JP2911102B2 - 銅、アルミニウムまたはその合金からなる薄板の成膜前処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続的に搬送される
銅、アルミニウムまたはその合金からなる薄板の成膜前
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により
被成膜材の表面に成膜する際、膜の密着力および膜質の
向上を図るため、被成膜材の成膜側表面に前処理すなわ
ち、基板表面の付着物の除去、基板表面の酸化層の除去
および基板表面に微小な凹凸を形成することが行われ
る。この前処理装置として、例えば、特開平５−９３２
５９号公報等が提案されている。上記前処理装置は、中
空ロール内に磁石を配設し、上記磁石によって形成され
た磁場によりマグネトロン放電を上記磁石部分に集中さ
せることで、上記中空ロールに巻回された被成膜材であ
る金属ストリップの成膜側面をイオンボンバードにより
エッチングするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、イオンボン
バードによる成膜前処理で前処理効率を向上させるに
は、Ａｒイオンまたは原子の単位時間及び単位処理面積
あたりの衝突数を増加させる必要がある。この場合、Ａ
ｒイオンまたは原子の運動エネルギの一部が熱に変換さ
れ、被成膜材の温度が上昇する。この傾向は、被成膜材
の厚さが薄く単位処理面積あたりの熱容量が小さい被成
膜材において顕著となる。例えば、０．６ｗ／ｃｍ²の
電力投入密度にて０．２ｍｍ厚さの銅合金表面に約４０
０Åのエッチング量を処理したところ、銅合金の温度は
３５０°Ｃ以上となる。なお、アルミニウム合金の場合
は、銅合金よりも熱容量が小さく、しかもイオンボンバ
ード効率も悪いため、さらなる温度上昇が生じる。した
がって、上記前処理装置で銅、アルミニウムあるいはそ
の合金をイオンボンバードにより前処理を施すと、再結
晶温度が低い銅合金等では、被成膜材自体の材料特性が
変化するという問題があった。

【０００４】また、成膜前処理であるイオンボンバード
によるエッチング量が過少であれば、表面付着異物の除
去及び表面酸化層の除去が不十分となり、膜の密着力あ
るいは膜質が低下し、一方、過多であれば、表面の凹凸
が過多となり膜質が低下することになる。そのため、所
望の成膜を得るには所定エッチング量を確保しなければ
ならない。

【０００５】さらに、上記成膜前処理によってエッチン
グされた金属ストリップの表面には、成膜処理されるま
での間に再度異物が付着したり、酸化層が形成されるの
で、成膜効率、膜の純度が低下するという問題点があっ
た。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たもので、連続的に搬送される銅、アルミニウムまたは
その合金からなる例えば、厚さが略１ｍｍ以下の薄板を
成膜前処理する方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明では、銅、アルミニウムまたは
その合金からなる薄板を冷却ロールに巻回して搬送する
とともに、上記冷却ロールにより上記薄板を１５０°Ｃ
以下に維持してイオンボンバードによりその表面を１０
０〜６００Åのエッチング量に調整することを特徴とし
ている。

【０００８】また、請求項２に係る本発明では、請求項
１に記載の成膜前処理に引き続き、成膜領域に近接した
位置で、再度イオンボンバードによりエッチング処理す
ることを特徴としている。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。成膜装置１は、連続的に搬送される
銅、アルミニウムまたはその合金からなる厚さ１ｍｍ以
下の薄板Ｓの成膜前処理に引き続き、成膜処理するもの
で、装置１内は所定の圧力に真空排気され、Ａｒ等の放
電ガスが封入されるとともに、ケーシング３はアースに
接地されている。また、装置１内には上記薄板Ｓの送り
出しロール５、複数の搬送ロール６〜８、冷却ロール
９、複数の搬送ロール１０〜１２及び巻き取りロール１
３を配置してある。

【００１０】上記冷却ロール９は、直流電源Ｖ₁に接続
したイオンガン１４とともに前処理部４を構成してい
る。また、上記イオンガン１４の下流側にはマイナスの
直流電源Ｖ₂に接続されたターゲット１６が配置され、
マグネトロンスパッタ方式の成膜部を構成している。

【００１１】上記水冷ロール９は、図２に示すように、
大略、水冷ロール本体２０と中子３０からなる二重管構
造で、上記水冷ロール本体２０の軸部２２，２４に冷却
水給排手段を設けている。

【００１２】上記水冷ロール本体２０は、一方側中央に
設けた第１軸部２２と、他方側中央に設けた第２軸部２
４とからなり、上記第１，第２軸部２２，２４は、ケー
シング３内に設けた支持台１７，１７′に軸受１８，１
８′により回転自在に支持されている。上記第２軸部２
４は上記水冷ロール本体２０内に突出した突出部２５を
有するとともに、ベローズ２７を備えた回転シール装置
２８を介してケーシング３の外方に突出している。ま
た、上記第２軸部２４には一端が上記突出部２５の側方
に開口２６ａを有するＬ形通路２６が設けられている。

【００１３】上記中子３０は中空円筒体からなり、上記
第２軸部２４の突出部２５に取り付けられ、その外面に
設けたリブ３１により水冷ロール本体２０の胴部２１内
面に当接している。

【００１４】３２は冷却水供給管で、上記Ｌ形通路２６
内を通って突出部２５および中子３０の一側を貫通し、
上記第１軸部２２の凹部２３内に開口する。さらに、上
記第２軸部２４のケーシングから突出した端部には公知
のロータリジョイント３４が設けられ、また上記Ｌ形通
路２６と冷却水供給管３２との間隙で冷却水排出通路２
６ｂを形成する。

【００１５】したがって、冷却水は上記冷却水供給管３
２内を通って凹部２３内へ噴出し、上記中子３０と水冷
ロール本体２０との隙間を通過して開口２６ａから冷却
水排出通路２６ｂへと至る。このように、冷却水がロー
ル本体２０の内部を循環することで、冷却ロール９は所
定温度に冷却されるとともに、この冷却ロール９に巻回
される薄板Ｓも所定温度に冷却される。

【００１６】上記構成からなる成膜装置１では、例え
ば、送り出しロール５に厚さ０．１ｍｍの銅合金からな
る薄板Ｓをセットして清浄等の前処理に引き続き成膜処
理を行う。送り出しロール５から送り出された薄板Ｓ
は、複数の搬送ロール６〜８、冷却ロール９及び複数の
搬送ロール１０〜１２により搬送されて巻き取りロール
１３に巻き取られる。冷却ロール９に巻回された薄板Ｓ
は、その温度が１５０°Ｃ以下に維持されるとともに、
成膜面Ｓ１（イオンガン１４に対向する面）は、その表
面状態に応じて、イオンガン１４によるイオンボンバー
ドで深さ１００〜６００Åの範囲内でエッチングされ
る。

【００１７】薄板Ｓの温度を１５０°Ｃ以下としたの
は、銅、アルミニウムまたはその合金の場合、再結晶に
よる材料特性の変質が約２００°Ｃから開始するからで
ある。このように、薄板Ｓの温度を１５０°Ｃ以下に維
持すれば、材料特性が変化することを確実に防止でき
る。

【００１８】また、エッチング量を１００〜６００Åの
範囲としたのは、前処理直前に清浄処理を施さない材料
（以下「Ａ材」という）及び前処理直前に清浄処理を施
した材料（以下「Ｂ材」という）のいずれの材料に対し
て良好な膜を得ることができることによる。すなわち、
前処理条件（エッチング量）をパラメータとして、薄板
Ｓの温度を１５０°Ｃ以下に保持してＰＶＤ法により金
属膜を作成し、膜の密着性および膜質等を基準に評価し
たところ、５０Åのエッチング量では、Ａ材は全て不
良、Ｂ材は不良と良好の混在となり、１００Åの場合で
は、Ａ材は一部良好、Ｂ材は全て良好となり、１５０〜
５００Åの場合では、Ａ材は不良と良好の混在、Ｂ材は
全て良好、６００Åの場合では、Ａ材及びＢ材とも全て
良好であった。

【００１９】このことから、酸化層の悪影響の回避のみ
を目的とした場合、エッチング量は５０〜１００Å程度
で充分であるが、Ａ材の場合は酸化層以外の表面付着物
の影響によりエッチング量を６００Åにする必要があ
る。

【００２０】そして、前処理された薄板Ｓは、ターゲッ
ト１６部に搬送され、ここでターゲット１６から叩きだ
された原子によってスパッタ法により成膜される。成膜
された薄板Ｓは、搬送ロール１０〜１２で搬送された
後、巻き取りロール１３で巻き取られる。なお、成膜処
理はスパッタ処理等のＰＶＤ法に替えてＣＶＤ法により
行うようにしてもよい。

【００２１】上記成膜装置１では、冷却ロール９とイオ
ンガン１４とで前処理部４を構成したが、図３に示すよ
うに、ケーシング３内の冷却ロール９の下方にアース２
に接地した放電板３８を設け、冷却ロール９にマイナス
の直流電源Ｖ₄を接続して清浄等の前処理を直流電源に
よる逆スパッタ（ＤＣ逆スパッタ）で行うようにしても
よい。なお、上記構成のように逆スパッタを直流電源に
より行えば、高周波電源による逆スパッタに比較して一
定の負電位をカソードに印加し続けられるのでスパッタ
効率が向上する。

【００２２】また、図４に示すように、冷却ロール９の
内部の中子３０に複数の永久磁石４０を設け、この永久
磁石４０によって形成される磁場により電子をトラップ
して前処理を行えば、前処理効率を向上させることがで
きる。

【００２３】さらに、図５に示した成膜装置４５では、
前処理部４とターゲット１６を配設する成膜部との間に
仕切り壁４６を設け、上記仕切り壁４６と上記ターゲッ
ト１６との間で、かつ上記ターゲット１６の近傍に、マ
イナスの直流電源Ｖ₅に接続され、複数の永久磁石４７
を有するカソード４８を設けて第２の清浄等の前処理部
５０を構成している。また、上記カソード４８は、薄板
Ｓの成膜面Ｓ１と反対側の面Ｓ２側に配置される。な
お、上記成膜装置４５について、上記成膜装置１と同一
部材については同一符号を付して構成及び動作の説明を
省略する。

【００２４】上記構成からなる成膜装置４５では、前処
理部４で１００〜６００Åの深さにエッチングされた薄
板Ｓが仕切り壁４６の通過口４９を通過して第２の前処
理部５０に搬送され、再度、ＤＣ逆スパッタにより成膜
前処理される。これにより、前処理部４で成膜前処理さ
れた後に搬送途中で薄板Ｓに付着した異物及び薄板Ｓの
表面に生成した酸化層が除去される。

【００２５】次に、再度前処理が施された薄板Ｓは、タ
ーゲット１６部に搬送され、ここでターゲット１６から
叩きだされた原子によってスパッタ法により成膜され
る。この際、ターゲット１６は上記カソード４８の近傍
に配置してあることから、薄板Ｓは第２の前処理と成膜
処理とが重なり合った領域を通過する。したがって、薄
板Ｓには異物が付着したり酸化層が生成することなく純
度の高い良質な膜が形成される。

【００２６】また、第２の前処理部５０では再付着した
異物や表面に形成された酸化層を除去するために行われ
るので、前処理部４で負荷するような高電圧を必要とし
ない。したがって、薄板Ｓの温度は上昇することはな
く、薄板Ｓを冷却する構成を必要としない。

【００２７】上記構成の成膜装置４５では、ケーシング
３を仕切り壁４６で仕切ることにより、薄板Ｓから成膜
前処理された際に飛び出した異物等が第２の前処理部５
０に飛散することを防止している。このため、第２の前
処理部でのカソード４８に印加する電圧を仕切り壁４６
のない場合に比較して小さくすることができる。なお、
第２の前処理部５０は、カソード４７に替えてイオンガ
ンで構成してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る銅、アルミニウムまたはその合金からなる薄板の
成膜前処理方法は冷却ロールにより薄板を１５０℃以下
に維持してイオンボンバードによりその表面に１００〜
６００Åのエッチングを施すので、薄板は冷却されつつ
前処理されることになり、薄板の材料特性変化が無い。

【００２９】また、上記薄板は、その表面状態に応じて
１００〜６００Åの範囲でエッチングして付着物・酸化
層の除去等が行われるので、その後に行なわれる成膜処
理が確実に行なわれるとともに、密着力および膜質が向
上する。

【００３０】さらに、請求項２に記載の本発明では、成
膜領域に近接した位置で、上記成膜前処理後に付着した
異物および生成した酸化層をイオンボンバードで再度エ
ッチング前処理するため、その後の成膜処理で、良質な
膜を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る成膜装置の側面図である。

【図２】 冷却ロールの断面図である。

【図３】 前処理部の変形例を示す側面図である。

【図４】 前処理部の変形例を示す側面図である。

【図５】 第２の前処理部を備えた本発明に係る成膜装
置の側面図である。

【符号の説明】

１…成膜装置、３…ケーシング、４…前処理部、９…冷
却ロール、１４…イオンガン、１６…ターゲット、３８
…放電板、４０…永久磁石、５０…第２の前処理部、Ｓ
…薄板。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅、アルミニウムまたはその合金からな
   る薄板を冷却ロールに巻回して搬送するとともに、上記
   冷却ロールにより上記薄板を１５０°Ｃ以下に維持して
   イオンボンバードによりその表面を１００〜６００Åの
   エッチング量に調整することを特徴とする銅、アルミニ
   ウムまたはその合金からなる薄板の成膜前処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の成膜前処理に引き続
   き、成膜領域に近接した位置で、再度イオンボンバード
   によりエッチング処理することを特徴とする銅、アルミ
   ニウムまたはその合金からなる薄板の成膜前処理方法。