JP2023115908A - ヨウ素含有金属化合物およびこれを含む薄膜蒸着用組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】本開示は、ヨウ素を含む金属化合物、これを含む金属含有薄膜蒸着用組成物およびこれを用いた金属含有薄膜の製造方法に関する。【解決手段】一実施形態による薄膜蒸着用組成物は、常温で液体状態で存在して保管および取り扱いに優れ、高い反応性を有することから、これを用いて、金属薄膜を効率的に形成することができる。【選択図】図１
Description
本開示は、ヨウ素を含む金属化合物、これを含む金属含有薄膜蒸着用組成物、および前記薄膜蒸着用組成物を用いた金属含有薄膜の製造方法に関する。
現在使用されているフォトレジストであるＣＡＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｒｅｓｉｓｔ）は、高い敏感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）のために設計されているが、一般的な元素構成（主に、より少ない量（ｓｍａｌｌｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ）のＯ、Ｆ、Ｓを有する、Ｃ）が１３．５ｎｍの波長でフォトレジストを過剰に透明にすることによって敏感度を減少させる現象が現れ得る。
また、ＣＡＲは、小さいピッチャーサイズで粗さ（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）の問題によって工程上効率が減少するか、酸触媒を用いた工程で光速度（ｐｈｏｔｏｓｐｅｅｄ）が減少するにつれてＬＥＲ（Ｌｉｎｅ ｅｄｇｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が増加することが報告されており、これを解決するために、ＥＵＶ（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒｏｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィのための無機化合物（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）が求められている（韓国公開特許ＫＲ１０－２０２２－００００３６６Ａ）。
一実施形態は、金属含有薄膜の前駆物質として使用可能なヨウ素含有金属化合物およびこれを含む金属含有薄膜蒸着用組成物を提供する。
他の一実施形態は、前記金属含有薄膜蒸着用組成物を用いた金属含有薄膜の製造方法を提供する。
一実施形態は、下記化学式１で表される化合物を提供する。
［化学式１］
前記化学式１中、
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
Ｒ１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよい。
［化学式１］
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
Ｒ１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよい。
他の一実施形態は、前記一実施形態によるヨウ素含有金属化合物を含む金属含有薄膜蒸着用組成物を提供する。
他の一実施形態は、前記一実施形態による金属含有薄膜蒸着用組成物を用いる金属含有薄膜の製造方法を提供する。
本開示は、ヨウ素を含有する金属化合物、これを含む金属含有薄膜蒸着用組成物およびこれを用いた金属含有薄膜の製造方法に関し、一実施形態による薄膜蒸着用組成物は、常温で液体状態で存在して保管および取り扱いに優れ、高い反応性を有することから、これを用いて金属薄膜を効率的に形成することができる。
本明細書に記載の実施形態は、様々な他の形態に変形可能であり、一実施形態による技術が以下に説明する実施形態に限定されない。さらに、明細書の全体においてある構成要素を「含む」、「備える」、「含有する」、または「有する」とは、特別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味し、さらに挙げられていない要素、材料または工程を排除しない。
本明細書で使用される数値範囲は、下限値と上限値とその範囲内でのすべての値、定義される範囲の形態と幅で論理的に誘導される増分、二重限定されたすべての値および互いに異なる形態に限定された数値範囲の上限および下限のすべての可能な組み合わせを含む。一例として、組成の含量が１０％～８０％または２０％～５０％に限定された場合、１０％～５０％または５０％～８０％の数値範囲も本明細書に記載のものとして解釈すべきである。本明細書で特別な定義がない限り、実験誤差または値の四捨五入によって発生する可能性がある数値範囲以外の値も定義された数値範囲に含まれる。
以下、本明細書において特別な定義がない限り、「約」は、明示されている値の３０％、２５％、２０％、１５％、１０％または５％以内の値として考えられる。
本明細書において、「アルキル」は、炭素および水素原子のみで構成された直鎖または分岐鎖の炭化水素を意味し、１個～７個、１個～５個または１個～４個の炭素を有することができる。
本の明細書において、「アルケニル」は、鎖の任意の位置に一つまたは多数の炭素－炭素二重結合を有する炭化水素を意味し、単一置換または多重置換されることができる。例えば、アルケニル基は、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ブタジエニル基、ペンタジエニル基、ヘキサジエニル基などを含むことができる。
本明細書において、「脱離基（ｌｅａｖｉｎｇｇｒｏｕｐ）」は、他の官能基または原子による置換反応（例えば、親核性置換反応）により置換されることができる官能基または原子を指し、例えば、モノＣ１－７アルキルアミンまたはジＣ１－７アルキルアミンであってもよく、これに限定されるものではない。
本明細書において、「ジアルキルアミン」に含まれる二つのアルキル基は、同一であってもよく、相違していてもよい。
一実施形態は、下記化学式１で表されるヨウ素含有金属化合物を提供する。
［化学式１］
前記化学式１中、
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
Ｒ１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよい。
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
Ｒ１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよい。
一実施形態によるヨウ素含有金属化合物は、金属にモノアルキルアミノまたはジアルキルアミノ基とヨウ素基がともに導入されることにより、薄膜蒸着用前駆体として使用される場合、向上した物性を有する金属含有薄膜を製造することができる。一実施形態において、前記ヨウ素含有金属化合物は、ヨウ素および金属を含有することにより、ＥＵＶに対する光吸収率および／または光放出率の効果に優れ、フォトリソグラフィ工程に使用されるハードマスクとして有効に使用されることができる。
一実施形態において、前記Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキルまたはメチルであることができる。
一実施形態において、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－６アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキル、メチル、Ｃ２－７アルケニル、Ｃ２－６アルケニル、Ｃ２－５アルケニル、Ｃ２－４アルケニル、Ｃ２－３アルケニルまたはビニル（エテニル）であることができる。ここで、前記アルケニルは、不飽和炭素が直接連結されるか、または不飽和炭素がアルキレンを挟んで連結されたものを含む。また、一実施形態において、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、－ＮＲ５Ｒ６であることができ、ここで、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素または直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－６アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキルまたはメチルであることができる。
一実施形態において、前記Ｍは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅまたはＰｏであることができ、前記Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３および／またはＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよい。
一実施形態において、前記ヨウ素金属化合物は、下記化学式２で表される化合物であることができる。
［化学式２］
前記化学式２中、
Ｍ１は、第１４族金属であり、
Ｒ１１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ１２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ１３およびＲ１４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ１５Ｒ１６であり、前記Ｒ１５およびＲ１６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであってもよい。
一実施形態において、前記Ｍ１は、ＳｎまたはＴｅであることができる。
一実施形態において、前記Ｒ１１およびＲ１３は、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキルまたはメチルであることができる。
Ｍ１は、第１４族金属であり、
Ｒ１１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ１２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ１３およびＲ１４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ１５Ｒ１６であり、前記Ｒ１５およびＲ１６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであってもよい。
一実施形態において、前記Ｍ１は、ＳｎまたはＴｅであることができる。
一実施形態において、前記Ｒ１１およびＲ１３は、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキルまたはメチルであることができる。
一実施形態において、前記Ｒ１３およびＲ１４は、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－６アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキル、メチル、Ｃ２－７アルケニル、Ｃ２－６アルケニル、Ｃ２－５アルケニル、Ｃ２－４アルケニル、Ｃ２－３アルケニルまたはビニル（エテニル）であることができる。ここで、前記アルケニルは、不飽和炭素が直接連結されるか、または不飽和炭素がアルキレンを挟んで連結されたものを含む。また、一実施形態において、前記Ｒ１３およびＲ１４は、それぞれ独立して、－ＮＲ１５Ｒ１６であることができ、ここで、Ｒ１５およびＲ１６は、それぞれ独立して、水素または直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－６アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキルまたはメチルであることができる。
一実施形態において、前記ヨウ素金属化合物は、下記化学式３で表される化合物であることができる。
［化学式３］
前記化学式３中、
Ｍ２は、第１５族金属であり、
Ｒ２１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ２３は、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ２５Ｒ２６であり、前記Ｒ２５およびＲ２６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであってもよい。
Ｍ２は、第１５族金属であり、
Ｒ２１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ２３は、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ２５Ｒ２６であり、前記Ｒ２５およびＲ２６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであってもよい。
一実施形態において、前記Ｍ２は、ＳｂまたはＢｉであることができる。
一実施形態において、前記Ｒ２１およびＲ２２は、それぞれ独立して、直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキルまたはメチルであることができる。
一実施形態において、前記Ｒ２３は、直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－６アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキル、メチル、Ｃ２－７アルケニル、Ｃ２－６アルケニル、Ｃ２－５アルケニル、Ｃ２－４アルケニル、Ｃ２－３アルケニルまたはビニル（エテニル）であることができる。ここで、前記アルケニルは、不飽和炭素が直接連結されるか、または不飽和炭素がアルキレンを挟んで連結されたものを含む。また、一実施形態において、前記Ｒ２３は、－ＮＲ２５Ｒ２６であることができ、ここで、Ｒ２５およびＲ２６は、それぞれ独立して、水素または直鎖または分岐鎖のＣ１－７アルキル、Ｃ１－６アルキル、Ｃ１－５アルキル、Ｃ１－４アルキル、Ｃ１－３アルキル、Ｃ１－２アルキルまたはメチルであることができる。
一実施形態において、前記化学式２で表される化合物は、
であることができる。
前記Ｍ１は、第１４族金属であり、例えば、ＳｎまたはＴｅであることができる。
一実施形態において、前記化学式３で表される化合物は、
であることができる。
前記Ｍ２は、第１５族金属であり、例えば、ＳｂまたはＢｉであることができる。
ただし、具体的な化合物は、化学式１、化学式２または化学式３で表される化合物の一例示であって、必ずしもこれに限定されるものではない。
前記化合物は、本明細書により開示される技術分野の通常の技術者が認識することができる範囲内で可能な方法により製造されることができる。
具体的な一例として、一実施形態による前記化学式１で表されるヨウ素含有金属化合物は、下記化学式１１の化合物と下記化学式１２の化合物を反応させて製造されることができる。
［化学式１１］
前記化学式１１中、
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
Ｒ１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよく、
Ｌは、脱離基である。
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
Ｒ１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよく、
Ｌは、脱離基である。
［化学式１２］
ＭＩｘ
ＭＩｘ
前記化学式１２中、
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
ｘは、Ｍの酸化数に応じて選択され、１以上の整数である。
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
ｘは、Ｍの酸化数に応じて選択され、１以上の整数である。
前記化学式１１および化学式１２のＭ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、化学式１に関する上述のことを適用することができる。
一実施形態による前記ヨウ素含有金属化合物の製造方法は、前記化学式１で表されるヨウ素含有金属化合物を合成した後、約５０℃～８０℃または５０℃～７０℃の温度、および０．１Ｔｏｒｒ～１．０Ｔｏｒｒ、または０．３Ｔｏｒｒ～０．８Ｔｏｒｒの圧力で精製するステップをさらに含むことができる。
一実施形態において、前記有機溶媒は、通常、有機合成に使用される溶媒を使用することができ、例えば、ヘキサン、ペンタン、ジクロロメタン（ＤＣＭ）、ジクロロエタン（ＤＣＥ）、トルエン、アセトニトリル、ニトロメタン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、および／またはＮ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）を使用することができる。
他の一実施形態は、一実施形態によるヨウ素含有金属化合物を含む金属含有薄膜蒸着用組成物を提供する。
一実施形態において、前記金属含有薄膜蒸着用組成物は、金属－ヨウ素（Ｍ－Ｉ）結合および１個以上の金属－窒素（Ｍ－Ｎ）結合を有するヨウ素含有金属化合物を含むことで、原子層蒸着法、および／または気相蒸着法などの工程を用いた金属薄膜蒸着工程の反応性を向上させ、さらに、形成された金属含有薄膜の密度および純度を高めることができる。
また、本発明の一実施形態による金属含有薄膜蒸着用組成物は、金属およびヨウ素基を有するヨウ素含有金属化合物を含むことで、これより製造された金属含有薄膜は、ＥＵＶに対する光吸収率および光放出効果に優れる。
一実施形態において、前記金属含有薄膜蒸着用組成物は、常温で液体であることから取り扱いおよび保管が容易であり、高い蒸着率で高純度の様々な薄膜を製造することができ、一実施形態による金属含有薄膜蒸着用組成物を用いて製造した薄膜は、耐久性および電気的特性に優れ、透湿度にも優れる。
他の一実施形態は、前記金属含有薄膜蒸着用組成物を用いる金属含有薄膜の製造方法を提供する。
一実施形態において、前記製造方法は、本明細書により開示される技術分野における通常の技術者が認識することができる範囲内で可能な方法であれば、制限なく適用することができ、例えば、原子層蒸着法（ＡＬＤ）、気相蒸着法（ＣＶＤ）、有機金属化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、低圧気相蒸着法（ＬＰＣＶＤ）、プラズマ強化気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）またはプラズマ強化原子蒸着法（ＰＥＡＬＤ）により行われることができる。
一実施形態において、前記金属含有薄膜の製造方法は、下記ステップを含むことができる。
チャンバ内に装着された基板の温度を８０℃～４００℃に維持するステップ；
基板上に前記ヨウ素含有薄膜蒸着用組成物を接触させて前記基板上に吸着させるステップ；および
前記ヨウ素含有薄膜蒸着用組成物が吸着された基板に反応ガスを注入してヨウ素含有薄膜を形成させるステップ。
基板上に前記ヨウ素含有薄膜蒸着用組成物を接触させて前記基板上に吸着させるステップ；および
前記ヨウ素含有薄膜蒸着用組成物が吸着された基板に反応ガスを注入してヨウ素含有薄膜を形成させるステップ。
一実施形態において、前記製造方法は、パージ（ｐｕｒｇｅ）して未反応の反応物を形成された薄膜周りから除去するステップをさらに含むことができる。
一実施形態において、前記反応ガスは、酸素、オゾン、蒸留水、過酸化水素、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア、窒素、ヒドラジン、アミン、ジアミン、一酸化炭素、二酸化炭素、飽和または不飽和のＣ１－１２炭化水素、水素、アルゴンおよび／またはヘリウム、またはこれらの混合気体であることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
一実施形態による金属含有薄膜の製造方法は、目的とする薄膜の構造または熱的特性によって蒸着条件が調節されることができ、蒸着条件の例としては、前記一実施形態による金属含有薄膜蒸着用組成物の投入流量、反応ガス、キャリアガスの投入流量、圧力、ＲＦパワー、基板温度などが例示されることができる。例えば、金属含有薄膜蒸着用組成物の投入流量は、１０ｃｃ／ｍｉｎ～１０００ｃｃ／ｍｉｎ、キャリアガスは、１０ｃｃ／ｍｉｎ～１０００ｃｃ／ｍｉｎ、反応ガスの流量は、１ｃｃ／ｍｉｎ～１５００ｃｃ／ｍｉｎ、圧力は、０．５Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは、５０Ｗ～１０００Ｗ、または４００Ｗ～８００Ｗであることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
一実施形態による金属含有薄膜の製造方法に使用される基板は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰのうち一つ以上の半導体材料を含む基板；ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板；石英基板；またはディスプレイ用ガラス基板；ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ、ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ ＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ）、ポリカーボネート（ＰＣ、ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）などのプラスチック基板；であることができるが、これに限定されるものではない。
また、前記金属含有薄膜は、前記基板に直接薄膜を形成する他に、前記基板と金属含有薄膜との間に多数の導電層、遺伝層または絶縁層などが形成されることができる。
他の一実施形態は、一実施形態による金属含有薄膜蒸着用組成物を用いて基板上に金属含有薄膜が蒸着された多層構造体を提供する。
一実施形態において、前記薄膜は、ヨウ素および金属（Ｍ）を含有する酸化膜、窒化膜、酸窒化膜、炭素窒化膜またはケイ素窒化膜であるか、またはトランジスターのゲート絶縁膜またはキャパシタの誘電膜であることもでき、特に、ＥＵＶを使用するフォトレジスト薄膜であることができる。
以下、実施例および実験例を下記に具体的に例示して説明する。ただし、後述する実施例および実験例は、一実施形態の一部を例示するものであって、本明細書に記載の技術がこれに限定されるものと解釈してはならない。
＜実施例１＞ｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズの製造
［化学式Ａ］
５００ｍＬフラスコにｔ－ブチルトリス（ジメチルアミノ）スズ１３．０ｇ（０．０４２ｍｏｌ）を投入し、次いで、ヘキセンを１００ｍＬ投入した後、常温を維持して撹拌し、ｔ－ブチルトリス（ジメチルアミノ）スズ溶液を製造した。他の５００ｍＬフラスコにＳｎＩ４ １０．０ｇ（０．０１６ｍｏｌ）を投入し、次いで、ｎ－ヘキセン１００ｍＬを投入した後、撹拌して十分に希釈した。この溶液の内部温度を－１０℃に維持して前記製造されたｔ－ブチルトリス（ジメチルアミノ）スズ溶液を徐々に投入した後、常温で４時間撹拌し、ｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを合成した。反応完了後、フィルタを通して残余物を除去し、減圧の下で溶媒および副生成物を除去した。その後、６２℃の温度および０．５Ｔｏｒｒの圧力下で精製し、ｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズ（ｔ－Ｂｕｔｙｌｂｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｉｏｄｏｔｉｎ）を３ｇ取得した。
［化学式Ａ］
１Ｈ ＮＭＲ （Ｃ６Ｄ６） ： δ ２．６６（ｓ， １２Ｈ）， δ １．１４（ｓ， ９Ｈ）
図１に実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズのＴＧＡ分析結果を示し、これにより、実施例１のスズ化合物が約１１０℃で単一蒸発ステップを有することが分かり、５００℃で残余物の質量（ｒｅｓｉｄｕｅ ｍａｓｓ）は２３．４％と確認されて、迅速な気化を特徴として気化することが分かる。このような結果として、実施例１のスズ化合物は熱安定性が非常に優れていることが分かる。
＜実施例２＞トリス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズの製造
［化学式Ｂ］
５００ｍＬフラスコにテトラ（ジメチルアミノ）スズ７．０ｇ（０．０２３ｍｏｌ）を投入し、次いで、エーテルを１００ｍＬを投入した後、常温を維持して撹拌し、テトラ（ジメチルアミノ）スズ溶液を製造した。他の５００ｍＬフラスコにＳｎＩ４ ５．０ｇ（０．００８ｍｏｌ）を投入し、次いで、Ｎ－ヘキセン１００ｍＬを投入した後、十分に撹拌した。この溶液の内部温度を－１０℃に維持してテトラ（ジメチルアミノ）スズ溶液を徐々に投入した後、常温で４時間撹拌し、トリス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを合成した。反応完了後、フィルタを通して残余物を除去し、減圧の下で溶媒および副生成物を除去し、トリス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズ（Ｔｒｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｉｏｄｏｔｉｎ）を取得した。
［化学式Ｂ］
その後、６５℃の温度および０．５Ｔｏｒｒの圧力下で精製し、トリス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズ（Ｔｒｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｉｏｄｏｔｉｎ）を２ｇ取得した。
１Ｈ ＮＭＲ （Ｃ６Ｄ６） ： δ ２．５４（ｓ， １８Ｈ）
図２に実施例２で製造されたトリス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズのＴＧＡ分析結果を示し、これにより、実施例２のスズ化合物が約１２０℃で単一蒸発ステップを有することが分かり、５００℃で残余物の質量（ｒｅｓｉｄｕｅ ｍａｓｓ）は２５．０％と確認されて、迅速な気化を特徴として気化することが分かる。このような結果として、実施例２のスズ化合物が熱安定性が非常に優れていることが分かる。
＜実施例３＞ビス（ジメチルアミノ）ヨウ素アンチモンの製造
［化学式Ｃ］
５００ｍＬフラスコにＳｂＩ３ ５．０ｇ（０．００９ｍｏｌ）を投入し、次いで、トルエン１００ｍＬを投入した後、十分に撹拌した。この溶液の内部温度を－１０℃に維持してテトラ（ジメチルアミノ）アンチモン５．０ｇ（０．０１９ｍｏｌ）溶液を徐々に投入した後、常温で４時間撹拌し、ビス（ジメチルアミノ）ヨウ素アンチモンを合成した。反応完了後、フィルタを通して残余物を除去し、減圧の下で溶媒および副生成物を除去し、ビス（ジメチルアミノ）ヨウ素アンチモン５ｇを取得した。
［化学式Ｃ］
その後、５０℃温度および０．２６Ｔｏｒｒの圧力の下で精製し、トリス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズ２ｇを取得した。
１Ｈ ＮＭＲ （Ｃ６Ｄ６） ： δ ２．４９（ｓ， １２Ｈ）
図３は実施例３で製造されたビス（ジメチルアミノ）ヨウ素アンチモンのＴＧＡ分析結果を示し、これにより、実施例３のアンチモン化合物が約１３７℃で単一蒸発ステップを有することが分かり、５００℃で残余物の質量（ｒｅｓｉｄｕｅ ｍａｓｓ）は２８．２％と確認されて、迅速な気化を特徴として気化することが分かる。このような結果として、実施例３のアンチモン化合物は熱安定性が非常に優れていることが分かる。
＜実施例４＞ビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素アンチモンの製造
［化学式Ｄ］
５００ｍＬフラスコにＳｂＩ３ ５．０ｇ（０．００９ｍｏｌ）を投入し、次いで、トルエン１００ｍＬを投入した後、十分に撹拌した。この溶液の内部温度を－１０℃に維持してトリス（メチルエチルアミノ）アンチモン５．６ｇ（０．０２ｍｏｌ）溶液を徐々に投入した後、常温で４時間撹拌し、ビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素アンチモンを合成した。反応完了後、フィルタを通して残余物を除去した後、減圧の下で溶媒および副生成物を除去し、ビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素アンチモン７ｇを取得した。
［化学式Ｄ］
その後、５０℃の温度および０．１９Ｔｏｒｒの圧力下で精製し、ビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素アンチモン２ｇを取得した。
１Ｈ ＮＭＲ （Ｃ６Ｄ６） ： δ ２．３６（ｑ， ４Ｈ）， δ ２．１７（ｓ， ６Ｈ）， δ ０．９４（ｔ， ６Ｈ）
図４は実施例４で製造されたビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素アンチモンのＴＧＡ分析結果を示し、これにより、実施例４のアンチモン化合物が約１２４℃で単一蒸発ステップを有することが分かり、５００℃で残余物の質量（ｒｅｓｉｄｕｅ ｍａｓｓ）は２５．１％と確認されて、迅速な気化を特徴として気化することが分かる。このような結果として、実施例４のアンチモン化合物は熱安定性が非常に優れていることが分かる。
＜実施例５＞
プラズマ強化原子層蒸着法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化スズ薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスは酸素ガスを使用した。
プラズマ強化原子層蒸着法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化スズ薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスは酸素ガスを使用した。
酸化スズ薄膜が形成される基板はシリコン基板を使用し、シリコン基板は蒸着チャンバ内に移送し、下記表１に記載の温度を一定に維持した。
前駆体が充填されたステンレススチール材質のバブラータイプのキャニスターは、表１に記載の所定の前駆体の蒸気圧になるように温度を維持した。蒸気化した前駆体は、アルゴンガスをキャリアガスとしてチャンバ内に移送され、シリコン基板に吸着された。次に、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。反応ガスである酸素ガスを下記表１に記載の所定のプラズマパワーを使用して反応工程を実施した。また、反応副生成物を除去するために、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。上記のような原子層蒸着工程を１周期として、所定周期を繰り返して酸化スズ薄膜を形成しており、詳細な評価条件および結果は表１のとおりである。
また、酸化スズ薄膜の組成は、Ｘ線光電子分光法により分析されており、炭素と窒素およびヨウ素は検出されず、純粋な酸化スズ薄膜を得ることができることを確認した。
＜実施例６＞
原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化スズ薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスはオゾンガスを使用した。
原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化スズ薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスはオゾンガスを使用した。
酸化スズ薄膜が形成される基板はシリコン基板を使用し、シリコン基板は蒸着チャンバ内に移送して下記表２に記載の所定温度に維持した。
前駆体が充填されたステンレススチール材質のバブラータイプのキャニスターは、下記表２に記載の所定の前駆体の蒸気圧になるように温度を維持した。蒸気化した前駆体は、アルゴンガスをキャリアガスとしてチャンバ内に移送され、シリコン基板に吸着された。次に、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施し、反応ガスであるオゾンガスを使用して反応工程を実施した。また、反応副生成物を除去するために、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。上記のような原子層蒸着工程を１周期として、所定の周期を繰り返して酸化スズ薄膜を形成しており、詳細な評価条件および結果は表２のとおりである。
また、酸化スズ薄膜の組成はＸ線光電子分光法により分析されたが、炭素と窒素は検出されず純粋な酸化スズ薄膜を得ることができることを確認した。
＜実施例７＞
プラズマ強化原子層蒸着法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってスズ含有薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスは二酸化炭素ガスを使用した。
プラズマ強化原子層蒸着法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってスズ含有薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスは二酸化炭素ガスを使用した。
スズ含有薄膜が形成される基板はシリコン基板を使用し、シリコン基板は蒸着チャンバ内に移送して下記表３に記載の所定温度に維持した。
前駆体が充填されたステンレススチール材質のバブラータイプのキャニスターは、下記表３に記載の所定の前駆体の蒸気圧になるように温度を維持した。蒸気化した前駆体は、アルゴンガスをキャリアガスとしてチャンバ内に移送され、シリコン基板に吸着された。次に、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。反応ガスである二酸化炭素ガスを下記表３に記載の所定のプラズマパワーを使用して反応工程を実施した。また、反応副生成物を除去するために、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。上記のような原子層蒸着工程を１周期として、所定の周期を繰り返して酸化スズ含有薄膜を形成しており、詳細な評価条件および結果は表３のとおりである。
また、スズ含有薄膜の組成は、Ｘ線光電子分光法により分析されており、炭素およびヨウ素が各５～１０％含有された薄膜として確認された。
＜実施例８＞
化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってスズ含有薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスは水蒸気を使用した。
化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってスズ含有薄膜を製造した。前駆体としては実施例１で製造されたｔ－ブチルビス（ジメチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスは水蒸気を使用した。
スズ含有薄膜が形成される基板はシリコン基板を使用し、シリコン基板は蒸着チャンバ内に移送して下記表４に記載の所定温度に維持した。
前駆体が充填されたステンレススチール材質のバブラータイプのキャニスターは、下記表４に記載の所定の前駆体の蒸気圧になるように温度を維持した。蒸気化した前駆体は、アルゴンガスをキャリアガスとしてチャンバ内に移送された。また、反応ガスである水蒸気は水が充填されたステンレススチール材質のバブラータイプのキャニスターを下記表４に記載の所定の蒸気圧になるように温度を維持し、アルゴンガスをキャリアガスとしてチャンバ内に移送した。また、工程圧力は、スロットルバルブを用いてチャンバの圧力が一定に維持されるように調節した。このように、前記前駆体と水蒸気を用いて化学気相蒸着方法を行ってスズ含有薄膜を形成しており、詳細な評価条件および結果は表４のとおりである。
また、スズ含有薄膜の組成は、Ｘ線光電子分光法により分析されており、炭素とヨウ素が各５～１０％含有された薄膜として確認された。
＜実施例９＞
実施例７で製造したスズ含有薄膜を用いて、スズ含有薄膜のパターニングを実施した。
実施例７で製造したスズ含有薄膜を用いて、スズ含有薄膜のパターニングを実施した。
２４ｎｍのピッチで１：１ライン－空間ピッチャーを形成するために、極紫外線（ＥＵＶ、ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィ装置で約７６ｍＪ／ｃｍ２の露出でＥＵＶを使用してパターニングした。次いで、３分間約１５０℃で焼成し、２－ヘプタノンで約１５秒間現像した後、同じ溶媒でリンシングをした。
図５は２４ｎｍのピッチでシリコン基板上に形成されたライン／空間パターンの走査電子顕微鏡のイメージである。
パターンのイメージに示されているように、２４ｎｍの狭いピッチでも１：１のライン／空間パターンが均一に形成されたことを確認することができる。
＜実施例１０＞
プラズマ強化原子層蒸着法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化アンチモン薄膜を製造した。前駆体としては実施例４で製造されたビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素アンチモンを使用し、反応ガスは酸素ガスを使用した。
プラズマ強化原子層蒸着法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化アンチモン薄膜を製造した。前駆体としては実施例４で製造されたビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素アンチモンを使用し、反応ガスは酸素ガスを使用した。
酸化アンチモン薄膜が形成される基板はシリコン基板を使用し、シリコン基板は蒸着チャンバ内に移送して下記表５に記載の温度に一定に維持した。
前駆体が充填されたステンレススチール材質のバブラータイプのキャニスターは、表５に記載の所定の前駆体の蒸気圧になるように温度を維持した。蒸気化した前駆体は、アルゴンガスをキャリアガスとしてチャンバ内に移送され、シリコン基板に吸着された。次に、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。反応ガスである酸素ガスを下記表５に記載の所定のプラズマパワーを使用して反応工程を実施した。また、反応副生成物を除去するために、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。上記のような原子層蒸着工程を１周期として、所定の周期を繰り返して酸化アンチモン薄膜を形成しており、詳細な評価条件および結果は表５のとおりである。
また、酸化アンチモン薄膜の組成は、Ｘ線光電子分光法により分析されており、炭素と窒素およびヨウ素は検出されず、純粋な酸化アンチモン薄膜を得ることができることを確認した。
＜実施例１１＞
原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化アンチモン薄膜を製造した。前駆体としては実施例４で製造されたビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスはオゾンガスを使用した。
原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって酸化アンチモン薄膜を製造した。前駆体としては実施例４で製造されたビス（メチルエチルアミノ）ヨウ素スズを使用し、反応ガスはオゾンガスを使用した。
酸化アンチモン薄膜が形成される基板はシリコン基板を使用し、シリコン基板は蒸着チャンバ内に移送して下記表６に記載の所定温度に維持した。
前駆体が充填されたステンレススチール材質のバブラータイプのキャニスターは、下記表６に記載の所定の前駆体の蒸気圧になるように温度を維持した。蒸気化した前駆体は、アルゴンガスをキャリアガスとしてチャンバ内に移送され、シリコン基板に吸着された。次に、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施し、反応ガスであるオゾンガスを使用して反応工程を実施した。また、反応副生成物を除去するために、アルゴンガスを使用してパージ工程を実施した。上記のような原子層蒸着工程を１周期として、所定の周期を繰り返して酸化アンチモン薄膜を形成しており、詳細な評価条件および結果は表６のとおりである。
また、酸化アンチモン薄膜の組成は、Ｘ線光電子分光法により分析されており、炭素と窒素は検出されず、純粋な酸化アンチモン薄膜を得ることができることを確認した。
以上、一実施形態を実施例および実験例により詳細に説明しているが、一実施形態の範囲は、特定の実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって解釈すべきである。
Claims (10)
- 下記化学式１で表される、ヨウ素含有金属化合物。
［化学式１］
Ｍは、第１４族金属、第１５族金属または第１６族金属であり、
Ｒ１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよい。 - 前記Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、Ｃ１－５アルキルであり、
前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、Ｃ１－５アルキル、Ｃ２－５アルケニルまたは－ＮＲ５Ｒ６であり、前記Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－５アルキルであり、
Ｍの金属酸化数に応じて、前記Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して存在しなくてもよい、請求項１に記載のヨウ素含有金属化合物。 - 前記ヨウ素含有金属化合物は、下記化学式２または化学式３で表される、請求項１に記載のヨウ素含有金属化合物。
［化学式２］
Ｍ１は、第１４族金属であり、
Ｒ１１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ１２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ１３およびＲ１４は、それぞれ独立して、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ１５Ｒ１６であり、前記Ｒ１５およびＲ１６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであってもよい。
［化学式３］
Ｍ２は、第１５族金属であり、
Ｒ２１は、水素またはＣ１－７アルキルであり、
Ｒ２２は、Ｃ１－７アルキルであり、
Ｒ２３は、Ｃ１－７アルキル、Ｃ２－７アルケニルまたは－ＮＲ２５Ｒ２６であり、前記Ｒ２５およびＲ２６は、それぞれ独立して、水素またはＣ１－７アルキルであってもよい。 - 前記Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１およびＲ２２は、それぞれ独立して、Ｃ１－５アルキルであり、
前記Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ２３は、それぞれ独立して、Ｃ１－５アルキルまたはＣ２－５アルケニルであるか、または前記Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ２５およびＲ２６がそれぞれ独立して、水素またはＣ１－５アルキルである、請求項３に記載のヨウ素含有金属化合物。 - 前記化学式２で表される化合物は、下記化合物群から選択されるいずれか一つである、請求項３に記載のヨウ素金属化合物。
- 前記化学式３で表される化合物は、下記化合物群から選択されるいずれか一つである、請求項３に記載のヨウ素金属化合物。
- 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のヨウ素含有金属化合物を含む金属含有薄膜蒸着用組成物。
- 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のヨウ素含有金属化合物、またはこれを含む金属含有薄膜蒸着用組成物を用いる金属含有薄膜の製造方法。
- 前記製造方法は、下記ステップを含む、請求項８に記載の金属含有薄膜の製造方法。
チャンバ内に装着された基板の温度を３０℃～４００℃に維持するステップ；
基板上に前記ヨウ素含有金属化合物またはこれを含む金属含有薄膜蒸着用組成物を接触させて前記基板上に吸着させるステップ；および
前記ヨウ素含有金属化合物が吸着された基板に反応ガスを注入して金属含有薄膜を形成させるステップ。 - 前記反応ガスは、酸素、オゾン、蒸留水、過酸化水素、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア、窒素、ヒドラジン、アミン、ジアミン、一酸化炭素、二酸化炭素、飽和または不飽和のＣ１－１２炭化水素、水素、アルゴンおよびヘリウムからなる群から選択されるいずれか一つ以上である、請求項９に記載の金属含有薄膜の製造方法。
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