JPH0448066A - 銅の真空蒸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、銅の真空蒸着方法に関し、詳細には真空蒸着
室内において金属製基板に前処理を施した後、その表面
に銅を真空蒸着して、密着性に優れた銅膜を形成する銅
の真空蒸着方法に関する。

（従来の技術） 真空蒸着法により金属製基板の表面に直接銅膜を形成せ
しめると、基板と銅膜との密着性か悪いものになり、密
着性に優れた銅膜を得る事は極めて頻しい。

そこで、密着性に優れた銅膜を形成し得る銅の真空蒸着
方法か種々検討され、その結果金属製基板に下記の如き
前処理を施した後、銅を真空蒸着する方法が提案され、
採用されている。

即ち、従来の銅の真空蒸着方法は、真空蒸着室内を真空
雰囲気にし、該真空雰囲気下において、金属製基板を７
００°Ｃ以上に加熱する予備加熱処理を施した後、該基
板に銅を真空蒸着する方法（以降、従来法人という）に
より行われている。或いは、真空蒸着室内において真空
雰囲気下で、金属製基板の表面にＮ１等のバインダーメ
タルを真空蒸着した後、銅を真空蒸着する方法（以降、
従来法Ｂという）により行われている。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の銅の真空蒸着方法によれば、密着性に優れた
銅膜を形成し得る。

ところか、前記従来法Ａにおいては、金属製基板を７０
０°Ｃ以上に加熱すると、不都合が生しる場合には適用
し得ず、金属製基板の種類により適用か制限されるとい
う問題点かある。例えば、金属製基板の融点か低く、上
記加熱により金属製基板か融解や熱変形する場合、金属
製基板の金属学的変態点が低く、上記加熱により金属が
変態して変質する場合には、前記従来法Ａは適用し得な
い。

一方、前記従来法Ｂにおいては、真空蒸着用の蒸発源（
ターゲット）として、銅ターゲツトの他にＮ１等のバイ
ンダーメタルターゲットを要する。

又、バインダーメタルを真空蒸着した後、ターゲットを
バインダーメタルターゲットから銅ターゲツトに変換す
る必要があるため、真空蒸着に要する処理時間か長く、
生産性か低いという問題点かある。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を解
消し、従来法Ａの場合の如き金属製基板の種類による適
用制限か少なく、又、真空蒸着処理時間を従来法Ｂの場
合に比して短縮し得ると共に、密着性に優れた銅膜を形
成し得る銅の真空蒸着方法を提供しようとするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明に係る銅の真空蒸
着方法は次のような構成としている。

即ち、請求項１に記載の銅の真空蒸着方法は、不活性ガ
スを含有する希薄ガス雰囲気下において金属製基板にボ
ンバード処理を施して該基板の表面をスパッタクリーニ
ングし、次いて酸素を含有する希薄ガス雰囲気下におい
て前記基板の表面に酸化皮膜を形成し、続いてこの表面
に銅を蒸発源とする予備蒸着処理を施して銅を含有する
酸化物層を形成した後、真空雰囲気下においてこの表面
に銅を真空蒸着することを特徴とする銅の真空蒸着方法
である。

請求項２に記載の銅の真空蒸着方法は、不活性ガス及び
酸素を含有する希薄ガス雰囲気下において金属製基板に
ボンバード処理を施して該基板の表面をスパッタクリー
ニングし、該基板表面に酸化皮膜を形成し、次いでこの
表面に銅を蒸発源とする予備蒸着処理を施して銅を含有
する酸化物層を形成した後、真空雰囲気下においてこの
表面に銅を真空蒸着することを特徴とする銅の真空蒸着
方法である。

（作　用） 本発明に係る銅の真空蒸着方法の中、請求項１に記載の
銅の真空蒸着方法は、前記のように、先ずは、不活性ガ
スを含有する希薄ガス雰囲気下において金属製基板にボ
ンバード処理を施して該基板の表面をスパッタクリーニ
ングするようにしている。その結果、該基板の表面は清
浄で活性な状態になると共に、加熱されて基板の表面温
度が高くなる。該温度はボンバード処理の条件により変
わるか、高々３００〜４００℃程度である。

次いで、酸素を含有する希薄ガス雰囲気下において前記
基板の表面に酸化皮膜を形成するようにしている。該酸
化皮膜は、金属製基板の金属と上記酸素との反応により
生成する酸化物（Ｍ−０）であり、該基板の表面は前記
の如く清浄で活性であり且つ温度が高くなっているので
、容易に基板の金属表面に形成させ得る。このとき、Ｍ
−０形成のための基板の表面温度は、従来法への場合の
如き高温にする必要はなく、比較的低温で充分であり、
ボンバード処理後の高々３００〜４００°Ｃ程度でよい
。そのため、金属製基板の融点か低い場合でも、基板の
融解や熱変形を生しることなく、又、金属学的変態点が
低い場合でも、基板の変質を生じることなく、ボンバー
ド処理及びＭ−０形成をなし得る。従って、金属製基板
の種類による適用制限が少ない。

次に、上記と同様の酸素を含有する希薄ガス雰囲気下に
おいて、上記金属製基板上のＭ−０皮膜の表面に、銅を
蒸発源とする予備蒸着処理を施して銅を含有する酸化物
層を形成するようにしている。このように予備蒸着処理
すると、蒸発源から蒸発気化した銅（Ｃｕ）は、上記雰
囲気中の酸素により酸化されながら上記Ｍ−０−０皮膜
に到達し、主に銅の酸化物（Ｃｕ−０）となって蒸着す
る。その結果、マクロ的にみるとＭ−０皮膜上にＣｕ−
０層か形成されたものになるか、ミクロ的にみるとＭ−
０皮膜とＣｕ−０層との界面にＭ−０−Ｃｕ層か形成さ
れた状態のものになる。即ち、予備蒸着処理の初期に到
達したものは、Ｍ−０皮膜の最表面又は最表層において
Ｍ−０と反応してＭ−０−Ｃｕを形成し、その上にＣｕ
−０層が形成される。従って、前記鋼を含有する酸化物
層は、Ｍ−０−Ｃｕ層とその上層のＣｕ−０層とからな
るものである。

上記予備蒸着処理後、真空雰囲気下において銅を真空蒸
着するようにしている。このようにすると、前記Ｃｕ−
０層の表面にＣｕが真空蒸着し、Ｃｕ膜が形成される。

従って、以上の処理により、金属製基板の表面に、Ｍ−
０皮膜、Ｍ−０−Ｃｕ層、Ｃｕ−０層、Ｃｕ膜がこの順
に形成されることになる。

前記Ｍ−０皮膜は、前記の如く清浄で活性な金属製基板
の表面に形成されるので、両者間の密着性（基板の金属
とＭ−０皮膜との密着性）は極めて優れている。Ｍ−０
皮膜とＭ−０−Ｃｕ層とは、Ｍ−０−Ｃｕ層のＭ−０の
作用により、両者間の親和力か高く、強固に結合されて
いる。Ｍ−０−Ｃｕ層とＣｕ−０層とは、Ｍ−０−Ｃｕ
層のＯ−Ｃｕの作用により強固に結合されている。Ｃｕ
−０層とＣｕ膜とは、Ｃｕ−０層のＣｕの作用により強
固に結合されている。故に、金属製基板とＣｕ膜とは、
Ｍ−０皮膜、Ｍ−０−Ｃｕ層、Ｃｕ−０層を介して強固
に結合されていることになる。

又、前記予備蒸着処理及び銅の真空蒸着処理は、いづれ
も同一のＣｕターゲットにより行い得るので、従来法Ｂ
の場合の４口きターゲットの変換か不要であり、そのた
め蒸着処理時間を従来法Ｂの場合に比して短縮し得る。

更に、前述の如く、ボンバード処理により基板の表面温
度が高くなるが、高々３００〜４００°Ｃ程度であり、
又、Ｍ−０形成のための基板の表面温度は比較的低温で
よいので、従来法Ａの場合の如き金属製基板の種類によ
る適用制限かないか、もしくは少なくなる。

従って、請求項１に記載の銅の真空蒸着方法によれば、
従来法への場合の如き金属製基板の種類による適用制限
が少なく、又、真空蒸着処理時間を従来法Ｂの場合に比
して短縮し得ると共に、密着性に優れた銅膜を形成し得
るようになる。

尚、前記酸化皮膜形成及び予備蒸着処理の際の雰囲気は
いづれも酸素を含有する希薄ガス雰囲気にする必要があ
るが、画処理の雰囲気条件（希薄ガス中の酸素量、他の
ガスの種類や量、希薄ガスの圧力等々）を同一にする必
要はなく、金属製基板の種類等により各々の処理に最適
な雰囲気条件を採用することができる。

請求項２に記載の銅の真空蒸着方法は、前述の如く、先
ずは、不活性ガス及び酸素を、含有する希薄ガス雰囲気
下において金属製基板にボンバード処理を施すようにし
ている。このようにすると、該基板の表面ではスパッタ
クリーニング反応と共に酸素による酸化皮膜形成反応と
か進行する。

このとき、上記雰囲気やボンバード処理の条件により、
スパッタクリーニング反応よりも酸化皮膜形成反応の進
行速度を大きくし得る。そうすると、スパッタクリーニ
ングされた基板表面に酸化皮膜を形成し得る。即ち、基
板の表面をスパッタクリーニングし、該基板表面に酸化
皮膜を形成し得る。

そこで、請求項２に記載の銅の真空蒸着方法では、前記
ホンバート処理を施して基板の表面をスパッタクリーニ
ングし、該基板表面に酸化皮膜を形成するようにしてい
る。このとき、該基板の表面温度が高くなるが、高々　
３００〜４００″Ｃ程度である。酸化皮膜（Ｍ−０）形
成のための基板の表面温度は比較的低温で充分であり、
上記の高々３００〜４００°Ｃ程度でよい。そのため、
金属製基板の種類による適用制限が少ない。

次に、上記と同様の不活性ガス及び酸素を含有する希薄
ガス雰囲気下において、上記金属製基板上のＭ−０皮膜
の表面に銅を蒸発源とする予備蒸着処理を施してＣｕ−
０層を形成した後、真空雰囲気下においてこの表面にＣ
ｕを真空蒸着するようにしている。

このようにすると、請求項１に記載の銅の真空蒸着方法
の場合と同様の作用効果により、従来法への場合の如き
金属製基板の種類による適用制限か少なく、又、真空蒸
着処理時間を従来法Ｂの場合に比して短縮し得ると共に
、密着性に優れた銅膜を形成し得るようになる。

尚、前記ホンバード処理及び予備蒸着処理の際の雰囲気
はいづれも不活性ガス及び酸素を含有する希薄ガス雰囲
気にする必要かあるが、画処理の雰囲気条件（希薄ガス
中の酸素量、不活性ガス量、他のガスの種類や量、希薄
ガスの圧力等々）を同一にする必要はなく、金属製基板
の種類等により各々の処理に最適な雰囲気条件を採用す
ることができる。

（実施例） 実施例Ｉ 厚み：２ｍｍ、輻１０ｍｍ、　　長さ：２０ｍｍのＴｉ
板を、パフ研磨仕上げし、脱脂・洗浄・乾燥処理したも
のを基板として用いた。

第１図に示す高周波マグネトロンスパッタリング装置の
真空蒸着室ｆｆｌ内に、前記基板のＴｉ板（ａｌ及びＣ
ｕターゲット（Ｃ１を配した後、Ａｒ及び０．を含有す
る希薄ガス雰囲気に蒸着室げ）内を調整し、該雰囲気下
において基板（ａｌにホンバード処理を施して該基板ｔ
ａ＋の表面をスパッタクリーニングし、該基板（８１表
面に酸化皮膜（Ｔｉ−０皮膜）を形成し、次いでＣｕタ
ーゲット（Ｃ１をスパッタリングして予備蒸着処理し、
前記Ｔ１−０皮膜上にＣｕ含有酸化物層（Ｔｉ−Ｏ−Ｃ
ｕ層、Ｃｕ−０層）を形成した。

続いて、蒸着室（ｆ）内の雰囲気を真空に調整した後、
該真空雰囲気下においてＣｕターゲッ）　（Ｃ）をスパ
ッタリングしてＣｕを真空蒸着し、前記酸化物層の表面
にＣｕ膜を形成せしめた。

尚、前記ボンバード処理の際、希薄ガス雰囲気の圧力は
７　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、該ガス中Ａｒ量は１０１０
０５ｅ、０２ｉは２０ｓｅｃｍにし、バイアス電圧はＤ
Ｃ電源より印加して一４００ｖｏｌｔ　、高周波電圧は
一２００ｖｏｌｔとし、処理時間は５分とした。

前記予備蒸着処理の際、希薄ガス雰囲気の圧力は７　ｘ
　１０−’Ｔｏｒｒ、希薄ガス中Ａｒ量は！００ｓｅｃ
ｍ　、　Ｏｘ量は２０ｓｅｃｍにし、バイアス電圧はＤ
Ｃｔ源より印加して一４００ｖｏｌｔ　、高周波電圧は
一６００ｖｏ！ｔとし、処理時間は５分とした。

前記Ｃｕ膜形成のためのＣｕの真空蒸着の際は、希薄ガ
ス雰囲気の圧力は７　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、希薄ガス
中Ａｒｊｌは１０１００５ｃ　、０２量はＯｓｃｃｍに
し、バイアス電圧は０ｖｏｌｔ、高周波電圧は一６００
ｖｏｌｔとし、処理時間は３５分とした。

上記の高周波電圧、バイアス電圧、及び、０．量の経時
変化を図示すると、第２〜４図のようになる。又、基板
上に形成される皮膜や層の種類の経時変化を図示すると
、第５図のようになる。

前記Ｃｕ膜形成（Ｃｕの真空蒸着処理）後のものを真空
蒸着室から取り出し、銅膜の密着性を曲げ試験等により
調へた。その結果、基板（Ｔｉ板）とＣｕ膜とは、Ｔｉ
−０皮膜、Ｔｉ−０−Ｃｕ層、Ｃｕ−０層を介して強固
に結合されていることか確認された。

実施例２ 基板としてＺｒ板を用い、この点を除き実施例Ｉの場合
と同様の方法により、蒸着処理を行った後、銅膜の密着
性を調べたところ、基板（Ｚｒ板）とＣｕ膜とは、Ｚ「
−〇皮膜、Ｚｒ−０−Ｃｕｌ、　Ｃｕ−０層を介して強
固に結合されており、密着性に優れた銅膜を形成し得る
ことか確認された。

（発明の効果） 本発明に係る銅の真空蒸着方法によれば、従来法Ａ　（
７００°Ｃ以上に予備加熱処理した後、銅を真空蒸着す
る方法）の場合の如き金属製基板の種類による適用制限
か少なく、広範囲の金属製基板に適用し得、又、真空蒸
着処理時間が従来法Ｂ（バインダーメタルの真空蒸着後
、銅を真空蒸着する方法）の場合に比して短く、生産性
を従来法への場合と略同程度にまで大幅に向上し得ると
共に、密着性に優れた銅膜を形成し得るようになる。従
って、金属製基板の金属種にかかわらず密着性に優れた
銅膜を、高生産性の蒸着プロセスにより形成し得るよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１に係る高周波マグネトロンスパッタ
リング装置の概要を示す側断面図、第２図は、実施例１
に係る蒸着処理時の高周波電圧の経時変化を示す図、第
３図は、同処理時のバイアス電圧の経時変化を示す図、
第４図は、同処理時の希薄ガス中の０．量の経時変化を
示す図、第５図は、同処理時の基板上に形成される皮膜
や層の種類の経時変化を示す図である。 （ａ）一基板（Ｔｉ板）　　　（ｂｌ−基板取付治具治
具１−−Ｃｕターゲット　　（ｄ）−ターゲット取付治
具（ｅ）−絶縁物　　　　　（ｆ）−真空蒸着室＋ｇ＋
−−永久磁石 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼折 代　理　人　　弁理士　　金丸　章− 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　不活性ガスを含有する希薄ガス雰囲気下におい
   て金属製基板にボンバード処理を施して該基板の表面を
   スパッタクリーニングし、次いで酸素を含有する希薄ガ
   ス雰囲気下において前記基板の表面に酸化皮膜を形成し
   、続いてこの表面に銅を蒸発源とする予備蒸着処理を施
   して銅を含有する酸化物層を形成した後、真空雰囲気下
   においてこの表面に銅を真空蒸着することを特徴とする
   銅の真空蒸着方法。
2. （２）　不活性ガス及び酸素を含有する希薄ガス雰囲気
   下において金属製基板にボンバード処理を施して該基板
   の表面をスパッタクリーニングし、該基板表面に酸化皮
   膜を形成し、次いでこの表面に銅を蒸発源とする予備蒸
   着処理を施して銅を含有する酸化物層を形成した後、真
   空雰囲気下においてこの表面に銅を真空蒸着することを
   特徴とする銅の真空蒸着方法。