[发明专利]高纯度铜以及通过电解制造高纯度铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高纯度铜以及通过电解制造高纯度铜的方法。通过本发明的方法制造的高纯度铜，通过添加必要的合金元素可以制造高纯度铜合金。本申请发明包含这些方面。另外，本说明书中使用的％和ppm分别表示质量％和质量ppm。另外，纯度表示除气体成分C、O、N和H以外的纯度。

背景技术

以往，为了制造高纯度铜，重点放在除去视为主要杂质的铜以外的金属元素及非金属元素、或者将气体成分限制为几ppm～几百ppm的一定量。

因此，关于高纯度铜中存在的微量夹杂物，没有得到重视，没有对除去或者减少这些夹杂物进行研究。另外，即使在尽量限制气体成分的情况下，对于由其引起的夹杂物以何种形态存在也没有特别地关注。

但是，认为在高纯度铜中存在铜以外的夹杂物时，即使其微小且微量地存在的情况下，例如在铜焊线的细线化工序中，也会以所述夹杂物为起点断裂或者拉伸特性等机械特性产生问题，对特性的再现性也产生不良影响。

另外，在制造半导体器件用高纯度铜制溅射靶的情况下，在通过溅射形成薄膜的工序中，有时在靶的表面上产生突起物(结瘤)，并且由于异常放电导致突起物(结瘤)破裂等而产生颗粒。颗粒的产生是导致半导体器件的不合格率变差的原因。

以往，在该颗粒的产生或焊线的断裂中，由其它原因产生的影响大，对于高纯度铜靶中存在的微小且微量的夹杂物成为原因的认识较弱。

但是，以往认识到的颗粒产生原因或焊线断裂的原因已经查明，并且得到解决，因此，认识到即使存在其它产生颗粒的原因，但只要不解决它，则不能得到高品质的成膜或者断裂少的焊线。

换言之，目前用于形成半导体用铜布线的溅射靶或焊线，可以说处于这样的高技术水平。而且，可以容易地理解本申请发明的高纯度铜，不仅用于上述溅射靶或焊线，也能够应用于使用高纯度铜的全部材料。

半导体用的铜布线或焊线是公知的技术，其中，对于稍微难以理解的溅射法的原理进行简单说明。

溅射法是利用通过被加速的电荷粒子撞击靶表面时动量的交换，构成靶的原子释放到空间中并堆积到相对的基板上而在基板上形成膜的方法。

溅射靶通常是圆盘状或矩形的板，是用于通过溅射而在基板上形成各种半导体器件的电极、栅极、元件、绝缘膜、保护膜等的溅射源。

一般而言，作为溅射靶，使用铝及铝合金靶、铜及铜合金靶、高熔点金属及合金靶、金属硅化物靶等。

这样的靶中，目前重要的一种是代替以往的铝布线的铜布线形成用的铜及铜合金靶。

另一方面，通过溅射形成膜时，有时在溅射的靶腐蚀部产生称为结瘤的几微米至几毫米大小的突起物。而且，溅射中由于电荷粒子的冲击这些突起物会爆裂，存在在基板上产生颗粒(簇状的粗大飞射物)的问题。

该颗粒产生随着靶腐蚀面上的结瘤数增加而增加，在减少问题颗粒的方面，防止结瘤的生成是重大课题。

最近，LSI半导体器件逐渐高集成化，并且微细化为布线宽度0.25μm以下，在这样的状况下，认为特别是上述由结瘤产生的颗粒成为严重的问题。

即，颗粒直接附着到在基板上形成的薄膜上，或者先附着、堆积到溅射装置的外围壁或部件上然后再剥离、其再次附着到薄膜上，从而成为布线断裂或短路等问题的原因。随着这样的电子器件电路的高集成化或微细化进行，颗粒的产生成为大问题。

如上所述，以往认识到的颗粒的产生原因或焊线的断裂原因已经查明，并且多数已经解决，但是，仍然不充分。如果不解决，则不能得到高品质的成膜或断裂少的焊线。

以下，对现有技术进行介绍。但是，在以下的现有技术中，关于高纯度铜中存在的微小且微量的夹杂物的形态及其影响，没有关注，也没有具体的解决方案。

在专利文献1中，记载了通过溶剂萃取来净化电解液。

在专利文献2中，记载了用螯合树脂除去Sb、Bi。

在专利文献3中，记载了在铜电解中添加隔膜和胶使电解面平滑而减少杂质混入。

在专利文献4中，记载了在铜电解中使阳极液与活性炭接触而除去胶。

在专利文献5中，记载了在铜电解中实施再电解。

在专利文献6中，记载了在铜电解中通过周期性的反向电流电解使电极表面平滑而减少悬浮物或电解液混入。

在专利文献7中，记载了在铜电解中为了改善表面性状而添加聚合物添加剂，以及使用含有尿素的电解液制造银、硫含量少的高纯度铜。