JP2002080965A - 有機銅錯体 - Google Patents

有機銅錯体

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JP2002080965A
JP2002080965A JP2000255108A JP2000255108A JP2002080965A JP 2002080965 A JP2002080965 A JP 2002080965A JP 2000255108 A JP2000255108 A JP 2000255108A JP 2000255108 A JP2000255108 A JP 2000255108A JP 2002080965 A JP2002080965 A JP 2002080965A
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JP
Japan
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copper
copper complex
complex
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English (en)
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Takumi Tsunoda
巧 角田
Tsutomu Takai
勉 高井
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、気化時の熱安定性にも
優れ、CVD法による銅薄膜形成に適した有機銅錯体の
提供を目的とする。 【解決手段】 下記一般式(I)で表される有機
銅錯体[式中R1、R2は炭素原子数1〜8のアルキル基
または炭素原子数1〜8のパーフルオロアルキル基、R
3は、H、F原子あるいは炭素原子数1〜8のパーフル
オロアルキル基、R4〜R7は、少なくともその中の一つ
は、−Ra−M−Rb(Raは、炭素原子数1から5の直
鎖または分枝のアルキレン基、また式中Rbは、炭素原
子数1から5の直鎖または分枝のアルキル基、あるいは
アルケニル基を表し、またMはO原子または、S原子を
表す。)で表せる基であり、残りは、Hまたは炭素原子
数1から8の直鎖または分枝のアルキル基である。]。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の配線等の
銅薄膜を化学蒸着法(以下、CVD法と称す)により形
成させる際に銅源として使用される有機銅錯体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】CVD法により銅薄膜を形成させる原料
として、下記式(II)に示す(ビニルトリメチルシラ
ン)(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)銅(I)錯
体[以下、Cu(hfac)(tmvs)と称す]が良
く知られている(特開平5−59551号公報)。
【0003】
【化2】 また、米国特許 5,994,571号には、下記式(I
II)で示されるエチレン誘導体の2−メチル−1−ブテ
ンを配位子とする有機銅錯体が示されている。
【0004】
【化3】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、CVD
法による銅膜形成用として従来知られている有機銅錯体
は、β−ジケトンとオレフィンを配位子として含むもの
であるが、上記式(II)、式(III)で示される有機銅
錯体のように、銅に配位しているオレフィン配位子が、
モノオレフィンである場合、すなわち、二重結合に付い
ている基が、H原子あるいはアルキル基またはシリル基
である場合、有機銅錯体は、熱安定性が低い問題点があ
る。例えば、式(II)あるいは式(III)に示される有
機銅錯体は、40℃、減圧状態下では、分解が起こる程
に熱安定性が低い。このように熱安定性が低いため、有
機銅錯体を気化せる際の加熱温度に対して、気化容器内
で分解反応が起こる問題があった。
【0006】本発明は、気化時の熱安定性にも優れ、C
VD法による銅薄膜形成に適した有機銅錯体の提供を目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、より安定
性に優れた有機銅錯体を見出すべく研究を行った結果、
下記の化合物を配位子とする銅錯体の熱安定性が高いこ
とを見出し、本発明を完成した。
【0008】すなわち本発明は、下記一般式(I)
【化4】 で表される化学蒸着用有機銅錯体[式中R1、R2は炭素
原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数1〜8のパ
ーフルオロアルキル基、R3は、H、F原子あるいは炭
素原子数1〜8のパーフルオロアルキル基、R4〜R
7は、少なくともその中の一つは、−Ra−M−Rb(Ra
は、炭素原子数1〜5の直鎖または分枝のアルキレン
基、また式中Rbは、炭素原子数1〜5の直鎖または分
枝のアルキル基、あるいはアルケニル基を表し、またM
はO原子または、S原子を表す。)で表せる基であり、
残りは、Hまたは炭素原子数1〜8の直鎖または分枝の
アルキル基である。]に関するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】一般式(I)で示される本発明の
有機銅錯体に配位する配位子の一つであるオレフィン配
位子は、銅に配位している炭素原子間の二重結合の他
に、−Ra−M−Rbで示されるエーテル結合あるいはチ
オエーテル結合を少なくとも1個を有していることを特
徴とする。本発明で使用される、−Ra−M−Rbで示さ
れるエーテル結合あるいはチオエーテル結合を少なくと
も1個を有しているオレフィン配位子の例としては、例
えば次の式(IV')〜(X')に示される化合物が挙げ
られる。
【0010】
【化5】
【0011】もう一方の配位子であるβ−ジケトンは、
1、R2およびR3種により種々のものが存在し利用出
来るが、R1=R2=CF3、R3=Hである1,1,1,
5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ペンタンジオン
が、生成銅錯体の融点、熱安定性更には入手の容易さの
観点から最も好ましい材料である。
【0012】これらの配位子を用いた具体的な銅錯体の
例としては、例えば、前記一般式(I)においてR1、R
2がCF3基で、R3がH原子、またR4、R5がH原子、
6がCH3基で、R7がCH3−O−CH2−CH2−基で
ある有機銅錯体[式(IV)]を挙げることが出来る。
【0013】
【化6】
【0014】この1−メトキシ−3−メチル−3−ブテ
ンを配位子とする銅錯体、(1−メトキシ−3−メチル
−3−ブテン)(1,1,1,5,5,5−ヘキサフル
オロ−2,4−ペンタンジオナト)銅(I)[以下、C
u(hfac)(mmb)と称す]は、融点0℃、すな
わち室温で液体であり、優れた熱安定性を示す。尚、こ
の有機銅錯体は、新規物質である。
【0015】また、式(V')〜(X')に示される含エ
ーテル或いは含チオエーテルオレフィン配位子に対応し
て、夫々下記式(V)〜(X)に示す銅錯体を挙げるこ
とができる。
【化7】
【0016】本発明の有機銅錯体は、室温付近では液体
として存在するか比較的低い融点を有し、且つ熱安定性
にも優れていることから、液体原料を使用する公知のC
VD法が適用できる。例えば、蒸着原料の供給には、必
要に応じて加熱しながらの、キャリャーガスバブリング
による気化法が使用できる。また、基板上への蒸着につ
いても公知のCVD法が使用できるが、蒸着条件につい
ては公知法同様、基板種、装置等の変化に応じて適宜変
更が必要なことは言うまでもないことである。
【0017】
【実施例】本発明の有機銅錯体は、酸化銅(I)と、配
位子である、β−ジケトン化合物及びエーテル結合およ
び/またはチオエーテル結合を有するオレフィン化合物
とを反応させて合成することが出来る。生成物の精製
は、常法のカラムクロマトグラフィーにより容易に実施
することができる。以下では、具体例を挙げて、本発明
を更に詳しく説明する。
【0018】実施例1 合成 本例では、式(IV)として前述の、Cu(hfac)
(mmb)すなわち、一般式(I)において、R1および
2がCF3基、R3がH原子で、またR4、R5がH原
子、R6がCH3−基で、R7がCH3−O−CH2−CH2
−基である有機銅錯体の合成を例示する。反応はすべて
アルゴン雰囲気下で行う。アルゴン置換した100cc
二口フラスコに、乾燥ヘキサン40mlを入れ、それに
酸化銅(I)2.86g(20.0mmol)を懸濁さ
せた。その懸濁液に1−メトキシ−3−メチル−3−ブ
テン[[化5]における式(IV')] 2.00g(2
0.0mmol)を添加し、30分間室温で攪拌した
後、1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4
−ペンタンジオン4.16g(20.0mmol)を滴
下した。滴下終了後、室温で2時間攪拌して反応させた
後、未反応の酸化銅をアルゴン下でろ別し、緑色溶液を
得た。この溶液を濃縮することにより、化合物粗体を緑
色液体として得た。該粗体は、アルゴン雰囲気下、シリ
カゲルを充填材とするカラムクロマトグラフィーで処理
し、目的とするCu(hfac)(mmb)を5.41
g(14.6mmol 収率73%)得た。
【0019】この有機銅化合物の同定は、NMR及び元
素分析により行った。 ・1H−NMR(CDCl3):δ1.87(s 3
H)、2.36(m 2H)、3.39(s 3H)、
3.72(m 2H)、4.28(s 1H)、4.35
(s 1H)6.05(br 1H) ・元素分析:C111363Cu 測定値 C:34.0%、H:3.20%、Cu:17
% 理論値 C:35.6%、H:3.53 %、Cu:1
7.1% ・融点:0℃
【0020】この有機銅錯体をガラスフラスコに入れ、
ロータリーポンプで減圧下、50℃で1時間加熱したと
ころ、黄緑色の液状のままで、目視における変質は全く
確認されなかった。
【0021】実施例2:[化7]において式(VIII)
で示される銅錯体の合成 実施例1における含エーテルオレフィン配位子である1
−メトキシ−3−メチル−3−ブテンの代わりに1−メ
トキシ−3−ブテン[(化5)における式(VIII')]
を1.72g(20.0mmol)用いた他は、実施例
1と同様に行い、目的とする(1−メトキシ−3−ブテ
ン)(1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,
4−ペンタジオナト)銅(I)[Cu(hfac)(m
b)と称す]を5.35g(15.0mmol 収率7
5%)得た。
【0022】この有機銅化合物の同定は、NMR及び元
素分析により行った。 ・1H−NMR(C65CD3):δ1.73(m 2
H)、3.01(s 3H)、3.04(m 2H)、
3.80(d 1H)、3.90(d 1H)、4.68
(m 1H)、6.17(br1H) ・元素分析:C101163Cu 測定値 C:32.5%、H:3.02%、Cu:17
% 理論値 C:33.7%、H:3.11 %、Cu:1
7.8%・融点:20℃
【0023】Cu(hfac)(mb)についても実施
例1同様、各有機銅錯体をガラスフラスコに入れ、ロー
タリーポンプで減圧下、50℃で1時間加熱してその熱
安定性を調べた。何れの有機銅錯体も、黄緑色の液状を
維持し、目視における変質は全く確認されなかった。
【0024】比較例1〜3 ここでは、エーテル結合を含まないオレフィンをオレフ
ィン配位子として含む銅錯体の例を示す。1−メトキシ
−3−メチル−3−ブテンの代わりに、ビニルトリメチ
ルシラン(比較例1)、2−メチル−1−ブテン(同
2)、2−メチル−1−ヘプテン(同3)を用いた以外
は実施例1と同様の方法で銅錯体の合成を行った。2−
メチル−1−ブテンは式(III)に示される従来公知の
銅錯体を与える筈であるが、これと、2−メチル−1−
ヘプテンをオレフィン配位子として含む銅錯体について
は、反応後溶液をアルゴン雰囲気下、常法であるカラム
クロマトグラフィーにより得られた溶液を室温における
減圧下濃縮中に、何れも、黄色から褐色を経て黒褐色へ
変色し、室温で既に分解が生起していることが確認され
る。
【0025】ビニルトリメチルシランは、式(II)に示
される、従来良く知られている有機銅錯体Cu(hfa
c)(tmvs)を与える。この錯体は、2−メチル−
1−ブテン、2−メチル−1−ヘプテンをオレフィン配
位子とする錯体とは異なり単離できる程度には安定であ
るが、この有機銅錯体Cu(hfac)(tmvs)を
ガラスフラスコに入れたものをロータリーポンプ減圧
下、40℃で20分間加熱したところ、黄色から黒色に
変質して、やがてガラス壁に金属銅の析出が観測され、
分解が生起していることが確認される。
【0026】すなわち、β−ジケトンと、エーテル結合
を有するオレフィン化合物を配位子として含む本発明の
有機銅錯体は何れも、式(II)、式(III)で示される
従来公知の、β−ジケトンと、エーテル結合を持たない
オレフィン化合物を配位子とする有機銅錯体に比して、
気化の際の加熱に対してより優れた安定性を示すことが
確認される。
【0027】実施例3〜5 蒸着試験 良好な熱安定性を示すことが確認されたCu(hfa
c)(mmb)、Cu(hfac)(mb)について、
CVD法による蒸着試験を実施した。試験には図1に示
す装置を使用した。ガラス製アンプル1に封入された有
機銅錯体10はヒータ2で加熱され気化し、内径10m
mのガラス製反応器3に導入される。反応器の中央部は
ヒータ4で加熱可能な構造となっており、また、他端
は、凝縮器を経て真空ポンプ5に接続されている。所定
圧で反応器に導入された気体状の有機銅錯体は、反応器
中央部にセットされ所定温度に加熱された被蒸着基板1
1と接触・分解し、基板表面に金属銅が析出する。銅薄
膜生成は、有機銅錯体気化温度、基板温度、系内圧等の
蒸着条件に依存するが、今回採用した蒸着条件を表1に
示す。尚、被蒸着基板としては、7mm×40mmサイ
ズの矩形のものを使用した。
【0028】基板上に生成した銅薄膜については、先ず
目視により膜表面状態を観察した。次いで、銅薄膜の面
比抵抗を4点探針法で測定した後、基板を長手方向と直
角方向に切断し、膜厚を走査型電子顕微鏡で測定した。
そして、該測定値を用いる一般的方法に従って比抵抗値
を計算した。また、膜厚測定値と蒸着に要した時間か
ら、成膜速度を算出した。結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明の有機銅錯体は、融点も十分に低
く且つ熱安定性に優れているので、CVD法における経
時的変化の少ない原料供給を可能にする。また、比抵抗
値が十分に低く、均一性に優れた銅薄膜を与える。採用
した温和なCVD条件下としては、十分な成膜速度も示
す。従って、半導体基板上への配線の形成等、CVD法
による銅薄膜製造が要求される工程で使用される銅源と
して、その有用性は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】銅薄膜形成に使用したCVD装置の概略説明図
である。
【符号の説明】
1.ガラス製アンプル 2.ヒーター(気化器) 3.反応器 4.ヒーター(反応器) 5.真空ポンプ 10.原料有機銅錯体 11.基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA01 AA03 AB80 AB90 4H048 AA01 AA03 AB80 AB90 VA11 VA20 VA22 VA40 VA56 VB10 4K030 AA11 BA01 CA04 CA05 CA12 FA10 4M104 BB04 DD45 HH20

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(I) 【化1】 で表される、化学蒸着用有機銅錯体[式中R1、R2は炭
    素原子数1〜8のアルキル基または炭素原子数1〜8の
    パーフルオロアルキル基、R3は、H、F原子あるいは
    炭素原子数1〜8のパーフルオロアルキル基、R4〜R7
    は、少なくともその中の一つは、−Ra−M−Rb(Ra
    は、炭素原子数1〜5の直鎖または分枝のアルキレン
    基、また式中Rbは、炭素原子数1〜5の直鎖または分
    枝のアルキル基、あるいはアルケニル基を表し、またM
    はO原子または、S原子を表す。)で表せる基であり、
    残りは、Hまたは炭素原子数1〜8の直鎖または分枝の
    アルキル基である。]。
  2. 【請求項2】 R1及びR2が、CF3基であり、且つ、
    3がH原子である請求項1に記載の有機銅錯体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5454141B2 (ja) * 2007-07-19 2014-03-26 宇部興産株式会社 有機白金錯体及び当該白金錯体を用いた化学気相蒸着法による白金含有薄膜の製造法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5454141B2 (ja) * 2007-07-19 2014-03-26 宇部興産株式会社 有機白金錯体及び当該白金錯体を用いた化学気相蒸着法による白金含有薄膜の製造法

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