[发明专利]高纯度无氧铜的铸造

说明书

发明领域

本发明涉及一种制造例如高纯度铜坯料等高纯度铜铸件的方法，本发明尤其涉及一种高纯度无氧铜坯料，该铜坯料基本无孔无杂质并且适于在生产微电子以及其它电子元件的过程中制成溅射对象以通过溅射沉积方法在元件表面沉积一层铜。

现有技术的描述

铜是一种重要的工业用金属，可用于从电线到屋面的家用和工业用器具的生产等许多应用中。铜因为其高导电性特别适于用作在包括微电子和半导体等电子元件制造过程中形成电路元件的电线。

在电子工业尤其是微电子工业，因为需要最大化的导电率以及其它的电子和制造性能，所以铜具有高纯度并且无氧是非常重要的。同样重要的是铜能够很经济地获得，这样电子元件的生产能容易和有效地使用铜来生产电子产品。在一个特别应用中，铜以直径6英寸高10英寸坯料的形式提供给生产商，生产商将该坯料成形为2英寸厚的盘状物。这些盘状物随后用在溅射沉积过程中以便在如晶片或介质表面等电子元件上形成一层铜。

通常，坯料是通过被切割成适于用作溅射沉积系统中溅射对象的盘状物，而用于生产微电子元件中。溅射是一种方法，通过该方法，溅射对象(铜)在一真空腔中被喷射，其中阳离子形成铜原子。该铜原子随后被沉积在一同样位于真空腔内的衬底表面上。一均匀的铜层对于沉积过程是非常重要的，如果盘状铜溅射对象具有明显的孔洞或杂质，就会出现起弧并在衬底表面造成不平的沉积。

考虑到现有技术中的问题和不足，因此本发明的一个目的是提供一种由高纯度铜制造出高纯度并且最好无氧的铜铸件的方法，该铜铸件包括由高纯度铜制成的坯料。

本发明的另一目的是提供一种由高纯度铜制造出高纯度并且最好无氧的铜铸件的方法，其中该铜铸件基本无孔无杂质，并且该无氧铸件适于用作制造电子元件的溅射沉积过程中的溅射对象。

本发明的另一目的是提供一种由高纯度铜制造出高纯度铜的最好是无氧的铸件的装置。

本发明的另一目的是提供一种用于将高纯度铜制造出高纯度并且最好是无氧的铸件的装置，其中该铜铸件基本无孔无杂质，并且该无氧铸件适于用作制造电子元件的溅射沉积过程中的溅射对象。

本发明的另一目的是提供一种由本发明方法和/或装置所制成的高纯度、最好是无氧的铜铸件，尤其是该铜铸件基本无孔无杂质。

本发明的其它目的部分是显而易见的，部分可从说明书中清楚地获知。

发明概述

本领域技术人员可从本发明获知以上及其它目的，这些目的一方面涉及一种由高纯度铜制造出高纯度并且最好无氧的铜铸件的方法，该铜铸件例如有铜坯料，特别是该铜坯料基本无孔无杂质，该方法包括如下步骤：

提供一个顶部开口的容器，该容器具有封闭的底部和侧壁，以便熔融和/或在其中容纳铜；

给容器供应高纯度铜；

如果需要可熔融铜，在容器内形成熔融铜；

最好覆盖住容器的开口端，和/或将熔融铜的表面保持在一惰性或还原气氛的下方；以及

冷却容器，使其内的铜在冷却环境下固化，其中容器从底部向上朝着容器顶部而冷却，这样固化的铜和熔融的铜都会同时出现在容器中，而铜从容器底部向上固化并在固化铜的上方持续固化，这样一层熔融铜便保持在已固化和正在固化的铜的上方，直至铜完全固化并形成铸件。

本发明在另一方面提供了一种由高纯度铜制造出高纯度铜并且最好无氧的铜铸件的方法，其中该铜铸件基本无孔无杂质，该方法包括如下步骤：

提供一个顶部开口的容器，该容器具有封闭的底部和侧壁，以便熔融并且在其内容纳铜；

给容器供应高纯度铜；

利用一线圈感应炉熔融上述容器中的铜，其中上述线圈在其之间形成一个垂直开口，上述容器即设置在该垂直开口内，这样通过给感应炉通电流而在容器内形成熔融铜；

最好覆盖住容器的开口端，和/或将熔融铜的表面保持在一惰性或还原气氛下方；

提供一冷却器，该冷却器具有冷却的侧壁和其间的一个垂直开口，该冷却器被设计成可容纳和接收垂直开口内的容器并与之形成热传导关系，这样热量会从容器传递到该冷却器；

将容器底部放置在冷却器开口的上方，并使容器以一受控的向下速度和/或在一受控的冷却器侧壁冷却速度向下穿过冷却器开口，其中固化的铜和熔融的铜都会同时出现在容器中，而铜从容器底部向上朝着容器顶部固化并在固化铜的上方持续固化，这样便有一层熔融铜保持在已固化和正在固化的铜的上方，直至铜完全固化并形成铸件。

本发明在另一方面提供了一种由高纯度铜制造出高纯度并且最好是无氧铜铸件的装置，其中该铜铸件基本无孔无杂质，该装置包括：