KR20070048215A - 원자층 침착에 의한 구리 막의 침착용 구리（ⅱ） 착물 - Google Patents

원자층 침착에 의한 구리 막의 침착용 구리（ⅱ） 착물 Download PDF

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알렉산더 지. 브래들리
제프 에스. 톰슨
경호 박
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 신규한 1,3-디이민 및 1,3-디이민 구리 착물, 및 원자층 침착 방법에 있어서 기판 상 또는 다공성 고체 내 또는 다공성 고체 상에 구리를 침착시키기 위한 1,3-디이민 구리 착물의 용도에 관한 것이다.
1,3-디이민 구리 착물, 원자층 침착 방법, 규소 웨이퍼, 격벽층

Description

원자층 침착에 의한 구리 막의 침착용 구리（Ⅱ） 착물 {COPPER (II) COMPLEXES FOR DEPOSITION OF COPPER FILMS BY ATOMIC LAYER DEPOSITION}
본 발명은 신규한 1,3-디이민 및 1,3-디이민 구리 착물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 1,3-디이민 구리 착물을 사용하여, 기판 상이나 다공성 고체 내 또는 다공성 고체 상에 구리 침착물을 형성하는 방법에 관한 것이다.
엠. 리타라(M. Ritala) 및 엠. 레스케라(M. Leskela)에 의해 문헌["Atomic Layer Deposition" in Handbook of Thin Film Materials, H. S. Nalwa, Editor, Academic Press, San Diego, 2001 , Volume 1 , Chapter 2]에 기술된 바와 같이, 원자층 침착(ALD) 방법은 박막의 생성에 유용하다. 그러한 막, 특히 금속 및 금속 산화물 막은 전자 회로 및 장치의 제조에 있어서 중요한 성분이다.
구리 막을 침착하기 위한 ALD 방법에 있어서, 구리 전구체 및 환원제는 반응 용기 내에 교대로 도입된다. 구리 전구체가 반응 용기 내에 도입되어 기판 상에 흡착되도록 한 후, 과량의 (흡착되지 않은) 전구체 증기가 용기로부터 펌핑되거나 퍼징(purge)된다. 그 후, 기판 표면 상의 구리 전구체와 반응하는 환원제가 도입되어 구리 금속 및 유리 형태의 리간드를 형성한다. 이 사이클은 필요한 경우 원하는 막 두께를 달성할 때까지 반복될 수 있다.
금속 착물의 분해 화학에 있어서, 이 방법은 화학적 증기 침착(CVD)과는 상이하다. CVD 방법에 있어서, 착물은 표면과의 접촉에 의해 열분해 반응하여 원하는 막을 제공한다. ALD 방법에 있어서는, 착물은 표면과의 접촉에 의해 완전히 금속으로 분해되지는 않는다. 오히려, 금속 막의 형성이 침착된 구리 착물과 반응하는 제2 시약의 도입에 의해 일어난다. 구리(II) 착물로부터 구리 막을 제조하는데 있어서, 제2 시약은 환원제이다. ALD 방법의 이점은 방법의 제1 단계에서 기판 표면에 대한 전구체의 흡착의 자가 제한으로 인한 개선된 커버링 적합성(conformality of coverage) 및 필름 두께의 조절 가능성을 포함한다.
ALD 방법에 사용되는 리간드는 또한 분해에 대해 안정해야 하며 무금속 형태의 착물로부터 탈착될 수 있어야 한다. 구리의 환원에 이어서, 리간드는 유리되며 형성되는 금속층 내로의 혼입을 방지하기 위해 표면으로부터 제거되어야 한다.
US 5,464,666은 수소 존재하에 1,3-디이민 구리 착물을 분해하여 구리를 형성하는 것을 기술한다. 상기 특허는 또한 구리-알루미늄 합금의 CVD 방법에 있어서의 1,3-디이민 구리 착물의 용도를 기술한다.
DE 4202889는, 바람직하게는 CVD 방법을 통한, 코팅을 침착시키기 위한 1,3-디이민 금속 착물의 용도를 기술한다. 환원 분위기, 바람직하게는 수소 하에서의 금속 착물의 분해가 개시된다.
문헌[S.G. McGeachin, Canadian Journal of Chemistry, 46, 1903-1912 (1968)]는 ML2 형태의 비스-킬레이트 또는 동종리간드성 착물을 포함하여, 1,3-디이 민 및 이 리간드의 금속 착물의 합성을 기술하고 있다.
US 6,464,779는 산소 및 플루오르를 모두 함유하는 구리 전구체를 산화제로 처리하여 산화구리를 형성한 후, 표면을 환원제로 처리하는 단계가 요구되는 Cu 원자층 CVD 방법을 개시한다.
WO 2004/036624는 플루오르를 함유하지 않는 구리 전구체로부터 산화구리층을 기판 상에 형성하는 단계 및 산화구리를 환원시켜 기판 상에 구리 층을 형성하는 단계를 포함하는 구리층을 형성하기 위한 2단계 ALD 방법을 개시한다. 구리 알콕시드, 구리 β-디케토네이트 및 구리 디알킬아미드가 바람직한 구리 전구체이다. 환원제는 수소(H2) 함유 기체이다.
US 2003/0135061는 ALD 또는 CVD 조건하에 금속 또는 금속-함유 막을 기판 상에 침착시키는데 사용될 수 있는 이량체 구리(I) 전구체를 개시한다.
WO 2004/046417는 아미디네이트 리간드를 포함하는 이량체 구리(I) 착물의 ALD 방법에 있어서의 사용에 대한 용도를 개시한다.
US 2003/097013 및 WO 03/044242는 대칭성 β-디케티미네이트 리간드를 가지는 동종리간드성 구리(II) 전구체 및 환원제를 사용한 ALD 방법을 개시한다.
WO 09571은 대칭성 β-디케티미네이트 리간드를 가지는 동종리간드성 구리(II) 전구체 및 환원제를 사용한 ALD 방법을 개시한다.
DE 2,707,658 및 US 4,130,652는 방향족 치환기를 가지는 모노시클릭 β-케티민의 제조를 기술한다.
문헌[A. Eschenmoser, Helvetica Chemica Acta, 1971, 54, NO 70, 710]은 2차 비닐위치 아미드 및 엔올화가 가능한 β-디카르보닐 화합물의 합성을 위한 알킬화성 커플링에 의한 술피드 수축을 개시한다.
문헌[S. Fustero, Journal of Organic Chemistry, 1999, 64, 5551-5556]은 플루오르화 비닐위치 아미딘 및 β-엔아미노 케톤의 합성 방법을 개시한다.
<발명의 요약>
본 발명의 하나의 태양은
a. 기판과 하기 화학식 I의 구리 착물을 접촉시켜 기판 상에 구리 착물의 침착물을 형성하는 단계; 및
b. 침착된 구리 착물과 환원제를 접촉시키는 단계
를 포함하며 환원제는 9-BBN(9-보라바이시클로[3.3.1]노난); 디보란; BRxH3 -x 형태의 보란(이때, x는 0, 1 또는 2이며, R은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다); 디히드로벤조푸란; 피라졸린; 디실란; SiR'yH4 -y 형태의 실란(이때, y는 0, 1, 2 또는 3이며, R'은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다); 및 GeR"zH4 -z 형태의 게르만(이때, z는 0, 1, 2, 또는 3이며, 및 R"은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다)으로부터 선택되는, 기판 상에 구리 침착물을 형성하는 방법이다.
Figure 112007017010291-PCT00001
식 중,
R1 내지 R5는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 중 적어도 하나는 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
본 발명의 또다른 태양은 상기 화학식 I의 구리 착물이다.
본 발명의 또다른 태양은 하기 화학식 II의 조성물이다.
Figure 112007017010291-PCT00002
식 중,
R1 내지 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 각각은 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
출원인은 집적 회로 내의 구리 배선의 형성에 있어서 시드(seed) 층으로 사용하기 위한, 또는 장식 또는 촉매 용도로 사용하기 위한 구리 막의 생성에 적합한 원자층 침착(ALD) 방법을 발견하였다. 이 방법은 이들 원소에 제한되는 것은 아니지만 C, H 및 N을 함유하는 리간드로부터 유도된, 휘발성이며 열적으로 안정한 구리(II) 착물을 사용한다. 리간드는 적절한 온도 범위에서 휘발성이지만 이 온도 범위에서 구리 금속으로 분해되지 않는 구리(II) 착물을 형성하도록 선택된다. 오히려, 착물은 적합한 환원제의 첨가에 의해 금속으로 분해된다. 리간드는 추가로 구리 착물의 환원제에 대한 노출에 의한 분해 없이 탈착되도록 선택된다. 용이하게 입수가능한 환원제에 의한 상기 구리 착물의 구리 금속으로의 환원은 적당한 온도에서 청결하게 진행된다고 입증되었다.
본 발명의 방법에 있어서, 구리는
a. 기판과 하기 화학식 I의 구리 착물을 접촉시켜 기판 상에 구리 착물의 침착물을 형성하는 단계; 및
b. 침착된 구리 착물과 환원제를 접촉시키는 단계
에 의해 기판상에 침착된다.
<화학식 I>
Figure 112007017010291-PCT00003
식 중,
R1 내지 R5는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 중 적어도 하나는 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
환원제는 9-BBN(9-보라바이시클로[3.3.1]노난); 디보란; BRxH3 -x 형태의 보란(이때, x는 0, 1 또는 2이며, R은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다); 디히드로벤조푸란; 피라졸린; 디실란; SiR'yH4 -y 형태의 실란(이때, y는 0, 1, 2 또는 3이며, R'은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다); 및 GeR"zH4-z 형태의 게르만(이때, z는 0, 1, 2, 또는 3이며, 및 R"은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다)으로부터 선택된다.
본 발명의 침착 방법은 더 낮은 온도의 사용을 가능하게 하고, 더 높은 품질, 더욱 균일한 막을 제조하는 것에 의해 통상적인 방법에 비해 개선된 것이다. 본 발명의 방법은 또한 중간체 산화물 막의 형성을 피하면서, 구리 막에 대한 더욱 직접적 경로를 제공한다.
본 발명의 구리 침착 방법에 있어서, 구리는 기판 상, 또는 기판의 다공성 영역 내 또는 상에 침착될 수 있다. 적합한 기판은 전도성, 반전도성 및 절연성 기판, 예컨대 구리, 규소 웨이퍼, 극초대규모 집적 회로의 제조에 사용되는 웨이퍼, 이산화규소보다 낮은 유전 상수를 가지는 유전 물질로 제조된 웨이퍼, 및 격벽층으로 피복된 이산화규소 및 낮은 k 기판을 포함한다. 구리의 이동을 방지하기 위한 격벽층은 탄탈, 탄탈 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈 규소 질화물, 티타늄 규소 질화물, 탄탈 탄소 질화물, 및 니오븀 질화물을 포함한다.
본 발명의 방법은 용액 중, 즉, 구리 착물 용액과 환원제를 접촉시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 기판을 구리 착물의 증기에 노출시킨 후, 침착된 착물을 환원제의 증기에 노출시키기 전에 임의의 과량의 구리 착물(즉, 침착되지 않은 착물)을 진공 또는 퍼징에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 구리 착물의 환원 후, 유리 형태의 리간드는 진공, 퍼징, 가열, 적합한 용매를 사용한 세척, 또는 상기 단계들의 조합에 의해 제거될 수 있다.
본 반응은 보다 두꺼운 층의 구리를 구성하기 위해, 또는 핀-홀을 제거하기 위해 반복될 수 있다.
구리 착물의 침착은 전형적으로 0 내지 200℃에서 수행된다. 구리 착물의 환원은 전형적으로 유사한 온도인 0 내지 200℃, 보다 바람직하게는 50 내지 150℃에서 수행된다.
본 발명의 방법에 있어서, 기판 상에 침착되는 것은 먼저 구리 착물이다. 금속성 구리 막의 형성은 구리 착물이 환원제에 노출되기 전까지는 일어나지 않는다.
강력한 환원제가 구리 착물을 신속하고 완전하게 환원시키는데 사용될 수 있다. 적합한 환원제는 휘발성이며 가열에 의해 분해되지 않는다. 그것은 또한 기판 상에 침착된 구리 착물과 접촉하여 신속하게 반응하기에 충분한 환원력을 가진다. ALD 방법에 있어서 구리(II) 환원에 사용되는 적합한 환원제의 군이 확인되었다. 적합한 환원제의 한 가지 특징은 양성자 공여체의 존재이다. 환원제는 바람직하게는 전자들을 전달시켜 착물의 구리 이온을 환원시키고 양성자들을 전달시켜 리간드를 양성자화시킬 수 있다. 산화된 환원제 및 양성자화된 리간드가 새롭게 형성된 구리 침착물의 표면으로부터 용이하게 제거되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 양성자화된 리간드는 진공, 퍼징 또는 적합한 용매에 의한 표면의 플러싱(flushing)에 의해 제거된다.
본 발명의 구리 침착 방법에 적합한 환원제로는 9-BBN, 보란, 디보란, 디히드로벤조푸란, 피라졸린, 게르만, 디에틸실란, 디메틸실란, 에틸실란, 페닐실란, 실란 및 디실란을 들 수 있다. 디에틸실란 및 실란이 바람직하다.
구리 침착 방법의 한 실시태양에서, 구리 착물은 기판의 표면에 대해 착물의 적당한 영향을 달성하도록 하는 온도, 시간 및 압력의 조건하에서 기판을 함유하는 반응 용기에 첨가된다. 상기 변수들(시간, 온도 및 압력)의 선택은 개별 용기 및 시스템 디자인 및 원하는 공정률에 의해 결정된다. 적어도 일부의 구리 착물이 기판 상에 침착된 후, 침착되지 않은 착물 증기는 용기로부터 펌핑 또는 퍼징되고, 환원제가 약 50 내지 760 mTorr의 압력에서 용기 내로 도입되어 흡착된 구리 착물을 환원시킨다. 기판은 환원 도중에 약 0 내지 200℃ 사이의 온도에서 유지된다. 적합한 조합의 구리 착물 및 환원제를 이용하면, 상기 환원은 신속하고 실질적으로 완결된다. 바람직하게, 반응은 1초 미만 내지 수 분의 시간의 노출 이내에 적어도 95% 완결된다. 상기 반응의 생성물이 기판의 표면으로부터 용이하게 제거되는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법의 한 실시태양에 있어서, 구리 착물은 R1 및 R3이 수소 기이며, R2가 메틸 기이며, 결합된 (R4, R5)는 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3인 화학식 I의 구리 1,3-디이민 착물이며, 환원제는 디에틸실란이다. 한 실시태양에 있어서, R6 및 R7은 H이다.
본 발명은 또한 하기 화학식 I의 신규한 1,3-디이민 구리 착물을 제공한다.
<화학식 I>
Figure 112007017010291-PCT00004
식 중,
R1 내지 R5는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 중 적어도 하나는 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
본 발명의 구리 착물을 제조하기 유용한 리간드 중 하나의 합성이 하기 실시예 1에 제공된다. 다른 리간드는 유사하게 제조될 수 있다. 따라서, 시클릭 케티민이 강한 염기에 의해 탈양성자화된 후, 친전자체, 예컨대 에스테르 또는 산 할라이드 유도체로 처리되어 케토 시클릭 엔아민이 중간체로서 제공될 수 있다. 이 중간체를 알킬화제, 예컨데 디메틸술페이트로 처리한 후, 일차 아민을 첨가하여 원하는 시클릭 디케티민을 수득한다. 다르게는, 시클릭 케티민은 강한 염기에 의해 탈양성자화된 후 이미도일 유도체와 직접 커플링되어 원하는 시클릭 디케티민을 제공할 수 있다.
다른 실시태양에서, 본 발명은 기판 상에 침착된 화학식 I의 1,3-디이민 구리 착물을 포함하는 물품을 제공한다. 적합한 기판은 구리, 규소 웨이퍼, 극초대규모 집적 회로의 제조에 사용되는 웨이퍼, 이산화규소보다 낮은 유전 상수를 가지는 유전 물질로 제조된 웨이퍼, 및 격벽층으로 피복된 이산화규소 및 낮은 k 기판을 포함한다. 격벽층은 구리의 기판 내로의 이동을 방지하는데 사용될 수 있다. 적합한 격벽층은 탄탈, 탄탈 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈 규소 질화물, 티타늄 규소 질화물, 탄탈 탄소 질화물, 및 니오븀 질화물을 포함한다.
본 발명의 한 실시태양은 하기 화학식 II의 조성물이다.
<화학식 II>
Figure 112007017010291-PCT00005
식 중,
R1 내지 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 각각은 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
달리 언급하지 않으면, 모든 유기 시약은 시그마-알드리치 코포레이션(Sigma-Aldrich Corporation; 미국 위스콘신주 밀워키 소재)으로부터 입수가능하다. 1H NMR 데이터는 중수소화 메틸렌클로라이드 (5.32 ppm)를 기준으로 한 ppm으로 보고하였다. 13C NMR 데이터는 중수소화 메틸렌클로라이드 (53.8 ppm)를 기준으로 한 ppm으로 보고하였다.
실시예 1
[2-(4,5-디히드로-3H-피롤-2-일)-1-메틸-비닐]-에틸-아민의 제조
THF (200 ㎖) 중 디이소프로필아민 (22.2 g, 219.3 mmol) 용액에 n-BuLi (2.89 M, 75.9 ㎖, 219.3 mmol)을 -78℃에서 질소하에 적가하였다. 일단 모든 n-BuLi를 첨가한 후, 온도를 -5℃로 조절하였고, 반응 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 그 후, THF (15 ㎖) 중 2-메틸-1-피롤린 (11.3 g, 135.7 mmol)을 반응 혼합물에 -5℃에서 적가한 후 교반하였다. 30분 후, 에틸아세테이트 (9.20 g, 104.4 mmol)를 30분에 걸쳐 적가하였다. 온도를 실온까지 서서히 상승시키면서 반응 혼합물을 교반하였고, 연속해서 실온에서 밤새 교반하였다. THF 용매를 감압하에 제 거한 후, 80 ㎖의 메탄올을 잔사에 적가하였다. 모든 휘발성 용매를 제거한 후, 디에틸 에테르 (100 ㎖)를 잔사에 첨가하고, 혼합물을 여과시켰다. 여과물을 감압하에 농축시킨 후, 컬럼 크로마토그래피에 의해 원하는 생성물을 수득하였다.
분리한 물질 (5 g, 39.94 mmol)을 디메틸술페이트 (5.04 g, 39.94 mmol)와 실온에서 밤새 교반하는 것에 의해 반응시켰다. THF (50 ㎖)를 생성된 혼합물에 첨가한 후, 에틸아민 용액 (25.9 ㎖, THF 중 2.0 M)을 첨가하였다. 실온에서 밤새 반응시킨 후, 용매를 감압하에 제거한 후, 소듐 메톡사이드 (39.94 mmol) 용액 (10 ㎖의 MeOH 중 MeONa 2.16 g)을 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 30분 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 감압하에 농축시켰다. 펜탄 (100 ㎖)을 잔사에 첨가한 후, 불용성 물질을 여과시켰다. 여과물을 감압하에 농축시켜 거의 순수한 디케티민 생성물 (5.6 g)을 수득하였고, 이를 진공 증류 (37℃, 50 mTorr)에 의해 정제하여 5.47 g (90% 수율)의 액체를 수득하였다.
실시예 2
2-(피롤리딘-2-일리덴메틸)-1-피롤린의 제조
THF (200 ㎖) 중 디이소프로필아민 (11.1 g, 109.7 mmol) 용액에 n-BuLi (2.89 M, 37.97 ㎖, 109.7 mmol)을 -78℃에서 질소하에 적가하였다. 일단 모든 n-BuLi를 첨가한 후, 온도를 -5℃로 조절하였고, 반응 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 그 후, THF (15 ㎖) 중 2-메틸-1-피롤린 (5.65 g, 67.9 mmol)을 반응 혼합물에 -5℃에서 적가한 후 교반하였다. 30분 후, 2-메틸티오-1-피롤린 (6.02 g, 52.3 mmol)을 30분에 걸쳐 -78℃에서 적가하였다. 온도를 실온까지 서서히 상승시키면 서 반응 혼합물을 교반하였고, 연속해서 실온에서 밤새 교반하였다. THF 용매를 감압하에 제거한 후, 50 ㎖의 메탄올을 잔사에 적가하였다. 모든 휘발성 용매를 제거한 후, 펜탄 (2×100 ㎖)을 잔사에 첨가하고, 혼합물을 여과시켰다. 여과물을 감압하에 농축시킨 후, 진공 증류시켜 (65℃, 110 mTorr), 6.2 g의 생성물 (79%)을 수득하였다.
1H NMR (CD2Cl2, 500 MHz): δ 7.89 (s, br, 1H), 4.65 (s, 1H), 3.64 (t, 2H, J = 7.2 Hz), 2.51 (t, 2H, J = 8.0 Hz), 1.85 (m, 2H). 13C NMR (CD2Cl2, 125 MHz): δ 167.0, 81.7, 53.7, 34.8, 23.2.
실시예 3
2-(1-피롤린-2-일메틸렌)피페리딘의 제조
THF (100 ㎖) 중 디이소프로필아민 (6.32 g, 65.52 mmol) 용액에 n-BuLi (2.89 M, 21.63 ㎖, 62.52 mmol)을 -78℃에서 질소하에 적가하였다. 일단 모든 n-BuLi를 첨가한 후, 온도를 -5℃로 조절하였고, 반응 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 그 후, THF (15 ㎖) 중 2-메틸-3,4,5,6-테트라히드로피리딘 (3.76 g, 38.70 mmol)을 반응 혼합물에 -5℃에서 적가한 후 교반하였다. 30분 후, 2-메틸티오-1-피롤린 (3.43 g, 29.77 mmol)을 30분에 걸쳐 -78℃에서 적가하였다. 온도를 실온까지 서서히 상승시키면서 반응 혼합물을 교반하였고, 연속해서 실온에서 밤새 교반하였다. THF 용매를 감압하에 제거한 후, 30 ㎖의 메탄올을 잔사에 적가하였다. 모든 휘발성 용매를 제거한 후, 펜탄 (2×50 ㎖)을 잔사에 첨가하고, 혼합물을 여과시켰다. 여과물을 감압하에 농축시킨 후, 진공 증류시켜 (75℃, 185 mTorr), 4.1 g의 생성물 (84%)을 수득하였다.
1H NMR (CD2Cl2, 500 MHz): δ 9.64 (s, br, 1H), 4.48 (s, 1H), 3.78 (t, 2H, J = 7.3 Hz), 3.27 (t, 2H, J = 6.1 Hz), 2.45 (m, 2H), 2.33 (t, 2H, J = 6.2 Hz), 1.73 (m, 4H), 1.67 (m, 2H). 13C NMR (CD2Cl2, 125 MHz): δ 173.6, 155.8, 86.5, 60.0, 41.7, 37.9, 29.5, 23.8, 22.7, 21.3.
실시예 4
비스[[2-(4,5-디히드로-3H-피롤-2-일)-1-메틸-비닐]-에틸-아미네이트]구리(II)의 제조
건조 박스 중에서, Cu(OEt)2 (0.504 g, 3.28 mmol) 및 1,3-디케티민{[2-(4,5-디히드로-3H-피롤-2-일)-1-메틸-비닐]-에틸-아민, 1 g, 6.56 mmol}을 톨루엔 (30 ㎖) 중에서 함께 혼합하고, 생성된 용액을 실온에서 밤새 교반하였다. 용액을 여과시키고, 여과물을 감압하에 농축시켰다. 생성된 고체를 펜탄 중에서 재결정시켜 보라색 고체 (1.1 g, 92% 수율)를 수득하였다. 이 물질을 30℃에서 50 mTorr하에 승화시켰고, 100℃에서 환원제인 디에틸실란에 의해 구리 금속으로 환원시켰다.

Claims (14)

  1. a. 기판과 하기 화학식 I의 구리 착물을 접촉시켜 기판 상에 구리 착물의 침착물을 형성하는 단계; 및
    b. 침착된 구리 착물과 환원제를 접촉시키는 단계
    를 포함하며, 환원제는 9-BBN(9-보라바이시클로[3.3.1]노난); 디보란; BRxH3 -x 형태의 보란(이때, x는 0, 1 또는 2이며, R은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다); 디히드로벤조푸란; 피라졸린; 디실란; SiR'yH4 -y 형태의 실란(이때, y는 0, 1, 2 또는 3이며, R'은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다); 및 GeR"zH4 -z 형태의 게르만(이때, z는 0, 1, 2, 또는 3이며, 및 R"은 독립적으로 페닐 및 C1-C10 알킬 기로부터 선택된다)으로부터 선택되는, 기판 상에 구리 침착물을 형성하는 방법.
    <화학식 I>
    Figure 112007017010291-PCT00006
    식 중,
    R1 내지 R5는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
    단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 중 적어도 하나는 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
  2. 제1항에 있어서, R1 및 R3이 수소이며, R2가 메틸이며, 결합된 (R4, R5)가 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7이 H인 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, n이 3인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 기판이 구리, 규소 웨이퍼 및 격벽층으로 피복된 이산화규소로부터 선택되는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 기판이 구리 착물의 증기에 노출되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 침착이 0 내지 200℃의 온도에서 수행되는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 환원제가 실란 또는 디에틸실란인 방법.
  8. 하기 화학식 I의 구리 착물.
    <화학식 I>
    Figure 112007017010291-PCT00007
    식 중,
    R1 내지 R5는 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
    단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 중 적어도 하나는 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
  9. 제8항에 있어서, R1 및 R3이 수소이며, R2가 메틸이며, n이 3인 1,3-디이민 구리 착물.
  10. 기판과 제8항의 구리 착물을 접촉시켜 제조된 물품.
  11. 제10항에 있어서, 기판이 구리, 규소 웨이퍼 및 격벽층으로 피복된 이산화규소로부터 선택되는 물품.
  12. 제11항에 있어서, 격벽층이 탄탈, 탄탈 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 탄탈 규소 질화물, 티타늄 규소 질화물, 탄탈 탄소 질화물, 및 니오븀 질화물로부터 선택되는 물품.
  13. 하기 화학식 II의 조성물.
    <화학식 II>
    Figure 112007017010291-PCT00008
    식 중,
    R1 내지 R5는 독립적으로 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸 및 네오펜틸로부터 선택되되,
    단 결합된 (R1, R2) 및 (R4, R5) 각각은 -(CR6R7)n-이며, 이때 R6 및 R7은 독립적으로 수소, 플루오르, 트리플루오로메틸, C1-C5 알킬, 및 C1-C5 알킬 에스테르로부터 선택되며, n은 3, 4 또는 5이다.
  14. 제13항에 있어서, R3이 수소이며, n이 3인 조성물.
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