JP5884122B1 - 塩化銅の製造方法 - Google Patents

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Abstract

不純物が少ない高純度の有機金属錯体を提供することが可能な塩化銅、CVD原料、銅配線膜及び塩化銅の製造方法を提供する。純度6N以上で、且つ、Agの含有量が0.5wtppm以下である塩化銅である。

Description

本発明は、塩化銅及びこれを用いたCVD原料、銅配線膜及び塩化銅の製造方法に関し、より詳細には、CVD又はALD原料として利用可能な金属錯体材料の銅原料に好適な塩化銅、CVD原料、銅配線膜及び塩化銅の製造方法に関する。
半導体装置の配線材料として銅(Cu)を用いたCu配線プロセスが利用されてきている。Cu配線プロセスの例としては、絶縁膜中に形成した配線溝の表面上に拡散防止膜(バリアメタル)をスパッタリングなどの物理気相蒸着(PVD:Physical Vapor Deposition)により成膜する。バリアメタルの表面にはスパッタ等によりCu膜(Cuシード層)を成長させ、このCu膜上に更に電解めっき等によりCu膜を堆積させる。その後、Cu膜を機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)等により絶縁膜の表面が露出するまで研磨することによりCu配線層を形成する。
ところが近年の半導体集積回路の高密度化及び配線溝やビアの狭ピッチ化及び高アスペクト比化への要求に伴い、従来のCu配線プロセスで一般的に用いられてきたPVDでは、配線溝の側壁やビアの深部に良好な膜を形成するのが困難になってきている。そこで、PVDに代わって化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)や原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)等を採用し、Cu膜の被覆性を向上させることが検討されてきている。
例えば、特開2012−212899号公報では、基板上にスパッタ法によりバリアメタル膜を形成し、このバリアメタル膜上にCu膜をCVD法により形成する。その後、バリアメタル膜とCu膜との密着性を向上させるために100〜400℃でアニール処理を行った後、更にCu膜を成膜してCu配線を形成する。
Cu成膜のCVDプロセスに使用される原料としては、例えば、Cu(hfac)(tmvs)や、Cu(hfac)2等のβ−ketonate系の有機金属錯体が知られている。例えば、特開2000−219968号公報では、良質な膜質のCu膜作製に適したCu(hfac)(tmvs)を用いたCu−CVDプロセス用原料の例が記載されている。
特開2012−212899号公報 特開2000−219968号公報
しかしながら、Cu配線の密着性等の特性改善方法として従来提案されてきた技術は、特許文献1に記載されるようなCu配線の製造プロセス自体を最適化すること、或いは、特許文献2に記載されるようなCVD装置内に直接導入されるCVD原料としての有機金属錯体の成分を最適化することにばかり重点が置かれてきた。そのため、有機金属錯体を製造する際の原材料となる塩化銅中に含まれる不純物については特に問題視されることはなく、原材料から不純物を除去又は低減するための検討は行われてこなかった。
一方で、更なる配線の微細化、高アスペクト比化を考慮すると、有機金属錯体を形成するための原材料中にも不純物が多く含まれることで成膜後の金属膜中の不純物の含有量も多くなると考えられる。よって、今後は原材料に含まれる不純物自体も金属膜の密着性の低下や電気伝導度の低下等の諸特性に大きく影響を及ぼすことが考えられる。
上記課題を鑑み、本発明は、不純物が少ない高純度の有機金属錯体を提供することが可能な塩化銅、CVD原料、銅配線膜及び塩化銅の製造方法を提供する。
上記課題を解決するために本発明者が鋭意検討を行った結果、銅の電解精製プロセスを塩化銅の製造に応用し、電気化学反応においてpHを適正な範囲に調整することで、不純物が少なく、CVD又はALD原料として利用される有機金属錯体の原料として好適な高純度の塩化銅が得られることを見出した。
以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、純度6N以上で、且つ、Agの含有量が0.5wtppm以下である塩化銅である。
本発明は別の一側面において、純度6N以上で、且つ、Agの含有量が0.05wtppm以下である塩化第二銅である塩化銅である。
本発明に係る塩化銅は一実施形態において、以下の1以上の条件:(1)Crの含有量が0.05wtppm未満(2)Mnの含有量が0.05wtppm未満(3)Feの含有量が0.05wtppm未満(4)Coの含有量が0.05wtppm未満(5)Niの含有量が0.05wtppm未満(6)Asの含有量が0.05wtppm未満(7)Snの含有量が0.05wtppm未満(8)Pbの含有量が0.05wtppm未満を満たす。
本発明に係る塩化銅は別の一実施形態において、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、As、Sn、Pbの含有量がそれぞれ0.05wtppm未満である。
本発明に係る塩化銅は更に別の一実施形態において、以下の1以上の条件:(9)Naの含有量が0.02wtppm未満(10)Mgの含有量が0.02wtppm未満(11)Znの含有量が0.02wtppm未満(12)Cdの含有量が0.02wtppm未満を満たす。
本発明に係る塩化銅は更に別の一実施形態において、Na、Mg、Zn、Cdの含有量がそれぞれ0.02wtppm未満である。
本発明に係る塩化銅は更に別の一実施形態において、以下の1以上の条件:(13)Tiの含有量が0.1wtppm未満(14)Inの含有量が0.1wtppm未満(15)Tlの含有量が0.1wtppm未満を満たす。
本発明に係る塩化銅は更に別の一実施形態において、Ti、In、Tlの含有量がそれぞれ0.1wtppm未満である。
本発明は更に別の一側面において、純度6N以上で、且つ、Na、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Tl、Pbの群から選ばれる1種以上の不純物の含有量の合計が1.0wtppm以下である塩化銅である。
本発明に係る塩化銅は一実施形態において、Na、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Cd、In、Sn、Tl、Pbの含有量が、それぞれICP質量分析法による検出限界値未満である。
本発明は更に別の一側面において、純度6N以上で、Agの含有量が0.5wtppm以下、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、As、Sn、Pbの含有量がそれぞれ0.05wtppm未満、Na、Mg、Zn、Cdの含有量がそれぞれ0.02wtppm未満、Ti、In、Tlの含有量がそれぞれ0.1wtppm未満である塩化銅である。
本発明に係る塩化銅は更に別の一実施形態において、塩化銅(I)又は塩化銅(II)の水和物又は無水和物である。尚、本発明において、1価の銅と塩素で構成された塩化第一銅を塩化銅(I)で表し、2価の銅と塩素で構成された塩化第二銅を塩化銅(II)と表し、塩化第一銅、塩化第二銅を特に限定しない場合には、塩化銅と表す。
本発明は更に別の一側面において、上記塩化銅を用いて製造されたCVD原料である。
本発明は更に別の一側面において、上記CVD原料を用いて製造された銅配線膜である。
本発明に係る銅配線膜は一実施形態において、上記塩化銅(I)をCVD原料として用いてCVD法により膜厚10〜200nmの銅配線膜を形成した場合に銅配線膜の160℃における抵抗値が、膜厚10nm以上〜40nm未満において2.9〜5.0×10-6Ωcm、40nm以上70nm未満において2.5〜2.9×10-6Ωcm、70nm以上200nm以下において1.7〜2.5×10-6Ωcmである。
本発明は更に別の一側面において、カソードとアノードとの間に隔壁を設け、原料アノードとして純度6N以上の純銅を使用し、塩酸系電解液中で電気化学反応を行い、アノードの表面上に析出した塩化物を取り出して、水洗して乾燥させることにより、純度6N以上で、且つAgの含有量が0.5wtppm以下の塩化銅を製造する塩化銅の製造方法である。
本発明は更に別の一側面において、カソードとアノードとの間に隔壁を設け、原料アノードとして純度6N以上の純銅を使用し、塩酸系電解液中で電気化学反応を行い、アノードの表面上に析出した塩化物を取り出して、水洗して乾燥させることにより、純度6N以上で、且つNa、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Tl、Pbの群から選ばれる1種以上を不純物として含み、その不純物の含有量の合計が1.0wtppm以下の塩化銅を製造する塩化銅の製造方法である。
本発明に係る塩化銅の製造方法は別の一実施態様において、電気化学反応において、電解液のpHを1〜3に調整して塩化銅(I)を製造することを含む。
本発明に係る塩化銅の製造方法は更に別の一実施態様において、電気化学反応において、電解液のpHを9〜10に調整して塩化銅(II)を製造することを含む。
本発明に係る塩化銅の製造方法は更に別の一実施態様において、電気化学反応によって作製された塩化銅(I)を酸化剤の存在下で酸に溶かし、加熱して蒸発乾固することにより、塩化銅(II)を製造することを含む。
本発明に係る塩化銅の製造方法は更に別の一実施態様において、電気化学反応によって作製された塩化銅(I)を塩酸と、過酸化水素(H22)もしくは次亜塩素酸(HClO)、亜塩素酸(HClO2塩素酸(HClO3)、過塩素酸(HClO4)のいずれか1以上の酸化剤からなる溶液に溶かして塩化銅溶液とし、真空中、もしくは不活性ガス雰囲気中、もしくは大気中、もしくは塩素ガス雰囲気中で、200〜300℃で加熱して蒸発乾固することで塩化銅(II)を製造する。ここで、上記不活性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガスが好ましい。
本発明によれば、不純物が少ない高純度の有機金属錯体を提供することが可能な塩化銅、CVD原料、銅配線膜及び塩化銅の製造方法が提供できる。
図1は、本発明の実施の形態に係わる電気化学反応を行うことが可能な装置の一例である。
以下に本発明の実施の形態を説明する。銅の電解精製プロセスを応用して、本発明の実施の形態に係る電気化学反応による高純度塩化銅を製造する場合において、特に考慮する必要があるのは、製造プロセスに起因する不純物の混入の問題と、使用する原料アノード中に含まれる不純物の影響である。本実施の形態に係る塩化銅の製造方法においては、これらの影響をできるだけ小さくすることが望ましい。
高純度塩化銅を製造する場合の原料としては、純度が6N以上の高純度銅を銅アノードとして使用する。例えば、特許第4620185号に開示されているようなアノードとカソードの間に隔壁を設けて仕切り、銅イオンの溶解した電解液を活性炭フィルタを通して不純物を除去した後にカソード板上に電着させる電解精製法により得ることができる。これにより、原料中に含まれる不純物の影響を少なくすることができる。また、出発原料として5N以下の純銅を使用する場合には、公知の銅の高純度化プロセスにより6N以上の電着銅を製造し、これを酸洗した材料を、本発明に係る塩化銅の製造のための種板原料として用いることが好ましい。
図1に示すように、電解槽1中には、アノード2およびカソード3として純度6N以上の高純度銅板が浸漬され、カソード3の周囲にはカソードを取り巻くカソードボックス30が配置されている。電解液10a、10bとしては塩化物を生じさせるために希塩酸系電解液が用いられる。なお、カソードボックス30はアノード板2に対向する面に陰イオン交換膜(隔膜)31が貼られており、アノード2から溶出する6N−Cuがカソード3に電着することを防ぎ、アノード2上に塩化銅100が析出するようにする。カソード3側の電解液10bは、循環ライン32を介してカソライト槽33へ排出する。カソライト槽33中の電解液は循環ポンプ34を介してカソードボックス30内に供給される。
電解液等を供給するための配管などからの有機物の溶出、或いは電解装置の置かれた環境に含まれる不純物を排除するために、電解液供給ライン(図示省略)、カソード3側の電解液10bの循環ライン32には活性炭などのフィルタ(図示省略)を設け、電解液中の不純物を除去することが好ましい。
電気化学反応により、アノード上に析出した塩化銅の無水和物又は水和物からなる析出物は、アノードに振動を与えることなどにより電解液中に落下させる。落下した析出物を、水洗後、乾燥させることにより、本発明に係る塩化銅が製造できる。これにより得られる塩化銅は、塩化第一銅(塩化銅(I))又は塩化第二銅(塩化銅(II))の無水和物又は水和物である。
電解液のpHを調整させることにより、アノード上に析出する塩化銅の価数を制御することができる。例えば、塩化銅(I)をアノード上に析出させたい場合には、電解槽中の電解液のpHを1.0〜3.0、より好ましくは、1.0〜2.0となるように調整する。これにより、アノード表面には、塩化第一銅である白色の結晶(CuCl)が析出する。pHを1.0よりも低くした場合には、銅の溶解度が高くなり、塩化銅(I)が析出しにくくなるという問題がある。pHを3.0よりも高くした場合には塩化銅(I)の析出物中に塩化銅(II)が一部生成され、塩化第一銅と塩化第二銅の塩化銅の作り分けが困難になるという問題がある。
塩化第二銅(塩化銅(II))をアノード上に生成させたい場合には、電解液にアンモニアを供給するなどして電解槽中の電解液のpHを9〜10に調整する。これにより、アノライト中のアノード表面ではアノードからの銅が溶出して、2価の銅イオンと水酸化物イオンが化合してCu(OH)2となり、さらに電解液の主成分である塩素と置換して塩化銅(II)の溶液が生成する。このようにして製造された塩化銅(II)溶液をろ過し、ろ物を洗浄、乾燥することで粉体として得られる。ここで、pHを9よりも低くした場合には、塩化銅(II)の溶液中に塩化銅(I)が一部生成され、塩化第一銅と塩化第二銅の作り分けが困難になるという問題がある。pHを10よりも高くした場合には、アンモニア濃度が高くなり、銅アンモニア錯体([Cu(NH3)4](OH)2)が形成されやすくなり、アンモニアとの分離が困難となる。また、アンモニア等の使用量が増え、製造コストが高くなる点やアンモニアの臭気による作業現場の環境性の悪化などの点で好ましくない場合がある。水酸化物イオンからなるアルカリ溶液を使用する場合には、水酸化物中の陽イオン成分である塩基成分が塩化銅(II)へ汚染する問題があり、好ましくない場合がある。電解液の液温は10〜50℃が好ましく、より好ましくは20〜30℃である。
上記製造方法によって製造された塩化銅は、純度6N以上で、且つ、Na、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Tl、Pbの群から選ばれる1種以上を不純物として含み、その不純物の含有量(濃度)の合計が1.0wtppm以下、好ましくは0.85wtppm以下、更に好ましくは0.5wtppm以下である塩化銅である。
Na、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Tl、Pbの含有量の分析は、ICP質量分析法(誘導結合プラズマ質量分析:ICP-MS:Inductively Coupled Plasma‐Mass Spectrometry)によって行う。
本実施形態に係る塩化銅は、Na、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Cd、In、Sn、Tl、Pbの含有量が、それぞれ0.1wtppm以下、好ましくはそれぞれ0.05wtppm以下である。
また、上記製造方法によって製造された塩化銅は、Na、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Cd、In、Sn、Tl、Pbの含有量がICP質量分析法の検出限界値未満である。本発明における「検出限界値未満」とは、Naが0.02wtppm未満、Mgが0.02wtppm未満、Tiが0.1wtppm未満、Crが0.05wtppm未満、Feが0.05wtppm未満、Coが0.05wtppm未満、Niが0.05wtppm未満、Znが0.02wtppm未満、Asが0.05wtppm未満、Cdが0.02wtppm未満、Inが0.1wtppm未満、Snが0.05wtppm未満、Tlが0.1wtppm未満、Pbが0.05wtppm未満を意味する。
また、本実施形態に係る塩化銅は、Agの含有量が0.5wtppm以下、より好ましくは0.05wtppm以下である。Cr、Mn、Fe、Co、Ni、As、Sn、Pbの含有量は、それぞれ0.05wtppm未満である。Na、Mg、Zn、Cdの含有量は、それぞれ0.02wtppm未満である。Ti、In、Tlの含有量は、それぞれ0.1wtppm未満である。
本発明によれば、不純物濃度の少ない塩化銅結晶が容易に得られる。これをCVD原料又はALD原料として利用される有機金属錯体の原料に使用し、この有機金属錯体を利用してCVD又はALDによりCu膜(Cuシード膜)を成膜することにより、不純物濃度が低く、バリア膜との密着性が高く、抵抗値変動の小さいCu配線が形成できる。
なお、本発明における塩化銅の純度6N(99.9999%)とは、マトリックスである塩素、銅からなる塩化銅の濃度を1とし、主要な不純物として、Na、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Tl、Pbを対象としてICP−MS法で分析し、検出された不純物濃度の合計値を差し引いた濃度を意味する。また、本発明の原料に使用した、上述の隔壁電解後の純度6Nの銅アノードについて、主要不純物は微量に残留したAgが0.5wtppm以下であり(例えば、特許第4519775号表1を参照)、ガス成分元素(炭素、酸素、リン)を除き、純度6N以上の高純度銅アノードであり、本発明によって製造された塩化銅もAg含有量が0.5wtppm以下であり、純度が6N以上であることを確認できている。
上記電気化学反応によって得られた塩化銅(I)から、アミジネート系銅からなるプレカーサを作製し、このプレカーサをCVD原料として用いてMOCVD法により成膜した銅配線膜は良好な特性を示し、膜厚10〜100nmの配線膜の160℃における抵抗値は、1.7〜5.0×10-6Ωcm(1.7〜5×10-8Ωm)程度である。例えば、上記塩化銅(I)から本実施形態に係る銅配線膜を形成した場合の抵抗値は160℃において、膜厚10nm以上〜40nm未満において、2.9〜5.0×10-6Ωcm、40nm以上70nm未満において、2.5〜2.9×10-6Ωcm、70nm以上200nm以下において、1.7〜2.5×10-6Ωcmであるのに対し、市販の塩化銅を用いて製造したアミジネート系銅からなるプレカーサを使用した場合の膜厚10〜40nmの抵抗率は5.5〜8.5×10-6Ωcm程度であり、銅配線膜の膜厚が薄い場合であっても、抵抗値を低く抑えることができる。
塩化銅(II)は、上述の電気化学反応(電解合成法)によって製造された塩化銅(I)を加熱することによっても得ることができる。
この場合、電気化学反応によって作製された塩化銅(I)を塩酸と、過酸化水素(H22)もしくは次亜塩素酸(HClO)、亜塩素酸(HClO2塩素酸(HClO3)、過塩素酸(HClO4)のいずれか1以上の酸化剤からなる溶液に溶かして塩化銅溶液とし、真空中、もしくは不活性ガス雰囲気中、もしくは大気中、もしくは塩素ガス雰囲気中で、200〜300℃で加熱して蒸発乾固することで塩化銅(II)を製造することができる。ここで、より好ましくは、上記塩化銅(I)を塩酸と過酸化水素水からなる溶液に溶かして塩化銅溶液とし、真空中または塩素ガス雰囲気中で、200〜300℃で加熱して蒸発乾固することで、未反応な塩化銅(I)が残留することなく、十分に塩化銅(II)を製造することができる。ここで、熱処理温度が200℃未満では、塩化銅(I)を塩化銅(II)に酸化するのに熱処理時間がかかり過ぎる場合がある。また、300℃を超えると、塩化銅(II)の分解が起こり、好ましくない場合がある。この熱処理工程により、上述の電解合成法(pH=9〜10)による高純度の塩化銅(II)の製造にアンモニアを供給する必要がなくなるため、製造に用いられる薬剤量を低減でき、低コストで高純度塩化銅を製造することができる。また、アンモニアは小爆発の危険性があるため処理に注意が必要であるのに対し、本法を採用することで製造工程における安全性を高めることにもなる。
この熱処理によって得られた塩化銅(II)も純度6Nで、上記不純物元素の合計も1.0wtppm以下となっており、高純度CVD原料又はALD原料として好適である。更には、この高純度CVD原料又はALD原料を用いてアミジネート系銅からなるプレカーサを作製し、このプレカーサを用いて製造された配線膜(Cu膜)を成膜した場合においても、従来のヘキサフロロ銅などをプレカーサとして用いた場合に比べて密着性が向上し、また、不純物の混入による配線抵抗率上昇の影響も小さくなる。
以下に本発明の実施例を示すが、以下の実施例に本発明が限定されることを意図するものではない。
(実施例1)
図1に示す装置を用いて、6N―Cuを原料アノードおよびカソードとし、希塩酸系電解液で電気化学反応を行った。カソード周囲をカソードボックスで覆い、カソードボックスはアノードに対向する面には陰イオン交換膜(隔膜)を貼り、アノードから溶出する6N−Cuがカソードに電着することを防ぐようにしながら、アノード上に塩化銅が析出するようにした。電解液のpHは1.5に調整しながら電解液温25℃で電気化学反応を行った。このとき、電解槽中の電解液のpHは、電解槽内でほぼ一様となっており、pH値の監視はアノード側の電解液(アノライト)で行ない、アノード表面に析出した析出物をアノードに振動を加えることにより電解液中に落下させた。落下した析出物を取り出して水洗、乾燥し、塩化銅(I)の粉体を得た。得られた粉体中の塩化銅(I)の純度は99.9999質量%であった。更に、得られた塩化銅(I)中の不純物含有量を、ICP質量分析(ICP−MS)法を用いて分析した。不純物の分析結果(単位はすべて「重量(wt)ppm」)を表1に示す。尚、表1において、不等号「<」は、ICP−MS法の検出限界値未満であることを意味し、本明細書の表2、3においても同様のことを意味する。
Figure 0005884122
表1に示すように、実施例1で得られる塩化銅(I)の結晶中には不純物として銀が0.39ppm測定された以外にはいずれの元素も検出限界値未満であり、不純物の少ない高純度の塩化銅が得られていることが分かる。
(実施例2)
6N―Cuを原料アノードおよびカソードとし、希塩酸系電解液で電気化学反応を行った。カソード周囲をカソードボックスで覆い、該カソードボックスはアノード板に対向する面には陰イオン交換膜(隔膜)を貼り、アノードから溶出する6N−Cuがカソードに電着することを防ぐようにしながら、アノード上に塩化銅が析出するようにした。電解液のpHを9に調整しながら電解液温25℃で電気化学反応を行った。このとき、電解槽中の電解液のpHは、電解槽内でほぼ一様となっており、pH値の監視はアノード側のアノライトで行ない、電気化学反応によりアノード表面に析出した塩化銅(II)を含む電解溶液を取り出し、ろ過してろ物を水洗、乾燥させて、塩化銅(II)結晶の粉体を得た。得られた粉体中の塩化銅(II)の純度は99.9999質量%であった。更に、得られた粉体中の不純物含有量をICP質量分析装置を用いて分析した。不純物分析結果(単位はすべて「重量(wt)ppm」)を表2に示す。
Figure 0005884122
表2に示すように、実施例2で得られる塩化銅(II)の結晶中には不純物として銀が0.04wtppm測定された以外にはいずれの元素も検出限界値未満であり、不純物の少ない塩化銅が得られていることが分かる。
(実施例3)
実施例1において、電解液中に落下した塩化銅(I)を取り出して、塩酸と過酸化水素水からなる溶液に溶かして塩化銅溶液とし、真空下(10.1kPa=0.1atm)で250℃に加熱して、蒸発乾固して、加熱処理物を得た。この加熱処理物をXRD法によって価数分析したところ、塩化銅(II)が得られていることが分かった。また、得られた粉体中の不純物含有量を、ICP質量分析装置を用いて分析した結果を表3に示す。
Figure 0005884122
表3に示すように、実施例3で得られる塩化銅(II)は純度が6N以上であり、不純物濃度の合計が1.0wtppm以下であった。
(実施例4)
実施例1において、電解液中に落下した塩化銅(I)を取り出して、塩酸と次亜塩素酸(HClO)からなる溶液に溶かして塩化銅溶液とし、塩素ガス雰囲気下(バランスガスとして窒素を98%含み、Cl2濃度として2%濃度の塩素ガスを使用して)、300℃に加熱して、蒸発乾固して、加熱処理物を得た。この加熱処理物をXRD法によって価数分析したところ、実施例3と同様に、本法によって、塩化銅(I)は十分に塩化銅(II)になっていることが確認できた。また、得られた粉体中の不純物含有量も実施例3と同程度であり、Agが0.38wtppmと検出され、他の元素については検出限界値未満で、6N以上の純度であった。
(実施例5)
実施例1で得られた1価の塩化銅を用いてCVD原料としてアミジネート系プレカーサを作製した。得られたCVD原料を用いてSi基板上にCu膜を成膜して、チャンバ内に水素ガスを供給した場合と、水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを供給した場合について、得られたCu薄膜の表面性状を評価した。Si基板としては、長さ50mm、幅50mmの正方形状のSi基板を反応室内に配置して、Si基板の中心部の温度を温度センサで計測した。結果を表4に示す。
Figure 0005884122
(実施例6及び比較例)
表5は、実施例6として実施例5の条件3で得られたCVD膜の膜厚と抵抗率の関係を、比較例1として市販のアミジネート系プレカーサ(塩化銅純度4N)を使用して得られた銅配線膜の膜厚と抵抗値の比較を示している。実施例5の銅配線膜の抵抗率は、160℃において、銅配線の膜厚が10〜200nmのとき、(1.7〜5.0)×10-8Ωmであり、比較例1の市販のアミジネート系プレカーサ(塩化銅純度4N)を使用して得られた銅配線膜の抵抗値より低い抵抗率が達成されている。また参考例1として、実施例5で作製された銅配線膜の16℃における抵抗率と、さらに参考例2として市販のアミジネート系プレカーサ(塩化銅純度4N)を使用して得られた銅配線膜の16℃における抵抗値を示す。16℃においても従来例に比べて低い抵抗値を実現できており、160℃においても従来例に比べて抵抗値を低く抑えられていることがわかる。
Figure 0005884122
1…電解槽
2…アノード
3…カソード
10a、10b…電解液
30…カソードボックス
31…陰イオン交換膜(隔膜)
32…循環ライン
33…カソライト槽
34…循環ポンプ

Claims (7)

  1. カソードとアノードとの間に隔壁を設け、原料アノードとして純度6N以上の純銅を使用し、塩酸系電解液中で電気化学反応を行い、アノードの表面上に析出した塩化物を取り出して、水洗して乾燥させることにより、純度6N以上で、且つAgの含有量が0.5wtppm以下の塩化銅を製造する塩化銅の製造方法。
  2. カソードとアノードとの間に隔壁を設け、原料アノードとして純度6N以上の純銅を使用し、塩酸系電解液中で電気化学反応を行い、アノードの表面上に析出した塩化物を取り出して、水洗して乾燥させることにより、純度6N以上で、且つNa、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Tl、Pbの群から選ばれる1種以上の不純物の含有量の合計が1.0wtppm以下の塩化銅を製造する塩化銅の製造方法。
  3. 前記電気化学反応において、電解液のpHを1〜3に調整して塩化銅(I)を製造することを含む請求項1又は2に記載の塩化銅の製造方法。
  4. 前記電気化学反応において、電解液のpHを9〜10に調整して塩化銅(II)を製造することを含む請求項1又は2に記載の塩化銅の製造方法。
  5. 前記電気化学反応によって作製された塩化銅(I)を酸化剤の存在下で酸に溶かし、加熱して蒸発乾固することにより、塩化銅(II)を製造することを含む請求項に記載の塩化銅の製造方法。
  6. 前記塩化銅(I)を真空中、もしくは不活性ガス雰囲気中、もしくは大気中、もしくは塩素ガス雰囲気中で、200〜300℃で加熱することを含む請求項に記載の塩化銅の製造方法。
  7. 前記酸が塩酸であり、前記酸化剤が過酸化水素(H22)もしくは次亜塩素酸(HClO)、亜塩素酸(HClO2塩素酸(HClO3)、過塩素酸(HClO4)のいずれか1以上の酸化剤からなる溶液であることを特徴とする請求項5又は6に記載の塩化銅の製造方法。
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