JP2011505682A - 新規なニトリル及びアミドキシム化合物ならびに調製方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも一のアミドキシム官能基を含む少なくとも一の化合物を含む半導体処理組成物およびこれらの化合物を半導体処理中で使用する方法に関する。本発明はまた、(a)シアノエチル化触媒、求核剤およびα−不飽和ニトリルを混合して、シアノエチル化生成物を製造する工程と;(b)前記シアノエチル化生成物中のシアノ基をアミドキシム官能基に転換する工程とを含む半導体処理のためのアミドキシムの製造についても記載する。

Description

本願発明は、アミドキシム化合物を含む半導体処理組成物に関する。本願発明はまた、ニトリル化合物の調製および半導体処理組成物のためのそれらのアミドキシム化合物への転換に関する。
本願は、「アミドキシム化合物を含むキレート剤を含む組成物」と題された2007年10月29日出願の米国特許出願第61/000,727号明細書および「新規ニトリルおよびアミドキシム化合物ならびに調整方法」と題された2008年8月14日出願の米国特許出願第61/088,817号明細書の利益を請求し、それらのすべては参照により本願に組み込まれる。
集積回路の標準的な製造において、一般に、ウェハーの洗浄または表面処理を含む100工程以上が行なわれている。これらの工程は、ポスト−レジスト剥離/灰残留物除去工程などの意図的に表面上に置かれた残留物を除去することから、表面における自然の酸素を除去することによるなどの次の処理のための表面の調製まで、およびそれ自身のエッチングまでにおよぶ。結果として、表面を処理するために多くの種類の方法が必要とされる。
洗浄または表面処理工程の多くは、「湿式」中で、言い換えれば基材を液体組成物と共に処理することにより、行われる。一般的に(常にではないが)、活性種の洗浄効果はその濃度と共に増加し、そのため、溶液組成物の洗浄効果を最大にするために、活性種の濃度を理想的に最大にする。しかしながら、経済性、環境および安全性の懸念のために、洗浄および表面処理は希釈された組成物を用いて、ますます行なわれるようになっている。低濃度での洗浄効果における可能な限りの変更を補うために、洗浄または表面処理を、メガソニック(megasonics)またはジェットスプレー処理などの、機械的エネルギー形式を使用することにより援助することもある。
したがって、洗浄または表面処理プロセスにおける種々の目的に取り組む一方で、単一−ウェハーおよびバッチ処理において使用することのできる化学物質の必要が存在する。
ある特定の洗浄または表面処理工程は、金属種を含む残留物の除去である。金属種は、例えば化学的機械的方法(Chemical Mchanical Processing)の後に基材の表面上に残されていることもある。一般的に、これらの残留物を除去するために、錯化剤を含む液体組成物を使用する。錯化剤は非金属原子を通して、配位することにより、中央金属種と結合する。結果として生じる錯体は種々の機能を提供することができる。例えば、もし錯体が金属種自身よりもより溶け易ければ、錯体の除去を容易にする。反対に、もし錯体化された生成物が溶液に溶解しない場合には、金属表面の上部に不溶性膜を形成することにより、それは不動態化剤となる。
従来の半導体処理剤の一つの問題は、残留物の除去のようなそれらの意図された機能をもたらすばかりでなく、銅および酸化銅のような、金属及び金属酸化物の両方を除去するという傾向を有するということである。これは特に、酸性錯化剤に関する事案である。結果として、処理剤の作用の選択性を低下することになる。したがって、製造処理中に製造された金属イオン残留物をキレート化するために提供されるような、それらの意図された機能を効果的に提供する一方で、金属基材に対して攻撃的ではない半導体処理剤の必要が存在する。
米国特許出願 61/000,727号明細書
Guidebook to Mechanism in Organic Chemistry by Peter Sykes Supramolecular Chemistry by Steed and Atwood
本願発明は、半導体処理(例えば、残留物除去、化学的機械的研磨(CMP)およびレジスト剥離)において使用するのに適した、少なくとも一つのアミドキシムを含む少なくとも一つの化合物を含む組成物およびキットを提供する。本願発明は、半導体デバイスを製造する方法をさらに提供し、当該方法は、本願請求項に基づく半導体処理組成物で基材を処理することを含む。本願発明は、半導体処理において、本願請求項に基づく半導体処理組成物の使用をさらに含む。本願発明は、半導体処理組成物のためのアミドキシムを調製する方法をさらに提供し、当該方法は(a)シアノエチル化触媒、求核剤およびα−不飽和ニトリルを混合し、シアノエチル化生成物を製造する工程;および(b)当該シアノエチル化生成物中のシアノ基をアミドキシムに転換する工程を含む。
本願発明の一の実施態様は、少なくとも一つのアミドキシム官能基を含む少なくとも一つの化合物を含む半導体処理組成物である。半導体処理組成物は、実質的に金属鉄および水を含まなくてもよい。好ましくは、半導体処理組成物は半導体処理に用いられる。本願発明の一の実施態様において、半導体処理組成物は、基材と半導体処理組成物とを処理する工程を含む半導体デバイスの製造方法に用いられる。
アミドキシムは以下の構造のいずれかを有してもよい:
Figure 2011505682
またはこれらの互変異性体であり、
式中R、Ra、RbおよびRcはそれぞれ独立してアルキル、へテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから選択される。一実施態様において、アミドキシム官能基の中央炭素に直接的に結合された基はアルキル基、ヘテロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基であってもよい。
別の実施態様において、組成物のアミドキシムは、不飽和または飽和アクリロニトリルと求核剤との反応および続くCN基のアミドキシムへの転換により得られる。CN基のアミドキシムへの転換は、金属イオンの存在下で製造されたのではないヒドロキシアミンとの反応により達成されてもよい。
さらなる別の実施態様において、半導体処理組成物中の少なくとも一つのアミドキシム官能基を含む化合物は、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピル]ヘキシトール、3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキプロパンイミドアミド、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド、3,3’,3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2−ビス((3−ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’-(2,2’−(メチラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニラザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミド、N,N’−ヒドロキシアセトイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシベンズイミドアミド、3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N’−ヒドロキシオクタンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−フェニルプロパンイミドアミド、3−アミノ−N−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド、3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸、3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド、N’1,N’6−ジヒドロキシアジピイミドアミド、N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド)、N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−メチルベンズイミドアミド、イソインドリン−1,3−ジオンジオキシム、N’,2−ジヒドロキシアセトイミドアミド、2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミド、生成物N’−ヒドロキシ−2−フェニルアセトイミドアミド、2−アミノ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド、2,2’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシアセトイミドアミド)、N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミド、3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシムまたは3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノイン−1−アミン、N’−ヒドロキシシンナムイミドアミド、4−シアノ−N’−ヒドロキシブタンイミドアミドおよび4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミドからなる群から選択される。
別の実施態様においては、半導体処理組成物中の少なくとも一つのアミドキシム官能基を含む化合物は、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトール、3,3’、3’’、3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド、3,3’、3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)および3,3、’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)からなる群から選択される。
本発明の他の実施態様は、半導体処理組成物のためのアミドキシムの調整方法である。当該方法は、(a)シアノエチル化触媒、求核剤およびα−不飽和ニトリルを混合し、シアノエチル化生成物を製造する工程:および(b)当該シアノエチル化生成物中の少なくとも一つのシアノ基をアミドキシム官能基に転換する工程を含んでもよい。一実施態様において、触媒は金属イオンを含まない。代表的な触媒は、これらに限定されないが、位置またはそれ以上の有機アンモニウムヒドロキシドを含み、好ましくは、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド5水和物、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドおよびトリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシドからなる群から選択される。いくつかの実施態様において、求核剤は、求核中心として酸素及びまたは窒素を含む。一実施態様において、求核剤は−NR12および−OHから選択され、式中R1およびR2は独立してアルキル、へテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから選択される。アミドオキシムは、シアノエチル化生成物中のシアノ基とヒドロキルアミン源との反応により形成されてもよい。一実施態様において、アミドオキシムは、シアノエチル化生成物中のシアノ基と、金属イオンの存在下で生成されたのではないヒドロキシルアミンとの反応によって形成される。
本発明の他の実施態様は、電子的用途のための半導体の製造における基材の表面処理方法である。当該方法は、上記の方法に基づくアミドオキシムを調整する工程および当該アミドオキシムを基材の表面に適用する工程を含む。
本願発明は、半導体処理中に用いられる半導体処理組成物に関する。
半導体処理組成物は、当分野においてよく知られている。半導体処理組成物は、一般的に、実質的に金属イオンを含まない。例えば、金属イオンの全濃度は、重量で約100ppm(100万分の1)またはそれ以下、例えば重量で約10ppmまたはそれ以下、例えば重量で約1ppmまたはそれ以下、あるいは約100ppb(10億分の1)またはそれ以下より低く、例えば約10ppbまたはそれ以下であってもよい。このことは、組成物が、金属イオンによる組成物の汚染を避けるように注意深く扱われることを要求する。例えば、もし組成物が水を含む場合、水は好ましくは特別に用意された超高純水である。加えて、もし注意深く洗浄されていないガラス機器を組成物の調製に使用された場合には、金属イオンはガラス器具から組成物中に浸出することができ、それにより組成物は半導体処理組成物として使用するのに適さなくなる。さらに、もし金属イオンを含む試薬を組成物の構成要素を製造または精製するために用いたならば、最終組成物は一般的に注意深く取り扱われ、および処理されない限り、実質的に金属イオンを含まないものではない。半導体処理組成物の粘度および表面張力はまた、その使用に従い調整される。
半導体処理は、一般に半導体基材から集積回路を製造する間に含まれる任意の工程に関する。半導体処理は、残留物除去、化学的機械的研磨(CMP)およびレジスト剥離を含む。そのため、本願発明の半導体処理組成物は、これらに限定されないが、残留物除去、レジスト剥離、ポスト−CMP洗浄、およびCMPスラリー用の添加剤として使用することができる。
一実施態様において、本願発明はまた、半導体処理および半導体処理装置に用いるための半導体処理組成物を含むキットを提供する。半導体処理装置は、当分野によく知られている。当該装置は、例えば、化学的機械的研磨装置であってもよい。半導体処理装置の例は、当分野でよく知られている。半導体処理装置は、半導体処理に使用されるのに適するように、例えばクリーンルーム環境中の、例えば、高度に清浄な環境中に保たれる必要がある。
用語「キット」は、半導体処理組成物および半導体処理装置の組み合わせを指す。キットは、例えば単一商品として最終利用者に提供されてもよく、またキットは、別々の部品として提供され、使用する時点で組み合わせられてもよい。例えば、もしキットが化学的機械的研磨装置を含む場合、半導体処理組成物を、装置自身と共に(例えばCMPにおける添加剤として)、または、装置により基材を処理した後(例えば、直後)に続くステップ(例えば、ポスト−CMP洗浄ステップ)において、使用することを意図してもよい。
本願発明の半導体処理組成物は、キットとして提供され、またはそれ自身によるものであっても、アミドキシム化合物を含む。完全を期すために、用語「化合物」は、その範囲内に、これらに限定されないが、小分子(例えば、分子量1000またはそれ以下、例えば500またはそれ以下、300またはそれ以下などを有する)、オリゴマーおよびポリマーを含むことに留意する。
半導体処理中のアミドキシム化合物の使用は、すでに特許文献1(Wai Mun Lee、「アミドキシム化合物を含むキレート化剤を含む組成物」と題された)に記載されている。この出願は、その全てを参照により本明細書に組み込まれる。この出願はアミドキシム化合物が半導体処理に効果的であり、より詳細には、基体から金属残留物を除去するための組成物中に使用されうることを示す。この出願はまた、アミドキシム化合物が幅広い種類の半導体処理工程における使用に効果的であることを示す。
半導体処理組成物は、単にアミドキシムそれ自身を含んでもよく、または他の構成要素を含んでもよい。アミドキシムがその気体形状で使用されうることが予期されるが、通常、アミドキシムは液体組成物中で提供されるであろう。したがって、アミドキシムを溶液中に溶解または懸濁させてもよい。
また他の構成要素を、組成物中に含んでもよい。例えば、酸を含んでもよい;塩基を含んでもよい;活性化材を含んでもよい;ヒドロキシルアミンを含んでもよい;キレート化剤を含んでもよい;表面不動態化剤を含んでもよい;および界面活性剤を含んでもよい。
溶液組成物中の溶媒は水単独であってもよい。あるいは、共溶媒(すなわち、水と混合しうる溶媒)と水または分離された混和しない溶媒と水であってもよい。あるいは、溶媒は水を含まなくてもよい(例えば、10-3moldm-3またはそれ以下の水分含量を有する)。アミドキシムは、例えば、懸濁のような他の形状を提供しうるとしても、好ましくは使用される溶媒系に溶解できる。例えば、アミドキシムは水に溶解しうるものでもよい。
アミドキシム分子は、任意の数のアミドキシム官能基を含むことができる。
いくつかの実施態様のためには、単一分子中の数多くのアミドキシム基が、それが多座結合を可能にすることから、有利である。多座結合は、数多くの理由のために有利であり、例えば、多座配位子は単座配位子よりもより強い会合を有する傾向があるからである。より強い会合定数は、例えば、表面からの除去困難な残留物の除去を促進するのに有益である。
他の実施態様においては、単座配位子の使用は、例えばそれらの合成の容易さのために、半導体処理中に好ましい。
他の実施態様において、水および/または溶媒に溶解する配位子は好ましい。
本願発明は、電子的用途のための半導体デバイスの製造方法をさらに提供し、当該方法は本願発明の半導体処理組成物で基材を処理する工程を含む。いくつかの実施態様において、溶液中のアミドキシムの全濃度は、1moldm3またはそれ以下、例えば0.1moldm3またはそれ以下であろう。他の実施態様において、より高濃度のアミドキシムを使用しうる。
アミドキシム官能基
アミドキシム官能基は以下の化学式を有してもよい:
Figure 2011505682
第一にアミドキシム官能基それ自身を考慮すると、一実施態様において、いずれのRaおよびRbは水素である。他の実施態様において、RaおよびRbは独立して、水素、アルキル、へテロアルキル、アルキルアリール、またはアルキルヘテロアリール基である。Rは独立して、アルキル、アルキルアリール、またはアルキルヘテロアリール基から選択される。これらの二つの実施態様において、金属中心へのアミドキシムのキレートは、金属中心への反応において、見かけ上金属中心と共有結合が形成されるように、水素がNRabから失われうるため、有利となろう。他の実施態様において、NRabはアミドキシムが以下の化学式を有するようにRcでさらに置換されてもよい。
Figure 2011505682
この場合において、対イオン(X)は窒素原子上の正電荷と釣り合っている。任意の対イオン、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、SO4イオン、PF6イオンまたはClO4イオンを使用してもよい。Rcは独立して、水素、アルキル、へテロアルキル、アルキルアリール、またはアルキルヘテロアリール基から選択されてもよい。対イオンは一価であっても、二価であっても、またはそれ以上の価であってもよい。
a、Rbおよび/またはRcがお互い上で結合してもよく、および/または一またはそれ以上の環を形成するようにR上で結合してもよいことに留意する。
また、アミドキシムは互変異性体として存在しうることに留意する:
Figure 2011505682
第三の互変異性体は、R基の構造に依存して、入手可能であってもよいし、入手可能でなくてもよい。一またはいずれもの互変異性形状において、主にまたは完全に存在する化合物は、本願発明の範囲に含まれる。
したがって、アミドキシム官能基は以下の官能性およびそれらの互変異性体を含む:
Figure 2011505682
いくつかの実施態様において、RはRa、RbおよびRcの一またはそれ以上と連結してもよいことに再度留意する。
例えば、アミドキシム官能基は次の範囲を含む:
Figure 2011505682
式中、Alkは以下に特定するアルキル基である。三つのアルキル基は独立して選択されても、または同じであってもよい。一の実施態様において、アルキル基はメチルまたはエチルである。
アミドキシム官能基の炭素中心に付加する基
ここでR基(アミドキシム基の炭素中心に直接結合している基)を参照すると、Rは任意の数(ゼロを含む)の炭素原子を含んでもよい。より少ない数の炭素原子を有する基がDMSOおよび水(DMSOはまた水との共溶媒として使用してもよい)などの極性溶媒により溶解し易い傾向である一方、より大きな数の炭素を有する基は、例えば界面活性特性などの、他の有利な特性を有することができる。そのため、一実施態様において、R基は1から10の炭素原子、例えば1から6の炭素原子を含む。他の実施態様においては、R基は10またはそれ以上の炭素原子、例えば10から24の炭素原子を含む。
Rはアルキル基(言い換えれば、炭素および水素を含む基)であってもよい。アルキル基は完全に飽和していても、不飽和基を含んでもよい(すなわち、アルケンおよびアルキン官能基を含んでもよく、用語「アルキル」はその範囲内に用語「アルキレン」および「アルキリン」を包含する)。アルキル基は、直鎖状でも、または分岐状でもよい。
アルキル基は無置換(すなわち、アルキル基が炭素および水素のみを含む)であってもよい。無置換アルキル基は不飽和であっても、飽和であってもよい。適する飽和無置換アルキル基の例は、メチル、エチル、n−プロピル、sec−プロピル、シクロプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、シクロブチル、ペンチル(分岐または非分岐)、ヘキシル(分岐または非分岐)、ヘプチル(分岐または非分岐)、オクチル(分岐または非分岐)、ノニル(分岐または非分岐)、およびデシル(分岐または非分岐)を含む。環状アルキル基もまた使用してもよく、そのようなアルキル基は、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基および/またはシクロデシル基を含んでもよい。これらの環状アルキル基はアミドキシム基に直接付加してもよく、または一またはそれ以上の炭素原子を通じてアミドキシム基に結合してもよい。
無置換飽和アルキル基を含むアミドキシム化合物の例は、これらに限定されないが、以下を含む:
Figure 2011505682
例には、これらに限定されないが、以下をさらに含む:
Figure 2011505682
式中、Alkはメチルまたはエチルであり、Rはアルキル基であり、一般的に必須ではないが、直鎖状である。Rは、例えば8から25の炭素原子を含むアルキル基であってもよい。もしアルキル基が置換されているならば、例えば、アミドキシム基に対して歩き類の反対側で置換されていてもよい。例えば、一またはそれ以上のハロゲン、例えばフッ素により、アミドキシム基に対して正反対に置換されていてもよい。
実施態様は、二つまたはそれ以上のアミドキシム官能基に付加しているアルキル基をさらに含む。例えば、アミドキシムは次のようであってもよい:
Figure 2011505682
式中、Rはアルキレン基である。例えば、Rは、無置換直鎖状アルキレン基のような直鎖状アルキレン基であってもよい。適している基の例は、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、へキシレン、ヘプタレン、オクチレン、ノニレンおよびデシレンを含む。
もしアルキル基が不飽和である場合、一またはそれ以上の不飽和炭素−炭素結合を有することを除いて前述の任意のアルキル基であってもよい(したがって、一またはそれ以上のアルケンおよび/またはアルキン基を含む)。これらの不飽和基は任意選択的にアミドキシム基と共役であってもよい。
アルキル基はまた、一またはそれ以上のヘテロ原子またはヘテロ原子の基で置換されてもよい。もし一以上のヘテロ置換基が存在する場合、置換基はそれらが特定の官能基(例えばアミド基)の一部を形成しない限りは、互いから独立して選択される。炭素原子に結合したヘテロ原子を含む基は、後述するように用語「ヘテロアルキル」の範囲内に含まれる。一またはそれ以上の置換基は、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、=OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。アルキル基はまた、一またはそれ以上のアミドキシム官能基で置換されたそれ自身であってもよい。
アルキル基が=Oで置換される場合、当該アルキル基はアルデヒド、ケトン、カルボン酸またはアミドを含んでもよい。好ましくは、=O、=NHまたは=NOHの隣にエノール化しうる水素がある(すなわち、カルボニルのα位に水素がある)。アルキル基は以下の官能性を含んでもよい:(CZ1)−CH−(CZ2)−、式中、Z1およびZ2は独立して、O、NHおよびNOHから選択される。この基中のCHは、さらに水素もしくはアルキル基で置換され、またはアミドキシム官能基と結合される。
そのため、アミドキシム基を付加しているアルキル基は、単に、例えば一またはそれ以上の独立して選択されたハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素またはヨウ素で置換されてもよい。一実施態様において、ハロゲンはアミドキシム基に対してアルキル基の対蹠的な(すなわち正反対の)端で置換されている。これは、特に例えばもしハロゲンがフッ素であった場合に、例えば界面活性を提供する。
β位で置換された化合物は、容易に入手できる出発物質から都合よく合成される。
そのような化合物の例は、これらに限定されないが、以下を含む:
Figure 2011505682
式中、R1およびR2は独立して選択されたアルキル基またはハロゲン原子である。
これらの分子のいくつかは異なる異性体として存在しうることに留意すべきである。例えば:
Figure 2011505682
異なる異性体は炭素−13NMRにより区別しうる。
Rはヘテロアルキル基であってもよい。用語へテロアルキルは、任意選択的に一またはそれ以上の独立して選択されたヘテロ原子またはヘテロ原子の基と結合した第1のアルキル基であり、それ自身は一またはそれ以上の炭素原子と結合する一またはそれ以上の独立して選択された基で置換されているアルキル基を指す。第1のアルキル基の存在は、アミドキシム基が直接的に位置またはそれ以上のヘテロ原子と結合してもよいため、任意選択的である。説明のための例として、エーテル基で置換されたアルキル基は、アルキル基が酸素原子で置換され、それ自身が第2のアルキル基で置換されているため、ヘテロアルキル基である。また、−O−CH3基はヘテロアルキル基の一例である。
Rがヘテロアルキル基の場合、アミドキシムは以下の化学構造を有してもよい:
Figure 2011505682
式中、「n」は1からNに変化し、yは1からYnに変化する;Nは0から3に変化する;Ynは0から5に変化する。この式において、R1は独立して選択されたアルキレン基であり;Ryは独立して、アルキル、またはヘテロアルキル基から選択されるか、R1と隣接してXnと直接的に結合するヘテロ環を形成する。R1はまた、アミドキシム基が直接的に一またはそれ以上のヘテロ原子と結合するように直接結合であってもよい。Xnは、ホウ素、窒素、酸素、ケイ素、リンまたはイオウから選択されたヘテロ原子またはヘテロ原子の基である。各々のヘテロ原子またはヘテロ原子の基および各々のアルキル基は、互いから独立して選択される。上記式は、アルキル基を直接的に有するアミドキシム基を含む。アルキル基は、ヘテロ原子またはヘテロ原子の基から独立して選択されたNで置換されている。各々のヘテロ原子またはヘテロ原子の基は、一またはそれ以上の独立して選択されたアルキル基またはヘテロアルキル基で、それ自身置換されている。
Xは一またはそれ以上のヘテロ原子である。例えば、Xは、ホウ素、窒素、酸素、ケイ素、リンまたはイオウであってもよく、またはそれを含んでもよい。一実施態様において、Xは酸素である。この場合、Xは、エーテル基(−O−)、エステル基(−O−CO−)、−O−CO−O−、−O−CO−NH−、−O−CO−NR2−,−O−CNH−、−O−CNH−O−、−O−CNH−NH−、−O−CNH−NR2−、−O−CNOH−、−O−CNOH−O−、−O−CNOH−NH−または−O−CNOH−NR2−の一部であってもよく、式中R2は独立してアルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロアリール基から選択される。他の実施態様において、Xは窒素原子である。この場合、Xは以下の基の一部であってもよい:−NR2H、−NR2−、−NR23−(適切な対イオンと共に)、−NHNH−、−NH−CO−、−NR2−CO−、−NH−CO−O−、−NH−CO−NH−、−NH−CO−NR2−、−NR2−CO−NH−、−NR2−CO−NR3、−NH−CNH−、−NR2−CNH−、−NH−CNH−O−、−NH−CNH−NH−、−NH−CNH−NR2−、−NR2−CNH−NH−、−NR2−CNH−NR3−、−NH−CNOH−、−NR2−CNOH−、−NH−CNOH−O−、−NH−CNOH−NH−、−NH−CNOH−NR2−、−NR2−CNOH−NH−、−NR2−CNOH−NR3−。R2からR3は独立して、アルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロアリール基から選択され、式中、ヘテロアルキル基およびヘテロアリール基は一またはそれ以上のヘテロ原子またはヘテロ原子の基で置換されていなくとも、もしくは置換されていてもよく、またはそれ自身が他のヘテロアルキル基で置換されていてもよい。一以上のヘテロ置換基が存在する場合、置換基は、それらが特定の官能基(例えばアミド基)の一部を形成しない限り、互いに独立して選択される。
他の実施態様において、Xはホウ素を含む。この場合、Xはまた、酸素を含んでもよい。他の実施態様において、Xはリンを含む。この場合、Xはまた、例えば−OPO(OH)(OR2)基または−OPO(OR2)(OR3)基中の酸素を含んでもよい。他の実施態様において、Xは、例えばチオールエーテル、またはスルホンのような、イオウを含む。
また用語ヘテロアルキルは、ヘテロ原子を含む環状アルキル基の範囲を含む。もしXがNまたはOであれば、そのような基の例は、ラクトン、ラクタムまたはラクチムを含む。ヘテロアルキル基のさらなる例は、アゼチジン、オキセタン、チエタン、ジチエタン、ジヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジヒドロチオフェン、テトラヒドロチオフェン、ピペリジン、ピロリン、ピロリジン、テトラヒドロピラン、ジヒドロピラン、チアン、ピペラジン、オキサジン、ジチアン、ジオキサンおよびモルフォリンを含む。これらの環状基はアミドキシム基に直接的に結合してもよく、またはアルキル基を通じてアミドキシム基に結合してもよい。
ヘテロアルキル基は、一またはそれ以上のヘテロ原子またはヘテロ原子の基で置換されていなくても、もしくは置換されていてもよく、またはそれ自身が他のヘテロアルキル基で置換されていてもよい。もし一またはそれ以上のヘテロ置換基が存在していた場合、置換基は、それらが特定の官能基(例えばアミド基)の一部を形成していない限り、独立して選択される。一またはそれ以上の置換基は、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。また、ヘテロアルキル基は一またはそれ以上のアミドキシム官能基でそれ自身置換されていてもよい。
ヘテロアルキル基が=Oで置換される場合、当該アルキル基はアルデヒド、ケトン、カルボン酸またはアミドを含んでもよい。好ましくは、=O、=NHまたは=NOHの隣にエノール化しうる水素がある(すなわち、カルボニルのα位に水素がある)。ヘテロアルキル基は以下の官能性を含んでもよい:(CZ1)−CH−(CZ2)−、式中、Z1およびZ2は独立して、O、NHおよびNOHから選択される。この基中のCHは、さらに水素もしくはアルキル基もしくはヘテロアルキル基で置換され、またはアミドキシム官能基と結合している。
アミンは、本発明の使用に対し特に万能な官能基であり、一部にはその調製の容易さのためである。例えば、後述するアクリロニトリルを用いることにより、種々の官能化されたアミンを合成しうる。
これらに限定されないが、例は以下を含む:
Figure 2011505682
式中、RaおよびRbは独立して選択された水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルキルアリール、またはアルキルヘテロアリール基である。
Rはそれ自身がアルキレン基またはヘテロ原子もしくはヘテロ原子の基であってもよい。ヘテロ原子は一またはそれ以上のアルキル基で置換されていなくとも、または置換されていてもよい。例えば、RはH、NH2、NHR1、OR1またはNR12であってもよく、式中R1およびR2は独立して選択されたアルキル基である。
Rはアリールであってもよい。用語「アリール」は芳香環を含む基を指す。環は炭素原子から作られる。環それ自身は任意の数の原子、例えば3から10の原子を含んでもよい。簡便な合成のために、5または6原子を含む環が特に有用であるとして見出されてきた。アリール置換基の例はフェニル基である。
アリール基は無置換であってもよい。無置換アリールに結合しているアミドキシムの特定の例は次のとおりである:
Figure 2011505682
アリール基はまた、一またはそれ以上のアルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロ原子置換基で置換されてもよい。一以上の置換基が存在する場合、置換基は互いに独立して選択される。
一またはそれ以上のヘテロ原子置換基は、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。また、一またはそれ以上のアルキル基は既に定義されたアルキル基であり、一またはそれ以上のヘテロアルキル基は既に定義されたヘテロアルキル基である。
Rはまたヘテロアリールであってもよい。用語ヘテロアリールは、その芳香環中に一またはそれ以上のヘテロ原子を含むアリール基を指す。一またはそれ以上のヘテロ原子は、例えば、ホウ素、窒素、酸素、ケイ素、リン、およびイオウから独立して選択される。ヘテロアリール基の例は、ピロール、フラン、チオフェン、ピリジン、メラミン、ピラン、チイン、ジアジンおよびトリアジンを含む。これらの環中のヘテロ原子は、それ自身が置換されてもよく、例えば、アミドキシムはピリジンN−オキシドを含んでもよい。
ヘテロアリール基は無置換でもよい。また、ヘテロアリールは置換されてもよい。
ヘテロアリール基がそのヘテロ原子を通じてアミドキシムに結合されてもよい(例えば、対イオンを伴う以下の分子)。
Figure 2011505682
ヘテロアリール基は一またはそれ以上のアルキル基、ヘテロアルキル基またはヘテロ原子置換基で置換されてもよい。一以上の置換基が存在する場合、置換基はお互いに独立して選択される。
一またはそれ以上のヘテロ原子置換基は、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。また、一またはそれ以上のアルキル基は既に定義されたアルキル基であり、一またはそれ以上のヘテロアルキル基は既に定義されたヘテロアルキル基である。
アルキルアリール基は用語アリールの範囲内である。用語「アルキルアリール」はアルキル基を有する(すなわち直接結合する)アミドキシム基を指す。同様に、アルキルヘテロアリール基は用語ヘテロアリールの範囲内である。
いずれのアルキル基およびアリール/へテロアルキル基も無置換であってもよい。
あるいは、一またはいずれかのアルキル基およびアリール/ヘテロアルキル基は置換されていてもよい。アルキル基が置換される場合、一またはそれ以上のヘテロ原子またはヘテロ原子を含む基で置換されてもよい。アリール/ヘテロアルキル基が置換される場合、一またはそれ以上のアルキル基、ヘテロアルキル基、またはヘテロ原子置換基で置換されてもよい。一以上の置換基が存在する場合、置換基は互いに独立して選択される。
一またはそれ以上のヘテロ原子置換基は、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を含むハロゲン原子、−OH、=O、−NH2、=NH、−NHOH、=NOH、−OPO(OH)2、−SH、=Sまたは−SO2OHであってもよい。一実施態様において、置換基はオキシム基(=NOH)である。アルキル基はまた、それ自身一またはそれ以上のアミドキシム官能基で置換されてもよい。
ヘテロアルキル基が=Oで置換される場合、該ヘテロアルキル基はアルデヒド、ケトン、カルボン酸またはアミドを含んでもよい。好ましくは、=O、=NHまたは=NOHの隣にエノール化しうる水素がある(すなわち、カルボニルのα位に水素がある)。ヘテロアルキル基は以下の官能性を含んでもよい:(CZ1)−CH−(CZ2)−、式中、Z1およびZ2は独立して、O、NHおよびNOHから選択される。この基中のCHは、さらに水素もしくはアルキル基もしくはヘテロアルキル基で置換され、またはアミドキシム官能基と結合される。
任意の種類のR基に対して好ましい置換基は、四価の窒素である。言い換えれば、任意の上記の基は−NRabcで置換されてもよく、RaからRcは本明細書で定義されたとおり独立して選択されたR基である。一実施態様において、RaからRcは、1から6の炭素原子を有する無置換飽和アルキル基である。例えば、一またはそれ以上の(例えば全ての)RaからRcはメチルおよび/またはエチルである。この実施態様について、四価の窒素は好ましくはアミドキシム基に対して対蹠的な位置で置換される。例えば、Rが式(CH2nの直鎖無置換飽和アルキル基である場合、四価の窒素は当該アルキル基の一端であり、アミドキシム基は他端である。この実施態様において、nは好ましくは、1、2、3、4、5または6である。
一実施態様において、本願発明は、アミドキシム官能基を一つだけ含むアミドキシム分子を提供する。他の実施態様において、本願発明は二またはそれ以上のアミドキシム基を含むアミドキシム分子を提供する。実際に、例えば、ポリマーが、付加するアミドキシム官能基を有する繰り返し単位を有する場合、多数の官能基を単一分子に含んでもよい。一以上のアミドキシム官能基を含むアミドキシム化合物の例は、本願明細書のいたるところに既に記載されている。
アミドキシムは、以下のようにニトリル含有分子から都合よく調製されてもよい:
Figure 2011505682
一般的に、Ra=Rb=Hを有する分子を調製するために、ヒドロキシルアミンを使用する。所望のアミドキシム中のRaおよびRbの一またはいずれもが水素でない場合、アミドキシムは対応するヒドロキシルアミンを用いること、または一度形成されたアミドキシムをさらに反応させること、のいずれかにより調製してもよい。これは、例えば、アミドキシムの分子内反応により生じてもよい。
したがって、一以上のアミドキシム官能基を含むアミドキシム分子は、一以上のニトリル基を有する前駆体から都合よく調製することができる。
本願発明のアミドキシムのニトリル前駆体を形成する好ましい方法の一つは、求核剤での脱離基の求核置換反応によるものである。求核剤は当業者によく知られている(例えば、非特許文献1参照)。好適な求核剤の例はOH、SH、NH−または好適なCH−基を含む分子であり、例えば低pKa(例えば約15以下)を有するものである。OH、SHおよびNH−に関し、その求核性が増加するように、水素は求核剤として作用する前に任意選択的に除去される。CH−に関し、それら水素は、それが求核剤として作用しうるように好適な塩基で通常除去される。
脱離基は当業者によく知られている(例えば、非特許文献1参照)。好適な脱離基の例は、Cl、Br、I、O−トシル、O−メソラート(mesolate)および当業者によく知られた他の脱離基を含む。脱離基として作用するための能力は、プロトン酸またはルイス酸のいずれかの酸の添加により増強されてもよい。
例えば、ニトリルを次のように形成することができる:
Figure 2011505682
この例において、R3はアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレン−ヘテロアリール、またはアルキレン−アリール基から独立して選択される。XはO、S、Nおよび好適なCから選択されるいずれの求核剤であってもよい。Nは1から3に変化する。Yは脱離基である。
XH=OHに関し、当該OHはアルコール基であってもよく、または、例えば、ヘミアセタールもしくはカルボン酸基の一部であってもよい。
X=NH−に関し、NHは、第一級もしくは第二級アミン(すなわち、NH2またはNHR5)、NH−CO−、NH−CNH−、NH−CHOH−または−NHNR56(式中、R5およびR6は独立して選択されたアルキル、へテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキル−アリールである)の一部であってもよい。
XH=CH−に関し、安定化されたアニオンが形成されてもよい。XHは、これらに限定されないが、−CHCO−R5、−CHCOOH、−CHCN、−CHCO−OR5、−CHCO−NR56、−CHCNH−R5、−CHCNH−OR5、−CHCNH−NR56、−CHCNOH−R5、−CHCNOH−OR5および−CHCNOH−NR56から選択されてもよい。
好ましい例は次のとおりである:
Figure 2011505682
式中、R5およびR6は独立して選択されたアルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールもしくはアルキル−アリールまたはこれらの基のいずれかで任意選択的に置換されたヘテロ原子である。一実施態様において、いずれの一または両方のR5およびR6は、任意選択的にアルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキル−アリールで独立して置換された酸素または窒素であり、例えば以下のとおりである:
Figure 2011505682
当該化合物はまた、任意の上記求核剤を用いるいずれの種類の求核反応により形成されてもよい。
特にある反応が、アミドキシム化合物のためのニトリル前駆体を形成するためにとりわけ万能であることが見出された:
Figure 2011505682
この例において、XはNの独立して選択された置換基を有する。各Rnは、すでに定義されたとおり水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールおよびアルキルアリールから独立して選択される。Xは既に定義されたとおり求核剤である。アクリロニトリルは、所望されるとおり置換されてもよい。
例えば、アクリロニトリルは次の式を有してもよい:
Figure 2011505682
式中、R4、R5およびR6は、水素、ヘテロ原子(すなわち、炭素または水素以外の原子または基)、ヘテロ基、アルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから独立して選択される。
したがって、本願発明はまた、無置換または置換アクリロニトリルへの求核剤の付加により調製される、半導体処理中に使用されるアミドキシム化合物に関する。一度アクリロニトリルへの求核付加が起こると、中間体は当業者に知られた標準的な化学を用いて官能化されうる:
Figure 2011505682
ここで、Yは既に定義されたとおり脱離基である。
より詳細には、本願発明は半導体処理組成物のためのアミドキシムを調製する方法に関し、当該方法は(a)求核剤およびα−不飽和ニトリルを混合し、シアノエチル化生成物を製造する工程;(b)シアノエチル化生成物中の少なくとも一つのシアノ基をアミドキシム官能基へと転換する工程を含む。この方法は、実質的に金属イオンなしでアミドキシムを製造するのに適応させることができるため、特に半導体処理に用いるためのアミドキシムの調製に適している。この方法は、追加の工程(c)電子的用途に使用するための半導体デバイスの製造中に基材の表面にアミドキシムを適用する工程をさらに含んでもよい。
例えば、工程(a)はシアノエチル化触媒の存在下で行なわれてもよい。この触媒は、塩基に限定されないが、塩基であってもよい。一般的に、シアノエチル化反応で用いられる触媒は金属イオンを含む。しかしながら、当該方法は、例えば、実質的に金属イオンなしのシアノエチル化触媒を使用することにより、半導体処理組成物のためのアミドキシムを製造するのに適応させることができる。好ましいシアノエチル化触媒はアンモニウムヒドロキシドおよびそれらの有機誘導体(すなわち、アンモニウムカチオン上の一またはそれ以上の水素が、一またはそれ以上のすでに定義されたような「R」基で独立して置換されているもの)を含む。例えば、触媒は、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド5水和物、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド(トリトンB)からなる群から選択されてもよい。
異なる局面をとると、ヒドロキシルアミンを、シアノエチル化生成物をアミドキシムへ転換するために用いてもよい。非−半導体用途において、このヒドロキシルアミンは、ヒドロキシルアミン自身が爆発性であると考えられているため、一般的にその場(in situ)で製造される。このその場(in situ)製造は、例えば、NaOBuなどの金属イオンを含む塩基を用いる[NH3(OH)]Clの脱保護を、一般的に含む。しかしながら、実質的に金属イオンなしであるアミドキシムを製造するために、好ましくは金属イオン(非揮発性不純物として取り除かれる)を含む試薬は使用しない。そのため、ヒドロキシルアミンを脱保護の形状で提供しても、金属イオンを含む試薬を使用せずにその場で発生させてもよい。好ましくは、ヒドロキシルアミンはヒドロキシルアミン遊離塩基として提供される。
このシアノエチル化は、詳細には多価アミドキシム化合物(すなわち、二またはそれ以上のアミドキシム官能基を含む分子)の合成に適用されたときに、特に万能である。いくつかの実施態様において、求核剤は酸素または窒素中心を有してもよい。言い換えれば、求核反応の後、求核剤は酸素または窒素を通じてアクリロニトリルに結合する。他の実施態様において、求核剤は、例えば、これらに限定されないが、炭素中心、リン中心またはイオン中心である。
例えば、このシアノエチル化は二またはそれ以上のNH基を有する化合物を官能化するのに使用してもよい。一実施態様において、当該反応は、二またはそれ以上の第一級アミンを含む分子を官能化するのに用いられてもよい。例えば:
Figure 2011505682
ここで、nは1またはそれ以上であり、例えば1から24である。
さらに第一級アミンの官能化ができる。例えば、四価のアミドキシム、例えばEDTAの機能等価体、を都合よく形成してもよい:
Figure 2011505682
式中、R10はアルキル、ヘテロアルキル、アリールまたはヘテロアリールである。別の想像される実施態様において、R10はない:出発物質はヒドラジンである。R10がCH2CH2である場合のこの反応の例を、実施例において提供する。
関連する実施態様において、二またはそれ以上の第二級アミンを有する分子を官能化してもよい:
Figure 2011505682
ここで、R10は上記のとおり定義され、R11およびR12はアルキル、ヘテロアルキル、アリールまたはヘテロアリールから独立して選択される。さらにまた、R10がない場合の実施態様を意図する。
例えば、第二級アミンは環系の一部であってもよい:
Figure 2011505682
ここでR10およびR11は上記のとおり定義される。例えば、半導体処理で使用される一般的な溶媒をアミドキシム官能基と共に官能化してもよい。例えば:
Figure 2011505682
同様に、酸素求核剤を、アミドキシム分子へのニトリル前駆体を提供するために用いてもよい。一実施態様において、求核剤はアルコールである:
Figure 2011505682
ここで、R3はアルキル、ヘテロアルキル、アリールまたはヘテロアリールである。
例えば、ポリアルコール(ポリオール)化合物を官能化してもよい。ポリアルコールは一以上のアルコール官能基を含む分子である。例えば、次のものがポリアルコールである:
Figure 2011505682
ここで、nは0またはそれ以上であり、例えば0から24である。一例において、nは0である(グリコール)。他の例において、nは6である(ソルビトール)。
他の例において、ポリオールはポリマーの一部を形成する。例えば、反応がポリエチレンオキサイドを含むポリマーと行なわれてもよい。例えば、ポリマーはまさにエチレンオキサイド単位を含んでもよく、またはコポリマーとして(すなわち、一またはそれ以上の他のモノマー単位とともに)ポリエチレンオキサイド単位を含んでもよい。例えば、ポリマーはポリエチレングリコール(PEG)のブロックを含んでもよい。ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレングリコールのコポリマー(例えば、ブロックコポリマー)は、ポリエチレングリコールのブロックの界面活性特性を利用および調整することができるため、有利であってもよい。
炭素求核剤もまた用いることができる。多くの炭素求核剤が当分野で知られている。例えば、エノール基は求核剤として作用することができる。より硬い炭素ベース求核剤を炭素の脱水素化により発生させてもよい。十分に強い塩基が提供されれば、水素を有する多くの炭素を脱水素化させることができるが、炭素求核剤を発生させるために、弱い塩基(例えば、NaOEtまたはLDA)を使用することができることがより都合のよい場合がある。結果として、一実施態様において、20またはそれ以下の、例えば15またはそれ以下のpKaを有するCH基を脱水素化し、炭素ベース求核剤を形成する。
好適な炭素ベース求核剤の例は、β−ジケトン官能性を有する分子である(用語β−ジケトンはまた、アルデヒド、エステル、アミド、および他のC=Oを含む官能基を包含すると理解される。さらに、一またはいずれかのC=O基は、NHまたはNOHにより置き換えられてもよい)。例えば:
Figure 2011505682
ここでR1およびR2は、独立して選択されたアルキル基、ヘテロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基およびヘテロ原子である。
ニトリル基自身は、α位の水素のより低いpKaに対して作用する。これは現に、しばしば反応条件の調整が、アクリロニトリルとの求核剤の反応によりすでに形成されたシアノ化合物がそのα位で脱水素化し、第二のアクリロニトリル基と反応することを妨げるのに好ましくは利用されることを意味する。例えば、塩基および反応条件(例えば、温度)の選択をこの第二反応を妨げるのに用いることができる。しかしながら、この観察は、一またはそれ以上のニトリル官能性を既に含む分子を官能化するのに利点をもたらすことができる。例えば、次の反応は塩基性条件下で起こる:
Figure 2011505682
シアノエチル化方法は、通常触媒としての強塩基を必要とする。金属を含む塩基触媒の使用、例えば、酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の使用は好ましくない。これは、これらの金属が、ひいては、アミドキシム組成物溶液中の不純物として存在しうるからである。アミドキシム化合物溶液中のそのような金属の存在は、電子的使用のために、より詳細には半導体製造方法のためにならびにヒドロキシルアミン遊離塩基および他のラジカル過敏性反応化学物質のための安定化剤として受け入れることができない。
好ましくは、アルカリ塩基は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシドおよびそれらの類似物などの金属イオンのない有機アンモニウムヒドロキシド化合物である。この状況において、用語「有機」は、NH4カチオン上の一またはそれ以上のプロトンが独立して選択されたアルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールなどの有機基により置き換えられたことを意味する。
好ましくは、アミドキシムの合成に使用されるヒドロキシルアミンは、ヒドロキシルアミン遊離塩基である。好ましくは、硫酸ヒドロキシルアミンを水酸化ナトリウムとで反応させることによりその場(in−situ)で発生させたヒドロキシルアミンは、これが金属イオンによるアミドキシムの受け入れがたい汚染を引き起こしうるため、用いられない。
ある実施態様において、アミドキシム化合物はアミドキシム表面基を有するデンドリマーである。デンドリマーは、コアとコアに結合したデンドロンとを有する単一分子である。それらの定義は、当分野でよく知られている。コアは分岐点を有し、その上でデンドロンが結合する。分岐点は単一の原子であってもよく、または原子団であってもよい。デンドリマーは、各デンドロン内でどれだけ多く分割が発生しているかに関連し、ある特定の世代であるとして記載される。例えば、第二世代デンドリマーはそれら自身の分岐点を有するデンドロンを含む。本願発明において、デンドリマーは、好ましくは第一世代またはそれ以上である。デンドリマーの外側の世代は、表面基を含む。一般的に、各デンドロンに対する表面基の各々は同じである。
説明的な例を取り上げると、次の分子を第一世代デンドリマーとしてみなしてもよい:
Figure 2011505682
コアは単純なN−CH2CH2−N部分であるとして示されており、各々アミドキシム部分を含むデンドロン表面基を有する。SteedおよびAtwoodによる非引用文献2に記載されるとおり、同様の第二世代デンドリマーを容易に構築することができる:
Figure 2011505682
発明者は、デンドリマーがアミドキシム官能基を提供するのに特に万能な方法であることを見出した。これは、デンドリマーが整然とした構造を提供し、多価アミドキシム分子の提供を促進するためと考えられる。それらの特性はまた、コアおよびデンドロンの組立を変えることにより都合よく合わせることができる。
本明細書中で既に与えられたいくつかの例は、アミドキシム表面基を有する第一世代デンドリマーの例であるとみなしてもよい。これらは以下を含む:
Figure 2011505682
これらの例の一つにおいて、表面基のみならず、コアもアミドキシム官能基で供給する点について留意する。
したがって、アミドキシム官能基を含むデンドリマーの使用は、半導体処理組成物中のアミドキシム化合物を提供する万能で効果的な方法である。アクリロニトリルおよびアクリロニトリル誘導体の使用は、特にアミドキシム表面基を含むデンドリマーの合成に万能である。本発明にしたがって製造されたデンドリマーアミドキシム化合物は、二またはそれ以上のアミドキシム基、好ましくは二またはそれ以上のアミドキシム表面基を含む。
デンドリマーの合成方法は当業者によく知られている。分岐デンドリマー合成(A divergent dendrimer synthesis)により、規則的な表面基を有するデンドリマーが構築しうる。反対に、収束デンドリマー合成(a convergent dendrimer synthesis)により、異なる表面基を有するデンドロンをデンドリマーに挿入し、それによりさらに認められる。
好ましくは、デンドリマーは第一世代デンドリマーである。より上位の世代では、デンドリマーの精製がより複雑になる。第一世代デンドリマーでは、好ましくはデンドロン表面基は酸素または窒素原子を通じてコアに結合する。
上記有利なシアノエチル化方法論を用いて製造しうる化合物ある特定の種類は、
Figure 2011505682
または、それらの置換された変形(例えば置換されたアクリロニトリルで合成された)であり、式中、Raは第三級窒素と共役する芳香環を有するアリールまたはヘテロアリール基である。これらの化合物は、遊離−NH2基を有する対応する化合物から合成され、無置換または置換アクリロニトリルと反応してもよい。
特に、Raは、窒素原子に直接結合した置換または無置換の6員環ヘテロアリール基(すなわち、したがって、アニリンコアまたは対応するそれらのヘテロアリール変形を有する)を含んでもよい。例えば、Raは置換または無置換のフェニル、ピリジル、ピリジルN−オキシドもしくはフラン基であってもよい。これにより以下の種類のオキシムまたはこれらの置換された変形(例えば置換されたアクリロニトリルを用いて合成された)が製造される。
Figure 2011505682
例えば、以下の二つの化合物は上記の種類の化合物、またはそれらの置換された変形(例えば置換されたアクリロニトリルを用いて合成された)の範囲内に含まれる。
Figure 2011505682
この種類の化合物は、本願発明の範囲に含まれる、より一般的な種類の多価アミドキシム化合物の特に万能な例である。
半導体処理組成物の他の構成要素
誤解を避けるために、以下の記載は上記の任意の実施態様に適応しうる。本願発明の半導体処理組成物は、水、溶媒、酸、塩基、活性化剤、還元電位を有する化合物および界面活性剤、フッ素イオン発生剤、キレート化剤、ならびに研磨剤からなる群から選択される一またはそれ以上を含んでもよい。
A)水
本発明の範囲内において、水を、本質的に化学的および/または物理的に拘束された形状のみで、または原料または化合物の構成要素として、組成物に導入してもよい。
B)溶媒(水ではない)−約1重量%から約99重量%
本願発明の半導体処理組成物はまた、0重量%から約99重量%の、より好ましくは約1重量%から約80重量%の水混和性有機溶媒を含み、当該溶媒は好ましくは水混和性有機溶媒の群から選択される。別の実施態様では、本発明の組成物は約1重量%から約75重量%、約1重量%から約65重量%、約1重量%から約85重量%、約1重量%から約90重量%、約1重量%から約95重量%、約1重量%〜約97重量%の水混和性有機溶媒を含む。
水混和性有機溶媒の例は、これらに限定されないが、ジメチルアセトアミド(DMAC),N−メチルピロリジノン(NMP)、N−エチルピロリドン(NEP),N−ヒドロキシエチルピロリドン(HEP)、N−シクロヘキシルピロリドン(CHP)、ジメチルスルホキシド(DMSO),スルホラン、ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルホルムアミド(NMF)、ホルムアミド、モノエタノールアミン(MEA)、ジグリコールアミン、ジメチル−2−ピペリドン(DMPD)、モルホリン、N−モルホリン−N−オキシド(NMNO)、テトラヒドロフルフリルアルコール、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコール、グリセロール、グリセロールカルボネート、トリアセチン、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレンカルボネート、ヘキシレングリコール、エタノールおよびn−プロパノールおよび/またはイソプロパノール、ジグリコール、プロピルジグリコールまたはブチルジグリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテルまたはプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルまたはジプロピレングリコールエチルエーテル、メトキシトリグリコール、エトキシトリグリコールまたはブトキシトリグリコール、I−ブトキシエトキシ−2−プロパノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、プロピレングリコールt−ブチルエーテル、および他のアミド、アルコールもしくはピロリドン、ケトン、スルホキシド、またはヒドロキシアミドもしくはアミノアルコールなどの多官能性化合物、ならびにこれらの溶媒の混合物を含む。用いられる好ましい溶媒は、ジメチルアセトアミドおよびジメチル−2−ピペリドン、ジメチルスルホキシドおよびN−メチルピロリジノン、ジグリコールアミン、およびモノエタノールアミンである。
C)酸−約0.001重量%から約15重量%
酸は、他の成分と適合しうる無機酸または有機酸のいずれも適している。無機酸は、塩酸、フッ酸、硫酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ホスホン酸、硝酸、およびそれらの類似物を含む。有機酸は、非分岐飽和または不飽和モノカルボン酸、分岐飽和または不飽和モノカルボン酸、飽和および不飽和ジカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族トリカルボン酸、糖酸、ヒドロキシ酸、オキソ酸、アミノ酸、および/または好ましいポリメリックカルボン酸からなる群から選択されたモノマーおよび/またはポリマー有機酸を含む。
非分岐飽和または不飽和モノカルボン酸の群に関し:メタン酸(蟻酸)、エタン酸(酢酸)、プロパン酸(プロピオン酸)、ペンタン酸(吉草酸)、ヘキサン酸(カプロン酸)、ヘプタン酸(エナント酸)、オクタン酸(カプリル酸)、ノナン酸(ペラルゴン酸)、デカン酸(カプリン酸)、ウンデカン酸、ドデカン酸(ラウリル酸)、トリデカン酸、テトラデカン酸(ミリスチン酸)、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸(マルガリン酸)、オクタデカン酸(ステアリン酸)、エイコサン酸(アラキジン酸)、ドコサン酸(ベヘン酸)、テトラコサン酸(リグノセリン酸)、ヘキサコサン酸(セロチン酸)、トリアコンタン酸(メリシン酸)、9c−ヘキサデセン酸(パルミトレイン酸)、6c−オクタデセン酸(ペトロセリン酸)、6t−オクタデセン酸(ペトロセライジン酸)、9c−オクタデセン酸(オレイン酸)、9t−オクタデセン酸(エライジン酸)、9c,12c−オクタデカジエン酸(リノール酸)、9t,12t−オクタデカジエン酸(リノレイジン酸)および9c,12c,15c−オクタデカトリエン酸(リノレン酸)。
分岐飽和または不飽和モノカルボン酸の群に関し:2−メチルペンタン酸、2-エチルヘキサン酸、2−プロピルヘプタン酸、2−ブチルオクタン酸、2−ペンチルノナン酸、2−ヘキシルデカン酸、2−ヘプチルウンデカン酸、2−オクチルドデカン酸、2−ノニルトリデカン酸、2−デシルテトラデカン酸、2−ウンデシルペンタデカン酸、2−ドデシルヘキサデカン酸、2−トリデシルヘプタデカン酸、2−テトラデシルオクタデカン酸、2−ペンタデシルノナデカン酸、2−ヘキサデシルエイコサン酸、2−ヘプタデシルヘンエイコサン酸。
非分岐飽和または不飽和ジカルボン酸またはトリカルボン酸の群に関し:プロパン二酸(マロン酸)、ブタン二酸(コハク酸)、ペンタン二酸(グルタール酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、ヘプタン二酸(ピメリン酸)、オクタン二酸(スベリン酸)、ノナン二酸(アゼライン酸)、デカン二酸(セバシン酸)、2c−ブテン二酸(マレイン酸)、2t−ブテン二酸(フマル酸)、2−ブチンジカルボン酸(アセチレンジカルボン酸)。
芳香族モノカルボン酸、ジカルボン酸およびトリカルボン酸の群に関し:安息香酸、2−カルボキシ安息香酸(フタル酸)、3−カルボキシ安息香酸(イソフタル酸)、4−カルボキシ安息香酸(テレフタル酸)、3,4−ジカルボキシ安息香酸(トリメリト酸)、および3,5−ジカルボキシ安息香酸(トリメシオン酸(trimesionic acid))。
糖酸の群に関し:ガラクトン酸、マンノン酸、フルクトン酸(fructonic acid)、アラビノン酸、キシロン酸、リボン酸、2−デオキシリボン酸、アルギン酸。
ヒドロキシ酸の群に関し:ヒドロキシフェニル酢酸(マンデル酸)、2−ヒドロキシプロピオン酸(乳酸)、ヒドロキシコハク酸(リンゴ酸)、2,3−ジヒドロキシブタン二酸(酒石酸)、2−ヒドロキシ−1,2,3−プロパン三カルボン酸(クエン酸)、アスコルビン酸、2−ヒドロキシ安息香酸(サリチル酸)、および3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸(没食子酸)。
オキソ酸の群に関し:2−オキソプロピオン酸(ピルビン酸)および4−オキソペンタン酸(レブリン酸)。
アミノ酸の群に関し:アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、トリプトファン、フェニルアラニン、メチオニン、グリシン、セリン、チロシン、トレオニン、システイン、アスパラギン、グルタミン、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、およびヒスチジン。
本発明の一実施態様において、半導体処理組成物は約0.001重量%から約15重量%の、あるいは約1重量%から約10重量%の、あるいは約0.1重量%から約15重量%の、あるいは約0.01重量%から約12.5重量%の、あるいは約0.001重量%から約5重量%の酸を含む。
D)塩基−約1重量%から約45重量%
塩基は、他の成分と適合しうる無機塩基または有機塩基のいずれも適している。無機塩基は水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウムおよびその類似体を含む。有機塩基は、有機アミン、および、これらに限定されないが、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、TMAH5水和物、ベンジルテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(BTMAH)、TBAH、塩素、およびトリス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムヒドロキシド(TEMAH)を含んでもよい第四級アルキルアンモニウムヒドロキシドを含む。
一実施態様において、半導体処理組成物は、約1重量%から約45重量%の、あるいは約1重量%から約15重量%の、あるいは約1重量%から約20重量%の、あるいは約1重量%から約30重量%の、あるいは約1重量%から約35重量%の、あるいは約1重量%から約40重量%の塩基を含む。
F)活性化剤−約0.001重量%から約25重量%
本願発明に従い、半導体処理組成物は活性化剤の群から、詳細にはポリアクリル化アルキレンジアミンの群から、詳細にはテトラアセチレンジアミン(TAED),N−アクリルアミド、詳細にはN−ノナノイルスクシンイミド(NOSI),アクリル化フェノールスルホナート、詳細にはn−ノナノイル−またはイソノナノイルオキシベンゼンスルホナート(n−またはiso−NOBS)およびメチルモルホリニウムアセトニトリル、メチルスルフェート(MMA)、ならびに「ニトリル第四級」化合物から一またはそれ以上の物質を、いずれの場合も全組成物を基準に、洗浄溶液の酸化/還元性電位を高めるために、0.1から20重量%、好ましくは0.5から15重量%、詳細には1から10重量%の量で含む。当該「ニトリル第四級」、カチオン性ニトリルは次の式を有する。
Figure 2011505682
式中、R1は−H,−CH3、C2-24アルキルもしくはC2-24アルケニル基、置換メチル、置換C2-24もしくは置換C2-24アルケニル基であり、置換された基は−Cl、−Br、−OH、−NH2、−CN、C2-24アルキル基を有する−アルキルアリールもしくはアルケニルアリール基、C1-24アルキル基で置換されたアルキルアリールもしくは置換アルケニルアリール基、芳香環上の少なくともさらに一の置換基、の群から選択される一の置換基を含み;R2およびR3は、お互いに独立して、−CH2−CN、−CH3、−CH2−CH3、−CH2−CH2−CH3、−CH(CH3)−CH3、−CH2−OH、−CH2−CH2−OH、−CH(OH)−CH3、−CH2−CH2−CH2−OH、−CH2−CH(OH)−CH3、−CH(OH)−CH2−CH3、および−(CH2CH2O)nHから選択され、n=1、2、3、4、5もしくは6およびXはアニオンである。
本発明の半導体処理組成物は、任意選択的に約0.001重量%から25重量%、あるいは約1重量%から約10重量%、あるいは約0.1重量%から約15重量%、あるいは約0.01重量%から約20重量%、あるいは約0.001%から約5重量%の活性化剤を含んでもよい。
G)酸化および還元電位を有する化合物−約0.001重量%から約25重量%
これらの化合物は、ヒドロキシルアミンおよびヒドロキシルアミン塩化物、ヒドロキシルアミン硝酸塩、ヒドロキシルアミン硫酸塩、ヒドロキシルアミンリン酸塩などのその塩、またはN,N−ジエチルヒドロキシルアミン、N−フェニルヒドロキシルアミン、ヒドラジンおよびそれらの誘導体などのその誘導体;過酸化水素;アンモニウム、カリウムおよびナトリウムの過硫酸塩、カリウム、ナトリウムの過マンガン酸塩;ならびに過ホウ酸塩一水和物、過ホウ酸塩四水和物、過炭酸、それらの塩からなる群から選択されるその他の過酸化物源、ならびにそれらの組み合わせを含む。環境上の理由から、ヒドロキシルアミンリン酸塩は好ましくない。
本願発明の範囲の成分として使用してもよい他の化合物は、例えば、過酸化ベンゾイルなどのジアシル過酸化物である。酸化/還元電位を有するさらなる一般的な有機化合物はペルオキシ酸であり、特にその例はアルキルペルオキシ酸およびアリールペルオキシ酸である。好ましい代表例は、(a)アルキルペルオキシ安息香酸だけでなく、ペルオキシ−a−ナフトエ酸およびマグネシウムモノペルフタル酸などのペルオキシ安息香酸およびその環置換誘導体、(b)ペルオキシラウリル酸、ペルオキシステアリン酸、c−フタルイミドペルオキシカプリン酸[フタロイミノペルオキシヘキサン酸(PAP)]、o−カルボキシベンズアミドペルオキシカプリン酸、N−ノネニルアミドペルアジピン酸およびN−ノネニルアミド過コハク酸塩などの脂肪族または置換脂肪族ペルオキシ酸、ならびに(c)1,2−ジペルオキシカルボン酸、1,9−ジペルオキシアゼライン酸、ジペルオキシセバシン酸、ジペルオキシブラシル酸、ジペルオキシフタル酸、2−デシルジペルオキシブタン−1,4−ジオン酸、N,N−テレフタロイルジ(6−アミノペルカプリン酸)などの脂肪族および芳香脂肪族(araliphatic)ペルオキシジカルボン酸、を用いてもよい。
本発明の半導体処理組成物は、約0.001重量%から約25重量%、あるいは約1重量%から約10重量%、あるいは約0.1重量%から約15重量%、あるいは約0.01重量%から約20重量%、あるいは約0.001重量%から約5重量%の酸化および還元電位を有する化合物を任意選択的に含んでもよい。
H)他のキレート化剤
好ましくは、半導体処理組成物は、(組成物の重さの)約0.0重量%から約15重量%の一またはそれ以上のキレート剤(chelant)をさらに含む。一実施態様において、半導体組成物は約0.001重量%から約15重量%、あるいは約0.01重量%から約10重量%、あるいは約0.1重量%から約5重量%の一またはそれ以上のキレート剤を含む。
さらなる適した成分の群は、キレート錯化剤である。キレート錯化剤は金属イオンとともに環状化合物を形成する物質であり、単一の配位子が中央原子の一以上の配位部位を占める、すなわち少なくとも「二座配位子」である物質である。この場合、伸長された化合物は、そのためイオンを介して錯体形成することにより通常は閉じられ、環を与える。結合される配位子の数は中心イオンの配位数に依存する。従来の錯体形成ポリマーの錯化基(配位子)は、イミノジ酢酸、ヒドロキシキノリン、チオウレア、グアニジン、ジチオカルバメート、ヒドロキサム酸、アミドキシム、アミノリン酸(環状)、ポリアミノ、メルカプト、1,3−ジカルボニルおよびクラウンエーテル基であり、それらのいくつかは異なる金属のイオンに対して非常に特異的な活性を有する。
本願発明において、先行する技術の錯化剤を使用することができる。これらは異なる化学的群に属していてもよい。好ましいキレート化/錯化剤は独立して、または他のものとの混合物として、以下のものを含む:
1)グルコン酸のような、カルボキシル基および任意選択的にヒドロキシル基の合計が少なくとも5であるポリカルボン酸;
2)例えば、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、N−ヒドロキシエチルエチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシ−エチルアミノ二酢酸、ニトリド二酢酸−3−プロピオン酸(nitoridodiacetic acid−3−propionic acid)、イソセリン二酢酸、N,N−ジ(β−ヒドロキシエチル)グリシン、N−(1,2−ジカルボキシ−2−ヒドロキシエチル)グリシン、N−(1,2−ジカルボキシ−2−ヒドロキシエチル)グリシン、N−(1,2−ジカルボキシ−2−ヒドロキシエチル)−アスパルギン酸またはニトリロ酢酸(NTA)などの窒素含有モノ−またはポリカルボン酸;
3)例えば、1-ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸(HEDP)、8炭素原子まで有するそれらの上位同族体、およびヒドロキシまたはアミノ基含有のそれらの誘導体、ならびに1−アミノエタン−1,1−ジホスホン酸、8炭素原子まで有するそれらの上位同族体、およびヒドロキシまたはアミノ基含有のそれらの誘導体、などのジェミナルジホスホン酸;
4)エチレンジアミン−テトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)またはニトリロトリ(メチレンホスホン酸)などのアミノホスホン酸;
5)2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸などのホスホノポリカルボン酸;ならびに
6)シクロデキストリン。
H)界面活性剤−約10ppmから約5重量%
本発明の組成物はまた、アニオン性、カチオン性、および/または両性界面活性剤を界面活性構成要素として含んでもよい。組成物は、約10ppmから約5重量%、あるいは約10ppmから約100mppm、あるいは約0.001重量%から約5重量%、あるいは約0.01重量%から約2.5重量%、あるいは約0.1重量%から約1重量%の一またはそれ以上のアニオン性、カチオン性、および/または両性界面活性剤を含んでもよい。
I)フッ素イオン発生剤−約0.01重量%から10重量%の量
フッ素イオン発生剤は、これらに限定されないが、重フッ化アンモニウム、フッ化アンモニウム、フッ化水素酸、六フッ化ケイ酸ナトリウム、フルオロケイ酸、およびテトラフルオロホウ酸を含む。
半導体処理組成物は、約0.001重量%から約10重量%、あるいは約1重量%から約10重量%、あるいは約0.1重量%から約10重量%、あるいは約0.01重量%から約1重量%、あるいは約0.001重量%から約5重量%のフッ素イオン発生剤を任意選択的に含んでもよい。
J)研磨剤
本願発明の組成物はまた、化学機械研磨で用いるための研磨剤を含んでもよい。研磨剤は当業者によく知られている。例示的な研磨剤は、これらに限定されないが、シリカおよびアルミナを含む。
請求する組成物の構成要素を、処理のために基材表面に分散する直前に計量され、その場(in situ)で混合してもよい。さらに、分析装置を組成物を観察するために導入してもよく、洗浄性能を達成するために化学的成分を明細書の混合物に対して再構成してもよい。観察されうる重要な変数は、pH、水分量、酸化/還元電位および溶媒組成などの組成物の物理的および化学的特性を含む。
代表的なアミドキシム化合物
アミドキシム化合物はキレート化剤としてすでに述べられているが、当業者はそれらがいくつかの異なる機能を果たすことを理解しうるであろう。例えば、それらは、界面活性剤、腐食防止剤、ラジカル防止剤、または表面不動態化剤であってもよい。例えば、アミドキシムが芳香族系と共役する場合、アミドキシムは低い酸化電位を有し、そのためラジカル防止剤および/または腐食防止剤および/または表面不動態化剤として使用するのに適している。当業者は、アミドキシム化合物が提供する「穏やかな(gentle)」化学が多くの異なる性能において活用されうることを認めるであろう。
誤解を避けるために、本明細書で用いられる用語「may」は任意の特性の存在を意図したものである。言い換えれば、用語「may」は「好ましくは(is preferably)または「一般的に(is typically)」と置換してもよい。
広く知られている水溶性アミドキシム化合物は、本願発明の組成物および方法で使用するのに適していることがある。特に興味深いことに、それらのアミドキシム化合物は、例えば、以下に実施例から選択されるような半導体工業において有用である。これらの代表的なアミドキシム化合物はまた、それらの合成のための反応経路も含む。
本発明の一実施態様において、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピル]ヘキシトール、3,3’、3’’、3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキプロパンイミドアミド、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド、3,3’、3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2−ビス((3−ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’-(2,2’−(メチラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニラザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミド、N,N’−ヒドロキシアセトイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシベンズイミドアミド、3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N’−ヒドロキシオクタンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−フェニルプロパンイミドアミド、3−アミノ−N−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド、3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸、3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド、N’1,N’6−ジヒドロキシアジピイミドアミド、N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド)、N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−メチルベンズイミドアミド、イソインドリン−1,3−ジオンジオキシム、N’,2−ジヒドロキシアセトイミドアミド、2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミド、生成物N’−ヒドロキシ−2−フェニルアセトイミドアミド、2−アミノ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド、2,2’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシアセトイミドアミド)、N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミド、3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシムまたは3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノイン−1−アミン、N’−ヒドロキシシンナムイミドアミド、4−シアノ−N’−ヒドロキシブタンイミドアミドおよび4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミドからなる群から選択される。
本発明の別の実施態様において、一またはそれ以上のアミドキシムは、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトール、3,3’、3’’、3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド、3,3’、3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)および3,3、’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)からなる群から選択される。
好ましいアミドキシム化合物は、これらに限定されないが、以下の表1および2に列記されるものを含む。
Figure 2011505682
Figure 2011505682
Figure 2011505682
Figure 2011505682
用語を、ChemBioDrawUltra(CambridgeSoft,M.A.)を用いて、化学構造からそれらの対応する化学名へ翻訳する。以下の略語が実施例で用いられた。
Figure 2011505682
代表的なアミドキシム化合物の合成
実施例1:アミドキシム化合物へのニトリル前駆体を製造する反応
以下の反応はアミドキシム化合物の前駆体を製造する代表的な反応である。
A)ジエチルアミンキシン(diethylaminexine)のシアノエチル化
Figure 2011505682
ジエチルアミン(1g、13,67mmol)およびアクリロニトリル(0.798g、15mmol、1.1eq)を水(10cm3)に溶解した溶液を室温で3時間攪拌し、その後、混合物を塩化メチレン(2×50cm3)で抽出した。有機抽出物を減圧化で蒸発させ、純粋なシアノエチル化生成物3−(ジエチルアミノ)プロパンニトリル(1.47g、85.2%)をオイルとして得た。
B)グリシンのモノシアノ化
Figure 2011505682
グリシン(5g、67mmol)を水(10cm3)に懸濁させ、氷浴で<30℃の温度に保ちながら、TMAH(25%水溶液、24.3g、67mmol)をゆっくりと添加した。次いで、混合物を10℃まで冷却し、アクリロニトリル(3.89g、73mmol)を添加した。混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。次いで、混合物をHCl(6M、11.1cm3)で中和し、15cm3まで濃縮し、EtOHで100cm3まで希釈した。沈殿した固体を濾過により収集し、熱水(6cm3)で溶解させ、EtOH(13cm3)で再沈殿させ、2−(2−シアノエチルアミノ)酢酸(5.94g、69.6%)を白色固体、融点192℃(文献値mp190−191℃)で得た。
C)ピペラジンキシン(piperazinexine)のシアノエチル化
Figure 2011505682
ピペラジン(1g、11.6mmol)およびアクリロニトリル(1.6g、30.16mmol、2.6eq)を水(10cm3)に溶解した溶液を室温で5時間攪拌し、その後、混合物を塩化メチレン(2×50cm3)で抽出した。有機抽出物を減圧下で蒸発させ、純粋な二倍にシアノエチル化された化合物3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリル(2.14g、94.7%)を白色固体(mp66−67℃)として得た。
D)2−エトキシエタノールのシアノエチル化
Figure 2011505682
2−エトキシエタノール(1g、11.1mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.138g、0.33mmol)の氷水で冷却された混合物にアクリロニトリル(0.618g、11.6mmol)を添加し、混合物を室温で24時間攪拌した。次いで、0.1M HCl(3.3cm3)で中和し、CH2Cl2(2×10cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をクーゲルロール蒸留し、生成物3−(2−エトキシエトキシ)プロパンニトリル(1.20g、75.5%)を無色オイル(bp100−130℃/20Torr)として得た。
E)2−(2−ジメチルアミノエトキシ)エタノールのシアノエチル化
Figure 2011505682
2−(2−ジメチルアミノエトキシ)エタノール(1g、7.5mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.094g、0.225mmol)の氷水で冷却された混合物にアクリロニトリル(0.418g、7.9mmol)を添加し、混合物を室温で24時間攪拌した。次いで、0.1M HCl(2.3cm3)で中和し、CH2Cl2(2×10cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、Et2O、10%CH2Cl2、0−10%EtOH)で精製し、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)プロパンニトリルをオイルとして得た。
F)イソブチルアルデヒドのシアノエチル化
Figure 2011505682
イソブチルアルデヒド(1g、13.9mmol)およびアクリロニトリル(0.81g、15mmol)を徹底的に混合し、氷浴で冷却した。トリトンB(40%MeOH溶液、0.58g、1.4mmol)を添加した。混合物を室温で一晩攪拌した。次いで、0.1M HCl(14cm3)で中和し、CH2Cl2(100cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、クーゲルロール蒸留し、生成物4,4−ジメチル−5−オキソペンタンニトリル(0.8g、50.7%)をオイル(bp125−130℃/20Torr)として得た。
G)アニリンのシアノエチル化
Figure 2011505682
シリカを真空中100℃以上で加熱することにより活性化し、ついで窒素下で室温まで冷却した。活性化シリカ(10g)にアニリン(1.86g、20mmol)およびアクリロニトリル(2.65g、50mmol)を吸着させ、フラスコに堅く栓をした。次いで、内容物を60℃で、マグネチックスターラーにより6日間攪拌した。この時間の後、混合物を室温まで冷却し、MeOHで抽出した。抽出物を乾燥するまで蒸発させ、残留物を高真空化でクーゲルロール蒸留し、生成物3−(フェニルアミノ)プロパンニトリル(2.29g、78.4%)を固定されて(on standing)結晶化するオイルとして得た;bp120−150℃/1−2Torr(文献値bp120℃/1Torr)、mp50.5−52.5℃。
H)エチレンジアミンのシアノエチル化
Figure 2011505682
アクリロニトリル(110g、137cm3、2.08mol)を、エチレンジアミン(25g、27.8cm3、0.416mol)および水(294cm3)の力強く攪拌された混合物に40℃で30分かけて添加した。添加中、温度が40℃で保持されるように25℃の水浴で冷却する必要があった。次いで、混合物を、さらに40℃で2時間および80℃で2時間攪拌した。過剰のアクリロニトリルと半分の水を蒸発させて除き、残留物を、室温まで冷却しながら、白色固体として得、MeOH−水(9:1)で再結晶し、純粋な生成物3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラプロパンニトリル(86.6g、76.4%)を白色結晶として得た。mp63−65℃。
I)エチレングリコールのシアノエチル化
Figure 2011505682
小スケール:エチレングリコール(1g、16.1mmol)をトリトンB(40%MeOH溶液、0.22g、0.53mmol)と混合し、アクリロニトリル(1.71g、32.2mmol)を添加する間、氷浴中で冷却した。混合物を室温で60時間攪拌した後、0.1M HCl(0.6cm3)で中和し、CH2Cl2(80cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をクーゲルロール蒸留して、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1.08g、39.9%)を淡色オイル(bp150−170℃/20Torr)として得た。
大スケール:エチレングリコール(32.9g、0.53mol)をトリトンB(40%MeOH溶液、2.22g、5.3mol)と混合し、アクリロニトリル(76.2g、1.44mol)を添加する間、氷浴中で冷却した。混合物をゆっくりと室温まで温めた後、60時間攪拌し、その後、0.1M HCl(50cm3)で中和し、CH2Cl2(300cm3)で抽出した。抽出物をシリカ栓に3回通して茶色い着色を減少させ、1H−NMRによる純度では、10gの水(全重量96g、1HNMR積分値から計算された水の量)を含んだ生成物を86g(量的収率)で琥珀色のオイルとして得た。
J)マロン酸ジエチルのシアノエチル化
Figure 2011505682
マロン酸ジエチル(1g、6.2mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.13g、0.31mmol)をジオキサン(1.2cm3)に溶解させた溶液に、アクリロニトリル(0.658g、12.4mmol)を滴下により添加し、混合物を60℃で一晩攪拌した。次いで、混合物を室温まで冷却し、0.1M HCl(3cm3)で中和し、氷水(10cm3)に注いだ。30分間、結晶を沈殿させた。これらを濾過により収集し、EtOHから再結晶させ、ジエチル2,2−ビス(2−シアノエチル)マロネート(1.25g、75.8%)を白色固体(mp62.2−63.5℃)として得た。
K)ジエチル2,2−ビス(2−シアノエチル)マロネートの加水分解
Figure 2011505682
ジエチル2,2−ビス(2−シアノエチル)マロネート(2g、7.51mmol)をTMAH(25%水溶液、10.95g、30.04mmol)に室温で添加した。混合物を24時間攪拌し、次いで0℃まで冷却した。12M HCl(2.69cm3、32.1mmol)と氷(3g)との混合物を添加し、混合物をCH2Cl2(5×50cm3)で抽出した。抽出物を真空下で蒸発させ、2,2−ビス(2−シアノエチル)マロン酸(0.25g、15.8%)を無色の非常に粘性のオイルとして得た(文献分解値158℃)。
L)2−(ビス(2−シアノエチル)アミノ)酢酸を得るためのグリシンのジシアノエチル化
Figure 2011505682
グリシン(5g、67mmol)を水(10cm3)中に懸濁させ、氷浴で<30℃の温度に保ちながら、TMAH(25%水溶液、24.3%、67mmol)をゆっくり添加した。次いで、混合物を10℃まで冷却し、アクリロニトリル(7.78g、146mmol)を添加した。混合物を一晩攪拌し、室温までゆっくりと温めた。次いで、還流凝縮器を用いて、50℃で2時間加熱した。氷で冷却した後、混合物をHCl(6M、11.1cm3)で中和し、粘性オイルまで濃縮した。これをアセトン(100cm3)に溶解し、濾過してNMe4Clを除去した。濾過液を減圧下で濃縮してオイルとして得、それをもう一度アセトン(100cm3)で処理し、濾過してさらにNMe4Clを除去した。濾過液の濃縮により、2−(ビス(2−シアノエチル)アミノ)酢酸(11.99g、99.3%)を無色の粘性オイルとして得、室温で1週間かけて結晶化させ、固体生成物(mp73℃)を得た(文献mp77.8−78.8℃)。二重13Cシグナルは、CDCl3溶液中で部分的に両性イオン形状であることを示す。
文献の方法でNaOHを用いるときは、形成されたNaClは容易に除去され、必要なアセトン処理は1回である。
M)3,3’−(2,2’(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルを得るためのN−メチルジエタノールアミンのジシアノエチル化
Figure 2011505682
N−メチルジエタノールアミン(2g、17mmol)およびアクリロニトリル(2.33g、42mmol)の冷却され、攪拌された混合物に、TMAH(25%水溶液、0.25cm3、0.254g、7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。次いで、Et2OとCH2Cl2との混合物(1:1、250cm3)を用いてシリカを通して濾過し、濾過されたものを減圧下で蒸発させ、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(2.85g、74.4%)を無色オイルとして得た。
N)無水グリシンのジシアノエチル化
Figure 2011505682
無水グリシン(2g、17.5mmol)をアクリロニトリル(2.015g、38mmol)と0℃で混合し、TMAH(25%水溶液、0.1cm3、0.1g、2.7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。形成された固体をEtOHから再結晶し、3,3’−(2,5−ジオキソピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリル(2.35g、61%)を白色固体として得た。mp171−173℃(文献mp166℃)。
O)アセトアミドのN,N−ジシアノエチル化
Figure 2011505682
アセトアミド(2g、33.9mmol)をアクリロニトリル(2.26g、42.7mmol)と0℃で混合し、TMAH(25%水溶液、0.06cm3、0.06g、1.7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。混合物をEt2O/CH2Cl2(200cm3)の助けによりシリカのパッドを通して濾過し、濾過液を減圧下で濃縮した。生成物を150℃/2mmHgでクーゲルロール中で回転させながら加熱し、副生成物を除去して、N,N−ビス(2−シアノエチル)アセトアミド(0.89g、15.9%)を粘性オイルとして得た。
アミドのN−置換体は、アミドの回転のために非等価である。
P)アンモニアのトリシアノエチル化
Figure 2011505682
アンモニア(35%水溶液、4.29、88mmol)を、水(9.75cm3)中の氷で冷却された酢酸(5.5g、91.6mmol)に滴下により添加し、次いで、アクリロニトリル(4.65g、87.6mmol)を添加した。混合物を還流下で3日間攪拌し、その後、氷で冷却し、水性TMAH(25%水溶液、10.94g、30mmol)を添加した。混合物を氷で1時間冷却し続けた。形成された結晶を濾過により収集し、水で洗浄した。生成物を高真空中で乾燥し、3,3’,3’’−ニトリロトリプロパンニトリル(2.36g、45.8%)を白色固体として得た。mp59−61℃(文献mp59℃)。
反応を中和させるのにNaOHを用いた場合(文献方法)、収率は高くなった。54.4%。
Q)シアノアセトアミドのジシアノエチル化
Figure 2011505682
水(5cm3)中のシアノアセトアミド(2.52g、29.7mmol)およびトリトンB(40%MeOH溶液、0.3g、0.7mmol)の攪拌された混合物に、アクリロニトリル(3.18g、59.9mmol)を冷却しながら、30分かけて添加した。次いで、混合物を室温で30分間攪拌し、次いで1時間放置した。EtOH(20g)および1M HCl(0.7cm3)を添加し、混合物を全ての固体が溶解するまで加熱した。室温まで冷却することにより、結晶が得られ、濾過により収集し、EtOHから再結晶させ、2,4−ジシアノ−2−(2−シアノエチル)ブタンアミド(4.8g、84.7%)を淡黄色固体として得た。mp118−120℃(文献mp118℃)。
R)アントラニロニトリルのN,N−ジシアノエチル化
Figure 2011505682
アントラニロニトリル(2g、16.9mmol)をアクリロニトリル(2.015g、38mmol)と0℃で混合し、TMAH(25%水溶液、0.1cm3、0.1g、2.7mmol)を添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。生成物をCH2Cl2に溶解し、Et2OとCH2Cl2と混合物(1:1、250cm3)を用い、シリカを通して濾過した。濾過液を蒸発させて乾燥し、固体生成物をEtOH(5cm3)から再結晶して、3,3’−(2−シアノフェニルアザンジイル)ジプロパンニトリル(2.14g、56.5%)をオフホワイト固体として得た。mp79−82℃。
S)マロノニトリルのジシアノエチル化
Figure 2011505682
マロノニトリル(5g、75.7mmol)をジオキサン(10cm3)に溶解し、次いでトリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド(トリトンB,40%MeOH溶液、1.38g、3.3mmol)を溶解した。アクリロニトリル(8.3g、156mmol)を添加しながら、混合物を冷却した。混合物を一晩攪拌し、ゆっくりと室温まで温めた。次いで、HCl(1M、3.3cm3)で中和し、氷水に注いだ。混合物をCH2Cl2(200cm3)で抽出し、抽出物を減圧下で蒸発させた。生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、1:1EtOAc−鉱油(petroleum))で精製し、続く再結晶により1,3,3,5−テトラカルボニトリル(1.86g、14.3%)を得た。mp90−92℃(文献mp92℃)。
T)ペンタエリスリトールのテトラシアノエチル化
Figure 2011505682
ペンタエリスリトール(2g、14.7mmol)をアクリロニトリル(5cm3、4.03g、76mmol)と混合し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(=TMAH、25%水溶液、0.25cm3、0.254g、7mmol)を添加している間、混合物を氷浴で冷却した。次いで、混合物を室温で20時間攪拌した。反応時間後、混合物をEt2OとCH2Cl2との混合物(1:1、250cm3)を用い、シリカを通して濾過し、濾過液を減圧下で蒸発させ、3,3’−(2,2’−ビス((2−シアノエトキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ジプロパンニトリル(5.12g、100%)を無色オイルとして得た。
V)ソルビトールのヘキサシアノエチル化
Figure 2011505682
ソルビトール(2g、11mmol)をアクリロニトリル(7cm3、5.64g、106mmol)と混合し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(=TMAH,25%水溶液、0.25cm3、0.254g、7mmol)を添加する間、混合物を氷浴で冷却した。次いで、さらに別のTMAH0.25cm3を24時間後に添加し、混合物を室温で48時間攪拌した。反応時間後、混合物をEt2OとCH2Cl2との混合物(1:1、250cm3)を用い、シリカを通して濾過し、濾過液を減圧下で蒸発させ、全てシアノエチル化された生成物(4.12g、75%)を無色オイルとして得た。
W)3,3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルを得るためのジエタノールアミンのトリエチルシリル化
Figure 2011505682
ジエタノールアミン(2g、19mmol)およびTMAH(25%水溶液、0.34cm3、0.35g、9.5mmol)をジオキサン(5cm3)中に溶解し、氷で冷却し、攪拌した溶液に、アクリロニトリル(3.53g、66.1mmol)を滴下により添加した。次いで、混合物を一晩攪拌し、室温まで温めた。さらなるアクリロニトリル(1.51g、28mmol)およびTMAH(0.25cm3、7mmol)を添加し、さらに24時間、攪拌を続けた。粗混合物をシリカのパッドに通して濾過し(Et2O/CH2Cl2を溶出液として)、ジオキサンを蒸発により除去した。残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、不純物をEt2Oで除去し、次いで生成物をEtOAcで溶出)により精製し、3,3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1.67g、33%)をオイルとして得た。
実施例2:アミドキシム化合物の製造反応
以下の実施例は、本発明の一実施態様に基づきアミドキシム化合物を製造するために使用しうる反応である。
A)アセトニトリルの反応
Figure 2011505682
アセトニトリル(0.78g、19mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、4.65cm3、5.02g、76mmol、4eq)をEtOH(100cm3)に溶解した溶液を還流下で1時間攪拌し、その後、溶媒を減圧下で除去し、残留物をiPrOHから再結晶して、生成物N’−ヒドロキシアセトイミドアミド(0.63g、45%)を固体として得た。mp134.5−136.5℃
B)オクタノニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(1cm3)中のオクタノニトリル(1g、7.99mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.74cm3、0.79g、12mmol、1.5eq)を室温で7時間攪拌した。次いで、水(10cm3)を添加した。これにより結晶が沈殿することとなり、これらを濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥させ、生成物N’−ヒドロキシオクタンイミドアミド(0.94g、74.6%)を白色固体として得た。mp73−75℃。
C)クロロアセトニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(1cm3)中のクロロアセトニトリル(1g、13mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.89cm3、0.96g、14.6mmol、1.1eq)を30−50℃で30分間攪拌した。次いで、混合物をEt2O(3×50cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で蒸発し、生成物2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミド(0.81g、57.4%)を黄色固体で得た。mp79−80℃。
D)エチル2−シアノアセテートの反応
Figure 2011505682
EtOH(1cm3)中のエチルシアノアセテート(1g、8.84mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.19cm3、1.29g、19.4mmol、2,2eq)を不定期に回転させながら1時間室温で放置した。形成された結晶を濾過で収集し、高真空ライン中で乾燥させ、無色固体、3−アミノ−N−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミドを得た。mp158℃(分解)(文献mp150℃)。
E)N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−ヒドロキシプロピオニトリルの反応
Figure 2011505682
3−ヒドロキシプロピオニトリルおよびヒドロキシルアミンの当モル混合物を攪拌しながら40℃まで8時間加熱した。溶液を一晩放置し、非常にごくオフホワイトの沈殿物を得た。沈殿した固体を濾過し、iPrOHで洗浄し、乾燥させ、非常に純粋な白色結晶性固体N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミドを得た。mp94℃。
F)2−シアノ酢酸の反応
Figure 2011505682
2−シアノ酢酸(1g、11.8mmol)をEtOH(10cm3)中に溶解し、ヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.79cm3、0.85g、12.9mmol、1.1eq)を添加した。混合物を40℃で30分間温め、形成した結晶(シアノ酢酸ヒドロキシルアンモニウム)を濾過で取り出し、水(5cm3)中に溶解した。追加のヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.79cm3、0.85g、12.9mmol、1.1eq)を添加し、混合物を室温で一晩攪拌した。酢酸(3cm3)を添加し、混合物を数時間放置した。沈殿した固体を濾過により取り出し、高真空ライン中で乾燥させ、生成物3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸(0.56g、40%)を白色固体として得た。二つの異性体としてmp136.5℃(文献値144℃)
FTIRおよびNMRを用いる生成物の特性分析は以下のとおりである:νmax(KBr)/cm−1 3500−3000(br)、3188、2764、1691、1551、1395、1356、1265および1076;δH(300MHz;DMSO−d6;Me4Si)10.0−9.0(br,NOHおよびCOOH)、5.47(2H,brs,NH2)および2.93(2H,s,CH2);δC(75MHz;DMSO−d6;Me4Si)170.5(COOH少量異性体)、170.2(COOH主異性体)、152.8(C(NOH)NH2主異性体)148.0(C(NOH)NH2少量異性体)、37.0(CH2主異性体)および34.8(CH2少量異性体)。
G)アジポニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(10cm3)中のアジポニトリル(1g、9mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.24cm3、1.34g、20mmol、2.2eq)を室温で2日間攪拌し、次いで、80℃で8時間攪拌した。混合物を冷却させ、沈殿した結晶を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥し、生成物N’1,N’6−ジヒドロキシアジプイミドアミド(1.19g、75.8%)を白色固体として得た。mp160.5(分解)(文献分解168−170℃)。
H)セバコニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(12cm3)中のセバコニトリル(1g、6mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.85cm3、0.88g、13.4mmol、2.2eq)を室温で2日間攪拌し、次いで、80℃で8時間攪拌した。混合物を冷却し、沈殿した結晶を濾過で収集し、高真空ライン中で乾燥し、生成物N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド)(1g、72.5%)を得た;mp182℃。
I)2−シアノアセトアミドの反応
Figure 2011505682
EtOH(6cm3)中の2−シアノアセトアミド(1g、11.9mmol)およびヒドロキシアミン(0.8cm3、13mmol、1,1eq)を還流下で2.5時間、攪拌した。溶媒を減圧下で除去し、残留物をCH2Cl2で洗浄し、生成物3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド(1.23g、88.3%)を白色固体として得た。mp159℃。
J)グリコロニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(10cm3)中のグリコロニトリル(1g、17.5mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、2.15cm3、35mmol、2eq)を還流下で6時間攪拌し、次いで、室温で24時間攪拌した。溶媒を蒸発させ、残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、1:3EtOH−CH2Cl2)で精製し、生成物N’,2−ジヒドロキシアセトイミドアミド(0.967g、61.7%)をオフホワイト固体として得た。mp63−65℃。
K)5−ヘキシンニトリルの反応
Figure 2011505682
5−ヘキシンニトリル(0.93g、10mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.22cm3、20mmol)の溶液を還流下で10時間攪拌し、その後揮発性物質を減圧下で除去して、生成物4−シアノ−N’−ヒドロキシブタンイミドアミド(1.30g、100%)を白色固体として得た。mp99.5−101℃。
L)イミノジアセトニトリルの反応
Figure 2011505682
M)3−メチルアミノプロピオンニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(1cm3)中の3−メチルアミノプロピオニトリル(1g、11.9mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.8cm3、0.864g、13.1mmol、1.1eq)を30−50℃で3時間攪拌し、次いで、室温で一晩中攪拌した。溶媒を減圧下(ロータリーエバポレーターに次いで高真空ラインにより)で除去し、生成物N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミドをとろりとした淡黄色オイルとして得た。
N)3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−(ジエチルアミノ)プロパンニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(10cm3)中の3−(ジエチルアミノ)プロパンニトリル(1g、8mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.73cm3、11.9mmol)を還流するように24時間加熱し、その後、溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターにより除去した。残留物を凍結乾燥させ、それがゆっくりと固体化するまで高真空ライン中で保持し、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド(1.18g、92.6%)を白色固体として得た。mp52−54℃。
O)3,3’,3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’,3’’−ニトリロトリプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応
Figure 2011505682
3,3’,3’’−ニトリロトリプロパンニトリル(2g、11.35mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、2.25g、34mmol)をEtOH(25cm3)に溶解した溶液を80℃で一晩攪拌し、次いで、室温で24時間攪拌した。白色沈殿物を濾過により収集し、高真空中で乾燥して、3,3’,3’’−ニトリロトリル(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.80g、57.6%)を白色結晶性固体として得た。mp195−197℃(分解)。
P)3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−(2−エトキシエトキシ)プロパンニトリルの反応
Figure 2011505682
3−(2−エトキシエトキシ)プロパンニトリル(1g、7mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.64cm3、10.5mmol)をEtOH(10cm3)で溶解した溶液を還流するように24時間加熱し、その後、溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターで除去した。残留物を凍結乾燥させ、高真空ライン中に数時間保持し、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド(1.2g、97.6%)を無色オイルとして得た。
Q)3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミドを得るための3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)プロパンニトリルの反応
Figure 2011505682
3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)プロパンニトリル(0.5g、2.68mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.25cm3、4mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌し、その後溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターで除去した。残留物を凍結乾燥させ、高真空ライン中で数時間保持し、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド(0.53g、90.1%)を淡黄色オイルとして得た。
R)3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応
Figure 2011505682
EtOH(8cm3)中の3’−(2,2’−(2−シアノエチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(0.8g、3mmol)のNH2OH(0.74cm3、12.1mmol)の処理により、3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピラザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.09g、100%)がオイルとして得られた。
S)イミノジプロピオニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(8cm3)中のイミノジプロピオニトリル(1g、8mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1cm3、1.07g、16mmol、2eq)を室温で2日間攪拌し、次いで80℃で8時間攪拌した。混合物を冷却させ、沈殿した結晶を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥させ、生成物3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.24g、82.1%)を白色固体として得た。mp180℃(文献値160℃)。
T)EDTA類似体を製造するように、3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラプロパンニトリルの反応
Figure 2011505682
3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラプロパンニトリル(1g、4mmol)およびNH2OH(50%水溶液、1.1cm3、18.1mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌し、次いで室温まで冷却した。形成された固体を濾過により収集し、真空下で乾燥させ、3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.17g、76.4%)を白色固体として得た。mp191−192℃。
U)3,3’−(2,2’−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2,2’−ビス((2−シアノエトキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ジプロパンニトリルのヒドロキシアミンとの反応
Figure 2011505682
3,3’−(2,2’−ビス((2−シアノエトキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ジプロパンニトリル(1g、2.9mmol)をEtOH(10ml)に溶解した溶液に、NH2OH(50%水溶液、0.88ml、0.948g、14.4mmol)を添加し、混合物を80℃で24時間攪拌し、次いで室温まで冷却した。溶媒および過剰のNH2OHをロータリーエバポレーター中で蒸発させ、次いで12時間の高真空により3,3’−(2,2’−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(0.98g、70.3%)を白色固体として得た。mp60℃。
V)3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2−シアノフェニルアザンジイル)ジプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応
Figure 2011505682
EtOH(10ml)中の3,3’−(2−シアノフェニルアザンジイル)ジプロパンニトリル(1g、4.46mmol)のNH2OH(1.23ml、20mmol)との処理により粗生成物が得られ、それをCH2Cl2で破砕して、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.44g、100%)を固体として得た。分解81℃。
W)N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミドを得るためのN,N−ビス(2−シアノエチル)アセトアミドのヒドロキシルアミンとの反応
Figure 2011505682
EtOH(5ml)中のN,N−ビス(2−シアノエチル)アセトアミド(0.5g、3.03mmol)のNH2OH(0.56ml、9.1mmol)との処理により、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド(0.564g、100%)を白色固体として得た。mp56.4−58℃。
X)3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)を得るための3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリルのヒドロキシルアミンとの反応
Figure 2011505682
EtOH(10ml)中の3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1g、4.4mmol)のNH2OH(0.82ml、13.3mmol)との処理により、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.28g、100%)をオイルとして得た。
Y)グリコール誘導体3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ジプロパンニトリルの反応
Figure 2011505682
3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ジプロパンニトリル(1g、5mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.77cm3、12.5mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌し、次いで室温で24時間攪拌した。溶媒および過剰のNH2OHを蒸発除去し、残留物を凍結乾燥させ、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.33g、100%)を粘性オイルとして得た。
Z)3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリルの反応
Figure 2011505682
3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ジプロパンニトリル(1g、5.2mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.96cm3、15.6mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を加熱して24時間還流させ、その後、混合物を室温まで冷却した。形成された固体を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥させ、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)(1.25g、93.3%)を白色結晶として得た。分解238℃(褐色着色>220℃)。
AA)1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトールを得るためのシアノエチル化ソルビトール化合物のヒドロキシルアミンとの反応
Figure 2011505682
ソルビトールのシアノエチル化生成物(0.48g、0.96mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.41ml、0.44g、6.71mmol)をEtOH(5ml)に溶解した溶液を80℃で24時間攪拌した。溶媒を蒸発させ、残留物のNMR分析により転換が不十分であることが示された。生成物を水(10ml)およびEtOH(100ml)に溶解し、NH2OH(0.5g、7.6mmol)を添加した。混合物を80℃でさらに7時間攪拌した。反応後、全ての揮発性物質を除去し、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)3−イミノプロピルヘキシトール(0.67g、100%)を白色固体として得た。mp92−94℃(分解)。
AB)ベンゾニトリルの反応
Figure 2011505682
ベンゾニトリル(0.99cm3、1g、9.7mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.89cm3、0.96g、14.55mmol、1.5eq)を還流下、EtOH(10cm3)中48時間攪拌した。溶媒を減圧下で蒸発させ、水(10cm3)を残留物に添加した。混合物を塩化メチレン(100cm3)で抽出し、有機抽出物を減圧下で蒸発させた。残留物をカラムクロマトグラフィーにより精製し、生成物N’−ヒドロキシベンズイミドアミド(1.32g、100%)を白色結晶性固体として得た。mp79−81℃(文献値79−80℃)。この方法は、ベンゼン環を有する全ての出発原料に適している。
AC)3−フェニルプロピオニトリルの反応
Figure 2011505682
フェニルプロピオニトリル(1g、7.6mmol)をEtOH(7.6cm3)中、N’−ヒドロキシベンズイミドアミドの調製と同じ方法でヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.94cm3、15.2mmol、2eq)と反応させ、生成物N’−ヒドロキシ−3−フェニルプロパンイミドアミド(0.88g、70.5%)を白色固体として得た。mp42−43℃。
AD)m−トルニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(8.5cm3)中のm−トルニトリル(1g、8.54mmol)およびヒドロキシルアミン(0.78cm3、12.8mmol、1.5eq)の反応をN’−ヒドロキシルベンズイミドアミドの調製と同じ方法で行ない、生成物N’−ヒドロキシ−3−メチルベンズイミドアミド(1.25g、97.7%)を白色固体として得た。mp92℃(文献値88−90℃)。
AE)ベンジルシアニドの反応
Figure 2011505682
EtOH(8.5cm3)中のベンジルシアニド(1g、8.5mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、1.04cm3、17mmol、2eq)をN’−ヒドロキシベンズイミドアミドの調製と同じ方法(抽出でEtOAcを使用した)で反応させ、生成物N’−ヒドロキシ−2−フェニルアセトイミドアミド(1.04g、81.9%)を淡黄色固体として得た。mp63.5−64.5℃(文献値57−59℃)。
AF)アントラニロニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(42.5cm3)中のアントラニロニトリル(1g、8.5mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.57cm3、9.3mmol、1.1eq)を還流下で24時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去し、残留物を水(5cm3)およびCH2Cl2(100cm3)の間に分配した。有機層をロータリーエバポレーター中および続く高真空ライン中で乾燥するまで蒸発させ、生成物2−アミド−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド(1.16g、90.3%)を固体として得た。mp85−86℃。
AG)フタロニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(25cm3)中のフタロニトリル(1g、7.8mmol)およびヒドロキシルアミン(1.9cm3、31.2mmol、4eq)を還流下で60時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去し、残留物をEtOH(2cm3)およびCH2Cl2(2cm3)で洗浄して、結晶化生成物イソインドリン−1,3−ジオンジオキシム(1.18g、85.4%)を淡黄色固体として得た。mp272−275℃(分解)(文献値271℃)。
AH)2−シアノフェニルアセトニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(25cm3)中の2−シアノフェニルアセトニトリル(1g、7mmol)およびヒドロキシルアミン(1.7cm3、28.1mmol、4eq)を還流下で60時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去した。残留物をEtOH−水(1::4、15cm3)から再結晶させ、結晶化生成物3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシムまたは3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノリン−1−アミン(1.15g、85.9%)を固体として得た。mp92.5−94.5℃。
AI)シンナモニトリルの反応
Figure 2011505682
シンナモニトリル(1g、7.74mmol)およびヒドロキシルアミン(0.71cm3、11.6mmol、1.5eq)をEtOH(7cm3)中でAO6のために記載したように反応させ(精製に二つのクロマトグラフィー分離を必要とした)、N’−ヒドロキシシンナムイミドアミド(0.88g、70%)を明るい橙色固体として得た。mp85−87℃(文献値93℃)。
AJ)5−シアノフタリドの反応
Figure 2011505682
5−シアノフタリド(1g、6.28mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.77cm3、0.83g、12.6mmol、2eq)をEtOH(50cm3)に溶解した溶液を室温で60時間攪拌し、次いで還流下で3時間攪拌した。室温まで冷却した後、一晩放置し、形成された固体を濾過により収集し、高真空ライン中で乾燥して、生成物N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミド(1.04g、86.2%)を白色固体として得た。mp223−226℃(分解)。
AK)4−クロロベンゾニトリルの反応
Figure 2011505682
4−クロロベンゾニトリル(1g、7.23mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.67cm3、10.9mmol、1.5eq)をEtOH(12.5cm3)に溶解した溶液を還流下で48時間攪拌した。溶媒を減圧下で除去し、残留物をCH2Cl2(10cm3)で洗浄して、生成物4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド(0.94g、76%)を白色固体として得た。mp133−135℃。
AL)3−(フェニルアミノ)プロパンニトリルの反応
Figure 2011505682
3−(フェニルアミノ)プロパンニトリル(1g、6.84mmol)およびNH2OH(50%水溶液、0.63cm3、10.26mmol)をEtOH(10cm3)に溶解した溶液を還流するように24時間加熱し、その後、溶媒および過剰のヒドロキシルアミンをロータリーエバポレーターにより除去した。残留物に水(10cm3)を添加し、混合物をCH2Cl2(100cm3)で抽出した。抽出物を減圧下で濃縮し、残留物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、Et2O)により精製して、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド(0.77g、62.8%)を白色固体として得た。mp93−95℃(文献値mp91−91.5℃)。
AM)4−ピリジンカルボニトリルの反応
Figure 2011505682
EtOH(10cm3)中のピリジンカルボニトリル(1g、9.6mmol)およびヒドロキシルアミン(50%水溶液、0.88cm3.14.4mmol、1.5eq)を還流下で18時間攪拌し、その後、揮発性物質を減圧下で除去し、残留物をEtOHから再結晶して、生成物N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミド(1.01g、76.7%)を固体として得た。mp203−205℃。
イソブチルアルデヒド、マロン酸ジエチル、シアノアセトアミド、無水グリシン、グリシン、およびマロノニトリルのシアノ化および続くヒドロキシルアミンとの反応からの化合物は、対応するアミドキシムを製造しない。しかし、これらのモノおよびマルチ−シアノエチル化生成物は、それら自身が良好なキレート特性を有することを示し、かつ同表面からの洗浄残留物に関し用いることができる。
本願明細書において種々の特定の材料、方法、および実施例について言及することにより、本発明を記載し、説明したが、本発明は本明細書において選択された材料および方法の特定の組み合わせに制限されるものでないことは理解されるだろう。数多くのそのような詳細は、当業者により認められうるものとして含むことができる。本願明細書および実施例は例示としてのみみなされるものであり、本願発明の意図する範囲および精神は以下の請求項により示される。本願で言及した全ての引用文献、特許、および特許出願は全て、本願明細書に参照により組み込まれる。

Claims (21)

  1. 少なくとも一のアミドキシム官能基を含む少なくとも一の化合物を含む半導体処理組成物。
  2. 前記アミドキシムが以下の構造のいずれかまたはそれらの互変異性体:
    Figure 2011505682
    を有し、
    式中、R、Ra、RbおよびRcはアルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから独立して選択されることを特徴とする請求項1に記載の半導体処理組成物。
  3. アミドキシム官能基の中心炭素に直接結合した基がアルキル基、ヘテロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基であることを特徴とする請求項1に記載の半導体処理組成物。
  4. 前記組成物が実質的に金属を含まないことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体処理組成物。
  5. 前記アミドキシムが、求核剤と無置換または置換アクリロニトリルとの反応および続くCN基のアミドキシムへの転換により得られることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の半導体処理組成物。
  6. 前記CN基のアミドキシムへの転換が、金属イオンの存在を生じないヒドロキシルアミンとの反応により達成されることを特徴とする請求項5に記載の半導体処理組成物。
  7. 前記アミドキシム基を含む前記化合物は二またはそれ以上のアミドキシム官能基を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体処理組成物。
  8. 前記アミドキシムが、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトール、3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド、3,3’,3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N’,3−ジヒドロキシプロパンイミドアミド、NN’−ヒドロキアセトイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(メチルアミノ)プロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシベンズイミドアミド、3,3’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N’−ヒドロキシオクタンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−フェニルプロパンイミドアミド、3−アミノ−N−ヒドロキシ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド、3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパン酸、3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロパンアミド、N’1,N’6−ジヒドロキシアジプイミドアミド、N’1,N’10−ジヒドロキシデカンビス(イミドアミド)、N’−ヒドロキシイソニコチンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−メチルベンズイミドアミド、イソインドリン−1,3−ジオンジオキシム、N’,2−ジヒドロキシアセトイミドアミド、2−クロロ−N’−ヒドロキシアセトイミドアミド、生成物N’−ヒドロキシ−2−フェニルアセトイミドアミド、2−アミノ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミド、2,2’−アザンジイルビス(N’−ヒドロキシアセトイミドアミド)、N’−ヒドロキシ−1−オキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキシイミドアミド、3−アミノイソキノリン−1(4H)−オンオキシムまたは3−(ヒドロキシアミノ)−3,4−ジヒドロイソキノリン−1−アミン、N’−ヒドロキシシンナムイミドアミド、4−シアノ−N’−ヒドロキシブタンイミドアミドおよび4−クロロ−N’−ヒドロキシベンズイミドアミドからなる群から選択されるアミドキシムであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体処理組成物。
  9. 前記アミドキシムが、1,2,3,4,5,6−ヘキサキス−O−[3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロピルヘキシトール、3,3’,3’’,3’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(アザントリイル))テトラキス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(ジエチルアミノ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3,3’−(ピペラジン−1,4−ジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3−(2−エトキシエトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、3−(2−(2−(ジメチルアミノ)エトキシ)エトキシ)−N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド、N’−ヒドロキシ−3−(フェニルアミノ)プロパンイミドアミド、3,3’,3’’−ニトリロトリス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2−ビス((3−(ヒドロキシアミノ)−3−イミノプロポキシ)メチル)プロパン−1,3−ジイル)ビス(オキシ)ビス(N−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、3,3’−(2,2’−(メチルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル)ビス(オキシ))ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)、N,N−ビス(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピル)アセトアミド、3,3’−(2−(N’−ヒドロキシカルバムイミドイル)フェニルアザンジイル)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)および3,3’−(2,2’−(3−アミノ−3−(ヒドロキシイミノ)プロピルアザンジイル)ビス(エタン−2,1−ジイル))ビス(オキシ)ビス(N’−ヒドロキシプロパンイミドアミド)からなる群から選択されるアミドキシムであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体処理組成物。
  10. 前記組成物が水性であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  11. 二またはそれ以上のアミドキシム官能基を含む少なくとも一のデンドリマーを含む請求項1から10のいずれか一項に記載の半導体処理組成物。
  12. 半導体デバイスを製造する方法であって、請求項1から11のいずれか一項に記載の半導体処理組成物を基材に処理することを含むことを特徴とする方法。
  13. 半導体処理において、請求項1から11のいずれか一項に記載の半導体処理組成物を使用する方法。
  14. 半導体処理組成物のためのアミドキシムを調製する方法であって、
    (a)シアノエチル化触媒、求核剤およびα−不飽和ニトリルを混合し、シアノエチル化生成物を製造する工程と、
    (b)前記シアノエチル化生成物中の少なくとも一のシアノエチル基をアミドキシム官能基に転換する工程と
    を含むことを特徴とする方法。
  15. 前記工程(a)における触媒が金属イオンを含まないことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記触媒が一またはそれ以上の有機アンモニウムヒドロキシドであり、好ましくは弁じるトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド五水和物、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドおよびトリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシドからなる群から選択されることを特徴とする請求項14または15に記載の方法。
  17. 前記求核剤が求核剤中心として酸素または窒素を含むことを特徴とする請求項14から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記求核剤が−NR12および−OHから選択され、式中R1およびR2はアルキル、ヘテロアルキル、アリールおよびヘテロアリールからなる群から独立して選択されることを特徴とする請求項14から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記アミドキシルが前記シアノエチル化生成物中のシアノ基とヒドロキシルアミン源との反応により形成されることを特徴とする請求項14から17のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記アミドキシムは、前記シアノエチル化生成物中のシアノ基と、金属イオンの存在を生じないヒドロキシルアミンとの反応により形成されることを特徴とする請求項14から19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 電子的用途のための半導体の製造中の基材表面の処理方法であって、請求項14から20のいずれか一項の方法を含み、さらに(c)基材の表面に前記アミドキシムを適用することを含むことを特徴とする方法。
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