JP2003201563A - 銅(II)のβ−ジケトネート錯体を含む有機金属化学蒸着法用溶液原料及びそれを用いて作製された銅薄膜 - Google Patents
銅(II)のβ−ジケトネート錯体を含む有機金属化学蒸着法用溶液原料及びそれを用いて作製された銅薄膜Info
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Abstract
命が長い。MOCVD装置が腐食しにくくMOCVD工
程における排ガス処理を複雑にしない。下地膜との密着
性に優れる。 【解決手段】 次の式(1)で示される銅(II)のβ-ジ
ケトネート錯体を有機溶媒に溶解した有機金属化学蒸着
法用溶液原料である。 【化8】 但し、R1、R'1がエチル基、R2、R'2がイソプロピル
基又はR'1、R2がイソプロピル基、R1、R'2がエチル
基のいずれか一方又は双方であるか、R1、R'1がメチ
ル基、R2、R'2がn-ブチル基又はR'1、R2がn-ブチル
基、R1、R'2がメチル基のいずれか一方又は双方であ
る。
Description
に用いられる銅(Cu)薄膜を有機金属化学蒸着(Meta
l Organic Chemical Vapor Deposition、以下、MOC
VDという。)法により作製するための銅(II)のβ-ジ
ケトネート錯体を含む有機金属化学蒸着法用溶液原料及
びそれを用いて作製された銅薄膜に関するものである。
トロマイグレーション耐性からLSIの配線材料として
応用されている。また、銅を含む複合金属酸化物は、高
温超伝導体等の機能性セラミックス材料として応用され
ている。これら銅、銅を含む合金、銅を含む複合金属酸
化物等の銅系薄膜の製造方法としては、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、塗布熱分解法等が挙げら
れるが、加工寸法が微細になるに従い、組成制御性、段
差被覆性、段差埋め込み性に優れること、LSIプロセ
スとの適合性等からCVD法、有機金属化合物を用いた
MOCVD法が最適な薄膜製造プロセスとして検討され
ている。
表面に付与させる有機銅化合物としては、これまでCu
(II)(hfac)2錯体即ち銅(II)ヘキサフルオロアセチ
ルアセトネート錯体が使用されてきた。しかし、このC
u(II)(hfac)2錯体は、堆積された銅内に汚染物を
残すこと、錯体を分解して銅を形成するために比較的高
い温度を用いる必要があるため実用的ではなく、十分な
特性を有しているものではなかった。
用いることが検討され、例えば、室温で液体のCu(I)
tmvs・hfac錯体即ち銅(I)ヘキサフルオロアセ
チルアセトネートトリメチルビニルシラン錯体が開示さ
れている(米国特許第5,322,712号)。このC
u(I)tmvs・hfac錯体は比較的低い温度、約2
00℃で使用することができるため非常に有用である。
しかしこの錯体は非常に高価であり、更に大気中で非常
に不安定なため極めて安定性に欠け、室温で容易に分解
し、金属銅の析出と副生成物のCu(II)(hfac)2に
変化し劣化が著しい。そのため、この銅錯体は成膜時に
安定して供給することが難しく、成膜の再現性にも劣
る。また配位子であるhfacはフッ素(F)を含むた
め、MOCVD装置が腐食しやすく、またMOCVD工
程における排ガス処理が複雑になる問題もあった。更
に、hfacのようなフッ素を含む有機銅化合物を用い
てMOCVD法により銅の成膜を行った場合、所望の銅
薄膜を形成したとき、銅薄膜中にフッ素が不純物として
取り込まれるだけでなく、ウェーハの下地界面にフッ素
が残留し、下地との密着性を低下させるという問題があ
る。
式(2)で示される銅(II)のβ−ジケトネート錯体から
なる化学気相成長用原料が開示されている(特開200
1−181840)。
R1はメチル基又はエチル基を表し、R2はプロピル基又
はブチル基を表す。)この銅原料は室温で液体であり、
分子内にハロゲン元素や窒素元素等の薄膜製造時に影響
を及ぼすと考えられる元素を含んでいないため、各種C
VD法に適し、更に、既存の固体である銅(II)錯体から
なるCVD用銅原料と同等の熱的、化学的安定性を有す
る。
181840号公報の上記式(2)で示される銅原料は
常温で液体であるが、その粘性は非常に高く、この銅原
料をMOCVD装置に供給するには高圧で供給しなけれ
ばならないため、成膜性に問題が残る。またこの銅原料
を溶液に溶解して溶液原料としてMOCVD装置に供給
しても、この銅原料の分解温度は約450℃であり、従
来より一般的に用いられている有機銅化合物の分解温度
に比べて非常に高いため、成膜し難い問題もあった。ま
たこの上記式(2)で示される銅原料は分子構造が偏っ
たバランスの悪い構造を有しているため、十分な成膜安
定性が得られなかった。
態で分解しにくく寿命が長い銅(II)のβ-ジケトネート
錯体を含む有機金属化学蒸着法用溶液原料を提供するこ
とにある。本発明の別の目的は、MOCVD装置が腐食
しにくくMOCVD工程における排ガス処理を複雑にし
ない銅(II)のβ-ジケトネート錯体を含む有機金属化学
蒸着法用溶液原料を提供することにある。本発明の更に
別の目的は、下地膜と堅牢に密着する高純度の銅薄膜を
提供することにある。
次の式(1)で示される銅(II)のβ-ジケトネート錯体
を有機溶媒に溶解したことを特徴とする有機金属化学蒸
着法用溶液原料である。
基又はR'1、R2がイソプロピル基、R1、R'2がエチル
基のいずれか一方又は双方であるか、R1、R'1がメチ
ル基、R2、R'2がn-ブチル基又はR'1、R2がn-ブチル
基、R1、R'2がメチル基のいずれか一方又は双方であ
る。請求項1に係る発明では、基本骨格から分岐した2
つの原子団にそれぞれエチル基、イソプロピル基を形成
した配位子又はメチル基、n-ブチル基を形成した配位子
を配位させた銅錯体は、銅原子上の電子密度がリッチ補
充され、基本的に問題となる他化合物と内部構造の相互
作用による多量体化を抑制しているため、構造安定性が
高く、この銅錯体を有機溶媒に溶解させた溶液原料は長
期保存に優れる。
13いずれか記載の溶液原料を用いて有機金属化学蒸着
法により作製された銅薄膜である。請求項1ないし13
いずれか記載の溶液原料を用いて作製された銅薄膜は、
溶液原料にフッ素が含有していないので剥離しにくい高
純度の膜となる。
る。本発明の溶液原料は、前述した式(1)に示される
二価の銅にβジケトネートを配位した化合物を有機溶媒
に溶解したMOCVD用の溶液原料である。具体的に
は、次の式(3)又は式(4)のどちらか一方又は双方
のβジケトネート錯体(以下、Cu(II)(EP)2とい
う。)又は次の式(5)又は式(6)のどちらか一方又
は双方のβジケトネート錯体(以下、Cu(II)(OD)2
という。)を、有機溶媒に溶解したMOCVD用の溶液
原料である。このCu(II)(EP)2錯体又はCu(II)(O
D)2錯体と有機溶媒の配合比は任意であり、その使用用
途や、有機溶媒の種類によって適宜調製することが好ま
しい。
れるCu(II)(EP)2錯体は配位子異性の関係であり、
式(5)と式(6)でそれぞれ示されるCu(II)(OD)
2錯体も配位子異性の関係である。
ルコール、環状エーテル及びエステル化合物からなる群
より選ばれた1種又は2種以上の化合物が有機溶媒とし
て使用される。具体的には、飽和炭化水素としては、n-
ヘキサン、シクロヘキサン、n-オクタン、イソオクタ
ン、n-デカン及びn-ドデカンからなる群より選ばれた1
種又は2種以上の化合物が挙げられる。アルコールとし
ては、イソプロピルアルコール、エタノール、n-ブチル
アルコール、t-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコー
ル及びイソブチルアルコールからなる群より選ばれた1
種又は2種以上の化合物が挙げられる。環状エーテルと
しては、テトラヒドロフラン(以下、THFとい
う。)、ジメチルテトラヒドロフラン(以下、ジメチル
THFという。)及びジオキサンからなる群より選ばれ
た1種又は2種以上の化合物が挙げられる。エステル化
合物としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチ
ル、酢酸ペンチル及び酢酸メチルからなる群より選ばれ
た1種又は2種以上の化合物が挙げられる。
むことにより、より保存安定性の高い溶液原料として使
用することができる。安定化剤としては、エチレングリ
コールエーテル類、クラウンエーテル類、ポリアミン
類、環状ポリアミン類、β-ケトエステル類及びβ-ジケ
トン類からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合
物が用いられる。具体的には、エチレングリコールエー
テル類としては、グライム、ジグライム、トリグライム
及びテトラグライムからなる群より選ばれた1種又は2
種以上の化合物が挙げられる。クラウンエーテル類とし
ては、18-クラウン-6、ジシクロヘキシル-18-クラ
ウン-6、24-クラウン-8、ジシクロヘキシル-24-
クラウン-8及びジベンゾ-24-クラウン-8からなる群
より選ばれた1種又は2種以上の化合物が挙げられる。
ポリアミン類としては、エチレンジアミン、N,N’-テ
トラメチルメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、
トリメチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
ペンタエチレンヘキサミン、1,1,4,7,7-ペンタメ
チルジエチレントリアミン及び1,1,4,7,10,10-
ヘキサメチルトリエチレンテトラミンからなる群より選
ばれた1種又は2種以上の化合物が挙げられる。環状ポ
リアミン類としては、サイクラム及びサイクレンからな
る群より選ばれた1種又は2種の化合物が挙げられる。
β-ケトエステル類又はβ-ジケトン類としては、アセト
酢酸メチル、アセト酢酸エチル及びアセト酢酸-2-メト
キシエチルからなる群より選ばれた1種又は2種以上の
化合物が挙げられる。
溶液を加熱された気化器に供給し、ここで各溶液原料を
瞬時に気化させ、成膜室に送る溶液気化CVD法を用い
る。図1に示すように、MOCVD装置は、成膜室10
と蒸気発生装置11を備える。成膜室10の内部にはヒ
ータ12が設けられ、ヒータ12上には基板13が保持
される。この成膜室10の内部は圧力センサー14、コ
ールドトラップ15及びニードルバルブ16を備える配
管17により真空引きされる。蒸気発生装置11は原料
容器18を備え、この原料容器18は溶液原料を貯蔵す
る。原料容器18にはガス流量調節装置19を介してキ
ャリアガス導入管21が接続され、また原料容器18に
は供給管22が接続される。供給管22にはニードルバ
ルブ23及び溶液流量調節装置24が設けられ、供給管
22は気化器26に接続される。気化器26にはニード
ルバルブ31、ガス流量調節装置28を介してキャリア
ガス導入管29が接続される。気化器26は更に配管2
7により成膜室10に接続される。また気化器26に
は、ガスドレイン32及びドレイン33がそれぞれ接続
される。この装置では、N2、He、Ar等の不活性ガ
スからなるキャリアガスがキャリアガス導入管21から
原料容器18内に導入され、原料容器18に貯蔵されて
いる溶液原料を供給管22により気化器26に搬送す
る。気化器26で気化されて蒸気となった銅錯体は、更
にキャリアガス導入管28から気化器26へ導入された
キャリアガスにより配管27を経て成膜室10内に供給
される。成膜室10内において、銅錯体の蒸気を熱分解
させ、これにより生成した銅又は銅合金を加熱された基
板13上に堆積させて銅薄膜を形成する。
膜は、下地膜と堅牢に密着し、高純度である特長を有す
る。この銅薄膜は、例えばシリコン基板表面のSiO2
膜上にスパッタリング法又はMOCVD法により形成さ
れたTiN膜又はTaN膜上にMOCVD法により形成
される。なお、本発明の基板はその種類を特に限定され
るものではない。
説明する。 <実施例1>先ず、塩化銅(I)150gをn-ヘキサン1
00ccを注ぎ、懸濁液とした。この懸濁液に2-メチ
ル-ヘプタンジオン50gをゆっくり滴下し、30分間
室温で攪拌した。次いで、反応液を70℃で加熱還流し
た後、反応液を濾過した。得られた濾液を20トールに
減圧して30分間保持することにより溶媒を留去した。
溶媒の留去により残った残渣をn-ヘキサン100ccで
再結晶することによりCu(II)(EP)2を得た。次に、
得られたCu(II)(EP)2を有機溶媒であるn-オクタン
に溶解してMOCVD法用溶液原料を調製した。
た以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を
調製した。 <実施例3>有機溶媒をn-ヘキサンにした以外は実施例
1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例4>有機溶媒をn-デカンにした以外は実施例1
と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <実施例6>有機溶媒をシクロヘキサンにした以外は実
施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例7>有機溶媒をイソプロピルアルコールにした
以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。
以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <実施例9>有機溶媒をn-ブチルアルコールにした以外
は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。 <実施例10>有機溶媒をt-ブチルアルコールにした以
外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製
した。
コールにした以外は実施例1と同様にしてMOCVD用
溶液原料を調製した。 <実施例12>有機溶媒をイソブチルアルコールにした
以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <実施例13>有機溶媒をTHFにした以外は実施例1
と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
た以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を
調製した。 <実施例15>有機溶媒をメチルTHFにした以外は実
施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例16>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は実施
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
た以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を
調製した。 <実施例18>有機溶媒を酢酸メチルにした以外は実施
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例19>有機溶媒を酢酸ペンチルにした以外は実
施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
2にし、有機溶媒をイソプロピルアルコールにした以外
は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。 <比較例2>有機溶媒をエタノールにした以外は比較例
1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <比較例3>有機溶媒をn-オクタンにした以外は比較例
1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
した以外は比較例1と同様にしてMOCVD用溶液原料
を調製した。 <比較例5>銅錯体をCu(II)(DPM)2とし、有機溶
媒は用いずに、この銅錯体をそのままMOCVD用溶液
原料とした。 <比較例6>有機溶媒をn-ブチルアルコールにした以外
は比較例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。
ールにした以外は比較例1と同様にしてMOCVD用溶
液原料を調製した。 <比較例8>有機溶媒をTHFにした以外は比較例1と
同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
以外は比較例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <比較例10>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は比較
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <比較例11>有機溶媒を酢酸エチルにした以外は比較
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
チルノナン-3,5-ジオナト)銅(以下、A化合物とい
う。)にし、有機溶媒をイソプロピルアルコールにした
以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <比較例13>銅錯体をジ(2,2-ジメチル-6-エチルデカ
ン-3,5-ジオナト)銅(以下、B化合物という。)にし、
有機溶媒をエタノールにした以外は実施例1と同様にし
てMOCVD用溶液原料を調製した。
た以外は比較例12と同様にしてMOCVD用溶液原料
を調製した。 <比較例15>有機溶媒をシクロヘキサンにした以外は
比較例13と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。 <比較例16>有機溶媒をTHFにした以外は比較例1
2と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
外は比較例13と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <比較例18>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は比較
例12と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <比較例19>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は比較
例13と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
1〜19で得られた溶液原料に含まれる銅錯体の濃度を
それぞれ0.1モル濃度に調整し、それぞれ5種類用意
した。基板として、基板表面のSiO2膜(厚さ500
0Å)上にスパッタリング法によりTiN膜(厚さ30
nm)を形成したシリコン基板を用意した。用意した基
板を図1に示すMOCVD装置の成膜室に設置し、基板
温度を180℃とした。気化温度を70℃、圧力を5t
orr即ち約665Paにそれぞれ設定した。キャリア
ガスとしてArガスを用い、その流量を100ccmと
した。溶液原料を0.5cc/分の割合で供給し、1、
5、10、20及び30分となったときにそれぞれ1種
類ごとに成膜室より取り出し、基板上に成膜された銅薄
膜について以下に示す試験を行った。
顕微鏡)像から膜厚を測定した。 剥離試験 各成膜時間で取り出した銅薄膜を形成した基板に対して
剥離試験(JIS K5600−5−6)を行った。具
体的には、先ず、基板上の銅薄膜にこの膜を貫通するよ
うに縦横それぞれ6本づつ等間隔に切込みを入れて格子
パターンを基板に形成した。次に、形成した格子パター
ンの双方の対角線に沿って柔らかいはけを用いて前後に
ブラッシングした。
図2に示す装置は、図1に示すMOCVD装置の成膜室
を取り除いた構成を有する。先ず、室温で70℃に加熱
した気化器26まで溶液原料を搬送し、5トールの減圧
下で70℃に加熱して溶液原料を気化させ、その後に気
化器26下段のポンプ側に設けられたコールドトラップ
15にて気化後の化合物を捕獲した。装置内に投入した
原料に対する捕獲量からトラップ回収率を算出した。ま
た、圧力センサーにより気化器内部における圧力上昇を
測定した。例えば、表中の数値が60%閉塞ならば、5
Torrの1.60倍の圧力が気化器内で生じているこ
とを表す。
表2に、実施例17〜19、比較例1〜5を表3に、比
較例6〜13を表4に、比較例14〜19を表5にそれ
ぞれ得られた試験結果を示す。
〜19の溶液原料を用いて成膜された銅薄膜は成膜時間
当たりの膜厚にばらつきがあり、成膜再現性が悪いこと
が判る。また成膜速度も非常に遅い。また密着性評価試
験では、殆どのサンプルにおいて基板表面から銅薄膜が
剥離してしまっていた。熱安定性評価試験では、トラッ
プ回収率が低く、大部分が装置内部に付着してしまった
と考えられる。また気化器内部の圧力上昇値も成膜時間
が長くなるにつれて上昇しており、分解物が気化器内部
や配管内部に付着して圧力上昇したと考えられる。これ
に対して実施例1〜19の溶液原料を用いて作製された
銅薄膜は、成膜時間が進むに従って膜厚も厚くなってお
り、成膜安定性が高いことが判る。密着性評価試験で
は、100回中94〜99回と、どの実施例においても
殆どの銅薄膜が剥離せず、非常に密着性が高いことが判
る。熱安定性評価試験では、55〜70%範囲内の高い
トラップ回収率を示し、気化器内部の圧力上昇値も1〜
2%程度と殆ど閉塞するおそれがない。
た以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を
調製した。 <実施例21>有機溶媒をイソオクタンにした以外は実
施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例22>有機溶媒をシクロヘキサンにした以外は
実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。
以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <実施例24>銅錯体をCu(II)(OD)2にし、有機溶
媒をn-オクタンにした以外は実施例1と同様にしてMO
CVD用溶液原料を調製した。 <実施例25>有機溶媒をイソオクタンにした以外は実
施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。 <実施例26>有機溶媒をシクロヘキサンにした以外は
実施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。
以外は実施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を
調製した。 <実施例28>有機溶媒をイソプロピルアルコールにし
た以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を
調製した。 <実施例29>有機溶媒をエタノールにした以外は実施
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例30>有機溶媒をn-ブチルアルコールにした以
外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製
した。
コールにした以外は実施例1と同様にしてMOCVD用
溶液原料を調製した。 <実施例32>有機溶媒をイソプロピルアルコールにし
た以外は実施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料
を調製した。 <実施例33>有機溶媒をエタノールにした以外は実施
例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例34>有機溶媒をn-ブチルアルコールにした以
外は実施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。
コールにした以外は実施例24と同様にしてMOCVD
用溶液原料を調製した。 <実施例36>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は実施
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例37>有機溶媒を酢酸エチルにした以外は実施
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例38>有機溶媒を酢酸メチルにした以外は実施
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
した以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料
を調製した。 <実施例40>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は実施
例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例41>有機溶媒を酢酸エチルにした以外は実施
例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例42>有機溶媒を酢酸メチルにした以外は実施
例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
した以外は実施例24と同様にしてMOCVD用溶液原
料を調製した。 <実施例44>有機溶媒をTHFにした以外は実施例1
と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例45>有機溶媒をメチルTHFにした以外は実
施例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例46>有機溶媒をジオキサンにした以外は実施
例1と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
にした以外は実施例1と同様にしてMOCVD用溶液原
料を調製した。 <実施例48>有機溶媒をTHFにした以外は実施例2
4と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <実施例49>有機溶媒をメチルTHFにした以外は実
施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。
た以外は実施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料
を調製した。 <実施例51>有機溶媒をジメチルTHFにした以外は
実施例24と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。
た以外は比較例12と同様にしてMOCVD用溶液原料
を調製した。 <比較例21>有機溶媒をn-デカンにした以外は比較例
12と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <比較例22>有機溶媒をイソオクタンにした以外は比
較例12と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製し
た。
にした以外は比較例12と同様にしてMOCVD用溶液
原料を調製した。 <比較例24>有機溶媒をイソプロピルアルコールにし
た以外は比較例12と同様にしてMOCVD用溶液原料
を調製した。 <比較例25>有機溶媒をエタノールにした以外は比較
例13と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
外は比較例12と同様にしてMOCVD用溶液原料を調
製した。 <比較例27>有機溶媒をジオキサンにした以外は比較
例13と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <比較例28>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は比較
例12と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。 <比較例29>有機溶媒を酢酸ブチルにした以外は比較
例13と同様にしてMOCVD用溶液原料を調製した。
例20〜29で得られた溶液原料に含まれる銅錯体の濃
度をそれぞれ0.2モル濃度に調整し、それぞれ5種類
用意した。基板は比較試験1で使用したシリコン基板と
同様の物を用意した。用意した基板をMOCVD装置の
成膜室に設置し、基板温度を450℃とした。気化温度
を200℃、圧力を9Torr即ち1197Paにそれ
ぞれ設定した。キャリアガスとしてArガスを用い、そ
の流量を100ccmとした。溶液原料を0.05cc
/分の割合で供給し、1、5、10、20及び30分と
なったときにそれぞれ1種類ごとに成膜室より取り出
し、基板上に成膜された銅薄膜について以下に示す試験
を行った。
顕微鏡)像から膜厚を測定した。 剥離試験 各成膜時間で取り出した銅薄膜を形成した基板に対して
剥離試験(JIS K5600−5−6)を行った。具
体的には、先ず、基板上の銅薄膜にこの膜を貫通するよ
うに縦横それぞれ6本づつ等間隔に切込みを入れて格子
パターンを基板に形成した。次に、形成した格子パター
ンの双方の対角線に沿って柔らかいはけを用いて前後に
ブラッシングした。
料を搬送し、9トールの減圧下で200℃に加熱して溶
液原料を気化させ、その後に気化器26下段のポンプ側
に設けられたコールドトラップ15にて気化後の化合物
を捕獲した。装置内に投入した原料に対する捕獲量から
トラップ回収率を算出した。また、圧力センサーにより
気化器内部における圧力上昇を測定した。
35を表7に、実施例36〜43を表8に、実施例44
〜51を表9に、比較例20〜27を表10に、比較例
28及び比較例29を表11にそれぞれ示す。
20〜29の溶液原料を用いて成膜された銅薄膜は成膜
時間当たりの膜厚にばらつきがあり、成膜再現性が悪い
ことが判る。また成膜速度も非常に遅い。また密着性評
価試験では、殆どのサンプルにおいて基板表面から銅薄
膜が剥離してしまっていた。熱安定性評価試験では、ト
ラップ回収率が低く、大部分が装置内部に付着してしま
ったと考えられる。また気化器内部の圧力上昇値も成膜
時間が長くなるにつれて上昇しており、分解物が気化器
内部や配管内部に付着して圧力上昇したと考えられる。
これに対して実施例20〜51の溶液原料を用いて作製
された銅薄膜は、成膜時間が進むに従って膜厚も厚くな
っており、成膜安定性が高いことが判る。密着性評価試
験では、100回中96〜99回と、どの実施例におい
ても殆どの銅薄膜が剥離せず、非常に密着性が高いこと
が判る。熱安定性評価試験では、58〜70%範囲内の
高いトラップ回収率を示し、気化器内部の圧力上昇値も
1%程度と殆ど閉塞するおそれがない。
(1)に示される銅(II)のβ-ジケトネート錯体を有機
溶媒に溶解した溶液原料は、熱安定性に優れ、保存状態
で分解しにくく寿命が長い。また配位子がC、H、Oよ
りなり、hfacのようにF(フッ素)を含まないた
め、MOCVD装置が腐食しにくくMOCVD工程にお
ける排ガス処理を複雑にしない。本発明の溶液原料を用
いてMOCVD法により作製された銅薄膜は、下地膜と
堅牢に密着する高純度の膜となる。
図。
Claims (14)
- 【請求項1】 次の式(1)で示される銅(II)のβ-ジ
ケトネート錯体を有機溶媒に溶解したことを特徴とする
有機金属化学蒸着法用溶液原料。 【化1】 但し、R1、R'1がエチル基、R2、R'2がイソプロピル
基又はR'1、R2がイソプロピル基、R1、R'2がエチル
基のいずれか一方又は双方であるか、R1、R'1がメチ
ル基、R2、R'2がn-ブチル基又はR'1、R2がn-ブチル
基、R1、R'2がメチル基のいずれか一方又は双方であ
る。 - 【請求項2】 有機溶媒が飽和炭化水素、アルコール、
環状エーテル及びエステル化合物からなる群より選ばれ
た1種又は2種以上の化合物である請求項1記載の溶液
原料。 - 【請求項3】 飽和炭化水素が、n-ヘキサン、シクロヘ
キサン、n-オクタン、イソオクタン、n-デカン及びn-ド
デカンからなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合
物である請求項2記載の溶液原料。 - 【請求項4】 アルコールが、イソプロピルアルコー
ル、エタノール、n-ブチルアルコール、t-ブチルアルコ
ール、sec-ブチルアルコール及びイソブチルアルコール
からなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物であ
る請求項2記載の溶液原料。 - 【請求項5】 環状エーテルが、テトラヒドロフラン、
ジメチルテトラヒドロフラン及びジオキサンからなる群
より選ばれた1種又は2種以上の化合物である請求項2
記載の溶液原料。 - 【請求項6】 エステル化合物が、酢酸エチル、酢酸ブ
チル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル及び酢酸メチルか
らなる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物である
請求項2記載の溶液原料。 - 【請求項7】 安定化剤を更に含む請求項1ないし6い
ずれか記載の溶液原料。 - 【請求項8】 安定化剤がエチレングリコールエーテル
類、クラウンエーテル類、ポリアミン類、環状ポリアミ
ン類、β-ケトエステル類及びβ-ジケトン類からなる群
より選ばれた1種又は2種以上の化合物である請求項7
記載の溶液原料。 - 【請求項9】 エチレングリコールエーテル類がグライ
ム、ジグライム、トリグライム及びテトラグライムから
なる群より選ばれた1種又は2種以上の化合物である請
求項8記載の溶液原料。 - 【請求項10】 クラウンエーテル類が18-クラウン-
6、ジシクロヘキシル-18-クラウン-6、24-クラウ
ン-8、ジシクロヘキシル-24-クラウン-8及びジベン
ゾ-24-クラウン-8からなる群より選ばれた1種又は
2種以上の化合物である請求項8記載の溶液原料。 - 【請求項11】 ポリアミン類がエチレンジアミン、
N,N’-テトラメチルメチレンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリメチレンテトラミン、テトラエチレンペ
ンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、1,1,4,7,7
-ペンタメチルジエチレントリアミン及び1,1,4,7,
10,10-ヘキサメチルトリエチレンテトラミンからな
る群より選ばれた1種又は2種以上の化合物である請求
項8記載の溶液原料。 - 【請求項12】 環状ポリアミン類がサイクラム及びサ
イクレンからなる群より選ばれた1種又は2種の化合物
である請求項8記載の溶液原料。 - 【請求項13】 β-ケトエステル類又はβ-ジケトン類
がアセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル及びアセト酢酸
-2-メトキシエチルからなる群より選ばれた1種又は2
種以上の化合物である請求項8記載の溶液原料。 - 【請求項14】 請求項1ないし13いずれか記載の溶
液原料を用いて有機金属化学蒸着法により作製された銅
薄膜。
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---|---|---|---|
JP2002001213A JP3931965B2 (ja) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | 銅(II)のβ−ジケトネート錯体を含む有機金属化学蒸着法用溶液原料及びそれを用いた銅薄膜の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8507704B2 (en) | 2009-09-08 | 2013-08-13 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liquid composition containing aminoether for deposition of metal-containing films |
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2002
- 2002-01-08 JP JP2002001213A patent/JP3931965B2/ja not_active Expired - Fee Related
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