JP5919882B2 - コバルト化合物の混合物、及び当該コバルト化合物の混合物を用いたコバルト含有薄膜の製造方法 - Google Patents
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本発明の反応(A)において使用するアルキルアルカリ金属化合物は、前記の一般式(2)において示される。その一般式(2)において、R4は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基、n−デシル基等の炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Mはリチウム原子、ナトリウム原子又はカリウム原子等のアルカリ金属を示す。なお、これらのアルキルアルカリ金属化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
本発明の反応(B)において使用するジハロゲノコバルト化合物は、前記の一般式(5)において示される。その一般式(5)において、Xは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示す。
攪拌装置、温度計を備えた内容積200mlのフラスコに、1,2−ブチレンオキシド20.8g(288mmol)、50%ジメチルアミン水溶液31g(345mmol)及び水100mlを加えた後、攪拌しながら室温下で15時間反応させた。反応終了後、反応混合物をジエチルエーテル300mlで分液抽出し、ジエチルエーテル層を減圧下で濃縮して、1−ジメチルアミノブタン−2−オール27.2gを得た(単離収率;80%)。
なお、1−ジメチルアミノブタン−2−オールの物性値は以下の通りであった。
攪拌装置、滴下漏斗、温度計を備えた内容積200mlのフラスコに、1−ジメチルアミノブタン−2−オール33.0g(281mmol)及び塩化メチレン100mlを加え、次いで、混合液を0℃に保ちながら、塩化チオニル37.0(310mmol)をゆるやかに滴下した。滴下後、混合液を0℃で30分間攪拌した後、攪拌しながら20℃にて15時間反応させた。反応終了後、反応混合物を減圧下で濃縮した後、得られた白色の塩をジエチルエーテル300mLで洗浄した後に乾燥させ、1−ジメチルアミノブタン−2−クロライド塩酸塩41.4gを得た(単離収率;85%)。
なお、1−ジメチルアミノブタン−2−クロライド塩酸塩の物性値は以下の通りであった。
攪拌装置、温度計を備えた内容積300mlのフラスコに、2−(ジメチルアミノ)ブタンクロリド塩酸塩25.0g(158mmol)、t−ブチルアミン69.4g(949mmol)及び水3mlを加えた後、攪拌しながら60℃で10時間反応させた。反応終了後、反応混合物をヘキサン200mlで分液し、有機層を減圧下で濃縮した。得られた濃縮物を減圧蒸留(120℃、12kPa)して、1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノブタン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノブタン混合物(混合比9:1)19.2gを得た(単離収率;77%)。
なお、1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノブタン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノブタン混合物は以下の物性値に示される新規の化合物である。
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積50mlのフラスコに、アルゴン雰囲気にて、参考例3で得られた1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノブタン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノブタンの混合物(混合比9:1)3.15g(19.9mmol)及びヘキサン15mlを加えた。次いで、混合液を0℃に保ちながら、1.65mol/lのn−ブチルリチウムのへキサン溶液10ml(16.5mmol)をゆるやかに滴下した。滴下後、混合液を0℃で30分間攪拌した後、攪拌しながら20℃にて2時間反応させた。反応終了後、反応液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を真空下で乾燥させて、1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)リチウムの混合物を得た。
なお、1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)リチウム混合物は、そのまま次の反応へ用いた。
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、アルゴン雰囲気にて、無水塩化コバルト(II)1.07g(8.25mmol)及びテトラヒドロフラン20mlを加え、2時間攪拌させた。次いで、参考例4で得られた1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)リチウムの混合物のテトラヒドロフラン溶液20mlを、液温を0℃に保ちながらゆるやかに滴下した後、攪拌しながら20℃で6時間反応させた。反応終了後、反応液を減圧下で濃縮し、得られた濃縮物にヘキサン100mlを加えて攪拌させた。濾過後、濾液を減圧下で濃縮し、濃縮物を減圧下で蒸留(130℃、13.3Pa)させて、暗褐色液体として、ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト混合物2.60gを得た(単離収率;79%)。
なお、ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルトの混合物は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるコバルト含有量;13.5質量%
(計算値;14.7質量%)
本発明のコバルト化合物の混合物を用いて、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。なお、蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
(蒸着条件)
コバルト化合物;実施例1で得られた化合物
(ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノブタン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノブタン−N,N’)コバルト(混合物)
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量;10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
膜厚;200nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
(蒸着条件)
コバルト化合物;ビス(N−tert−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(特許文献6記載の化合物)
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;10sccm
アンモニア流量;10sccm
基板材料;SiO2/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
膜厚;40nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;3%(炭素原子換算)
窒素含有率;7%(窒素原子換算)
4 反応器
10B 気化器ヒータ
10C 反応器ヒータ
20 原料コバルト化合物融液
21 基板
Claims (3)
- 一般式(1aa)、(1bb)及び(1ab)からなるコバルト化合物の混合物。
- 一般式(2)
(式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Mはアルカ
リ金属原子を示す。)
で示されるアルキルアルカリ金属化合物と、一般式(3a)及び(3b)
からなるジアミン化合物の混合物とを反応させて、一般式(4a)及び(4b)
で示される(アミドアミノアルカン)アルキル金属化合物の混合物を得、次いで、これに
一般式(5)
(式中、Xはハロゲン原子を示す。)
で示されるジハロゲノコバルト化合物を反応させる、請求項1記載のコバルト化合物の混
合物の製造方法。 - 請求項1に記載のコバルト化合物の混合物をコバルト供給源として用いた化学気相蒸着
法によるコバルト含有薄膜の製造方法。
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