｍ〜10μｍである特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成
装置。
【請求項３】微細粒子薄層形成面を気相成長における飛
散粒子捕獲面とした特許請求の範囲第１項乃至第２項記
載の薄膜形成装置。
【請求項４】使い捨て用電解銅箔である特許請求の範囲
第１項乃至第３項記載の薄膜形成装置。