JPWO2014077089A1 - 金属アルコキシド化合物、薄膜形成用原料、薄膜の製造方法及びアルコール化合物 - Google Patents

金属アルコキシド化合物、薄膜形成用原料、薄膜の製造方法及びアルコール化合物 Download PDF

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Abstract

本発明は、CVD法による薄膜形成用原料として好適な物性を有する金属アルコキシド化合物、特に、金属銅薄膜形成用原料として好適な物性を有する金属アルコキシド化合物を提供するものであり、具体的には、下記一般式(I)で表される金属アルコキシド化合物及び該金属アルコキシド化合物を含有してなる薄膜形成用原料を提供するものである。(式中、R1はメチル基又はエチル基を表し、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表し、Mは金属原子又は珪素原子を表し、nは金属原子又は珪素原子の価数を表す。)

Description

本発明は、特定のイミノアルコールを配位子として有する新規な金属アルコキシド化合物、該化合物を含有してなる薄膜形成用原料、該薄膜形成用原料を用いた金属含有薄膜の製造方法及び新規なアルコール化合物に関する。
金属元素を含む薄膜材料は、電気特性及び光学特性等を示すことから、種々の用途に応用されている。例えば、銅及び銅含有薄膜は、高い導電性、高エレクトロマイグレーション耐性、高融点という特性から、LSIの配線材料として応用されている。また、ニッケル及びニッケル含有薄膜は、主に抵抗膜、バリア膜等の電子部品の部材や、磁性膜等の記録メディア用の部材や、電極等の薄膜太陽電池用部材等に用いられている。また、コバルト及びコバルト含有薄膜は、電極膜、抵抗膜、接着膜、磁気テープ、超硬工具部材等に用いられている。
上記の薄膜の製造法としては、スパッタリング法、イオンプレーティング法、塗布熱分解法やゾルゲル法等のMOD法、化学気相成長法等が挙げられるが、組成制御性、段差被覆性に優れること、量産化に適すること、ハイブリッド集積が可能である等多くの長所を有しているので、ALD(Atomic Layer Deposition)法を含む化学気相成長(以下、単にCVDと記載することもある)法が最適な製造プロセスである。
化学気相成長法に用いられる金属供給源として、様々な原料が多数報告されているが、例えば、特許文献1には、MOCVD法によるニッケル含有薄膜形成用原料として用いることができるニッケルの3級アミノアルコキシド化合物が開示されている。また、特許文献2には、MOCVD法によるコバルト含有薄膜形成用原料として用いることができるコバルトの3級アミノアルコキシド化合物が開示されている。さらに特許文献3には、化学気相成長法による銅含有薄膜形成用原料として用いることができる銅の3級アミノアルコキシド化合物が開示されている。
US2008/171890号公報 KR100675983号公報 特開2006−328019号公報
化学気相成長用原料等を気化させて薄膜を形成する場合において、該原料に適する化合物(プレカーサ)に求められる性質は、自然発火性が無く、蒸気圧が大きく気化させやすいこと、熱安定性が高いことである。従来の金属化合物において、これらの点で十分に満足し得る化合物はなかった。
一方、化学気相成長用原料等を気化させて金属銅薄膜を形成する場合においては、200℃以上の加熱を行うと金属銅薄膜の膜質が悪くなり、電気抵抗値が高くなり、所望の電気特性が得られないという問題があった。該問題の原因は特定できていないが、200℃以上の加熱を行うことによって、得られる薄膜中に存在する銅粒子の粒径が大きくなってしまうことや該粒子が凝集してしまうことが原因ではないかと推察される。そこで、200℃未満で熱分解が発生する金属銅薄膜形成用の化学気相成長法用原料が求められていた。
従って、本発明の目的は、CVD法による薄膜形成用原料として好適な物性を有する金属アルコキシド化合物を提供することにあり、特に、金属銅薄膜形成用原料として好適な物性を有する金属アルコキシド化合物を提供することにある。
本発明者は、検討を重ねた結果、特定の金属アルコキシド化合物が上記課題を解決し得ることを知見し、本発明に到達した。
本発明は、下記一般式(I)で表される金属アルコキシド化合物、これを含有してなる薄膜形成用原料、及び該原料を用いて金属を含有する薄膜を形成する薄膜の製造方法を提供するものである。
(式中、R1はメチル基又はエチル基を表し、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表し、Mは金属原子又は珪素原子を表し、nは金属原子又は珪素原子の価数を表す。)
また、本発明は、上記金属アルコキシド化合物の配位子として好適な、下記一般式(II)で表されるアルコール化合物を提供するものである。
(式中、R4はメチル基又はエチル基を表し、R5は水素原子又はメチル基を表し、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。但し、R5が水素原子の場合、R4はメチル基又はエチル基を表し、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。また、R5がメチル基であり、R4がメチル基である場合、R6は炭素数3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。また、R5がメチル基であり、R4がエチル基である場合、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。)
本発明によれば、自然発火性が無く、充分な揮発性を示し且つ高い熱安定性を有する新規な金属アルコキシド化合物を提供することができる。また、該金属アルコキシド化合物はCVD法による薄膜形成用原料として適している。また、本発明によれば、自然発火性が無く、200℃未満で熱分解させることができ、且つ充分な揮発性を示す銅化合物を提供することができる。該銅化合物は、CVD法による金属銅薄膜形成用の薄膜形成用原料として適している。また、本発明によれば、上記本発明の金属アルコキシド化合物の原料として好適な新規なアルコール化合物を提供することができる。
図1は、本発明に係る金属を含有する薄膜の製造方法に用いられる化学気相成長用装置の一例を示す概要図である。 図2は、本発明に係る金属を含有する薄膜の製造方法に用いられる化学気相成長用装置の別の一例を示す概要図である。 図3は、本発明に係る金属を含有する薄膜の製造方法に用いられる化学気相成長用装置の別の一例を示す概要図である。 図4は、本発明に係る金属を含有する薄膜の製造方法に用いられる化学気相成長用装置の別の一例を示す概要図である。 図5は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.25の分子構造図である。 図6は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.41の分子構造図である。 図7は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.47の分子構造図である。 図8は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.57の分子構造図である。 図9は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.63の分子構造図である。 図10は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.17の分子構造図である。 図11は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.18の分子構造図である。 図12は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.19の分子構造図である。 図13は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.20の分子構造図である。 図14は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.23の分子構造図である。 図15は、単結晶X線構造解析により得られた化合物No.60の分子構造図である。
本発明の金属アルコキシド化合物は、上記一般式(I)で表されるものであり、CVD法等の気化工程を有する薄膜製造方法のプレカーサとして好適なものであり、熱安定性が高いことから、特にALD法に用いられるプレカーサとして好適なものである。
上記一般式(I)において、R1はメチル基又はエチル基を表し、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表し、Mは金属原子又は珪素原子を表し、nは金属原子又は珪素原子の価数を表す。R3で表される炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。上記一般式(I)で表される金属アルコキシド化合物は光学活性を有する場合があるが、本発明の金属アルコキシド化合物は特にR体、S体により区別されるものではなく、そのどちらでもよく、R体とS体との任意の割合の混合物でもよい。ラセミ体は、製造コストが安価である。
上記一般式(I)において、R1、R2、R3は、化合物を気化させる工程を有する金属銅以外の薄膜の製造方法に用いられる場合は、蒸気圧が大きく、熱分解温度が高いものが好ましい。具体的には、Mが銅以外の金属原子又は珪素原子においては、R1はメチル基又はエチル基が好ましく、R2は水素原子又はメチル基が好ましく、R3は、メチル基、エチル基又はイソプロピル基が好ましい。また、Mが銅の場合においては、R1はメチル基又はエチル基が好ましく、R2はメチル基が好ましく、R3は、メチル基、エチル基又はイソプロピル基が好ましい。また、気化工程を伴わないMOD法による薄膜の製造方法の場合は、R1、R2、R3は、使用される溶媒に対する溶解性、薄膜形成反応等によって任意に選択することができる。
また、上記一般式(I)において、R1、R2、R3は、化合物を気化させる工程を有する金属銅薄膜の製造方法に用いられる場合は、蒸気圧が大きく、熱分解温度が200℃未満であるものが好ましい。具体的には、Mは銅であり、R1はメチル基又はエチル基が好ましく、R2は水素原子が好ましく、R3は、メチル基、エチル基又はイソプロピル基が好ましい。中でも、R1がエチル基である化合物は熱分解温度が低く、特に好ましい。また、気化工程を伴わないMOD法による薄膜の製造方法の場合は、R1、R2、R3は、使用される溶媒に対する溶解性、薄膜形成反応等によって任意に選択することができる。
上記一般式(I)において、Mは金属原子又は珪素原子を表す。該金属原子としては、特に限定されるものではないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、ビスマス、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムが挙げられる。
本発明の金属アルコキシド化合物は、上記一般式(I)で代表して表しているが、配位子中の末端ドナー基が金属原子に配位して環構造を形成した場合、即ち、下記一般式(I−A)で表される場合と区別されるものではなく、両方を含む概念である。
(式中、R1はメチル基又はエチル基を表し、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表し、Mは金属原子を表し、nは金属原子の価数を表す。)
上記一般式(I)で表される金属アルコキシド化合物の具体例としては、化合物No.1〜化合物No.16が挙げられる。尚、化合物No.1〜化合物No.16においてMは金属原子又は珪素原子であり、nは金属原子又は珪素原子の価数を表す。
上記一般式(I)で表される化合物の詳細な具体的な例としては、例えば、Mが銅の場合には化合物No.17〜化合物No.32が挙げられ、Mがニッケルの場合には、化合物No.33〜48が挙げられ、Mがコバルトの場合には、化合物No.49〜64が挙げられる。
本発明の金属アルコキシド化合物は、その製造方法により特に制限されることはなく、周知の反応を応用して製造される。製造方法としては、例えば金属のアルコキシド化合物、塩化物、アミン化合物等に、対応する構造のアルコール化合物を反応させることによって得ることができる。
本発明の薄膜形成用原料とは、上記で説明した本発明の金属アルコキシド化合物を薄膜のプレカーサとしたものであり、その形態は、該薄膜形成用原料が適用される製造プロセスによって異なる。例えば、1種類の金属又は珪素のみを含む薄膜を製造する場合、本発明の薄膜形成用原料は、上記金属アルコキシド化合物以外の金属化合物及び半金属化合物を非含有である。一方、2種類以上の金属及び/又は半金属を含む薄膜を製造する場合、本発明の薄膜形成用原料は、上記金属アルコキシド化合物に加えて、所望の金属を含む化合物及び/又は半金属を含む化合物(以下、他のプレカーサともいう)を含有する。
本発明の薄膜形成用原料は、後述するように、更に、有機溶剤及び/又は求核性試薬を含有してもよい。本発明の薄膜形成用原料は、上記説明のとおり、プレカーサである金属アルコキシド化合物の物性がCVD法、ALD法に好適であるので、特に化学気相成長用原料(以下CVD用原料ということもある)として有用である。
本発明の薄膜形成用原料が化学気相成長用原料である場合、その形態は使用されるCVD法の輸送供給方法等の手法により適宜選択されるものである。
上記の輸送供給方法としては、CVD用原料を該原料が貯蔵される容器(以下、単に原料容器と記載することもある)中で加熱及び/又は減圧することにより気化させて蒸気となし、必要に応じて用いられるアルゴン、窒素、ヘリウム等のキャリアガスと共に、該蒸気を基体が設置された成膜チャンバー内(以下、堆積反応部と記載することもある)へと導入する気体輸送法、CVD用原料を液体又は溶液の状態で気化室まで輸送し、気化室で加熱及び/又は減圧することにより気化させて蒸気となし、該蒸気を成膜チャンバー内へと導入する液体輸送法がある。気体輸送法の場合は、上記一般式(I)で表される金属アルコキシド化合物そのものをCVD原料とすることができる。液体輸送法の場合は、上記一般式(I)で表される金属アルコキシド化合物そのもの又は該化合物を有機溶剤に溶かした溶液をCVD用原料とすることができる。これらのCVD原料は更に他のプレカーサや求核性試薬等を含んでいてもよい。
また、多成分系のCVD法においては、CVD用原料を各成分独立で気化、供給する方法(以下、シングルソース法と記載することもある)と、多成分原料を予め所望の組成で混合した混合原料を気化、供給する方法(以下、カクテルソース法と記載することもある)がある。カクテルソース法の場合、本発明の金属アルコキシド化合物と他のプレカーサとの混合物若しくは該混合物を有機溶剤に溶かした混合溶液をCVD用原料とすることができる。この混合物や混合溶液は更に求核性試薬等を含んでいてもよい。尚、プレカーサとして本発明の金属アルコキシド化合物のみを用い、R体とS体とを併用する場合には、R体を含むCVD用原料とS体を含むCVD用原料とを別個に気化させてもよく、或いはR体及びS体の混合物を含むCVD用原料を気化させてもよい。
上記の有機溶剤としては、特に制限を受けることはなく周知一般の有機溶剤を用いることが出来る。該有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシエチル等の酢酸エステル類;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトン類;ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン等の炭化水素類;1−シアノプロパン、1−シアノブタン、1−シアノヘキサン、シアノシクロヘキサン、シアノベンゼン、1,3−ジシアノプロパン、1,4−ジシアノブタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,4−ジシアノシクロヘキサン、1,4−ジシアノベンゼン等のシアノ基を有する炭化水素類;ピリジン、ルチジン等が挙げられ、これらは、溶質の溶解性、使用温度と沸点、引火点の関係等により、単独又は二種類以上の混合溶媒として用いられる。これらの有機溶剤を使用する場合、プレカーサを有機溶剤に溶かした溶液であるCVD用原料中におけるプレカーサ全体の量が0.01〜2.0モル/リットル、特に0.05〜1.0モル/リットルとなるようにするのが好ましい。プレカーサ全体の量とは、本発明の薄膜形成用原料が、本発明の金属アルコキシド化合物以外の金属化合物及び半金属化合物を非含有である場合、本発明の金属アルコキシド化合物の量であり、本発明の薄膜形成用原料が、該金属アルコキシド化合物に加えて他の金属を含む化合物及び/又は半金属を含む化合物を含有する場合、本発明の金属アルコキシド化合物及び他のプレカーサの合計量である。
また、多成分系のCVD法の場合において、本発明の金属アルコキシド化合物と共に用いられる他のプレカーサとしては、特に制限を受けず、CVD用原料に用いられている周知一般のプレカーサを用いることができる。
上記の他のプレカーサとしては、アルコール化合物、グリコール化合物、β−ジケトン化合物、シクロペンタジエン化合物、有機アミン化合物等の有機配位子として用いられる化合物からなる群から選択される一種類又は二種類以上と珪素や金属との化合物が挙げられる。また、プレカーサの金属種としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、アンチモン、ビスマス、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムが挙げられる。
上記の他のプレカーサの有機配位子として用いられるアルコール化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、第2ブチルアルコール、イソブチルアルコール、第3ブチルアルコール、ペンチルアルコール、イソペンチルアルコール、第3ペンチルアルコール等のアルキルアルコール類;2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−メトキシ−1−メチルエタノール、2−メトキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−エトキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−イソプロポキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−ブトキシ−1,1−ジメチルエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)−1,1−ジメチルエタノール、2−プロポキシ−1,1−ジエチルエタノール、2−s−ブトキシ−1,1−ジエチルエタノール、3−メトキシ−1,1−ジメチルプロパノール等のエーテルアルコール類;ジメチルアミノエタノール、エチルメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、ジメチルアミノー2−ペンタノール、エチルメチルアミノ−2―ペンタノール、ジメチルアミノー2−メチルー2―ペンタノール、エチルメチルアミノー2−メチルー2−ペンタノール、ジエチルアミノー2−メチルー2−ペンタノール等のジアルキルアミノアルコール類等が挙げられる。
上記の他のプレカーサの有機配位子として用いられるグリコール化合物としては、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2,4−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,4−ブタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−ブタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ヘキサンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール等が挙げられる。
また、β−ジケトン化合物としては、アセチルアセトン、ヘキサン−2,4−ジオン、5−メチルヘキサン−2,4−ジオン、ヘプタン−2,4−ジオン、2−メチルヘプタン−3,5−ジオン、5−メチルヘプタン−2,4−ジオン、6−メチルヘプタン−2,4−ジオン、2,2−ジメチルヘプタン−3,5−ジオン、2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオン、2,2,6−トリメチルヘプタン−3,5−ジオン、2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオン、オクタン−2,4−ジオン、2,2,6−トリメチルオクタン−3,5−ジオン、2,6−ジメチルオクタン−3,5−ジオン、2,9−ジメチルノナン−4,6−ジオン、2−メチル−6−エチルデカン−3,5−ジオン、2,2−ジメチル−6−エチルデカン−3,5−ジオン等のアルキル置換β−ジケトン類;1,1,1−トリフルオロペンタン−2,4−ジオン、1,1,1−トリフルオロ−5,5−ジメチルヘキサン−2,4−ジオン、1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロペンタン−2,4−ジオン、1,3−ジパーフルオロヘキシルプロパン−1,3−ジオン等のフッ素置換アルキルβ−ジケトン類;1,1,5,5−テトラメチル−1−メトキシヘキサン−2,4−ジオン、2,2,6,6−テトラメチル−1−メトキシヘプタン−3,5−ジオン、2,2,6,6−テトラメチル−1−(2−メトキシエトキシ)ヘプタン−3,5−ジオン等のエーテル置換β−ジケトン類等が挙げられる。
また、シクロペンタジエン化合物としては、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、エチルシクロペンタジエン、プロピルシクロペンタジエン、イソプロピルシクロペンタジエン、ブチルシクロペンタジエン、第2ブチルシクロペンタジエン、イソブチルシクロペンタジエン、第3ブチルシクロペンタジエン、ジメチルシクロペンタジエン、テトラメチルシクロペンタジエン等が挙げられ、上記の有機配位子として用いられる有機アミン化合物としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、第2ブチルアミン、第3ブチルアミン、イソブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、イソプロピルメチルアミン等が挙げられる。
上記の他のプレカーサは、当該技術分野において公知のものであり、その製造方法も公知である。製造方法の一例を挙げれば、例えば、有機配位子としてアルコール化合物を用いた場合には、先に述べた金属の無機塩又はその水和物と、該アルコール化合物のアルカリ金属アルコキシドとを反応させることによって、プレカーサを製造することができる。ここで、金属の無機塩又はその水和物としては、金属のハロゲン化物、硝酸塩等を挙げることができ、アルカリ金属アルコキシドとしては、ナトリウムアルコキシド、リチウムアルコキシド、カリウムアルコキシド等を挙げることができる。
上記の他のプレカーサは、シングルソース法の場合は、本発明の金属アルコキシド化合物と、熱及び/又は酸化分解の挙動が類似している化合物が好ましく、カクテルソース法の場合は、熱及び/又は酸化分解の挙動が類似していることに加え、混合時に化学反応等による変質を起こさないものが好ましい。
上記の他のプレカーサのうち、チタニウム、ジルコニウム又はハフニウムを含むプレカーサとしては、下記一般式(II−1)〜(II−5)で表される化合物が挙げられる。
(式中、M1は、チタニウム、ジルコニウム又はハフニウムを表し、Ra及びRbは各々独立に、ハロゲン原子で置換されてもよく、鎖中に酸素原子を含んでもよい炭素数1〜20のアルキル基を表し、Rcは炭素数1〜8のアルキル基を表し、Rdは炭素数2〜18の分岐してもよいアルキレン基を表し、Re及びRfは各々独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、Rg、Rh、Rk及びRjは各々独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、pは0〜4の整数を表し、qは0又は2を表し、rは0〜3の整数を表し、sは0〜4の整数を表し、tは1〜4の整数を表す。)
上記式(II−1)〜(II−5)において、Ra及びRbで表される、ハロゲン原子で置換されてもよく、鎖中に酸素原子を含んでもよい炭素数1〜20のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第2ブチル、第3ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第2アミル、第3アミル、ヘキシル、シクロヘキシル、1−メチルシクロヘキシル、ヘプチル、3−ヘプチル、イソヘプチル、第3ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第3オクチル、2−エチルヘキシル、トリフルオロメチル、パーフルオロヘキシル、2−メトキシエチル、2−エトキシエチル、2−ブトキシエチル、2−(2−メトキシエトキシ)エチル、1−メトキシ−1,1−ジメチルメチル、2−メトキシ−1,1−ジメチルエチル、2−エトキシ−1,1−ジメチルエチル、2−イソプロポキシ−1,1−ジメチルエチル、2−ブトキシ−1,1−ジメチルエチル、2−(2−メトキシエトキシ)−1,1−ジメチルエチル等が挙げられる。また、Rcで表される炭素数1〜8のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第2ブチル、第3ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第2アミル、第3アミル、ヘキシル、1−エチルペンチル、シクロヘキシル、1−メチルシクロヘキシル、ヘプチル、イソヘプチル、第3ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第3オクチル、2−エチルヘキシル等が挙げられる。また、Rdで表される炭素数2〜18の分岐してもよいアルキレン基とは、グリコールにより与えられる基であり、該グリコールとしては、例えば、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,4−ヘキサンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−ブタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ペンタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1−メチル−2,4−ペンタンジオール等が挙げられる。また、Re及びRfで表される炭素数1〜3のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、2−プロピル等が挙げられ、Rg、Rh、Rj及びRkで表される炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第2ブチル、第3ブチル、イソブチル等が挙げられる。
具体的にはチタニウムを含むプレカーサとして、テトラキス(エトキシ)チタニウム、テトラキス(2−プロポキシ)チタニウム、テトラキス(ブトキシ)チタニウム、テトラキス(第2ブトキシ)チタニウム、テトラキス(イソブトキシ)チタニウム、テトラキス(第3ブトキシ)チタニウム、テトラキス(第3アミル)チタニウム、テトラキス(1−メトキシ−2−メチル−2−プロポキシ)チタニウム等のテトラキスアルコキシチタニウム類;テトラキス(ペンタン−2,4−ジオナト)チタニウム、(2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム等のテトラキスβ−ジケトナトチタニウム類;ビス(メトキシ)ビス(ペンタン−2,4−ジオナト)チタニウム、ビス(エトキシ)ビス(ペンタン−2,4−ジオナト)チタニウム、ビス(第3ブトキシ)ビス(ペンタン−2,4−ジオナト)チタニウム、ビス(メトキシ)ビス(2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(エトキシ)ビス(2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(2−プロポキシ)ビス(2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(第3ブトキシ)ビス(2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(第3アミロキシ)ビス(2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(メトキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(エトキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(2−プロポキシ)ビス(2,6,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(第3ブトキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、ビス(第3アミロキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム等のビス(アルコキシ)ビス(βジケトナト)チタニウム類;(2−メチルペンタンジオキシ)ビス(2,2,6,6−テトラメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム、(2−メチルペンタンジオキシ)ビス(2,6−ジメチルヘプタン−3,5−ジオナト)チタニウム等のグリコキシビス(βジケトナト)チタニウム類;(メチルシクロペンタジエニル)トリス(ジメチルアミノ)チタニウム、(エチルシクロペンタジエニル)トリス(ジメチルアミノ)チタニウム、(シクロペンタジエニル)トリス(ジメチルアミノ)チタニウム、(メチルシクロペンタジエニル)トリス(エチルメチルアミノ)チタニウム、(エチルシクロペンタジエニル)トリス(エチルメチルアミノ)チタニウム、(シクロペンタジエニル)トリス(エチルメチルアミノ)チタニウム、(メチルシクロペンタジエニル)トリス(ジエチルアミノ)チタニウム、(エチルシクロペンタジエニル)トリス(ジエチルアミノ)チタニウム、(シクロペンタジエニル)トリス(ジエチルアミノ)チタニウム等の(シクロペンタジエニル)トリス(ジアルキルアミノ)チタニウム類;(シクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム、(メチルシクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム、(エチルシクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム、(プロピルシクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム、(イソプロピルシクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム、(ブチルシクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム、(イソブチルシクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム、第3ブチルシクロペンタジエニル)トリス(メトキシ)チタニウム等の(シクロペンタジエニル)トリス(アルコキシ)チタニウム類等が挙げられ、ジルコニウムを含むプレカーサ又はハフニウムを含むプレカーサとしては、上記チタニウムを含むプレカーサとして例示した化合物におけるチタニウムを、ジルコニウム又はハフニウムに置き換えた化合物が挙げられる。
希土類元素を含むプレカーサとしては、下記式(III−1)〜(III−3)で表される化合物が挙げられる。
(式中、M2は、希土類原子を表し、Ra及びRbは各々独立に、ハロゲン原子で置換されてもよく、鎖中に酸素原子を含んでもよい炭素数1〜20のアルキル基を表し、Rcは炭素数1〜8のアルキル基を表し、Re及びRfは各々独立に、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、Rg及びRjは各々独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表し、p’は0〜3の整数を表し、r’は0〜2の整数を表す。)
上記の希土類元素を含むプレカーサにおいて、M2で表される希土類原子としては、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムが挙げられ、Ra、Rb、Rc、Re、Rf、Rg及びRjで表される基としては、前記のチタニウムプレカーサで例示した基が挙げられる。
また、本発明の薄膜形成用原料には、必要に応じて、本発明の金属アルコキシド化合物及び他のプレカーサの安定性を付与するため、求核性試薬を含有してもよい。該求核性試薬としては、グライム、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等のエチレングリコールエーテル類、18−クラウン−6、ジシクロヘキシル−18−クラウン−6、24−クラウン−8、ジシクロヘキシル−24−クラウン−8、ジベンゾ−24−クラウン−8等のクラウンエーテル類、エチレンジアミン、N,N’−テトラメチルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、1,1,4,7,7−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、トリエトキシトリエチレンアミン等のポリアミン類、サイクラム、サイクレン等の環状ポリアミン類、ピリジン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、N−メチルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−メチルモルホリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、オキサゾール、チアゾール、オキサチオラン等の複素環化合物類、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸−2−メトキシエチル等のβ−ケトエステル類又はアセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、2,4−ヘプタンジオン、3,5−ヘプタンジオン、ジピバロイルメタン等のβ−ジケトン類が挙げられ、これら求核性試薬の使用量は、プレカーサ全体の量1モルに対して0.1モル〜10モルの範囲が好ましく、より好ましくは1〜4モルである。
本発明の薄膜形成用原料には、これを構成する成分以外の不純物金属元素分、不純物塩素等の不純物ハロゲン分、及び不純物有機分が極力含まれないようにする。不純物金属元素分は、元素毎では100ppb以下が好ましく、10ppb以下がより好ましく、総量では、1ppm以下が好ましく、100ppb以下がより好ましい。特に、LSIのゲート絶縁膜、ゲート膜、バリア層として用いる場合は、得られる薄膜の電気的特性に影響のあるアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、及び、同属元素の含有量を少なくすることが必要である。不純物ハロゲン分は、100ppm以下が好ましく、10ppm以下がより好ましく、1ppm以下が更に好ましい。不純物有機分は、総量で500ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、10ppm以下が更に好ましい。また、水分は、化学気相成長用原料中でのパーティクル発生や、薄膜形成中におけるパーティクル発生の原因となるので、金属化合物、有機溶剤、及び、求核性試薬については、それぞれの水分の低減のために、使用の際にあらかじめできる限り水分を取り除いた方がよい。金属化合物、有機溶剤及び求核性試薬それぞれの水分量は、10ppm以下が好ましく、1ppm以下が更に好ましい。
また、本発明の薄膜形成用原料は、形成される薄膜のパーティクル汚染を低減又は防止するために、パーティクルが極力含まれないようにするのが好ましい。具体的には、液相での光散乱式液中粒子検出器によるパーティクル測定において、0.3μmより大きい粒子の数が液相1ml中に100個以下であることが好ましく、0.2μmより大きい粒子の数が液相1ml中に1000個以下であることがより好ましく、0.2μmより大きい粒子の数が液相1ml中に100個以下であることが更に好ましい。
本発明の薄膜形成用原料を用いて薄膜を製造する本発明の薄膜の製造方法としては、本発明の薄膜形成用原料を気化させた蒸気、及び必要に応じて用いられる反応性ガスを基体が設置された成膜チャンバー内に導入し、次いで、プレカーサを基体上で分解及び/又は化学反応させて金属を含有する薄膜を基体表面に成長、堆積させるCVD法によるものである。原料の輸送供給方法、堆積方法、製造条件、製造装置等については、特に制限を受けるものではなく、周知一般の条件、方法を用いることができる。
上記の必要に応じて用いられる反応性ガスとしては、例えば、酸化性のものとしては酸素、オゾン、二酸化窒素、一酸化窒素、水蒸気、過酸化水素、ギ酸、酢酸、無水酢酸等が挙げられ、還元性のものとしては水素が挙げられ、また、窒化物を製造するものとしては、モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、トリアルキルアミン、アルキレンジアミン等の有機アミン化合物、ヒドラジン、アンモニア等が挙げられ、これらは1種類又は2種類以上使用することができる。
また、上記の輸送供給方法としては、前記に記載の気体輸送法、液体輸送法、シングルソース法、カクテルソース法等が挙げられる。
また、上記の堆積方法としては、原料ガス又は原料ガスと反応性ガスを熱のみにより反応させ薄膜を堆積させる熱CVD,熱とプラズマを使用するプラズマCVD、熱と光を使用する光CVD、熱、光及びプラズマを使用する光プラズマCVD、CVDの堆積反応を素過程に分け、分子レベルで段階的に堆積を行うALDが挙げられる。
上記基体の材質としては、例えばシリコン;窒化ケイ素、窒化チタン、窒化タンタル、酸化チタン、窒化チタン、酸化ルテニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン等のセラミックス;ガラス;金属ルテニウム等の金属が挙げられる。基体の形状としては、板状、球状、繊維状、鱗片状が挙げられ、基体表面は、平面であってもよく、トレンチ構造等の三次元構造となっていてもよい。
また、上記の製造条件としては、反応温度(基体温度)、反応圧力、堆積速度等が挙げられる。反応温度については、本発明の金属アルコキシド化合物が充分に反応する温度である100℃以上が好ましく150℃〜400℃がより好ましい。また、反応圧力は、熱CVD、光CVDの場合、大気圧〜10Paが好ましく、プラズマを使用する場合は、2000Pa〜10Paが好ましい。
また、堆積速度は、原料の供給条件(気化温度、気化圧力)、反応温度、反応圧力によりコントロールすることが出来る。堆積速度は、大きいと得られる薄膜の特性が悪化する場合があり、小さいと生産性に問題を生じる場合があるので、0.01〜100nm/分が好ましく、1〜50nm/分がより好ましい。また、ALD法の場合は、所望の膜厚が得られるようにサイクルの回数でコントロールされる。
上記の製造条件として更に、薄膜形成用原料を気化させて蒸気とする際の温度や圧力が挙げられる。薄膜形成用原料を気化させて蒸気とする工程は、原料容器内で行ってもよく、気化室内で行ってもよい。いずれの場合においても、本発明の薄膜形成用原料は0〜150℃で蒸発させることが好ましい。また、原料容器内又は気化室内で薄膜形成用原料を気化させて蒸気とする場合に原料容器内の圧力及び気化室内の圧力はいずれも1〜10000Paであることが好ましい。
本発明の薄膜の製造方法は、ALD法を採用して、上記の輸送供給方法により、薄膜形成用原料を気化させて蒸気となし、該蒸気を成膜チャンバー内へ導入する原料導入工程のほか、該蒸気中の上記金属アルコキシド化合物により上記基体の表面に前駆体薄膜を形成する前駆体薄膜成膜工程、未反応の金属アルコキシド化合物ガスを排気する排気工程、及び、該前駆体薄膜を反応性ガスと化学反応させて、該基体の表面に上記金属を含有する薄膜を形成する金属含有薄膜形成工程を有していてもよい。
以下では、上記の各工程について、金属酸化物薄膜を形成する場合を例に詳しく説明する。金属酸化物薄膜をALD法により形成する場合は、まず、前記で説明した原料導入工程を行う。薄膜形成用原料を蒸気とする際の好ましい温度や圧力は上記で説明したものと同様である。次に、堆積反応部に導入した金属アルコキシド化合物により、基体表面に前駆体薄膜を成膜させる(前駆体薄膜成膜工程)。このときに、基体を加熱するか、堆積反応部を加熱して、熱を加えてもよい。この工程で成膜される前駆体薄膜は、金属酸化物薄膜、又は、金属アルコキシド化合物の一部が分解及び/又は反応して生成した薄膜であり、目的の金属酸化物薄膜とは異なる組成を有する。本工程が行われる際の基体温度は、室温〜500℃が好ましく、150〜350℃がより好ましい。本工程が行われる際の系(成膜チャンバー内)の圧力は1〜10000Paが好ましく、10〜1000Paがより好ましい。
次に、堆積反応部から、未反応の金属アルコキシド化合物ガスや副生したガスを排気する(排気工程)。未反応の金属アルコキシド化合物ガスや副生したガスは、堆積反応部から完全に排気されるのが理想的であるが、必ずしも完全に排気される必要はない。排気方法としては、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスにより系内をパージする方法、系内を減圧することで排気する方法、これらを組み合わせた方法等が挙げられる。減圧する場合の減圧度は、0.01〜300Paが好ましく、0.01〜100Paがより好ましい。
次に、堆積反応部に酸化性ガスを導入し、該酸化性ガス又は酸化性ガス及び熱の作用により、先の前駆体薄膜成膜工程で得た前駆体薄膜から金属酸化物薄膜を形成する(金属酸化物含有薄膜形成工程)。本工程において熱を作用させる場合の温度は、室温〜500℃が好ましく、150〜350℃がより好ましい。本工程が行われる際の系(成膜チャンバー内)の圧力は1〜10000Paが好ましく、10〜1000Paがより好ましい。本発明の金属アルコキシド化合物は、酸化性ガスとの反応性が良好であり、金属酸化物薄膜を得ることができる。
本発明の薄膜の製造方法において、上記のようにALD法を採用した場合、上記の原料導入工程、前駆体薄膜成膜工程、排気工程、及び、金属酸化物含有薄膜形成工程からなる一連の操作による薄膜堆積を1サイクルとし、このサイクルを必要な膜厚の薄膜が得られるまで複数回繰り返してもよい。この場合、1サイクル行った後、上記排気工程と同様にして、堆積反応部から未反応の金属アルコキシド化合物ガス及び反応性ガス(金属酸化物薄膜を形成する場合は酸化性ガス)、更に副成したガスを排気した後、次の1サイクルを行うことが好ましい。
また、金属酸化物薄膜のALD法による形成においては、プラズマ、光、電圧等のエネルギーを印加してもよく、触媒を用いてもよい。該エネルギーを印加する時期及び触媒を用いる時期は、特には限定されず、例えば、原料導入工程における金属アルコキシド化合物ガス導入時、前駆体薄膜成膜工程又は金属酸化物含有薄膜形成工程における加温時、排気工程における系内の排気時、金属酸化物含有薄膜形成工程における酸化性ガス導入時でもよく、上記の各工程の間でもよい。
また、本発明の薄膜の製造方法においては、薄膜堆積の後に、より良好な電気特性を得るために不活性雰囲気下、酸化性雰囲気下又は還元性雰囲気下でアニール処理を行ってもよく、段差埋め込みが必要な場合には、リフロー工程を設けてもよい。この場合の温度は、200〜1000℃であり、250〜500℃が好ましい。
本発明の薄膜形成用原料を用いて薄膜を製造する装置は、周知な化学気相成長法用装置を用いることができる。具体的な装置の例としては、図1のようなプレカーサをバブリング供給することのできる装置や、図2のように気化室を有する装置が挙げられる。また、図3、図4のように反応性ガスに対してプラズマ処理を行うことのできる装置が挙げられる。図1、図2、図3、図4のような枚葉式装置に限らず、バッチ炉を用いた多数枚同時処理可能な装置を用いることもできる。
本発明の薄膜形成用原料を用いて製造される薄膜は、他のプレカーサ、反応性ガス及び製造条件を適宜選択することにより、メタル、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、ガラス等の所望の種類の薄膜とすることができる。該薄膜は電気特性及び光学特性等を示すことが知られており、種々の用途に応用されている。例えば、銅及び銅含有薄膜は、高い導電性、高エレクトロマイグレーション耐性、高融点という特性から、LSIの配線材料として応用されている。また、ニッケル及びニッケル含有薄膜は、主に抵抗膜、バリア膜等の電子部品の部材や、磁性膜等の記録メディア用の部材や、電極等の薄膜太陽電池用部材等に用いられている。また、コバルト及びコバルト含有薄膜は、電極膜、抵抗膜、接着膜、磁気テープ、超硬工具部材等に用いられている。
本発明のアルコール化合物は、上記一般式(II)で表されるものであり、CVD法等の気化工程を有する薄膜製造方法のプレカーサとして好適な化合物の配位子として特に好適な化合物である。
上記一般式(II)において、R4はメチル基又はエチル基を表し、R5は水素原子又はメチル基を表し、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。R6で表される炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。但し、R5が水素原子の場合、R4はメチル基又はエチル基を表し、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。また、R5がメチル基であり、R4がメチル基である場合、R6は炭素数3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。また、R5がメチル基であり、R4がエチル基である場合、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。
本発明のアルコール化合物は、光学異性体を有する場合もあるが、その光学異性により区別されるものではない。
本発明のアルコール化合物の具体例としては、下記化合物No.65〜78が挙げられる。
本発明のアルコール化合物は、その製造方法により特に限定されることはなく、例えば、アルキレンオキシド化合物、水及びアルキルアミン化合物を適切な条件下で反応させ、適切な溶媒で抽出し、脱水処理することで得ることができる。
本発明のアルコール化合物は、薄膜形成用原料等に用いられる金属化合物の配位子として用いることができ、特に一般式(II)のR5が水素であるアルコール化合物は金属銅薄膜形成用原料として非常に有用な銅化合物の配位子として用いられる。また、本発明のアルコール化合物は、溶媒、香料、農薬、医薬、各種ポリマー等の合成原料等の用途にも用いることができる。
以下、実施例、製造例、比較例及び評価例をもって本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例等によって何ら制限を受けるものではない。
実施例1〜7は、本発明の金属アルコキシド化合物の原料として用いる本発明のアルコール化合物の製造例であり、製造例1は、本発明の金属アルコキシド化合物の原料として用いるアルコール化合物の製造例であり、実施例8〜18は、本発明の金属アルコキシド化合物の製造例である。
実施例19及び20は、本発明の金属アルコキシド化合物(銅化合物)を用いた金属銅又は酸化銅薄膜の製造例であり、比較例1は、比較の金属アルコキシド化合物(銅化合物)を用いた金属銅薄膜の製造例である。
評価例1では、実施例8〜12で製造した本発明の金属アルコキシド化合物及びこれらと構造が類似する比較化合物の物性(熱安定性)を評価した。
評価例2では、実施例13〜15及び17で製造した本発明の金属アルコキシド化合物(銅化合物)及びこれらと構造が類似する比較化合物の物性(熱安定性)を評価した。
評価例3では、実施例20及び比較例1で製造した金属銅薄膜の物性を評価した。
[実施例1]本発明のアルコール化合物(化合物No.65)の製造
反応フラスコにジエチルエーテル100mL及び1−メトキシ2−メチルプロピレンオキシド45.5gを加え、氷冷バスにて攪拌し0℃付近まで冷却した。更に水50.0gを30分かけてゆっくりと滴下し、15分撹拌した。その後、40%メチルアミン水溶液45.0gを氷冷下30分かけてゆっくりと滴下し、30分撹拌し、室温に戻して約20時間反応させた。その後、ジエチルエーテル300mLにて抽出を行い、得られた有機層を硫酸マグネシウム及びモレキュラーシーブス4Aにて脱水処理した。得られた化合物の分子量をガスクロマトグラフ質量分析計(以下、GC−MSと略す場合がある)により測定した。また、得られた化合物の元素分析を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。これらの結果から、得られた化合物が化合物No.65であることが確認された。尚、化合物の収率は45%であった。
(分析値)
(1)GC−MS m/z:101(M+)
(2)元素分析 C:59.0質量%、H:11.5質量%、O:15.2質量%、N:14.3質量%(理論値;C:59.4%、H:10.9%、O:15.8%、N:13.9%)
[実施例2]本発明のアルコール化合物(化合物No.66)の製造
反応フラスコに1,1−ジメトキシ−2−メチルブタン−2−オール20.0gを加え、該反応フラスコへ水20g及び36%塩酸0.8mLを混合した溶液を、室温下30分かけてゆっくりと滴下し、約60時間撹拌した。その後、40%メチルアミン水溶液31.4gを氷冷下で30分かけてゆっくりと滴下した後、室温に戻して3時間反応させた。その後、トルエン80mLにて抽出を行い、得られた有機層を硫酸マグネシウム及びモレキュラーシーブス4Aにて脱水処理した。得られた化合物の分子量をGC−MSにより測定した。また、得られた化合物の元素分析を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。これらの結果から、得られた化合物が化合物No.66であることが確認された。尚、化合物の収率は、54%であった。
(分析値)
(1)GC−MS m/z:115(M+)
(2)元素分析 C:63.0質量%、H:10.8質量%、O:13.5質量%、N:12.6質量%(理論値;C:62.6%、H:11.3%、O:13.9%、N:12.2%)
[実施例3]本発明のアルコール化合物(化合物No.67)の製造
反応フラスコにジエチルエーテル30gと水2.5gを加え、氷冷バスにて攪拌し0℃付近まで冷却した。該反応フラスコへ1−メトキシ2−メチルプロピレンオキシド2.5gを5分かけてゆっくりと滴下し、15分撹拌した。続いて33%エチルアミン水溶液4.4gを氷冷下10分かけてゆっくりと滴下し、30分撹拌した後、室温に戻して約20時間反応させた。その後、ジエチルエーテル50mLにて抽出を行い、得られた有機層を硫酸マグネシウム及びモレキュラーシーブス4Aにて脱水処理した。得られた化合物の分子量をGC−MSにより測定した。また、得られた化合物の元素分析を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。これらの結果から、得られた化合物が化合物No.67であることが確認された。尚、化合物の収率は、52%であった。
(分析値)
(1)GC−MS m/z:115(M+)
(2)元素分析 C:62.9質量%、H:11.0質量%、O:14.6質量%、N:11.9質量%(理論値;C:62.6%、H:11.3%、O:13.9%、N:12.2%)
[実施例4]本発明のアルコール化合物(化合物No.71)の製造
反応フラスコにジエチルエーテル30gと水2.5gの混合液を氷冷下撹拌し、液温を10℃まで冷却した。該反応フラスコへ1−メトキシ−2−メチルプロピレンオキシド2.5gを同温度で滴下して30分撹拌した。次いで、イソプロピルアミンを氷冷下同温度で滴下して30分撹拌した。その後、室温に戻して8時間撹拌した。硫酸マグネシウムを適量加えて溶液中の水を吸着させて、ろ別した。ろ液に十分乾燥させたモラキュラーシーブス4Aを加えて完全に脱水した。得られた化合物の分子量をGC−MSにより測定した。また、得られた化合物の元素分析を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。これらの結果から、得られた化合物が化合物No.71であることが確認された。尚、化合物の収率は、51%であった。
(分析値)
(1)GC−MS m/z:129(M+)
(2)元素分析 C:64.8質量%、H:11.3質量%、O:12.9質量%、N:11.2質量%(理論値;C:65.1%、H:11.6%、O:12.4%、N:10.9%)
[実施例5]本発明のアルコール化合物(化合物No.74)の製造
反応フラスコに3−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブタノン27.1g、メタノール33.1g及びモレキュラーシーブス4Aを加え、室温下で撹拌した。該反応フラスコへ、イソプロピルアミン23.2gを室温下でゆっくり滴下した。滴下終了後、室温下で6時間撹拌した。続いて、撹拌停止し、モレキュラーシーブス4Aを7.93g加え、室温下で15時間静止した。その後、ろ過を行い、ろ液を分別した。分別したろ液からメタノールを留去した。液体残渣を、圧力3.8kPa、留分温度62℃で減圧蒸留した。得られた化合物の収量は10.4gであり、収率は27%であった。得られた化合物の分子量をGC−MSにより測定した。また、得られた化合物の1H−NMRを測定し、元素分析を行った。これらの分析値を下記(1)、(2)及び(3)に示す。これらの結果から、得られた化合物が化合物No.74であることが確認された。
(分析値)
(1)1H−NMR(溶媒:重ベンゼン)(ケミカルシフト:多重度:H数)
(5.996:t:1)(3.332:m:1)(1.329:t:3)(1.232:s:6)(0.967:d:6)
(2)GC−MS m/z:144(M+)
(3)元素分析 C:67.6質量%、H:12.3質量%、O:10.8質量%、N:9.5質量%(理論値;C:67.1%、H:11.9%、O:11.2%、N:9.8%)
[実施例6]本発明のアルコール化合物(化合物No.68)の製造
反応フラスコに、エチルマグネシウムブロミドのテトラヒドロフラン溶液(7.4%、440g)を加え、氷冷バスにて撹拌し0℃付近まで冷却した。この溶液にピルビンアルデヒドジメチルアセタール(30g)を30分で滴下し、グリニャール反応を行った。その後室温に戻して12時間反応を行った。反応液を氷冷して、17%塩化アンモニウム水溶液300gを滴下してクエンチし、溶液を分液ロートに移して有機物を分液し、適量の硫酸マグネシウムで脱水した。この有機層をろ過後、減圧下オイルバス80℃付近で脱溶媒を行った。オイルバス85℃付近減圧下で蒸留を行い、塔頂温度49℃にて無色透明の1,1−ジメトキシ―2−メチルブタン−2−オール、20gを得た。この1,1−ジメトキシメチルブタン−2−オール、20gに純水40gと36%塩酸2.5gを氷冷下で加えて、終夜撹拌を行った。その後、33%エチルアミン水溶液74gを氷冷下滴下し、10時間反応させた。この時の反応液のpHは10〜11であった。水溶液に溶け込んでいる目的物を回収するためトルエン150gを反応液に加えて分液ロートで有機層を抽出・分液し、硫酸マグネシウムで脱水・ろ過した後、減圧下オイルバス90℃にて脱トルエンを行った。得られた化合物の収量は7.9gであり、収率は45%であった。得られた化合物の分子量をGC−MSにより測定した。また、得られた化合物の1H−NMRを測定した。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。これらの結果から、得られた化合物が化合物No.68であることを確認した。
(分析値)
(1)GC−MS m/z: 129(M+)
(2)1NMR(溶媒:重ベンゼン)(ケミカルシフト:多重度:H数)
(7.116:s:1)(4.413:s:1)(3.153〜3.193:m:2)(1.501〜1.573:m:1)(1.347〜1.419:m:1)(1.152:s:3)(0.981〜1.017:t:3)(0.837〜0.875:t:3)
[実施例7]本発明のアルコール化合物(化合物No.76)の製造
反応フラスコに、エチルマグネシウムブロミドのジエチルエーテル溶液(39%、16g)を加え、氷冷バスにて撹拌し0℃付近まで冷却した。この溶液に3,3−ジメトキシ−2−ブタノン(6.19g)を1時間で滴下し、グリニャール反応を行った。その後室温に戻して12時間反応を行った。反応液を氷冷して、20%塩化アンモニウム水溶液75gを滴下した後、36%塩酸溶液3mLを滴下して終夜撹拌した。有機層のみ分液・回収した後、これに33%エチルアミン水溶液18.5gを氷冷下滴下し、20時間反応させた。この時の反応液のpH10〜11であった。反応液に硫酸マグネシウムを加えて脱水・ろ過し、減圧下オイルバス60℃にて脱溶媒を行った。蒸留はオイルバス80℃、圧力300Paにて実施した。得られた化合物は無色透明液体であり、収量は2.3gであり、収率は34%であった。得られた化合物の分子量をGC−MSにより測定した。また、得られた化合物の1H−NMRを測定した。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。これらの結果から、得られた化合物が化合物No.76であることを確認した。
(分析値)
(1)GC−MS m/z: 143.23(M+)
(2)1NMR(溶媒:重ベンゼン)(ケミカルシフト:多重度:H数)
(5.85:s:1)(2.948〜3.003:q:2)(1.602〜1.692:m:1)(1.379〜1.475:m:1)(1.254:s:3)(1.223:s:3)(1.040〜1.077:t:3)(0.826〜0.863:t:3)
[製造例1]アルコール化合物1の製造
反応フラスコ中でメチルアミンのテトラヒドロフラン溶液(2M、200mL)を氷冷し、3−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブタノン24gを滴下して液温10℃前後にて反応させた。その後、室温に戻して8時間撹拌した。硫酸マグネシウムを適量加えて溶液中の水を吸着させて、ろ別した。ろ液に十分乾燥させたモラキュラーシーブス4Aを加えて完全に脱水した。得られた化合物の分子量をGC−MSにより測定した。また、得られた化合物の元素分析を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。これらの結果から、得られた化合物が下記アルコール化合物1であることが確認された。尚、化合物の収率は、49%であった。
(分析値)
(1)GC−MS m/z:115(M+)
(2)元素分析 C:61.7質量%、H:11.3質量%、O:13.9質量%、N:12.2質量%(理論値;C:62.6%、H:11.3%、O:13.9%、N:12.2%)
[実施例8]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.25)の製造
反応フラスコに銅(II)メトキシド1.2gと脱水処理したトルエン20gを加えて懸濁液とし、製造例1で得られたアルコール化合物1の15%wt.%テトラヒドロフラン溶液18gを室温アルゴンガス雰囲気下化で滴下した。1時間撹拌後に溶液は徐々に紫色を呈し、そのまま10時間室温で撹拌した。オイルバス温度85℃でテトラヒドロフランを留去し、次いでオイルバス温度120℃、微減圧下でトルエン等の溶媒を留去した。得られた紫色固体を110℃、40Paで昇華して目的物を得た。得られた化合物は融点195℃の固体であった。化合物の収率は、50%であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図5〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示す。この結果から、得られた化合物が化合物No.25であることが確認された。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:205℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:154℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例9]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.41)の製造
反応フラスコにヘキサアンミンニッケル(II)塩化物を6.01g、テトラヒドロフラン39.00gを加え、室温下で撹拌した。その中に、ナトリウムと製造例1で得られたアルコール化合物1とを反応させることで得たナトリウムアルコキシド7.30gをテトラヒドロフラン24g中に懸濁させた溶液を室温下で滴下した。滴下終了後、室温下で2時間撹拌し、続いて7時間還流した。その後、室温で放冷し15時間撹拌し、ろ過を行った。得られたろ液からテトラヒドロフランを除去し、残渣として緑色固体を得た。その固体を100Pa、120℃の条件下で昇華させた。得られた化合物の収量は0.98gであり、収率は13%であった。また得られた化合物は融点212℃の緑色固体であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図6〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示す。この結果から、得られた化合物が化合物No.41であることが確認された。また、得られた化合物について、1H−NMR及び常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)、(2)及び(3)に示す。
(分析値)
(1)1H−NMR(溶媒:重ベンゼン)(ケミカルシフト:多重度:H数)
(2.425:s:6)(1.246:s:12)(0.955:s:6)
(2)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:218℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(3)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:160℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例10]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.47)の製造
反応フラスコにヘキサアンミンニッケル(II)塩化物を5.08g及びテトラヒドロフラン15gを仕込み、室温下で撹拌した。その中に、ナトリウムと実施例5で得られた化合物No.74とを反応させることで得たナトリウムアルコキシド7.10gをテトラヒドロフラン17g中に懸濁させた溶液を室温下で滴下した。滴下終了後、室温下で20分間撹拌し、続いて5時間還流した。その後、室温で放冷し15時間撹拌し、ろ過を行った。得られたろ液からテトラヒドロフランを除去し、残渣として緑色固体を得た。その固体を100Pa、100℃の条件下で昇華させた。得られた化合物の収量は4.87gであり、収率は65%であった。得られた化合物は黒茶色固体で、融点155℃であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図7〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示す。この結果から、得られた化合物が化合物No.47であることが確認された。また、得られた化合物について、1H−NMR及び常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)、(2)及び(3)に示す。
(分析値)
(1)1H−NMR(溶媒:重ベンゼン)(ケミカルシフト:多重度:H数)
(3.774:sept:2)(1.444:d:12)(1.184:s:12)(1.060:s:6)
(2)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:203℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(3)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:140℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例11]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.57)の製造
反応フラスコに塩化コバルト(II)を3.50g、テトラヒドロフランを20g仕込み、室温下で撹拌した。その中に、ナトリウムと製造例1で得られたアルコール化合物1とを反応させることで得たナトリウムアルコキシド7.11gをテトラヒドロフラン10g中に懸濁させた溶液を室温下で滴下した。滴下終了後、室温下で23時間撹拌し、ろ過を行った。得られたろ液からテトラヒドロフランを除去し、残渣として暗褐色固体を得た。その固体を80Pa、145℃の条件下で昇華させた。得られた化合物の収量は0.91gであり、収率は13%であった。得られた化合物は橙色固体で融点220℃であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図8〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示した。この結果から、得られた化合物が化合物No.57であることが確認された。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:219℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:166℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例12]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.63)の製造
200mlの4つ口フラスコに塩化コバルト(II)を2.79g、テトラヒドロフラン22gを仕込み、室温下で撹拌した。その中に、ナトリウムと実施例5で得られた化合物No.74とを反応させることで得たナトリウムアルコキシド6.46gをテトラヒドロフラン10g中に懸濁させた溶液を室温下で滴下した。滴下終了後、室温下で22時間撹拌し、ろ過を行った。得られたろ液からテトラヒドロフランを除去し、残渣として緑色固体を得た。その固体を80Pa、100℃の条件下で昇華した。得られた化合物の収量は2.24gであり、収率は34%であった。得られた化合物は緑色固体で融点145℃であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図9〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示した。この結果から、得られた化合物が化合物No.63であることが確認された。得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:227℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:149℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[評価例1]アルコキシド化合物の物性評価
実施例8〜12で得られた本発明の化合物No.25、41、47、57、63並びに下記の比較化合物1、2及び3について、TG−DTA測定装置を用いて、減圧雰囲気下(10torr)での加熱によってサンプル重量が50質量%減少した時点の温度(以下、TG50%減少時温度と略す場合がある)を確認した。また、DSC測定装置を用いて熱分解が発生する温度を測定することで、各化合物の熱安定性を確認した。結果を〔表1〕に示す。
〔表1〕の結果より、化合物No.25と類似した構造を有する3級アミノアルコキシド銅化合物である比較化合物1とを比較すると、化合物No.25はTG50%減少時温度が低く、熱分解温度が高いことがわかった。化合物No.41、47と類似した構造を有する3級アミノアルコキシドニッケル化合物である比較化合物2を比較すると、TG50%減少時温度は比較化合物2のほうが若干低いものの、化合物No.41、47は熱分解温度が300℃を大きく超えており、大幅に向上していることがわかった。化合物No.57、63と類似した構造を有する3級アミノアルコキシドコバルト化合物である比較化合物3を比較すると、TG50%減少時温度に大きな差はないが、化合物No.57、63は熱分解温度が大幅に向上していることがわかった。以上により、本願発明の化合物は、蒸気圧が従来品と同等又は高く、さらに熱分解温度が高いことから、CVD法用原料として特に好適な化合物であることがわかった。
[実施例13]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.17)の製造
アルゴンガス雰囲気下、銅(II)メトキシド7.45gに実施例1で得られた化合物No.65とジエチルエーテル400mLの混合溶液を氷冷下ゆっくりと滴下した。その後、室温に戻して約17時間反応させた。その後、ジエチルエーテルをバス58℃常圧下にて留去し、暗紫色結晶を得た後、ヘキサン350mLを加え、バス56℃で加熱して結晶を溶解させた。得られた溶液を0.2μmメンブランフィルターにて熱ろ過し、再結晶を行うことで暗紫色結晶を得た。この精製による回収率は37%であった。得られた化合物は融点165℃の固体であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図10〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示す。この結果から、得られた化合物が化合物No.17であることが確認された。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:173℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:121℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例14]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.18)の製造
アルゴンガス雰囲気下、銅(II)メトキシド1.60gに実施例2で得られた化合物No.66とトルエン80mLの混合溶液を氷冷下ゆっくりと滴下した。その後、室温に戻して約20時間反応させた後、トルエンを減圧下、バス94℃で留去し、暗紫色結晶を得た。その固体を、減圧下、83℃でガラスチューブオーブンにて昇華することにより、紫色結晶を得た。得られた化合物は融点103℃の固体であった。得られた化合物の収率は、43%であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図11〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示した。この結果から、得られた化合物が化合物No.18であることが確認された。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:169℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:116℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例15]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.19)の製造
アルゴンガス雰囲気下、銅(II)メトキシド0.65gとヘキサン30mLの混合溶液に実施例3で得られた化合物No.67とジエチルエーテル50mLの混合溶液を氷冷下ゆっくりと滴下した。その後、室温に戻して約16時間反応させた後、ジエチルエーテルをバス70℃常圧下にて留去し、暗紫色結晶を得た。その固体を、減圧下、83℃でガラスチューブオーブンにて昇華することにより、紫色結晶を得た。得られた化合物の収率は、38%だった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図12〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示した。この結果から、得られた化合物が化合物No.19であることが確認された。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:170℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:116℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例16]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.20)の製造
アルゴンガス雰囲気下、銅(II)メトキシド0.786gに、実施例6で得られた化合物No.68の4.24wt.%トルエン溶液42gを滴下した。すぐに溶解して紫色を呈し、そのまま室温下で17時間撹拌した。オイルバス温度70℃、微減圧下でトルエンを留去し、次いでオイルバス温度90℃、減圧下で残留するトルエンを完全に留去した。得られた紫色固体を100℃、40Paで蒸留して目的物を得た。得られた化合物は融点58℃の固体であった。化合物の収率は48%であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図13〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造を示す。この結果から、得られた化合物が化合物No.20であることを確認した。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定及びDSC測定を行った。これらの分析値を下記(1)、(2)及び(3)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:174℃(Ar流量:100ml/min、昇温10℃/min.)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:108℃(圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温10℃/min.)
(3)DSC熱分解発生温度
168℃
[実施例17]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.23)の製造
100mLの3つ口フラスコに、銅(II)メトキシド1.2gと脱水処理したヘキサン20gの懸濁液に、実施例4で得られた化合物No.71の15%15wt.%エーテル溶液20gを室温アルゴンガス雰囲気下化で滴下した。1時間撹拌後に溶液は徐々に紫色を呈し、そのまま10時間室温で撹拌した。バス50〜60℃でエーテルを留去し、次いでバス110℃でヘキサン等の溶媒を留去した。残渣を110℃、40Paで昇華した。得られた化合物は融点185℃の固体であった。収率は、40%であった。得られた化合物は自然発火性の無い化合物であった。得られた化合物について、単結晶X線構造解析を行った。〔図14〕に単結晶X線構造解析により得られた分子構造図を示した。この結果から、得られた化合物が化合物No.23であることが確認された。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定を行った。これらの分析値を下記(1)及び(2)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:184℃ (Ar流量:100ml/min、昇温:10℃/min)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:131℃ (圧力10Torr、Ar流量:50ml/min、昇温:10℃/min)
[実施例18]本発明の金属アルコキシド化合物(化合物No.60)の製造
反応フラスコに、コバルト−ビス−トリメチルシリルアミド、1.15gと脱水トルエン20gを加え、十分に混合させた。この溶液を氷冷し、2−エチルイミノ−3−メチルペンタン−3−オール、1.05gを5分間かけて滴下した。溶液は濃青色から茶褐色に変化した。滴下終了後、室温にて終夜撹拌させた。その後、減圧下オイルバス100℃にて脱溶媒を行い、生成したコバルト錯体(茶褐色固体)を十分に乾燥させた。このコバルト錯体を50mlフラスコに入れ昇華精製装置に接続した。オイルバス100〜110℃、40Paにて昇華精製を行い赤褐色結晶、0.50gを得た。化合物の収率は53%であった。得られた固体の融点は104℃であった。〔図15〕に単結晶X線構造解析の結果を示す。この結果から、得られた化合物が化合物No.60であることを確認した。また、得られた化合物について、常圧又は減圧下におけるTG−DTAの測定及びDSC測定を行った。これらの分析値を下記(1)、(2)及び(3)に示す。
(分析値)
(1)常圧TG−DTA
質量50%減少温度:211.9℃(Ar流量:100ml/min.、昇温10℃/min.)
(2)減圧TG−DTA
質量50%減少温度:128.8℃(圧力10Torr、Ar流量:50ml/min.、昇温10℃/min.)
(3)DSC熱分解発生温度
315℃
[評価例2]アルコキシド化合物の物性評価
実施例13〜15及び17で得られた本発明のアルコキシド銅化合物である化合物No.17、18、19、23及び上記の比較化合物1について、TG−DTA測定装置を用いて、減圧雰囲気下(10torr)での加熱によってサンプル重量が50質量%減少した時点の温度を確認した。また、DSC測定装置を用いて熱分解が発生する温度を測定することで、各化合物の熱安定性を確認した。結果を〔表2〕に示す。
〔表2〕の結果より、化合物No.17〜No.19及びNo.23(評価例2−1〜2−4)と類似した構造を有する比較化合物1(比較評価例2)とを比較すると、化合物No.17〜No.19及びNo.23は、比較化合物1と比較して、TG50%減少時温度が大幅に下がっていることがわかった。また、化合物No.17〜No.19及びNo.23の熱分解発生温度が200℃未満であるのに対して、比較化合物1の熱分解発生温度は、200℃以上であるがわかった。
以上により、本発明の銅化合物はCVD法による金属銅薄膜用原料として特に好適なものであることがわかった。
[実施例19]酸化銅薄膜の製造
上記実施例14で得た本発明の銅化合物(化合物No.18)を化学気相成長用原料とし、図3に示す装置を用いて以下の条件のCVD法により、シリコンウエハ基板上に酸化銅薄膜を製造した。得られた薄膜について、X線反射率法による膜厚測定、X線回折法及びX線光電子分光法による薄膜構造及び薄膜組成の確認を行ったところ、膜厚は120nmであり、膜組成は酸化銅であった。
(条件)気化室温度:50℃、反応圧力:100Pa、反応時間:60分、基板温度:150℃、キャリアガス(Ar):100ml/min、酸化ガス(酸素):200ml/min
[実施例20]金属銅薄膜の製造
上記実施例17で得た本発明の銅化合物(化合物No.23)を化学気相成長用原料とし、図3に示す装置を用いて以下の条件の熱CVD法により、シリコンウエハ基板上に金属銅薄膜を製造した。得られた薄膜について、X線反射率法による膜厚測定、X線回折法及びX線光電子分光法による薄膜構造及び薄膜組成の確認を行ったところ、膜厚は100nmであり、膜組成は金属銅であった。
(条件)原料温度:50℃、反応系圧力:100Pa、反応時間:60分、基板温度:185℃、キャリアガス(Ar):100ml/min、反応ガスなし
[比較例1]比較の金属銅薄膜の製造
比較化合物1を化学気相成長用原料とし、図3に示す装置を用いて以下の条件の熱CVD法により、シリコンウエハ基板上に金属銅薄膜を製造した。得られた薄膜について、X線反射率法による膜厚測定、X線回折法及びX線光電子分光法による薄膜構造及び薄膜組成の確認を行ったところ、膜厚は75nmであり、膜組成は金属銅であった。
(条件)気化室温度:50℃、反応圧力:100Pa、反応時間:60分、基板温度:240℃、キャリアガス(Ar):100ml/min、反応ガスなし
[評価例3]
実施例20により得られた金属銅薄膜と比較例1により得られた比較の金属銅薄膜を比較した。結果を〔表3〕に示した。
〔表3〕より、実施例20と比較例1とを対比すると、実施例20は比較例1よりも金属銅薄膜の成膜速度が早く、実施例20により得られた金属銅薄膜の多結晶平均粒子サイズは、比較例1により得られた比較の金属銅薄膜の多結晶平均粒子サイズよりも小さく、また、実施例20により得られた金属銅薄膜の電気抵抗値は、比較例1により得られた比較の金属銅薄膜の電気抵抗値よりも2倍以上低いことがわかった。以上により、本発明によれば、優れた特性の金属銅薄膜を得ることができるということがわかった。

Claims (6)

  1. 下記一般式(I)で表される金属アルコキシド化合物。
    (式中、R1はメチル基又はエチル基を表し、R2は水素原子又はメチル基を表し、R3は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表し、Mは金属原子又は珪素原子を表し、nは金属原子又は珪素原子の価数を表す。)
  2. 上記一般式(I)において、Mが銅、ニッケル、コバルトである請求項1に記載の金属アルコキシド化合物。
  3. 上記一般式(I)において、Mが銅であり、R2が水素原子である請求項1に記載の金属アルコキシド化合物。
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載の金属アルコキシド化合物を含有してなる薄膜形成用原料。
  5. 請求項4に記載の薄膜形成用原料を気化させて得た、上記金属アルコキシド化合物を含有する蒸気を、基体が設置された成膜チャンバー内に導入し、該金属アルコキシド化合物を分解及び/又は化学反応させて該基体の表面に金属を含有する薄膜を形成する薄膜の製造方法。
  6. 下記一般式(II)で表されるアルコール化合物。
    (式中、R4はメチル基又はエチル基を表し、R5は水素原子又はメチル基を表し、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。但し、R5が水素原子の場合、R4はメチル基又はエチル基を表し、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。また、R5がメチル基であり、R4がメチル基である場合、R6は炭素数3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。また、R5がメチル基であり、R4がエチル基である場合、R6は炭素数1〜3の直鎖又は分岐状のアルキル基を表す。)
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