JP5842687B2 - Cobalt film forming raw material and method for producing cobalt-containing thin film using the raw material - Google Patents
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Description
本発明は、新規なコバルト膜形成用原料を用いて、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition法;以下、CVD法と称する)により、成膜対象物上にコバルト含有薄膜を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cobalt-containing thin film on a film formation object by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a CVD method) using a novel raw material for forming a cobalt film.
近年、半導体や電子部品等の分野の材料として、コバルト含有薄膜に関しても多くの研究・開発がなされている。これまでに提案されてきた薄膜製造用コバルト化合物としては、例えば、ビス(アセチルアセトナト)コバルト(例えば、非特許文献1参照)、ビス(ジピバロイルメタナト)コバルト(例えば、非特許文献4参照)、オクタカルボニルジコバルト(例えば、非特許文献2及び特許文献1参照)コバルトシクロペンタジエニルジカルボニル(例えば、非特許文献3及び特許文献2参照)やビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)コバルト(例えば、特許文献3参照)、ビス(N,N’−ジイソプロピルアセトアミジナト)コバルト(例えば、特許文献4、特許文献5及び非特許文献5参照)、ビス(N−tert−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(例えば、特許文献6及び非特許文献6参照)が開示されている。
In recent years, many researches and developments have been made on cobalt-containing thin films as materials in the fields of semiconductors and electronic components. Examples of cobalt compounds for producing thin films that have been proposed so far include, for example, bis (acetylacetonato) cobalt (see, for example, Non-Patent Document 1) and bis (dipivaloylmethanato) cobalt (for example, Non-Patent Document 4). ), Octacarbonyldicobalt (for example, see Non-patent Document 2 and Patent Document 1), cobalt cyclopentadienyl dicarbonyl (for example, see Non-patent Document 3 and Patent Document 2) and bis (trimethylsilylcyclopentadienyl) cobalt (See, for example, Patent Document 3), bis (N, N′-diisopropylacetamidinato) cobalt (see, for example, Patent Document 4, Patent Document 5, and Non-Patent Document 5), Bis (N-tert-butyl-N '-Ethylpropionamidinato) cobalt (see, for example, Patent Document 6 and Non-Patent Document 6) is disclosed.
ところで、CVD法において、原料蒸気供給方法として、原料にキャリアガスをバブリングさせ、キャリアガスと原料蒸気を、基板上まで同伴させるバブリング法が一般的に使用されている。バブリング法では、原料を一定温度に加熱し、その温度における飽和蒸気圧分の原料蒸気を安定して供給することが可能である。 By the way, in the CVD method, a bubbling method in which a carrier gas is bubbled into the raw material and the carrier gas and the raw material vapor are entrained on the substrate is generally used as a raw material vapor supply method. In the bubbling method, it is possible to heat the raw material to a constant temperature and stably supply the raw material vapor for the saturated vapor pressure at that temperature.
一方で、原料蒸気供給方法として、原料を一定濃度で有機溶剤に溶解し、調整した溶液を流量制御しながら、高温の気化器に送り込み、全量を気化、一定の原料蒸気を供給する、溶液気化法が一般的に使用されている。 On the other hand, as a raw material vapor supply method, the raw material is dissolved in an organic solvent at a constant concentration, the adjusted solution is sent to a high-temperature vaporizer while controlling the flow rate, the entire amount is vaporized, and a constant raw material vapor is supplied. The law is commonly used.
バブリング法は簡便に原料蒸気供給が可能だが、長期加熱により、原料の熱劣化が引き起こされてしまう。結果的に原料蒸気供給量の変動、膜特性の変質などのプロセス変動の原因になり得るため、量産設備への使用は難しい。 The bubbling method can easily supply raw material vapor, but long-term heating causes thermal deterioration of the raw material. As a result, it can cause process fluctuations such as fluctuations in the amount of raw material vapor supply and membrane characteristics, making it difficult to use in mass production facilities.
それに対し、溶液気化法は、原料が長期加熱に曝されることがなく、原料の熱劣化を防ぐことが可能であるため、より量産設備に使用し易い。しかし、大量に原料蒸気を発生させるために、高濃度の溶液を調整する必要があり、溶解度の高い有機溶剤に使用が限定される。また、最適な原料を使用しなかった場合、高温の気化器で原料の熱劣化が引き起こされ、気化器の汚染、詰まりの原因となり得る。結果的に気化器のメンテナンスを頻繁に行う必要が生じ、生産性の低下に繋がる。 On the other hand, the solution vaporization method is easier to use for mass production equipment because the raw material is not exposed to long-term heating and can prevent thermal deterioration of the raw material. However, in order to generate a large amount of raw material vapor, it is necessary to prepare a high-concentration solution, and the use is limited to organic solvents with high solubility. In addition, when the optimum raw material is not used, the high-temperature vaporizer causes thermal deterioration of the raw material, which may cause contamination and clogging of the vaporizer. As a result, frequent maintenance of the carburetor is required, leading to a decrease in productivity.
また、溶液気化法では、原料が溶剤に希釈されているため、反応ガスとの反応性が不十分となる。結果的にバブリング法に比べて、大量の反応ガス使用や成膜レートの低下を引き起こし、生産性の低下に繋がる。 In the solution vaporization method, since the raw material is diluted in a solvent, the reactivity with the reaction gas becomes insufficient. As a result, compared with the bubbling method, a large amount of reaction gas is used and the film formation rate is reduced, leading to a reduction in productivity.
一方で、コバルト膜形成原料を用いた溶液気化供給及び溶液供給について報告が少ない(例えば、特許文献7及び参考文献7参照)。膜中に残留した場合、コバルト酸化物の形成の原因となり得るアルコール類、アミド類などの酸素含有溶媒が使用されており、コバルト金属膜の成膜には使用し難い。また、酸素非含有であっても、ただ、コバルト化合物が溶ければ良いとの観点で、通常、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、メシチレン等の鎖状又は単環の炭化水素類が使用されている(例えば、特許文献8参照)。 On the other hand, there are few reports on solution vaporization supply and solution supply using a cobalt film forming raw material (see, for example, Patent Document 7 and Reference Document 7). When remaining in the film, oxygen-containing solvents such as alcohols and amides that may cause the formation of cobalt oxide are used, and are difficult to use for forming a cobalt metal film. In addition, even if it does not contain oxygen, chain or monocyclic hydrocarbons such as decane, dodecane, tetradecane, toluene, xylene, mesitylene, etc. are usually used from the viewpoint that the cobalt compound only has to be dissolved. (For example, see Patent Document 8).
しかしながら、従来のコバルト化合物を使用し、鎖状もしくは単環の炭化水素類にコバルト化合物を溶かした、コバルト膜形成用原料は、気化特性、反応性が十分でなく、高温の気化器で原料の熱劣化が引き起こされ、コバルト含有薄膜の製造において必ずしも最適ではなく、コバルト含有薄膜を製造するための十分なコバルト形成用原料とは言い難い。そのため、気化特性、反応性等のいずれの物性をも満足させるコバルト膜形成用原料が求められている。 However, the raw material for forming a cobalt film, which uses a conventional cobalt compound and dissolves the cobalt compound in a chain or monocyclic hydrocarbon, does not have sufficient vaporization characteristics and reactivity. Thermal degradation is caused and is not necessarily optimal in the production of a cobalt-containing thin film, and it is difficult to say that it is a sufficient raw material for forming cobalt for producing a cobalt-containing thin film. Therefore, there is a demand for a raw material for forming a cobalt film that satisfies any physical properties such as vaporization characteristics and reactivity.
本発明の課題は、即ち、上記問題点を解決し、簡便な方法によって、成膜対象物上にコバルト含有薄膜を製造する、工業的に好適なコバルト膜形成用原料及び当該コバルト膜形成用原料を用いるコバルト含有薄膜の製造方法を提供するものである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to produce a cobalt-containing thin film on a film-forming target by a simple method, and an industrially suitable cobalt film-forming raw material and the cobalt film-forming raw material The manufacturing method of the cobalt containing thin film which uses this is provided.
本発明の課題は、一般式(1) The subject of this invention is general formula (1).
(式中、R1は炭素原子数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R2及びR3は同一又は異なっていても良く、炭素原子数1〜3の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。なお、R2及びR3は互いに結合して環を形成しても良い。Zは炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)
で示されるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物及び水素化された縮合多環炭化水素とからなるコバルト膜形成用原料によって解決される。
(In the formula, R 1 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 and R 3 may be the same or different. A chain or branched alkyl group, wherein R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring, and Z represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms; Show.)
This is solved by a raw material for forming a cobalt film comprising a bis (amidoaminoalkane) cobalt compound represented by formula (II) and a hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon.
本発明により、CVD法によるコバルト含有薄膜の製造に適したコバルト膜形成用原料を提供することができるとともに、当該コバルト膜形成用原料用いたコバルト含有薄膜の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a raw material for forming a cobalt film suitable for manufacturing a cobalt-containing thin film by a CVD method can be provided, and a method for manufacturing a cobalt-containing thin film using the raw material for forming a cobalt film can be provided.
本発明のコバルト膜形成用原料は、ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物及び水素化された縮合多環炭化水素から構成される。このときのコバルト膜形成用原料におけるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物の含有率は、使用する水素化された縮合多環炭化水素の溶解性により適宜変更できるが、好ましくは1〜40質量%、更に好ましくは5〜30%、特に好ましくは10〜30%である。この範囲とすることで、コバルト化合物の十分な供給力を提供できることから、高い成膜速度を維持することができる。 The raw material for forming a cobalt film of the present invention comprises a bis (amidoaminoalkane) cobalt compound and a hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon. The content of the bis (amidoaminoalkane) cobalt compound in the raw material for forming a cobalt film at this time can be appropriately changed depending on the solubility of the hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon used, but preferably 1 to 40% by mass, More preferably, it is 5 to 30%, and particularly preferably 10 to 30%. By setting it as this range, since sufficient supply capability of a cobalt compound can be provided, a high film-forming speed | rate can be maintained.
(ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物)
本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物は、前記の一般式(1)において示される。その一般式(1)において、R1はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、t−ブチル基、シクロブチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基等の炭素原子数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。
(Bis (amidoaminoalkane) cobalt compound)
The bis (amidoaminoalkane) cobalt compound of the present invention is represented by the general formula (1). In the general formula (1), R 1 has 1 carbon atom such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, t-pentyl group, neopentyl group and the like. -6 linear, branched or cyclic alkyl groups are shown.
R2及びR3は同一又は異なっていても良く、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素原子数1〜3の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。なお、R2及びR3は互いに結合して環を形成しても良い。 R 2 and R 3 may be the same or different and each represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or an isopropyl group. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring.
又、Zはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、メチルエチレン基、テトラエチレン基、2−メチルトリメチレン基、ヘキサメチレン基等の炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。 Z represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a methylethylene group, a tetraethylene group, a 2-methyltrimethylene group, and a hexamethylene group. Show.
本発明の好ましい態様としては、R1が炭素原子数2〜5のアルキル基、R2及びR3が炭素原子数1〜2のアルキル基であり、Zが炭素原子数1〜3のアルキレン基である。 In a preferred embodiment of the present invention, R 1 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 2 and R 3 are alkyl groups having 1 to 2 carbon atoms, and Z is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. It is.
本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物(1)は、以下に示す方法によって合成されるが、具体的には、アルキルアルカリ金属化合物(2)とジアミノアルカン化合物(3)とを反応させて(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物(4)を得(以下、反応(A)と称することもある)、次いで、これにジハロゲノコバルト化合物(5)を反応させる(以下、反応(B)と称することもあることよって合成される。なお、反応(A)と反応(B)を合わせて本発明の反応と称する。 The bis (amidoaminoalkane) cobalt compound (1) of the present invention is synthesized by the method shown below. Specifically, the alkylalkali metal compound (2) and the diaminoalkane compound (3) are reacted. (Amidoaminoalkane) An alkali metal compound (4) is obtained (hereinafter also referred to as reaction (A)), and then this is reacted with a dihalogenocobalt compound (5) (hereinafter referred to as reaction (B)). The reaction (A) and the reaction (B) are collectively referred to as the reaction of the present invention.
(式中、R1、R2、R3、R4、X及びZは前記と同義である。) (Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X and Z are as defined above.)
(反応(A);(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物(4)の合成)
本発明の反応(A)において使用するアルキルアルカリ金属化合物は、前記の一般式(2)において示される。その一般式(2)において、R4は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基、n−デシル基等の炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Mはリチウム原子、ナトリウム原子又はカリウム原子等のアルカリ金属を示す。なお、これらのアルキルアルカリ金属化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
(Reaction (A); (Amidaminoalkane) Synthesis of Alkali Metal Compound (4))
The alkyl alkali metal compound used in the reaction (A) of the present invention is represented by the general formula (2). In the general formula (2), R 4 is methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, t-pentyl group, neopentyl. A linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a group or an n-decyl group, and M represents an alkali metal such as a lithium atom, a sodium atom or a potassium atom; In addition, you may use these alkyl alkali metal compounds individually or in mixture of 2 or more types.
前記アルキルアルカリ金属化合物としては、メチルリチウム、n−ブチルリチウムが好適に使用される。 As the alkyl alkali metal compound, methyl lithium and n-butyl lithium are preferably used.
本発明の反応(A)において使用するジアミノアルカン化合物としては、前記の一般式(3)において示されるが、その一般式(1)において、R1、R2、R3及びZは前記と同義であり、具体的には、1−エチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタン、1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン、1−イソブチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン、1−ジメチルアミノ−2−(t−ペンチルアミノ)エタン、1−イソプロピルアミノ−3−ジメチルアミノプロパン、1−(t−ブチルアミノ)−3−ジメチルアミノプロパン、(イソプロピルアミノ)(ジメチルアミノ)メタン、(t−ブチルアミノ)(ジメチルアミノ)メタン等が好適に使用される。 The diaminoalkane compound used in the reaction (A) of the present invention is represented by the general formula (3). In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and Z are as defined above. Specifically, 1-ethylamino-2-dimethylaminoethane, 1-isopropylamino-2-dimethylaminoethane, 1- (t-butylamino) -2-dimethylaminoethane, 1-isobutylamino- 2-dimethylaminoethane, 1-dimethylamino-2- (t-pentylamino) ethane, 1-isopropylamino-3-dimethylaminopropane, 1- (t-butylamino) -3-dimethylaminopropane, (isopropylamino) ) (Dimethylamino) methane, (t-butylamino) (dimethylamino) methane and the like are preferably used.
本発明の反応(A)において使用するジアミノアルカン化合物は、市販品又は公知の方法等を組み合わせることにより製造することができ、例えば、モノアルキルアミンと「ジアルキルアミノ基」を構造中に有するハロゲン化アルカンの塩酸塩や、対応するイミン化合物の還元反応等による方法が好適に採用される。 The diaminoalkane compound used in the reaction (A) of the present invention can be produced by combining a commercially available product or a known method. For example, halogenation having a monoalkylamine and a “dialkylamino group” in the structure. A method using alkane hydrochloride or a reduction reaction of the corresponding imine compound is preferably employed.
前記ジアミノアルカン化合物の使用量は、アルキルアルカリ金属化合物1モルに対して、好ましくは1.5〜3.0モル、更に好ましくは1.8〜2.2モルである。 The amount of the diaminoalkane compound to be used is preferably 1.5 to 3.0 mol, more preferably 1.8 to 2.2 mol, per 1 mol of the alkyl alkali metal compound.
本発明の反応(A)は、有機溶媒中で行うことが望ましく、使用される有機溶媒としては反応を阻害しないものならば特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル類;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくはエーテル類、脂肪族炭化水素類、エーテル類と脂肪族炭化水素類との混合溶媒が使用される。なお、これらの有機溶媒は単独又は二種以上を混合して使用しても良い。 The reaction (A) of the present invention is preferably carried out in an organic solvent, and the organic solvent used is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction. For example, diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxane, etc. Ethers; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane; and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, preferably ethers, aliphatic hydrocarbons, A mixed solvent of ethers and aliphatic hydrocarbons is used. In addition, you may use these organic solvents individually or in mixture of 2 or more types.
前記有機溶媒の使用量は、アルキルアルカリ金属化合物1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは1〜10gである。 The amount of the organic solvent used is preferably 1 to 100 g, more preferably 1 to 10 g, relative to 1 g of the alkyl alkali metal compound.
本発明の反応(A)は、例えば、ジアミノアルカン化合物及び有機溶媒を混合したものを攪拌しながら、アルキルアルカリ金属化合物の有機溶媒溶液を加えて反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは−78〜120℃、更に好ましくは−20〜60℃であり、反応圧力は特に制限されない。 The reaction (A) of the present invention is performed, for example, by a method of adding an organic solvent solution of an alkylalkali metal compound and reacting them while stirring a mixture of a diaminoalkane compound and an organic solvent. The reaction temperature at that time is preferably −78 to 120 ° C., more preferably −20 to 60 ° C., and the reaction pressure is not particularly limited.
(反応(B);ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物(1)の合成)
本発明の反応(B)において使用するジハロゲノコバルト化合物は、前記の一般式(5)において示される。その一般式(5)において、Xは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示す。
(Reaction (B); synthesis of bis (amidoaminoalkane) cobalt compound (1))
The dihalogenocobalt compound used in the reaction (B) of the present invention is represented by the general formula (5). In the general formula (5), X represents a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
前記ジハロゲノコバルト化合物としては、塩化コバルト(II)、臭化コバルト(II)、ヨウ化コバルト(II)が好適に使用される。 As the dihalogenocobalt compound, cobalt (II) chloride, cobalt (II) bromide, and cobalt (II) iodide are preferably used.
前記ジハロゲノコバルト化合物の使用量は、(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物1モルに対して、好ましくは0.25〜0.75モル、更に好ましくは0.4〜0.6モルである。 The amount of the dihalogenocobalt compound used is preferably 0.25 to 0.75 mol, more preferably 0.4 to 0.6 mol, with respect to 1 mol of the (amidoaminoalkane) alkali metal compound.
本発明の反応(B)は、有機溶媒中で行うことが望ましく、使用される有機溶媒としては反応を阻害しないものならば特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル類;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくはエーテル類、脂肪族炭化水素類、エーテル類と脂肪族炭化水素類との混合溶媒が使用される。なお、これらの有機溶媒は単独又は二種以上を混合して使用しても良い。 The reaction (B) of the present invention is preferably carried out in an organic solvent, and the organic solvent to be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction, but examples thereof include diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxane and the like. Ethers; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane; and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, preferably ethers, aliphatic hydrocarbons, A mixed solvent of ethers and aliphatic hydrocarbons is used. In addition, you may use these organic solvents individually or in mixture of 2 or more types.
前記有機溶媒の使用量は、(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは1〜10gである。 The amount of the organic solvent to be used is preferably 1 to 100 g, more preferably 1 to 10 g, relative to 1 g of the (amidoaminoalkane) alkali metal compound.
本発明の反応(B)は、例えば、ジハロゲノコバルト化合物及び有機溶媒を混合したものを攪拌しながら、反応(A)で得られた(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物の有機溶媒溶液を加えて反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは−78〜120℃、更に好ましくは−20〜60℃であり、反応圧力は特に制限されない。 In the reaction (B) of the present invention, for example, an organic solvent solution of the (amidoaminoalkane) alkali metal compound obtained in the reaction (A) is added while stirring a mixture of a dihalogenocobalt compound and an organic solvent. It is carried out by a method such as reacting. The reaction temperature at that time is preferably −78 to 120 ° C., more preferably −20 to 60 ° C., and the reaction pressure is not particularly limited.
本発明の反応(B)により目的物であるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物が得られるが、反応終了後、例えば、抽出、濾過、濃縮、蒸留、昇華、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の公知の方法によって単離・精製される。 The target bis (amidoaminoalkane) cobalt compound is obtained by the reaction (B) of the present invention. After the reaction is completed, for example, extraction, filtration, concentration, distillation, sublimation, recrystallization, column chromatography, etc. are known. It is isolated and purified by this method.
本発明における反応(A)と反応(B)を行うに際して、例えば、同じ溶媒を用いる等して、反応(A)の結果として得られる(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物(4)を単離・精製することなく連続的に合成することもできる。 In carrying out the reaction (A) and the reaction (B) in the present invention, the (amidoaminoalkane) alkali metal compound (4) obtained as a result of the reaction (A) is isolated, for example, by using the same solvent. It can also be synthesized continuously without purification.
なお、目的物であるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物、その出発原料であるアルキルアルカリ金属化合物及び合成中間体である(アミドアミノアルカン)アルキル金属化合物は、大気中の水分や酸素に対して不安定な場合が多いため、無水条件下や不活性ガス雰囲気下にて、反応操作や反応液の後処理等を行うことが望ましい。又、出発原料や溶媒等は、使用する前に予め脱水や乾燥させておくことが望ましい。 The target product, bis (amidoaminoalkane) cobalt compound, its starting material, alkylalkali metal compound, and synthetic intermediate, (amidoaminoalkane) alkylmetal compound, are insensitive to moisture and oxygen in the atmosphere. Since it is often stable, it is desirable to perform a reaction operation or a post-treatment of the reaction solution under anhydrous conditions or in an inert gas atmosphere. Further, it is desirable that the starting materials, the solvent, and the like are dehydrated and dried in advance before use.
本発明の反応によって製造されるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物としては、例えば、以下の式(6)〜(41)によって示される化合物及び、その混合物が挙げられる。 Examples of the bis (amidoaminoalkane) cobalt compound produced by the reaction of the present invention include compounds represented by the following formulas (6) to (41) and mixtures thereof.
(水素化された縮合多環炭化水素)
本発明において水素化された縮合多環炭化水素とは、部分的に水素化された縮合多環炭化水素及び完全に水素化された縮合多環炭化水素からなる群より選ばれる少なくとも1種の水素化された縮合多環炭化水素である。
(Hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon)
The condensed polycyclic hydrocarbon hydrogenated in the present invention is at least one hydrogen selected from the group consisting of a partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon and a fully hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon. Condensed polycyclic hydrocarbon.
前記部分的に水素化された縮合多環炭化水素とは、最高に不飽和化された縮合多環炭化水素が部分的に水素還元された、飽和部位と不飽和部位を同時に含む炭化水素を示し、具体的には、例えば、インダン(ジヒドロインデン)、テトラリン(テトラヒドロナフタレン)、フルオレン、アセトナフテン等の炭化水素が挙げられる。 The partially hydrogenated fused polycyclic hydrocarbon refers to a hydrocarbon containing a saturated site and an unsaturated site simultaneously, wherein the most unsaturated fused polycyclic hydrocarbon is partially hydrogen reduced. Specific examples include hydrocarbons such as indane (dihydroindene), tetralin (tetrahydronaphthalene), fluorene, and acetonaphthene.
前記完全に水素化された縮合多環炭化水素とは、不飽和部位を含まない多環炭化水素であり、具体的には、例えば、ヘキサヒドロインダン、デカリン(デカヒドロナフタレン)等の炭化水素が挙げられる。 The fully hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon is a polycyclic hydrocarbon not containing an unsaturated site. Specifically, for example, hydrocarbons such as hexahydroindane and decalin (decahydronaphthalene) are used. Can be mentioned.
(コバルト含有薄膜の蒸着)
成膜対象物上へのコバルト含有薄膜の蒸着方法としては、公知のCVD法やALD法で行うことが出来、例えば、常圧又は減圧下にて、コバルト膜形成原料の蒸気を水素源(例えば、水素、アンモニア等の還元性ガス)、窒素源(例えば、窒素、アンモニア等)又は酸素源(例えば、酸素、オゾン等の酸化性ガス;水;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール等のアルコール類)を、単独又は複数のガスを混合したガスと共に、加熱した成膜対象物上に送り込んでコバルト含有薄膜を蒸着させる方法が使用出来る。なお、これらのガス(気化した液体も含む)は不活性ガス等で希釈されていても良い。又、同様な原料供給により、プラズマCVD法でコバルト含有薄膜を蒸着させることも出来る。
(Vapor deposition of cobalt-containing thin film)
As a method for depositing a cobalt-containing thin film on a film formation target, a known CVD method or ALD method can be used. For example, a vapor of a cobalt film forming raw material is used as a hydrogen source (for example, under normal pressure or reduced pressure). Hydrogen, reducing gas such as ammonia), nitrogen source (eg, nitrogen, ammonia, etc.) or oxygen source (eg, oxidizing gas such as oxygen, ozone, etc.); water; methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, (Alcohols such as n-butyl alcohol) can be used to feed a cobalt-containing thin film by feeding it onto a heated film-forming object together with a single or mixed gas. Note that these gases (including vaporized liquids) may be diluted with an inert gas or the like. Also, a cobalt-containing thin film can be deposited by plasma CVD using the same raw material supply.
CVD法においては、薄膜形成のためにコバルト膜形成原料を気化させる必要があるが、本発明で使用するコバルト膜形成原料を気化させる方法としては、例えば、コバルト膜形成原料を液体搬送用ポンプで気化室に導入して気化させる方法(溶液気化法)だけでなく、コバルト膜形成原料を気化室に充填又は搬送して気化させる方法(バブリング法)でも使用出来る。 In the CVD method, it is necessary to vaporize the raw material for forming the cobalt film for thin film formation. As a method for vaporizing the raw material for forming the cobalt film used in the present invention, for example, the raw material for forming the cobalt film is pumped with a liquid transport pump. Not only the method of introducing into the vaporizing chamber and vaporizing (solution vaporizing method), but also the method of vaporizing by filling or transporting the cobalt film forming raw material into the vaporizing chamber (bubble method) can be used.
本発明のコバルト膜形成原料を用いてコバルト含有薄膜を蒸着させる場合、その蒸着条件としては、例えば、反応系内の圧力は、好ましくは1Pa〜200kPa、成膜対象物温度は、好ましくは50〜900℃、更に好ましくは100〜600℃、コバルト膜形成原料を気化させる温度は、好ましくは0〜250℃、更に好ましくは30〜200℃である。 When depositing a cobalt-containing thin film using the cobalt film-forming raw material of the present invention, as the deposition conditions, for example, the pressure in the reaction system is preferably 1 Pa to 200 kPa, and the film formation target temperature is preferably 50 to. 900 ° C., more preferably 100 to 600 ° C., and the temperature at which the cobalt film forming raw material is vaporized is preferably 0 to 250 ° C., more preferably 30 to 200 ° C.
なお、コバルト含有薄膜を蒸着させる際の全ガス量に対する酸素源(例えば、酸化性ガス、水蒸気又はアルコール蒸気、もしくはこれらの混合ガス)、窒素源(例えば、窒素ガス、アンモニアガスもしくはこれらの混合ガス)又は還元性ガス(例えば、水素ガス又はアンモニアガス、もしくはこれらの混合ガス)の含有割合としては、好ましくは3〜99容量%、更に好ましくは5〜98容量%である。 Note that an oxygen source (for example, oxidizing gas, water vapor or alcohol vapor, or a mixed gas thereof), a nitrogen source (for example, nitrogen gas, ammonia gas, or a mixed gas thereof) with respect to the total gas amount when depositing the cobalt-containing thin film. ) Or a reducing gas (for example, hydrogen gas, ammonia gas, or a mixed gas thereof) is preferably 3 to 99% by volume, more preferably 5 to 98% by volume.
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
参考例1(1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物の合成) Reference Example 1 (Synthesis of 1-t-butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino-1-dimethylaminopropane mixture)
攪拌装置、温度計を備えた内容積300mlのフラスコに、2−(ジメチルアミノ)プロパンクロリド塩酸塩25.0g(158mmol)、t−ブチルアミン69.4g(949mmol)及び水3mlを加えた後、攪拌しながら60℃で10時間反応させた。反応終了後、反応混合物を濾過、ヘキサン200mlで洗浄し、ヘキサン層を減圧下で濃縮した。得られた濃縮物を減圧蒸留(120℃、12kPa)して、1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物(混合比8:2)19.2gを得た(単離収率;77%)。 2- (Dimethylamino) propane chloride hydrochloride 25.0 g (158 mmol), t-butylamine 69.4 g (949 mmol) and water 3 ml were added to a 300 ml flask equipped with a stirrer and a thermometer and stirred. The reaction was carried out at 60 ° C. for 10 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was filtered and washed with 200 ml of hexane, and the hexane layer was concentrated under reduced pressure. The resulting concentrate was distilled under reduced pressure (120 ° C., 12 kPa) to give a mixture of 1-t-butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino-1-dimethylaminopropane (mixing ratio 8: 2). 19.2 g was obtained (isolated yield; 77%).
なお、1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物の物性値は以下の通りであった。 The physical property values of the 1-t-butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino-1-dimethylaminopropane mixture were as follows.
1H−NMR(CDCl3,δ(ppm));0.89(3H,t,6.5Hz),1.10(9H,s),1.40(1H,brs),2.18(6H,s),2.38(1H,m),2.53(1H,t,11.0Hz),2.48(3H,m),2.67〜2.77(1H,m) 1 H-NMR (CDCl 3 , δ (ppm)); 0.89 (3H, t, 6.5 Hz), 1.10 (9H, s), 1.40 (1H, brs), 2.18 (6H , S), 2.38 (1 H, m), 2.53 (1 H, t, 11.0 Hz), 2.48 (3 H, m), 2.67 to 2.77 (1 H, m)
参考例2(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム混合物の合成) Reference Example 2 (Synthesis of (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium and 2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium mixture)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積50mlのフラスコに、アルゴン雰囲気にて、参考例C7で得られた1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパンの混合物(混合比8:2)3.15g(19.9mmol)及びヘキサン15mlを加えた。次いで、混合液を0℃に保ちながら、1.65mol/lのn−ブチルリチウムのへキサン溶液10ml(16.5mmol)をゆるやかに滴下した。滴下後、混合液を0℃で30分間攪拌した後、攪拌しながら20℃にて2時間反応させた。反応終了後、反応液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を真空下で乾燥させて、1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウムの混合物を得た。 1-t-Butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino- obtained in Reference Example C7 were placed in a 50-ml flask equipped with a stirrer, a thermometer and a dropping funnel in an argon atmosphere. A mixture of 1-dimethylaminopropane (mixing ratio 8: 2) 3.15 g (19.9 mmol) and hexane 15 ml were added. Subsequently, 10 ml (16.5 mmol) of a hexane solution of 1.65 mol / l n-butyllithium was slowly dropped while maintaining the mixed solution at 0 ° C. After the dropwise addition, the mixed solution was stirred at 0 ° C. for 30 minutes and then reacted at 20 ° C. for 2 hours with stirring. After completion of the reaction, the reaction solution was concentrated under reduced pressure, and then the concentrate was dried under vacuum to give 1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium and 2-t-butylamide-1 A mixture of -dimethylaminopropane-N, N ') lithium was obtained.
なお、1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム混合物は、そのまま次の反応へ用いた。 The 1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium and 2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium mixture were used as they were in the next reaction.
参考例3(ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(21))、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(28))及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(35))混合物の合成) Reference Example 3 (bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt (cobalt compound (21)), bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′ ) Cobalt (cobalt compound (28)) and (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt (cobalt compound) (35)) Synthesis of mixture)
なお、ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物は、以下の物性値で示される新規な化合物である。 In addition, bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butylamide) 2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture is a novel compound represented by the following physical property values.
融点;90℃
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるコバルト含有量;15.0質量%
(計算値;15.8質量%)
Melting point: 90 ° C
Cobalt content by inductively coupled plasma (ICP) analysis; 15.0% by mass
(Calculated value: 15.8% by mass)
実施例1〜2及び比較例1〜2(気化実験)
参考例3で得られたビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物と水素化された縮合多環炭化水素からなるコバルト膜形成用原料を用いて、気化実験を行い、気化特性を評価した。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 (vaporization experiment)
Using the raw material for forming a cobalt film composed of the bis (amidoaminoalkane) cobalt compound obtained in Reference Example 3 and a hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon, a vaporization experiment was performed to evaluate the vaporization characteristics.
評価試験には、図1に示す装置を使用した。滴下容器9にあるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物と水素化された縮合多環炭化水素からなるコバルト膜形成用原料20は、ヒーター10Bで加熱された気化器11に滴下して気化し、気化器11を出る。気化器11を出たガスは、加熱された真空ラインを通過し、回収器12に導入される。気化器内の温度は温度計13、系内圧力は圧力計5によってモニターされる。
The apparatus shown in FIG. 1 was used for the evaluation test. The
なお、コバルト化合物残渣率とは、使用したコバルト化合物に対する、気化器内に残渣として残ったコバルト化合物の割合を示す。 In addition, a cobalt compound residue rate shows the ratio of the cobalt compound which remained as a residue in the vaporizer with respect to the used cobalt compound.
コバルト化合物残渣率(%)=(気化器に残渣として残ったコバルト化合物/使用したコバルト化合物)×100 Cobalt compound residue ratio (%) = (cobalt compound remaining as residue in vaporizer / cobalt compound used) × 100
実施例1(コバルト膜形成用原料の調整及び気化特性評価)
(コバルト膜形成用原料の調整)
ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物2.33g及びテトラリン9.84gを混合して攪拌させ、コバルト化合物含有率19.1質量%のコバルト膜形成用原料12.17gを得た。
(気化特性評価)
気化器温度:140〜170℃
系内圧力:1.33〜20Pa
コバルト膜形成用原料:12.17g
滴下時間:30分
コバルト化合物残渣率は3%であった。
Example 1 (Cobalt film forming raw material preparation and vaporization characteristics evaluation)
(Adjustment of raw materials for cobalt film formation)
Bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butylamido-2 -Dimethylaminopropane-N, N ') (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N') Cobalt mixture 2.33 g and tetralin 9.84 g were mixed and stirred to obtain a cobalt compound content of 19 Obtained 12.17 g of a raw material for forming a cobalt film of 1% by mass.
(Vaporization characteristics evaluation)
Vaporizer temperature: 140-170 ° C
In-system pressure: 1.33-20 Pa
Cobalt film forming raw material: 12.17 g
Dropping time: 30 minutes The cobalt compound residue rate was 3%.
実施例2(コバルト膜形成用原料の調整及び気化特性評価)
(コバルト膜形成用原料の調整)
ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物2.21g及びデカリン14.05gを混合して攪拌させ、コバルト化合物含有率13.6質量%のコバルト膜形成用原料16.25gを得た。
(気化特性評価)
気化器温度:140〜170℃
系内圧力:1.33〜20Pa
コバルト膜形成用原料:16.25g
滴下時間:30分
コバルト化合物残渣率は9%であった。
Example 2 (Cobalt film forming raw material preparation and vaporization characteristics evaluation)
(Adjustment of raw materials for cobalt film formation)
Bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butylamido-2 -Dimethylaminopropane-N, N ') (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N') Cobalt mixture 2.21 g and decalin 14.05 g were mixed and stirred to obtain a cobalt compound content of 13 16.25 g of a raw material for forming a cobalt film of .6% by mass was obtained.
(Vaporization characteristics evaluation)
Vaporizer temperature: 140-170 ° C
In-system pressure: 1.33-20 Pa
Cobalt film forming raw material: 16.25 g
Dropping time: 30 minutes The cobalt compound residue rate was 9%.
比較例1(コバルト膜形成用原料の調整及び気化特性評価)
(コバルト膜形成用原料の調整)
ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物2.93g及びエチルシクロヘキサン10.07gを混合して攪拌させ、コバルト化合物含有率22.7質量%のコバルト膜形成用原料13.00gを得た。
(気化特性評価)
気化器温度:140〜170℃
系内圧力:1.33〜20Pa
コバルト膜形成用原料:13.00g
滴下時間:30分
コバルト化合物残渣率は13%であった。
Comparative Example 1 (Adjustment of cobalt film forming raw material and evaluation of vaporization characteristics)
(Adjustment of raw materials for cobalt film formation)
Bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butylamido-2 -Dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) 2.93 g of cobalt mixture and 10.07 g of ethylcyclohexane were mixed and stirred to obtain a cobalt compound content The raw material for cobalt film formation of 22.7 mass% was obtained 13.00g.
(Vaporization characteristics evaluation)
Vaporizer temperature: 140-170 ° C
In-system pressure: 1.33-20 Pa
Cobalt film forming material: 13.00 g
Dropping time: 30 minutes The cobalt compound residue rate was 13%.
実施例1〜2と比較例1を比較すると、実施例1〜2は、より気化器のコバルト化合物残渣率が少なくコバルト膜形成用原料として優れていることがわかる。 Comparing Examples 1 and 2 with Comparative Example 1, it can be seen that Examples 1 and 2 have a lower cobalt compound residue ratio in the vaporizer and are excellent as a raw material for forming a cobalt film.
実施例3〜6、参考例4〜5及び比較例2〜3(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
本発明のコバルト膜形成用原料を用いて、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。なお、蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
Examples 3 to 6, Reference Examples 4 to 5 and Comparative Examples 2 to 3 (deposition experiment; production of cobalt-containing thin film)
Using the cobalt film forming raw material of the present invention, a vapor deposition experiment by a CVD method was performed to evaluate the film forming characteristics. The deposition conditions and film characteristics are as follows.
評価試験には、図2に示す装置を使用した。気化器3(ガラス製アンプル)にあるコバルト膜形成用原料20は、ヒーター10Bで加熱されて気化し、マスフローコントローラー1Aを経て予熱器10Aで予熱後導入されたヘリウムガスに導搬され気化器3を出る。気化器3を出たガスは、マスフローコントローラー1B、ストップバルブ2を経て導入されたアンモニアガスもしくは水素ガス、酸素ガス等の反応ガスとともに反応器4に導入される。反応系内圧力は真空ポンプ手前のバルブ6の開閉により、所定圧力にコントロールされ、圧力計5によってモニターされる。反応器の中央部はヒーター10Cで加熱可能な構造となっている。反応器に導入されたコバルト化合物は、反応器内中央部にセットされ、ヒーター10Cで所定の温度に加熱された被蒸着基板21の表面上で還元もしくは酸化熱分解し、基板21上にコバルト含有薄膜が析出する。反応器4を出たガスは、トラップ7、真空ポンプを経て、大気中に排気される構造となっている。
The apparatus shown in FIG. 2 was used for the evaluation test. The cobalt film forming
蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。なお、被蒸着基板としては、6mm×20mmサイズの矩形のものを使用した。 Deposition conditions and film characteristics were as follows. Note that a 6 mm × 20 mm rectangular substrate was used as the deposition substrate.
実施例3(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト膜形成用原料:実施例1で調整したコバルト膜形成用原料
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量;1sccm
希釈He流量:9sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Example 3 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt film forming raw material: Cobalt film forming raw material vaporization temperature prepared in Example 1; 90 ° C.
He carrier flow rate: 30 sccm
Ammonia flow rate: 1 sccm
Dilution He flow rate: 9sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;200nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 200nm
XPS analysis; cobalt film carbon content; not detected; nitrogen content; not detected
実施例4(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト膜形成用原料:実施例1で調整したコバルト膜形成用原料
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
希釈He流量:10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Example 4 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt film forming raw material: Cobalt film forming raw material vaporization temperature prepared in Example 1; 90 ° C.
He carrier flow rate: 30 sccm
Dilution He flow rate: 10sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;50nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 50nm
XPS analysis; cobalt film carbon content; not detected; nitrogen content; not detected
実施例5(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト膜形成用原料:実施例2で調整したコバルト膜形成用原料
Example 5 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt film forming raw material: Cobalt film forming raw material prepared in Example 2
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量:10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Evaporation temperature: 90 ° C
He carrier flow rate: 30 sccm
Ammonia flow rate: 10 sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;200nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 200nm
XPS analysis; cobalt film carbon content; not detected; nitrogen content; not detected
実施例6(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト膜形成用原料:実施例2で調整したコバルト膜形成用原料
Example 6 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt film forming raw material: Cobalt film forming raw material prepared in Example 2
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
希釈He流量:10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Evaporation temperature: 90 ° C
He carrier flow rate: 30 sccm
Dilution He flow rate: 10sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;10nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;3%
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 10nm
XPS analysis; cobalt film carbon content: 3%
Nitrogen content; not detected
参考例4(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト膜形成用原料:
(ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量;1sccm
希釈He流量:9sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Reference Example 4 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt film forming materials:
(Bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butyramide-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butyramide- 2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture vaporization temperature; 90 ° C.
He carrier flow rate: 30 sccm
Ammonia flow rate: 1 sccm
Dilution He flow rate: 9sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;200nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 200nm
XPS analysis; cobalt film carbon content; not detected; nitrogen content; not detected
参考例5(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト膜形成用原料:
(ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
希釈He流量:10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Reference Example 5 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt film forming materials:
(Bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butyramide-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butyramide- 2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture vaporization temperature; 90 ° C.
He carrier flow rate: 30 sccm
Dilution He flow rate: 10sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;10nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;3%
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 10nm
XPS analysis; cobalt film carbon content: 3%
Nitrogen content; not detected
比較例2(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
コバルト膜形成用原料:
ビス(N−tert−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(特許文献6に記載の化合物)
Comparative Example 2 (deposition experiment; production of cobalt-containing thin film)
Cobalt film forming materials:
Bis (N-tert-butyl-N′-ethylpropionamidinato) cobalt (compound described in Patent Document 6)
(蒸着条件)
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;10sccm
アンモニア流量;10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
(Deposition conditions)
Evaporation temperature: 90 ° C
He carrier flow rate: 10 sccm
Ammonia flow rate: 10 sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS-depth測定))
膜厚;40nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;3%(炭素原子換算)
窒素含有率;7%(窒素原子換算)
(Membrane properties (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 40nm
XPS analysis; cobalt film carbon content: 3% (in terms of carbon atoms)
Nitrogen content: 7% (nitrogen atom conversion)
比較例3(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
コバルト膜形成用原料:
ビス(N−tert−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(特許文献6に記載の化合物)
Comparative Example 3 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
Cobalt film forming materials:
Bis (N-tert-butyl-N′-ethylpropionamidinato) cobalt (compound described in Patent Document 6)
(蒸着条件)
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;10sccm
希釈He流量;10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
(Deposition conditions)
Evaporation temperature: 90 ° C
He carrier flow rate: 10 sccm
Dilution He flow rate: 10 sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes
(膜特性(SEM及びXPS-depth測定))
膜厚;0nm(成膜は見られなかった)
(Membrane properties (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 0 nm (film formation was not seen)
実施例3〜6と参考例4〜5を比較すると、成膜レート、膜質は同等であり、共にコバルト膜形成原料として優れていることがわかる。また、実施例3〜6及び参考例4〜5と比較例2〜3を比較すると、実施例3〜6及び参考例4〜5は、より成膜レート、膜質が良好であり、コバルト膜形成原料として優れていることがわかる。 When Examples 3 to 6 and Reference Examples 4 to 5 are compared, it can be seen that the film formation rate and film quality are equivalent, and both are excellent as a cobalt film forming raw material. Moreover, when Examples 3-6 and Reference Examples 4-5 are compared with Comparative Examples 2-3, Examples 3-6 and Reference Examples 4-5 have better film formation rates and better film quality, and a cobalt film is formed. It turns out that it is excellent as a raw material.
以上の結果から、本発明のコバルト膜形成用原料は、気化器内での残渣が少ないとともに、反応性が高く、炭素や窒素等の不純物を含まない高品質のコバルト含有薄膜を製造する原料となり得ることが判明した。その中でも特に、コバルト化合物及び部分的に水素化された縮合多環炭化水素であるテトラリンからなるコバルト膜形成用原料が、より良好な結果を示した。 From the above results, the raw material for forming a cobalt film of the present invention is a raw material for producing a high-quality cobalt-containing thin film that has little residue in the vaporizer, is highly reactive, and does not contain impurities such as carbon and nitrogen. It turns out to get. Among them, a cobalt film-forming raw material comprising a cobalt compound and tetralin which is a partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon showed better results.
本発明は、コバルト膜形成用原料及び当該コバルト膜形成用原料を用いて、CVD法により、成膜対象物上にコバルト含有薄膜を製造する方法に関する。 The present invention relates to a raw material for forming a cobalt film and a method for producing a cobalt-containing thin film on a film formation target by a CVD method using the raw material for forming a cobalt film.
3 気化器
4 反応器
7 トラップ
10B 気化器ヒーター
10C 反応器ヒーター
20 コバルト膜形成用原料
21 基板
3 Vaporizer 4 Reactor 7 Trap 10 B Vaporizer heater 10
Claims (6)
で示されるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物及び水素化された縮合多環炭化水素とからなるコバルト膜形成用原料。 General formula (1)
A raw material for forming a cobalt film comprising a bis (amidoaminoalkane) cobalt compound represented by the formula (II) and a hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon.
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