JPH11256330A - 膜形成方法及び膜形成材料 - Google Patents
膜形成方法及び膜形成材料Info
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- JPH11256330A JPH11256330A JP5517998A JP5517998A JPH11256330A JP H11256330 A JPH11256330 A JP H11256330A JP 5517998 A JP5517998 A JP 5517998A JP 5517998 A JP5517998 A JP 5517998A JP H11256330 A JPH11256330 A JP H11256330A
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Abstract
することである。 【解決手段】 金属系膜を形成する為の材料であって、
一分子内に、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合し
た単位を二つ以上有すると共に、前記一価金属Mに配位
結合した安定化配位子を有するものであり、前記安定化
配位子が下記一般式〔I〕で表される群の中から選ばれ
る。 【化1】 一般式〔I〕 (但し、R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,
R8 は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素
数1〜10のアルケン基、炭素数1〜10のアルキン
基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数1〜10の置
換アリール基、Siを含む炭素数1〜10のアルキル
基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン基、Siを含
む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含む炭素数1〜
10のアリール基、Siを含む炭素数1〜10の置換ア
リール基の群の中から選ばれるいずれかであり、R1 ,
R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,R8 は同じでも
異なるものでも良い。l,mは0〜10の整数であ
る。)
Description
る。
れた(+1)配位錯体は、気相中において100〜20
0℃程度の低温で分解する為、CVD(ケミカルベーパ
ーデポジション、化学気相成長法)により銅膜の形成に
用いられる。すなわち、銅の配位子で安定化された(+
1)配位錯体は、低温で分解することから、高温熱処理
に弱いLSIの銅配線の為の成膜に利用される。
1)配位錯体のCVDへの利用にも問題がある。すなわ
ち、これまで提案されて来た銅の配位子で安定化された
(+1)配位錯体、例えばヘキサフルオロアセチルアセ
トナト銅:配位子(HfacCu:L)を用いたCVD
による銅膜の形成は、HfacCu:L+HfacC
u:L→Cu+(Hfac)2 Cu+2Lの化学反応に
基づく。つまり、HfacCu:Lが二分子ないと、厳
密に言うならば、HfacCu:L同士が衝突しなけれ
ば銅膜が形成されない。
確率は、気相成長のような希薄な条件下では、それだけ
小さい。従って、HfacCu:L同士の衝突が起き難
いから、衝突に起因するCuの初期核は形成され難く、
HfacCu:Lを用いてのCVDによる銅膜は形成さ
れ難い。又、CVDでは、初期核の発生状態が膜の質に
も影響を及ぼす。そして、膜質の観点からは数多くの核
が発生することが望ましい。
二分子ないと、すなわちHfacCu:L同士が衝突し
なければCuが生成しない為、そして気相成長のような
希薄な条件下ではHfacCu:L同士が衝突する確率
は小さい為、核の発生数もそれだけ少ない。従って、本
発明が解決しようとする第1の課題は、高品質な膜を効
率良く提供できる技術を提供することである。
特に、高品質な銅系膜を効率良く提供できる技術を提供
することである。
金属Mとβ−ジケトンとが配位結合した単位を一分子内
に二つ以上含む配位錯体を、基板が存する室内に供給す
る工程と、供給された前記配位錯体が分解し、基板上に
Mが付着する工程と、前記付着工程の後、乾式メッキ手
段により金属系膜を形成する工程とを有することを特徴
とする膜形成方法によって解決される。
形成する工程は、例えばヘキサフルオロアセチルアセト
ナト銅(I)1,5−シクロオクタジエン、ヘキサフル
オロアセチルアセトナト銅(I)ジメチル−1,5−シ
クロオクタジエン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト
銅(I)シクロオクタテトラエン、ヘキサフルオロアセ
チルアセトナト銅(I)ノルボルネン、ヘキサフルオロ
アセチルアセトナト銅(I)ノルボルナジエン、ヘキサ
フルオロアセチルアセトナト銅(I)トリメチルビニル
シラン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)ビ
ストリメチルシリルアセチレンの群の中から選ばれる一
つ又は二つ以上を用いた気相成長により金属系膜を形成
する工程を好ましいものとして挙げることが出来る。
位結合した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体を、
基板が存する室内に供給する工程と、供給された前記配
位錯体が分解し、基板上にMが付着する工程と、前記付
着工程の後、湿式メッキ手段により金属系膜を形成する
工程とを有することを特徴とする膜形成方法によって解
決される。
属Mとβ−ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に
二つ以上含む配位錯体を、基板が存する室内に供給する
工程と、供給された前記配位錯体が分解し、基板上にM
が付着する工程と、前記付着工程の後、一価金属Mとβ
−ジケトンとが配位結合した単位を一つだけ有する配位
錯体を用いた気相成長により金属系膜を形成する工程と
を有することを特徴とする膜形成方法によって解決され
る。
Mとβ−ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に二
つ以上含む配位錯体を、基板が存する室内に供給する工
程と、供給された前記配位錯体が分解し、基板上にMが
付着する工程と、前記付着工程の後、一価金属Mとβ−
ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に二つ以上含
む配位錯体より蒸気圧が高く、かつ、一価金属Mとβ−
ジケトンとが配位結合した単位を一つだけ有する配位錯
体を用いた気相成長により金属系膜を形成する工程とを
有することを特徴とする膜形成方法によって解決され
る。
Cuとβ−ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に
二つ以上含む配位錯体を、基板が存する室内に供給する
工程と、供給された前記配位錯体が分解し、基板上に銅
が付着する工程と、前記付着工程の後、乾式メッキ手段
或いは湿式メッキ手段により銅系膜を形成する工程とを
有することを特徴とする銅膜形成方法によって解決され
る。
位結合した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体を、
基板が存する室内に供給する工程と、供給された前記配
位錯体が分解し、基板上に銅が付着する工程と、前記付
着工程の後、一価金属Cuとβ−ジケトンとが配位結合
した単位を一つだけ有する配位錯体を用いた気相成長に
より銅系膜を形成する工程とを有することを特徴とする
銅膜形成方法によって解決される。
配位結合した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体
を、基板が存する室内に供給する工程と、供給された前
記配位錯体が分解し、基板上に銅が付着する工程と、前
記付着工程の後、一価金属Cuとβ−ジケトンとが配位
結合した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体より蒸
気圧が高く、かつ、一価金属Cuとβ−ジケトンとが配
位結合した単位を一つだけ有する配位錯体を用いた気相
成長により銅系膜を形成する工程とを有することを特徴
とする銅膜形成方法によって解決される。
配位結合した単位を一つだけ有する配位錯体としては、
例えばヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)1,
5−シクロオクタジエン、ヘキサフルオロアセチルアセ
トナト銅(I)ジメチル−1,5−シクロオクタジエ
ン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)シクロ
オクタテトラエン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト
銅(I)ノルボルネン、ヘキサフルオロアセチルアセト
ナト銅(I)ノルボルナジエン、ヘキサフルオロアセチ
ルアセトナト銅(I)トリメチルビニルシラン、ヘキサ
フルオロアセチルアセトナト銅(I)ビストリメチルシ
リルアセチレン等を好ましいものとして挙げることが出
来る。
る為の材料であって、一分子内に、一価金属Mとβ−ジ
ケトンとが配位結合した単位を二つ以上有すると共に、
前記一価金属Mに配位結合した安定化配位子を有するも
のであり、前記安定化配位子が下記一般式〔I〕で表さ
れる群の中から選ばれるいずれかであることを特徴とす
る膜形成材料によって解決される。
る為の材料であって、一分子内に、一価金属Mとβ−ジ
ケトンとが配位結合した単位を二つ以上有すると共に、
前記一価金属Mに配位結合した安定化配位子を有するも
のであり、前記安定化配位子が下記一般式〔II〕で表
される群の中から選ばれるいずれかであることを特徴と
する膜形成材料によって解決される。
る為の材料であって、一分子内に、一価金属Mとβ−ジ
ケトンとが配位結合した単位を二つ以上有すると共に、
前記一価金属Mに配位結合した安定化配位子を有するも
のであり、前記安定化配位子が下記一般式〔III〕で
表される群の中から選ばれるいずれかであることを特徴
とする膜形成材料によって解決される。
る為の材料であって、一分子内に、一価金属Mとβ−ジ
ケトンとが配位結合した単位を二つ以上有すると共に、
前記一価金属Mに配位結合した安定化配位子を有するも
のであり、前記安定化配位子が下記一般式〔IV〕で表
される群の中から選ばれるいずれかであることを特徴と
する膜形成材料によって解決される。
R6 ,R7 ,R8 は、水素原子、炭素数1〜10のアル
キル基、炭素数1〜10のアルケン基、炭素数1〜10
のアルキン基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数1
〜10の置換アリール基、Siを含む炭素数1〜10の
アルキル基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン基、
Siを含む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含む炭
素数1〜10のアリール基、Siを含む炭素数1〜10
の置換アリール基の群の中から選ばれるいずれかであ
る。中でも、R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R
7 ,R8として好ましいのは、−H,−CH3 ,−CF
3 ,−C2 H5 ,−C2 F5 ,−C3 H7 ,−C
3 F7 ,−C4 H9 ,−C4 F9 ,−C≡CH,−C=
CH2 ,−CH2 CH=CH2 の群の中から選ばれるい
ずれかである。R1 ,R2 ,R3,R4 ,R5 ,R6 ,
R7 ,R8 は同じでも異なるものでも良い。l,mは0
〜10の整数である。
14は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数
1〜10のアルケン基、炭素数1〜10のアルキン基、
炭素数1〜10のアリール基、炭素数1〜10の置換ア
リール基、Siを含む炭素数1〜10のアルキル基、S
iを含む炭素数1〜10のアルケン基、Siを含む炭素
数1〜10のアルキン基、Siを含む炭素数1〜10の
アリール基、Siを含む炭素数1〜10の置換アリール
基の群の中から選ばれるいずれかである。中でも、
R9 ,R10,R11,R12,R13,R14として好ましいの
は、−H,−CH3 ,−CF3 ,−C2 H5 ,−C2 F
5 ,−C3 H7 ,−C3 F7 ,−C4 H9 ,−C
4 F9 ,−C≡CH,−C=CH2 ,−CH2 CH=C
H2 の群の中から選ばれるいずれかである。R9 ,
R10,R11,R12,R13,R14は同じでも異なるもので
も良い。nは0〜10の整数である。
原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10の
アルケン基、炭素数1〜10のアルキン基、炭素数1〜
10のアリール基、炭素数1〜10の置換アリール基、
Siを含む炭素数1〜10のアルキル基、Siを含む炭
素数1〜10のアルケン基、Siを含む炭素数1〜10
のアルキン基、Siを含む炭素数1〜10のアリール
基、Siを含む炭素数1〜10の置換アリール基の群の
中から選ばれるいずれかである。中でも、R15,R16,
R17,R18として好ましいのは、−H,−CH3 ,−C
F3,−C2 H5 ,−C2 F5 ,−C3 H7 ,−C3 F
7 ,−C4 H9 ,−C4 F9,−C≡CH,−C=CH
2 ,−CH2 CH=CH2 の群の中から選ばれるいずれ
かである。R15,R16,R17,R18は同じでも異なるも
のでも良い。
〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケン基、炭
素数1〜10のアルキン基、炭素数1〜10のアリール
基、炭素数1〜10の置換アリール基、Siを含む炭素
数1〜10のアルキル基、Siを含む炭素数1〜10の
アルケン基、Siを含む炭素数1〜10のアルキン基、
Siを含む炭素数1〜10のアリール基、Siを含む炭
素数1〜10の置換アリール基の群の中から選ばれるい
ずれかである。中でも、R19,R 20として好ましいの
は、−H,−CH3 ,−CF3 ,−C2 H5 ,−C2 F
5 ,−C3 H7 ,−C3 F7 ,−C4 H9 ,−C
4 F9 ,−C≡CH,−C=CH2,−CH2 CH=C
H2 の群の中から選ばれるいずれかである。R19,R20
は同じでも異なるものでも良い。oは1〜10の整数で
ある。
OCHRCOR1b(但し、Rは水素原子、ハロゲン原
子、又はアルキル基(特に、−CH3 ,−C2 H5 )。
R1a,R1bはアルキル基(特に、−CH3 ,−C
2 H5 ,−C3 H7 ,−C4 H9 )、フッ化アルキル基
(特に、−CF3 ,−C2 F5 ,−C3 F7 ,−C4 F
9 )、アリール基、又は置換(置換基は、例えば−CH
3 ,−C2 H5 ,−C3 H7 ,−C4 H9 ,−CF3 ,
−C2 F5 ,−C3 F7 ,−C4 F9 等)アリール基)
で表されるものが好ましい。中でも、β−ジケトンは、
トリフルオロアセチルアセトン(Tfac)及びヘキサ
フルオロアセチルアセトン(Hfac)の群の中から選
ばれるものが好ましい。特に、Hfacである。
金属系膜を形成する為の材料を用い、かつ、上記本発明
になる膜形成方法を用いることによって解決される。
又、前記第1及び第2の課題は、Cu系膜を形成する為
の材料であって、下記の一般式〔Ia〕で表される群の
中から選ばれる銅の配位錯体からなることを特徴とする
膜形成材料によって解決される。
て、下記の一般式〔IIa〕で表される群の中から選ば
れる銅の配位錯体からなることを特徴とする膜形成材料
によって解決される。又、Cu系膜を形成する為の材料
であって、下記の一般式〔IIIa〕で表される群の中
から選ばれる銅の配位錯体からなることを特徴とする膜
形成材料によって解決される。
て、下記の一般式〔IVa〕で表される群の中から選ば
れる銅の配位錯体からなることを特徴とする膜形成材料
によって解決される。
6 ,R7 ,R8 は、水素原子、炭素数1〜10のアルキ
ル基、炭素数1〜10のアルケン基、炭素数1〜10の
アルキン基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数1〜
10の置換アリール基、Siを含む炭素数1〜10のア
ルキル基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン基、S
iを含む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含む炭素
数1〜10のアリール基、Siを含む炭素数1〜10の
置換アリール基の群の中から選ばれるいずれかである。
中でも、R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,
R 8 として好ましいのは、−H,−CH3 ,−CF3 ,
−C2 H5 ,−C2 F5 ,−C3 H7 ,−C3 F7 ,−
C4 H9 ,−C4 F9 ,−C≡CH,−C=CH2,−
CH2 CH=CH2 の群の中から選ばれるいずれかであ
る。R1 ,R2 ,R 3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,R8
は同じでも異なるものでも良い。l,mは0〜10の整
数である。
R14は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素
数1〜10のアルケン基、炭素数1〜10のアルキン
基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数1〜10の置
換アリール基、Siを含む炭素数1〜10のアルキル
基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン基、Siを含
む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含む炭素数1〜
10のアリール基、Siを含む炭素数1〜10の置換ア
リール基の群の中から選ばれるいずれかである。中で
も、R9 ,R10,R11,R12,R13,R14として好まし
いのは、−H,−CH3 ,−CF3 ,−C2 H5 ,−C
2 F5 ,−C3 H7 ,−C3 F7,−C4 H9 ,−C4
F9 ,−C≡CH,−C=CH2 ,−CH2 CH=CH
2の群の中から選ばれるいずれかである。R9 ,R10,
R11,R12,R13,R14は同じでも異なるものでも良
い。nは0〜10の整数である。
素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10
のアルケン基、炭素数1〜10のアルキン基、炭素数1
〜10のアリール基、炭素数1〜10の置換アリール
基、Siを含む炭素数1〜10のアルキル基、Siを含
む炭素数1〜10のアルケン基、Siを含む炭素数1〜
10のアルキン基、Siを含む炭素数1〜10のアリー
ル基、Siを含む炭素数1〜10の置換アリール基の群
の中から選ばれるいずれかである。中でも、R15,
R16,R17,R18として好ましいのは、−H,−C
H3 ,−CF 3 ,−C2 H5 ,−C2 F5 ,−C
3 H7 ,−C3 F7 ,−C4 H9 ,−C4 F 9 ,−C≡
CH,−C=CH2 ,−CH2 CH=CH2 の群の中か
ら選ばれるいずれかである。R15,R16,R17,R18は
同じでも異なるものでも良い。
1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケン基、
炭素数1〜10のアルキン基、炭素数1〜10のアリー
ル基、炭素数1〜10の置換アリール基、Siを含む炭
素数1〜10のアルキル基、Siを含む炭素数1〜10
のアルケン基、Siを含む炭素数1〜10のアルキン
基、Siを含む炭素数1〜10のアリール基、Siを含
む炭素数1〜10の置換アリール基の群の中から選ばれ
るいずれかである。中でも、R19,R20として好ましい
のは、−H,−CH3 ,−CF3 ,−C2 H5 ,−C2
F5,−C3 H7 ,−C3 F7 ,−C4 H9 ,−C4 F
9 ,−C≡CH,−C=CH 2 ,−CH2 CH=CH2
の群の中から選ばれるいずれかである。R19,R20は同
じでも異なるものでも良い。oは1〜10の整数であ
る。
て、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメ
チルジビニルシラン、トリス(ヘキサフルオロアセチル
アセトナト銅)メチルトリビニルシラン、テトラキス
(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)テトラビニル
シラン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)
ジエトキシジビニルシラン、ビス(ヘキサフルオロアセ
チルアセトナト銅)メチルフェニルジビニルシラン、ビ
ス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジフェニル
ジビニルシラン、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセ
トナト銅)フェニルトリビニルシラン、ビス(ヘキサフ
ルオロアセチルアセトナト銅)ジメチルジアリルシラ
ン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)メチ
ルフェニルジアリルシラン、ビス(ヘキサフルオロアセ
チルアセトナト銅)ジフェニルジアリルシラン、テトラ
キス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)テトラア
リロキシシラン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセト
ナト銅)1,5−ヘキサジイン、ビス(ヘキサフルオロ
アセチルアセトナト銅)1,7−オクタジインの群の中
から選ばれるいずれか一つ又は二つ以上の混合物である
ことを特徴とする膜形成材料によって解決される。中で
も、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメ
チルジビニルシランによって解決される。
明になるCu系膜を形成する為の材料を用い、かつ、上
記本発明になる膜形成方法を用いることによって解決さ
れる。本発明では、例えばβ−ジケトンが配位結合した
酸化数が+1の銅(I)を一分子内に二つ以上含む配位
錯体を用いたから、従来のHfacCu:Lのような分
子同士の衝突過程を要さず、下記の反応式で示す通り、
一分子のみの分解によってCuが生成する。
c)2 Cu+L 従って、気相成長のような希薄な条件下でも効率よく膜
が形成される。又、分子同士の衝突過程を要することな
く、一分子のみの分解によってCuが生成するから、気
相成長のような希薄な条件下でも数多くの初期核が発生
する。従って、良質な膜が得られる。
連続して広がっている状態のものだけを指すのではな
く、不連続、例えば斑点状のように核が付着したような
形態のものを含む意味で用いている。特に、一般式
〔I〕,〔II〕,〔III〕,〔IV〕,〔Ia〕,
〔IIa〕,〔IIIa〕,〔IVa〕が関与する膜形
成材料における膜とは、平面的に連続して広がっている
状態のものだけを指すのではなく、不連続、例えば斑点
状のように核(初期核)が付着したような形態のものを
含む意味で用いている。
影響されることを前述したが、この初期核を数多く形成
する為に、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)
が一分子内に二つ以上含まれる本発明の銅の配位錯体を
利用することが考えられるからである。そして、ヘキサ
フルオロアセチルアセトナト銅(I)が一分子内に二つ
以上含まれる本発明の銅の配位錯体、例えば(Hfac
Cu)2 :Lを用いて初期核が効率良く形成されれば、
その後の膜成長は、従来のHfacCu:Lの如く、一
分子内に一つのHfacCuしか持たない銅の配位錯体
を用いてCVDにより行っても良いからである。このよ
うな二段階のステップを経て平面的に連続して広がって
いる膜を形成する場合、(HfacCu)2 :Lの蒸気
圧とHfacCu:Lの蒸気圧とを比べると、(Hfa
cCu)2 :Lの方が蒸気圧は概して低い為、これに起
因して成膜効率が低いものの、(HfacCu)2 :L
を用いた場合には初期核が数多く形成され、そして数多
くの初期核が形成された後でHfacCu:Lを用いて
気相成長によりCu系膜を形成した場合には、Hfac
Cu:Lの蒸気圧が高い為に成膜レートが高く、高品質
な膜を効率良く形成できることから、好ましい。
膜)とせず、金属系膜(M系膜、Cu系膜)としたの
は、例えば気相成長時の雰囲気が酸化性の雰囲気である
と、金属の酸化物系の膜となるからである。
金属Mとβ−ジケトンとが配位結合した単位を一分子内
に二つ以上含む配位錯体を、基板が存する室内に供給す
る工程と、供給された前記配位錯体が分解し、基板上に
Mが付着する工程と、前記付着工程の後、乾式メッキ手
段(例えば、CVDやPVD等の手段)により金属系膜
を形成する工程とを有するものである。乾式メッキ手段
により金属系膜を形成する工程は、例えばヘキサフルオ
ロアセチルアセトナト銅(I)1,5−シクロオクタジ
エン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)ジメ
チル−1,5−シクロオクタジエン、ヘキサフルオロア
セチルアセトナト銅(I)シクロオクタテトラエン、ヘ
キサフルオロアセチルアセトナト銅(I)ノルボルネ
ン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)ノルボ
ルナジエン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅
(I)トリメチルビニルシラン、ヘキサフルオロアセチ
ルアセトナト銅(I)ビストリメチルシリルアセチレン
の群の中から選ばれる一つ又は二つ以上を用いた気相成
長により金属系膜を形成する工程が一例として挙げられ
る。又、本発明になる膜形成方法は、一価金属Mとβ−
ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に二つ以上含
む配位錯体を、基板が存する室内に供給する工程と、供
給された前記配位錯体が分解し、基板上にMが付着する
工程と、前記付着工程の後、湿式メッキ手段(例えば、
電解或いは無電解メッキ手段)により金属系膜を形成す
る工程とを有するものである。又、本発明になる膜形成
方法は、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合した単
位を一分子内に二つ以上含む配位錯体を、基板が存する
室内に供給する工程と、供給された前記配位錯体が分解
し、基板上にMが付着する工程と、前記付着工程の後、
一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合した単位を一つ
だけ有する配位錯体を用いた気相成長により金属系膜を
形成する工程とを有するものである。又、本発明になる
膜形成方法は、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合
した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体を、基板が
存する室内に供給する工程と、供給された前記配位錯体
が分解し、基板上にMが付着する工程と、前記付着工程
の後、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合した単位
を一分子内に二つ以上含む配位錯体より蒸気圧が高く、
かつ、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合した単位
を一つだけ有する配位錯体を用いた気相成長により金属
系膜を形成する工程とを有するものである。又、本発明
になる膜形成方法は、一価金属Cuとβ−ジケトンとが
配位結合した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体
を、基板が存する室内に供給する工程と、供給された前
記配位錯体が分解し、基板上に銅が付着する工程と、前
記付着工程の後、乾式メッキ手段或いは湿式メッキ手段
により銅系膜を形成する工程とを有するものである。
又、本発明になる膜形成方法は、一価金属Cuとβ−ジ
ケトンとが配位結合した単位を一分子内に二つ以上含む
配位錯体を、基板が存する室内に供給する工程と、供給
された前記配位錯体が分解し、基板上に銅が付着する工
程と、前記付着工程の後、一価金属Mとβ−ジケトンと
が配位結合した単位を一つだけ有する配位錯体を用いた
気相成長により銅系膜を形成する工程とを有するもので
ある。又、本発明になる膜形成方法は、一価金属Cuと
β−ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に二つ以
上含む配位錯体を、基板が存する室内に供給する工程
と、供給された前記配位錯体が分解し、基板上に銅が付
着する工程と、前記付着工程の後、一価金属Cuとβ−
ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に二つ以上含
む配位錯体より蒸気圧が高く、かつ、一価金属Mとβ−
ジケトンとが配位結合した単位を一つだけ有する配位錯
体を用いた気相成長により銅系膜を形成する工程とを有
するものである。一価金属Cuとβ−ジケトンとが配位
結合した単位を一つだけ有する配位錯体としては、例え
ばヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)1,5−
シクロオクタジエン、ヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト銅(I)ジメチル−1,5−シクロオクタジエン、ヘ
キサフルオロアセチルアセトナト銅(I)シクロオクタ
テトラエン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅
(I)ノルボルネン、ヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト銅(I)ノルボルナジエン、ヘキサフルオロアセチル
アセトナト銅(I)トリメチルビニルシラン、ヘキサフ
ルオロアセチルアセトナト銅(I)ビストリメチルシリ
ルアセチレン等が挙げられる。
段階として、一価金属M(Mは、例えばCu)とβ−ジ
ケトンとが配位結合した単位を一分子内に二つ以上含む
配位錯体の分解によりMを基板上に付着させて核を形成
し、Mが基板上に付着して初期核が形成された後、第二
段階として、公知な薄膜形成技術、例えば一価金属Mと
β−ジケトンとが配位結合した単位を一分子内に一つだ
け有する配位錯体を用いたCVDにより初期核上に連続
した膜を形成する点にある。
る。本発明になる膜形成材料は、金属系膜を形成する為
の材料であって、一分子内に、一価金属Mとβ−ジケト
ンとが配位結合した単位を二つ以上有すると共に、前記
一価金属Mに配位結合した安定化配位子を有するもので
あり、前記安定化配位子が上記一般式〔I〕,一般式
〔II〕,一般式〔III〕,一般式〔IV〕で表され
る群の中から選ばれるいずれかである。β−ジケトン
は、R1aCOCHRCOR1b(但し、Rは水素原子、ハ
ロゲン原子、又はアルキル基(特に、−CH3 ,−C2
H5 )。R1a,R1bはアルキル基(特に、−CH3 ,−
C2 H5 ,−C3 H7 ,−C4 H9 )、フッ化アルキル
基(特に、−CF3 ,−C2 F5 ,−C3 F7 ,−C4
F9 )、アリール基、又は置換(置換基は、例えば−C
H3,−C2 H5 ,−C3 H7 ,−C4 H9 ,−C
F3 ,−C2 F5 ,−C3 F7 ,−C4 F9 等)アリー
ル基)で表されるものである。中でも、トリフルオロア
セチルアセトン(Tfac)又はヘキサフルオロアセチ
ルアセトン(Hfac)である。特に、Hfacであ
る。
を形成する為の材料であって、上記一般式〔Ia〕,一
般式〔IIa〕,一般式〔IIIa〕,一般式〔IV
a〕で表される群の中から選ばれる銅の配位錯体からな
る。特に、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト
銅)ジメチルジビニルシラン、トリス(ヘキサフルオロ
アセチルアセトナト銅)メチルトリビニルシラン、テト
ラキス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)テトラ
ビニルシラン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト銅)ジエトキシジビニルシラン、ビス(ヘキサフルオ
ロアセチルアセトナト銅)メチルフェニルジビニルシラ
ン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジフ
ェニルジビニルシラン、トリス(ヘキサフルオロアセチ
ルアセトナト銅)フェニルトリビニルシラン、ビス(ヘ
キサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメチルジアリル
シラン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)
メチルフェニルジアリルシラン、ビス(ヘキサフルオロ
アセチルアセトナト銅)ジフェニルジアリルシラン、テ
トラキス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)テト
ラアリロキシシラン、ビス(ヘキサフルオロアセチルア
セトナト銅)1,5−ヘキサジイン、ビス(ヘキサフル
オロアセチルアセトナト銅)1,7−オクタジインの群
の中から選ばれるいずれか一つ又は二つ以上の混合物で
ある。
ス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメチルジ
ビニルシランの合成方法について、簡単に述べる。合成
は窒素雰囲気下で行った。先ず、亜酸化銅100g
(1.57mol)を500mlのクロロホルムに懸濁
させた。そして、乾燥剤の存在下で60分間攪拌した
後、ジメチルジビニルシラン25g(0.223mo
l)を加えて更に60分間攪拌した。この後、ヘキサフ
ルオロアセチルアセトン92g(0.442mol)を
30分間かけて滴下した。続いて、30分間攪拌し、ろ
過、脱水、カラム精製を経、40g(28%)の液体の
ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメチル
ジビニルシランを得た。
ナト銅)ジメチルジビニルシランについてのH−NMR
は、CH3 −Si(6H,σ−0.01,s),CH2
=CH−Si(6H,σ3.9−4.2,m),COC
HCO(2H,σ6.17,s)であった。又、ビス
(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメチルジビ
ニルシランは、図1に示す熱分析から判る通り、気化性
が良好である。但し、対応するヘキサフルオロアセチル
アセトナト銅トリメチルビニルシランよりは高温でなけ
れば気化し難い。
トナト銅)ジメチルジビニルシランを挙げて本発明を具
体的に説明する。尚、ビス(ヘキサフルオロアセチルア
セトナト銅)ジメチルジビニルシラン以外の本発明にな
る配位錯体でも同様な結果が得られた。又、β−ジケト
ンと配位結合する一価金属Mとしては、上記した銅の他
にも、例えば銀、ロジウム、イリジウム等が挙げられ
る。
雰囲気下で行った。先ず、シリコン基板7を分解反応炉
5に入れ、ヒーター6で分解反応炉5を300℃に加熱
した。次に、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリ
メチルビニルシラン1bが入れられた気化容器2b内に
キャリアーガスとしてヘリウムを流量100ml/分で
バブリングし、気化させた。この時の気化容器2bの温
度は27.5℃に制御された。そして、気化したヘキサ
フルオロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシラン
を配管4を経て分解反応炉5に導入した。
メチルビニルシランの導入後20秒経過してからシリコ
ン基板7を取り出した。取り出したシリコン基板7を電
子顕微鏡で観察した処、Cu核の生成が疎らにしか認め
られなかった。
雰囲気下で行った。先ず、シリコン基板7を分解反応炉
5に入れ、ヒーター6で分解反応炉5を300℃に加熱
した。次に、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト
銅)ジメチルジビニルシラン1aが入れられた気化容器
2a内にキャリアーガスとしてヘリウムを流量100m
l/分でバブリングし、気化させた。この時の気化容器
2aの温度は27.5℃に制御された。そして、気化し
たビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメチ
ルジビニルシランを配管4を経て分解反応炉5に導入し
た。
銅)ジメチルジビニルシランの導入後20秒経過してか
らシリコン基板7を取り出した。取り出したシリコン基
板7を電子顕微鏡で観察した処、Cu核の生成が比較例
1の場合よりも高密度で認められた。
雰囲気下で行った。先ず、シリコン基板7を分解反応炉
5に入れ、ヒーター6で分解反応炉5を300℃に加熱
した。次に、気化容器2a内にビス(ヘキサフルオロア
セチルアセトナト銅)ジメチルジビニルシラン1aを入
れ、気化容器2b内にヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト銅トリメチルビニルシラン1bを入れた。
アーガスとしてヘリウムを流量100ml/分でバブリ
ングし、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)
ジメチルジビニルシランを気化させた。この時の気化容
器2aの温度は40℃に制御された。気化したビス(ヘ
キサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメチルジビニル
シランを配管4を経て分解反応炉5に導入した。
銅)ジメチルジビニルシランを分解反応炉5に導入し始
めてから5分経過した後、気化容器2a内にキャリアー
ガスを供給するのを停止し、代わって気化容器2b内に
キャリアーガスとしてヘリウムを流量100ml/分で
バブリングし、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅ト
リメチルビニルシランを気化させた。この時の気化容器
2bの温度は40℃に制御された。気化したヘキサフル
オロアセチルアセトナト銅トリメチルビニルシランを配
管4を経て分解反応炉5に導入した。
メチルビニルシランを導入し始めてから5分経過後にシ
リコン基板7を取り出した。取り出したシリコン基板7
の表面は銅の赤金光沢であった。又、電子顕微鏡で観察
した処、堆積したCu膜表面は、斑点状の凹凸なもので
はなく、一様に平滑であった。又、堆積膜の厚さ方向に
ついての元素分析を行った処、表面は銅層、そして下方
に移るにつれて銅−シリコン層であり、そして基板のシ
リコンからなっていた。又、酸素、フッ素などの元素は
検出されず、銅層は純銅であった。
アセチルアセトナト銅)ジメチルジビニルシランを全く
用いず、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅トリメチ
ルビニルシランの気化、分解反応炉5への導入時間を1
0分とし、全体の成膜時間を同じにした以外は同様に行
った。
処、実施例2の場合より薄く、又、Cu膜の平滑性も劣
るものであった。
Claims (16)
- 【請求項1】 一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合
した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体を、基板が
存する室内に供給する工程と、 供給された前記配位錯体が分解し、基板上にMが付着す
る工程と、 前記付着工程の後、乾式メッキ手段により金属系膜を形
成する工程とを有することを特徴とする膜形成方法。 - 【請求項2】 乾式メッキ手段により金属系膜を形成す
る工程が、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合した
単位を一つだけ有する配位錯体を用いた気相成長により
金属系膜を形成する工程であることを特徴とする請求項
1の膜形成方法。 - 【請求項3】 乾式メッキ手段により金属系膜を形成す
る工程が、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)
1,5−シクロオクタジエン、ヘキサフルオロアセチル
アセトナト銅(I)ジメチル−1,5−シクロオクタジ
エン、ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(I)シク
ロオクタテトラエン、ヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト銅(I)ノルボルネン、ヘキサフルオロアセチルアセ
トナト銅(I)ノルボルナジエン、ヘキサフルオロアセ
チルアセトナト銅(I)トリメチルビニルシラン、ヘキ
サフルオロアセチルアセトナト銅(I)ビストリメチル
シリルアセチレンの群の中から選ばれる一つ又は二つ以
上を用いた気相成長により金属系膜を形成する工程であ
ることを特徴とする請求項1又は請求項2の膜形成方
法。 - 【請求項4】 一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合
した単位を一分子内に二つ以上含む配位錯体を、基板が
存する室内に供給する工程と、 供給された前記配位錯体が分解し、基板上にMが付着す
る工程と、 前記付着工程の後、湿式メッキ手段により金属系膜を形
成する工程とを有することを特徴とする膜形成方法。 - 【請求項5】 β−ジケトンがR1aCOCHRCOR1b
(但し、Rは水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル
基。R1a,R1bはアルキル基、フッ化アルキル基、アリ
ール基、又は置換アリール基。)で表されるものである
ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項4の膜
形成方法。 - 【請求項6】 金属系膜を形成する為の材料であって、 一分子内に、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合し
た単位を二つ以上有すると共に、前記一価金属Mに配位
結合した安定化配位子を有するものであり、 前記安定化配位子が下記一般式〔I〕で表される群の中
から選ばれるいずれかであることを特徴とする膜形成材
料。 【化1】 一般式〔I〕 (但し、R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,
R8 は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素
数1〜10のアルケン基、炭素数1〜10のアルキン
基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数1〜10の置
換アリール基、Siを含む炭素数1〜10のアルキル
基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン基、Siを含
む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含む炭素数1〜
10のアリール基、Siを含む炭素数1〜10の置換ア
リール基の群の中から選ばれるいずれかであり、R1 ,
R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,R8 は同じでも
異なるものでも良い。l,mは0〜10の整数であ
る。) - 【請求項7】 金属系膜を形成する為の材料であって、 一分子内に、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合し
た単位を二つ以上有すると共に、前記一価金属Mに配位
結合した安定化配位子を有するものであり、 前記安定化配位子が下記一般式〔II〕で表される群の
中から選ばれるいずれかであることを特徴とする膜形成
材料。 【化2】 一般式〔II〕 (但し、R9 ,R10,R11,R12,R13,R14は、水素
原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10の
アルケン基、炭素数1〜10のアルキン基、炭素数1〜
10のアリール基、炭素数1〜10の置換アリール基、
Siを含む炭素数1〜10のアルキル基、Siを含む炭
素数1〜10のアルケン基、Siを含む炭素数1〜10
のアルキン基、Siを含む炭素数1〜10のアリール
基、Siを含む炭素数1〜10の置換アリール基の群の
中から選ばれるいずれかであり、R9,R10,R11,R
12,R13,R14は同じでも異なるものでも良い。nは0
〜10の整数である。) - 【請求項8】 金属系膜を形成する為の材料であって、 一分子内に、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合し
た単位を二つ以上有すると共に、前記一価金属Mに配位
結合した安定化配位子を有するものであり、 前記安定化配位子が下記一般式〔III〕で表される群
の中から選ばれるいずれかであることを特徴とする膜形
成材料。 【化3】 一般式〔III〕 (但し、R15,R16,R17,R18は、水素原子、炭素数
1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケン基、
炭素数1〜10のアルキン基、炭素数1〜10のアリー
ル基、炭素数1〜10の置換アリール基、Siを含む炭
素数1〜10のアルキル基、Siを含む炭素数1〜10
のアルケン基、Siを含む炭素数1〜10のアルキン
基、Siを含む炭素数1〜10のアリール基、Siを含
む炭素数1〜10の置換アリール基の群の中から選ばれ
るいずれかであり、R15,R16,R17,R18は同じでも
異なるものでも良い。) - 【請求項9】 金属系膜を形成する為の材料であって、 一分子内に、一価金属Mとβ−ジケトンとが配位結合し
た単位を二つ以上有すると共に、前記一価金属Mに配位
結合した安定化配位子を有するものであり、 前記安定化配位子が下記一般式〔IV〕で表される群の
中から選ばれるいずれかであることを特徴とする膜形成
材料。 【化4】 一般式〔IV〕 (但し、R19,R20は、水素原子、炭素数1〜10のア
ルキル基、炭素数1〜10のアルケン基、炭素数1〜1
0のアルキン基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数
1〜10の置換アリール基、Siを含む炭素数1〜10
のアルキル基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン
基、Siを含む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含
む炭素数1〜10のアリール基、Siを含む炭素数1〜
10の置換アリール基の群の中から選ばれるいずれかで
あり、R19,R20は同じでも異なるものでも良い。oは
1〜10の整数である。) - 【請求項10】 β−ジケトンがR1aCOCHRCOR
1b(但し、Rは水素原子、ハロゲン原子、又はアルキル
基。R1a,R1bはアルキル基、フッ化アルキル基、アリ
ール基、又は置換アリール基。)で表されるものである
ことを特徴とする請求項6〜請求項9いずれかの膜形成
材料。 - 【請求項11】 Cu系膜を形成する為の材料であっ
て、 下記の一般式〔Ia〕で表される群の中から選ばれる銅
の配位錯体からなることを特徴とする膜形成材料。 【化5】 一般式〔Ia〕 (但し、R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,
R8 は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素
数1〜10のアルケン基、炭素数1〜10のアルキン
基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数1〜10の置
換アリール基、Siを含む炭素数1〜10のアルキル
基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン基、Siを含
む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含む炭素数1〜
10のアリール基、Siを含む炭素数1〜10の置換ア
リール基の群の中から選ばれるいずれかであり、R1 ,
R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,R6 ,R7 ,R8 は同じでも
異なるものでも良い。l,mは0〜10の整数であ
る。) - 【請求項12】 Cu系膜を形成する為の材料であっ
て、 下記の一般式〔IIa〕で表される群の中から選ばれる
銅の配位錯体からなることを特徴とする膜形成材料。 【化6】 一般式〔IIa〕 (但し、R9 ,R10,R11,R12,R13,R14は、水素
原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10の
アルケン基、炭素数1〜10のアルキン基、炭素数1〜
10のアリール基、炭素数1〜10の置換アリール基、
Siを含む炭素数1〜10のアルキル基、Siを含む炭
素数1〜10のアルケン基、Siを含む炭素数1〜10
のアルキン基、Siを含む炭素数1〜10のアリール
基、Siを含む炭素数1〜10の置換アリール基の群の
中から選ばれるいずれかであり、R9,R10,R11,R
12,R13,R14は同じでも異なるものでも良い。nは0
〜10の整数である。) - 【請求項13】 Cu系膜を形成する為の材料であっ
て、 下記の一般式〔IIIa〕で表される群の中から選ばれ
る銅の配位錯体からなることを特徴とする膜形成材料。 【化7】 一般式〔IIIa〕 (但し、R15,R16,R17,R18は、水素原子、炭素数
1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケン基、
炭素数1〜10のアルキン基、炭素数1〜10のアリー
ル基、炭素数1〜10の置換アリール基、Siを含む炭
素数1〜10のアルキル基、Siを含む炭素数1〜10
のアルケン基、Siを含む炭素数1〜10のアルキン
基、Siを含む炭素数1〜10のアリール基、Siを含
む炭素数1〜10の置換アリール基の群の中から選ばれ
るいずれかであり、R15,R16,R17,R18は同じでも
異なるものでも良い。) - 【請求項14】 Cu系膜を形成する為の材料であっ
て、 下記の一般式〔IVa〕で表される群の中から選ばれる
銅の配位錯体からなることを特徴とする膜形成材料。 【化8】 一般式〔IVa〕 (但し、R19,R20は、水素原子、炭素数1〜10のア
ルキル基、炭素数1〜10のアルケン基、炭素数1〜1
0のアルキン基、炭素数1〜10のアリール基、炭素数
1〜10の置換アリール基、Siを含む炭素数1〜10
のアルキル基、Siを含む炭素数1〜10のアルケン
基、Siを含む炭素数1〜10のアルキン基、Siを含
む炭素数1〜10のアリール基、Siを含む炭素数1〜
10の置換アリール基の群の中から選ばれるいずれかで
あり、R19,R20は同じでも異なるものでも良い。oは
1〜10の整数である。) - 【請求項15】 Cu系膜を形成する為の材料であっ
て、 ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジメチル
ジビニルシラン、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセ
トナト銅)メチルトリビニルシラン、テトラキス(ヘキ
サフルオロアセチルアセトナト銅)テトラビニルシラ
ン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジエ
トキシジビニルシラン、ビス(ヘキサフルオロアセチル
アセトナト銅)メチルフェニルジビニルシラン、ビス
(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)ジフェニルジ
ビニルシラン、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセト
ナト銅)フェニルトリビニルシラン、ビス(ヘキサフル
オロアセチルアセトナト銅)ジメチルジアリルシラン、
ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)メチルフ
ェニルジアリルシラン、ビス(ヘキサフルオロアセチル
アセトナト銅)ジフェニルジアリルシラン、テトラキス
(ヘキサフルオロアセチルアセトナト銅)テトラアリロ
キシシラン、ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト
銅)1,5−ヘキサジイン、ビス(ヘキサフルオロアセ
チルアセトナト銅)1,7−オクタジインの群の中から
選ばれるいずれか一つ又は二つ以上の混合物であること
を特徴とする膜形成材料。 - 【請求項16】 気相成長法で用いる為の材料であるこ
とを特徴とする請求項6〜請求項15いずれかの膜形成
材料。
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---|---|---|---|
JP05517998A JP4203927B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 膜形成方法及び膜形成材料 |
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1998
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