WO2014088108A1 - ルテニウム錯体及びその製造方法並びにルテニウム含有薄膜の作製方法 - Google Patents

ルテニウム錯体及びその製造方法並びにルテニウム含有薄膜の作製方法 Download PDF

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賢一 多田
俊樹 山本
浩幸 尾池
篤 摩庭
洋一 千葉
宏平 岩永
和久 河野
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東ソー株式会社
公益財団法人相模中央化学研究所
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    • H01L21/76841Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76871Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers

Definitions

  • the present invention relates to a ruthenium complex useful as a raw material for producing a semiconductor element, a method for producing the same, and a method for producing a ruthenium-containing thin film using the ruthenium complex.
  • Ruthenium has features such as high conductivity, the ability to form a conductive oxide, high work function, excellent etching characteristics, and excellent lattice matching with copper. It attracts attention as a material for memory electrodes such as DRAM, gate electrodes, copper wiring seed layers / adhesion layers, and the like.
  • memory electrodes such as DRAM, gate electrodes, copper wiring seed layers / adhesion layers, and the like.
  • a highly minute and highly three-dimensional design is adopted for the purpose of further improving the storage capacity and responsiveness. Therefore, in order to use ruthenium as a material constituting the next generation semiconductor device, it is necessary to establish a technology for uniformly forming a ruthenium-containing thin film having a thickness of several nanometers to several tens of nanometers on a three-dimensional substrate. is needed.
  • vapor deposition methods based on chemical reactions, such as atomic layer deposition (ALD) and chemical vapor deposition (CVD). It is considered promising. For example, when a metal ruthenium film is formed as a next-generation DRAM upper electrode using this vapor deposition method, a metal oxide such as ZrO 2 is used as a capacitor insulating film as a base, so that an oxidizing gas is used. Even if it forms into a film on the conditions to be used, it does not interfere.
  • ALD atomic layer deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • titanium nitride, tantalum nitride, or the like is expected to be used as a barrier metal for the underlayer.
  • barrier metal is oxidized when ruthenium-containing thin films are produced, problems such as deterioration in barrier performance, poor conduction with transistors due to increased resistance, and reduced responsiveness due to increased capacitance between wires Occurs.
  • a material that can produce a ruthenium-containing thin film even under conditions in which an oxidizing gas such as oxygen or ozone is not used is required.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 include ( ⁇ 5 -2,4-dimethyl-1-oxa-2,4-pentadienyl) as a compound having a structure similar to the ruthenium complex (1a) of the present invention. ⁇ 5 -1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadienyl) ruthenium and ( ⁇ 5 -2,4-di-tert-butyl-1-oxa-2,4-pentadienyl) ( ⁇ 5- 1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadienyl) ruthenium is described.
  • Non-Patent Document 3 discloses that [Ru ( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) ( ⁇ 6 -C 6 H 6 )] [PF 6 ] is irradiated with [Ru ( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) in acetonitrile. ) (MeCN) 3 ] [PF 6 ] is described.
  • Non-Patent Document 4 ruthenocene is reacted with aluminum chloride, aluminum, titanium chloride, naphthalene and potassium borofluoride to prepare an ⁇ 6 -naphthalene complex, and further reacted with acetonitrile to react with [Ru ( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) (MeCN) 3 ] [PF 6 ] is described.
  • Non-patent document 5 describes [( ⁇ 5 -methylcyclopentadienyl) tris (acetonitrile) ruthenium] + as a cationic tris (nitrile) ruthenium complex having a monosubstituted cyclopentadienyl ligand.
  • Non-Patent Document 7 discloses tricarbonyl ( ⁇ 4 -1,3,5,7-cyclooctatetraene) ruthenium (Ru) as a compound capable of producing a metal ruthenium thin film under the condition of using a reducing gas as a reaction gas. ( ⁇ 4 -C 8 H 8 ) (CO) 3 ), tricarbonyl ( ⁇ 4 -methyl-1,3,5,7-cyclooctatetraene) ruthenium (Ru ( ⁇ 4 -C 8 H 7 Me) ( CO) 3 ) and tricarbonyl ( ⁇ 4 -ethyl-1,3,5,7-cyclooctatetraene) ruthenium (Ru ( ⁇ 4 -C 8 H 7 Et) (CO) 3 ) are described. However, the resistivity of the metal ruthenium thin film produced using these compounds is as high as 93, 152 and 125 ⁇ ⁇ cm, respectively, which is hardly a practical material.
  • Non-Patent Document 8 discloses (1-3: 5-6- ⁇ 5 -cyclooctadienyl) ( ⁇ 5 -2,3,4) as a compound having a structure similar to the ruthenium complex (2) of the present invention. , 5-tetramethylpyrrolyl) ruthenium (Ru (1-3: 5-6- ⁇ 5 -C 8 H 11 ) ( ⁇ 5 -NC 4 Me 4 )).
  • ruthenium complex (2) of the present invention a compound having a structure similar to the ruthenium complex (2) of the present invention.
  • Ru 1-3: 5-6- ⁇ 5 -C 8 H 11
  • the synthesis method described in this document is di- ⁇ -chloro- ( ⁇ 4 -1,5-cyclooctadiene) ruthenium ([Ru ( ⁇ 4 -C 8 H 12 ) Cl 2 ] x ) and 2,3 , 4,5-tetramethylpyrrolyllithium is different from the production method of the present invention. Further, this document does not describe any use of this complex as a material for producing a ruthenium-containing thin film.
  • Non-Patent Document 9 discloses ( ⁇ 5 -6-exo-methylcyclohexadienyl) ( ⁇ 5 -1,2,3,4,5) as a compound having a structure similar to the ruthenium complex (3) of the present invention. -Pentamethylcyclopentadienyl) ruthenium is described. However, what is described in this document is limited to complexes having ⁇ 5 -1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadienyl ligands. Further, this document does not describe any use of this complex as a material for producing a ruthenium-containing thin film.
  • the present invention relates to a production method capable of producing a ruthenium-containing thin film under conditions using an oxidizing gas as a reaction gas and using a reducing gas as a reaction gas, a ruthenium complex useful as a material for the production method, and the It is an object to provide a method for producing a ruthenium complex.
  • the inventors of the present invention produce a ruthenium-containing thin film under the condition that a specific ruthenium complex uses an oxidizing gas as a reactive gas or a reducing gas as a reactive gas.
  • a specific ruthenium complex uses an oxidizing gas as a reactive gas or a reducing gas as a reactive gas.
  • the present invention relates to a ruthenium complex represented by the general formula (A), more specifically, a ruthenium complex represented by the general formulas (1a), (2) and (3), a method for producing the ruthenium complex, and the ruthenium complex. And a semiconductor device using the ruthenium-containing thin film.
  • T represents CR A or a nitrogen atom.
  • U represents an oxygen atom or CH.
  • R A , R B , R C , R D , R E , R F , R G , R H and R I are Each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, m represents an integer of 0, 1 or 3.
  • the pentahaptodienyl ligand ⁇ represents a group in which m is 1 or 3. It has a cyclic structure and has an acyclic structure when m is 0. However, when m is 0, T is CR A , U is an oxygen atom, and R F and R G are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms.
  • R H and R I are hydrogen atoms, except that R A , R B , R C , R D and R E are all methyl groups at the same time, when m is 1, T is CR A U is CH and R I is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, but when R F , R G and R H are all hydrogen atoms at the same time, R A , R Except when B 1 , R C , R D , R E and R I are all methyl groups at the same time, when m is 3, T is a nitrogen atom, U is CH, R B and R C are from 1 to 6 is an alkyl group, R D , R E , R F and R G are hydrogen atoms, and R H and R I are hydrogen atoms or methyl groups).
  • R 1a , R 2a , R 3a , R 4a and R 5a each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, provided that R 1a , R 2a , R 3a , R 4a and Except for the case where all R 5a are methyl groups at the same time, R 6a and R 7a each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 8 and R 9 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • N represents an integer of 0 to 2
  • R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and R 17 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 18 is carbon. Represents an alkyl group of 1 to 6, provided that when R 15 , R 16 and R 17 are all simultaneously hydrogen atoms, R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 18 are all methyl groups at the same time. Except in cases.)
  • Another aspect of the present invention is the general formula (4).
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 19 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • Z ⁇ represents a counter anion
  • a tris (nitrile) complex represented by the general formula (5)
  • R 20 and R 21 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 6 and R 7 each independently represents 1 to 6 represents a ruthenium complex represented by (6).
  • the novel ruthenium complex represented by the general formula (A) of the present invention more specifically, the ruthenium complex represented by the general formulas (1a), (2) and (3), and (1) and (
  • a ruthenium complex represented by each formula of 3a) as a material, a ruthenium-containing thin film can be produced under conditions using an oxidizing gas or a reducing gas.
  • FIG. 1 is a view showing a CVD apparatus used in Examples 14 to 37, 40 to 45, 55 to 65, Evaluation Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10.
  • FIG. 16 is an atomic force microscope (hereinafter, AFM) image of the film obtained in Example 15.
  • FIG. 10 is a diagram showing an AFM image of the film obtained in Example 27.
  • FIG. 10 is a view showing an AFM image of the film obtained in Example 28.
  • FIG. 10 is a diagram showing an AFM image of the film obtained in Example 29.
  • 6 is a diagram showing an AFM image of the film obtained in Example 31.
  • FIG. FIG. 16 is a diagram showing an AFM image of the film obtained in Example 33.
  • 4 is an atomic force microscope (hereinafter, AFM) image of the film obtained in Example 41.
  • FIG. 6 is a view showing a cross-sectional FE-SEM image of the film obtained in Evaluation Example 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional FE-SEM
  • the ruthenium complex of the present invention is a ruthenium complex represented by the general formula (A), among which the ruthenium complexes represented by the general formulas (1a), (2) and (3) are preferable.
  • the ruthenium complex represented by the general formula (1a) corresponds to a subordinate concept of the ruthenium complex represented by the general formula (1).
  • the ruthenium complex represented by the general formula (1a) does not include the case where R 1a , R 2a , R 3a , R 4a and R 5a are all methyl groups at the same time.
  • the ruthenium complex represented by the general formula (1) includes a case where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are all methyl groups at the same time.
  • R 1a , R 2a , R 3a , R 4a , R 5a , R 6a and R 7a in general formula (1a) will be described.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1a , R 2a , R 3a , R 4a and R 5a may be linear, branched or cyclic, and specifically includes methyl group, ethyl Group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, cyclobutylmethyl group, hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 1, 2-dimethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 2,
  • R 1a is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in that the ruthenium complex (1a) of the present invention has vapor pressure and thermal stability suitable as a CVD material or an ALD material, and R 2a , R 3a , R 4a And R 5a is preferably a hydrogen atom, R 1a is a methyl group or an ethyl group, and R 2a , R 3a , R 4a and R 5a are more preferably a hydrogen atom.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 6a and R 7a may be linear, branched or cyclic, and specifically includes methyl, ethyl, propyl, isopropyl, cyclo Propyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, cyclobutyl, pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, cyclo Butylmethyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3 -Dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 3,3-dimethylbutyl group, cyclohexane Si
  • R 6a and R 7a are preferably methyl groups in that the ruthenium complex (1a) of the present invention has vapor pressure and thermal stability suitable for CVD materials and ALD materials. Specific examples of the ruthenium complex (1a) of the present invention are shown in Tables 1-1 to 1-6.
  • Me, Et, Pr, i Pr, Bu, i Bu, s Bu, t Bu, Pe, c Pe and Hx are each a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec -Represents a butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a cyclopentyl group and a hexyl group.
  • the ruthenium complex (1a) can be produced according to the following production method 1 of the ruthenium complex (1).
  • Production method 1 is a method for producing ruthenium complex (1) by reacting cationic tris (nitrile) complex (4) with enone derivative (5) in the presence of a base.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 19 , R 20 , R 21 and Z ⁇ represent the same meaning as described above.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 may be linear, branched or cyclic, specifically a methyl group, ethyl Group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, cyclobutylmethyl group, hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group,
  • R 1 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are preferably hydrogen atoms
  • R 1 is a methyl group or an ethyl group. More preferably, R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are hydrogen atoms.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 6 and R 7 may be linear, branched or cyclic, and specifically includes methyl, ethyl, propyl, isopropyl, cyclo Propyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, cyclobutyl, pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, cyclo Butylmethyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3 -Dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 3,3-dimethylbutyl group, cyclohexyl Group,
  • ruthenium complex (1) examples include compounds shown in Table 2 in addition to 1a-1 to 1a-210 shown in Tables 1-1 to 1-6.
  • 1a-1, 1a-2, 1a-3, 1a-4, 1a-5, 1a-6, 1a-7, 1a-8, 1a-9, 1a-10, 1a-11, and 1-12 are preferable in terms of vapor pressure and thermal stability suitable as a CVD material or an ALD material, and 1a-2 and 1a-3 are more preferable.
  • the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 19 in the cationic tris (nitrile) complex (4) may be linear, branched or cyclic, and specifically includes a methyl group or an ethyl group.
  • R 19 is preferably a methyl group.
  • cation moiety of the cationic tris (nitrile) complex (4) include [tris (acetonitrile) ( ⁇ 5 -cyclopentadienyl) ruthenium (II)] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) (MeCN) 3]), [tris (acetonitrile) (eta 5 - cyclopentadienyl) ruthenium (II)] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 MeH 4) (MeCN) 3]), [ tris (acetonitrile ) ( ⁇ 5 -ethylcyclopentadienyl) ruthenium (II)] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) (MeCN) 3 ]), [Tris (acetonitrile) ( ⁇ 5 -propylcyclopentadienyl) ruthenium (II)] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 PrH 4) (Me
  • Examples of the counter anion Z ⁇ in the general formula (4) include those generally used as the counter anion of the cationic metal complex. Specifically, fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • the counter anion Z - The BF 4 -, PF 6 - fluoro complex anion such as, CF 3 SO 3 -, MeSO 3 - is a monovalent acid ions such as preferred .
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 20 and R 21 in the general formula (5) may be linear, branched or cyclic, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group.
  • enone derivatives (5) include 4-methylpent-3-en-2-one (mesityl oxide), 5-methylhex-4-en-3-one, 2-methylhept-2-ene-4- ON, 2,5-dimethylhex-4-en-3-one, 2-methyloct-2-en-4-one, 2,6-dimethylhept-2-en-4-one, 2,5-dimethylhepta -2-ene-4-one, 2,2,5-trimethylhex-4-en-3-one, 2-methylnon-2-ene-4-one, 2,5,5-trimethylhept-2-ene -4-one, 2-methyldec-2-en-4-one, 1-cyclohexyl-3-methylbut-2-en-1-one, 4-methylhex-3-en-2-one, 4-methylhepta-3 -En-2-one, 4,5-dimethylhex -3-en-2-one, 4-methyloct-3-en-2-one, 4,6-dimethylhept-3-en-2-one, 4,5-didi
  • Examples of the base that can be used in Production Method 1 include inorganic bases and organic bases.
  • Examples of the inorganic base include alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate and potassium carbonate; alkali metal hydrogen carbonates such as lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate; magnesium carbonate, calcium carbonate and strontium carbonate.
  • Group 2 metal carbonate lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide and other typical metal hydroxides, lithium hydride, sodium hydride, potassium hydride, Typical metal hydrides such as magnesium hydride, calcium hydride and aluminum hydride, typical metal hydride complex compounds such as sodium borohydride and lithium aluminum hydride, alkali metals such as lithium amide, sodium amide and lithium dialkylamide It can be exemplified such as bromide.
  • the organic base examples include alkylamines such as diethylamine, triethylamine, diethylisopropylamine and tributylamine, cyclic amines such as pyrrolidine, piperidine, piperazine and 1,4-diazabicyclooctane, and pyridine.
  • the base is preferably an alkali metal carbonate or alkylamine, more preferably lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate or triethylamine, and particularly preferably lithium carbonate or triethylamine.
  • the production method 1 is preferably carried out in an inert gas in that the yield of the ruthenium complex (1) is good.
  • the inert gas include helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen gas, and argon or nitrogen gas is more preferable.
  • the production method 1 is preferably carried out in an organic solvent in that the yield of the ruthenium complex (1) is good.
  • the organic solvent include pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether and other aliphatic hydrocarbons, diethyl ether, diisopropyl Ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethers such as 1,2-dimethoxyethane, acetone, methyl ethyl ketone, 3-pentanone, cyclopentanone, cyclohexanone and other ketones, methanol, ethanol, propanol, Examples include alcohols such as isopropano
  • organic solvents can be used alone, or a plurality of them can be mixed at an arbitrary ratio.
  • organic solvent diethyl ether, tetrahydrofuran, acetone, methanol and hexane are preferable because the yield of the ruthenium complex (1) is good.
  • Examples of the method for obtaining the cationic tris (nitrile) complex (4) include the production methods described in Non-Patent Document 3 or Non-Patent Document 4 in addition to the production method 2 of the present invention described later.
  • methods for obtaining the enone derivative (5) in addition to obtaining commercially available products, mention may be made of the production methods described in Journal of Organometallic Chemistry, Vol. 402, page 17 (1991) and Japanese Patent No. 3649441. I can do it.
  • the ruthenium complex (1) can be produced with good yield by using equimolar or more of the enone derivative (5) and the base with respect to 1 mol of the cationic tris (nitrile) complex (4).
  • the reaction temperature and reaction time are not particularly limited, and those skilled in the art can use general conditions for producing a metal complex.
  • a ruthenium complex (1) can be produced with good yield by selecting a reaction time appropriately selected from a range of 10 minutes to 120 hours at a reaction temperature appropriately selected from a temperature range of ⁇ 80 ° C. to 120 ° C. I can do it.
  • the ruthenium complex (1) produced by the production method 1 can be purified by appropriately selecting and using a general purification method when a person skilled in the art purifies a metal complex. Specific purification methods include filtration, extraction, centrifugation, decantation, distillation, sublimation, crystallization, and the like.
  • the alkyl group having 2 to 6 carbon atoms represented by R 1b in the general formula (4b) may be linear, branched or cyclic, and specifically includes an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a cyclo Propyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, cyclobutyl, pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, cyclo Butylmethyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3 -Dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl
  • R 1b is preferably an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms and is preferably an ethyl group in that it is a raw material for the synthesis of a ruthenium complex (1) having vapor pressure and thermal stability that is particularly suitable as a CVD material or an ALD material. More preferably it is.
  • the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 19b in the general formula (4b) may be linear, branched or cyclic, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and isopropyl. Examples thereof include a group, a cyclopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and a cyclobutyl group.
  • R 19b is preferably a methyl group in terms of good yield when used as a raw material for synthesis of the ruthenium complex (1).
  • Examples of the counter anion Zb ⁇ in the general formula (4b) include those generally used as the counter anion of the cationic metal complex. Specifically, fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • the counter anion Zb - The BF 4 -, PF 6 - fluoro complex anion such as, CF 3 SO 3 -, MeSO 3 - is a monovalent acid ions such as preferred .
  • the cationic tris (nitrile) complex (4b) can be produced according to the following production method 2 of the cationic tris (nitrile) complex (4).
  • Manufacturing process 2 a ruthenocene derivative (6) nitrile R 19 CN and protonic acid H + Z - is a method of making a cationic tris (nitrile) complex (4) by reacting a.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , X, R 19 and Z ⁇ are as defined above.
  • the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 19 may be linear, branched or cyclic, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a cyclopropyl group, Examples thereof include a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, and a cyclobutyl group. From the viewpoint of good yield, R 21 is preferably a methyl group.
  • nitriles include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, cyclopropanecarbonitrile, pentonitrile, isopentyronitrile, 3-methylbutanenitrile, 2-methylbutanenitrile, pivalonitrile, cyclobutanecarboro.
  • Nitrile and the like can be exemplified, and acetonitrile is preferable in terms of a good yield.
  • ⁇ 5- (unsubstituted or substituted) cyclopentadienyl ligand, or ⁇ 5 Represents a -2,4-dimethyl-2,4-pentadienyl ligand.
  • ⁇ 5- (unsubstituted or substituted) cyclopentadienyl ligand include ⁇ 5 -cyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -methylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5- Ethylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -propylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -isopropylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -butylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -isobutylcyclo Pentadienyl ligand, ⁇ 5- (sec-butyl) cyclopentadienyl ligand, ⁇ 5- (tert-butyl) cyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -pentylcyclopentadienyl ligand , ⁇ 5 - (cyclopentyl) cyclopentadien
  • X eta 5 - is preferably a (unsubstituted or substituted) cyclopentadienyl ligands, eta 5 - cyclopentadienyl ligand, eta 5 More preferred are -methylcyclopentadienyl ligand and ⁇ 5 -ethylcyclopentadienyl ligand.
  • ruthenocene derivative (6) include bis ( ⁇ 5 -cyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) 2 Ru), bis ( ⁇ 5 -methylcyclopentadienyl) ruthenium ( ( ⁇ 5 -C 5 MeH 4) 2 Ru), bis (eta 5 - ethyl cyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) 2 Ru), bis (eta 5 - propyl cyclopentadienyl) Ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 PrH 4 ) 2 Ru), bis ( ⁇ 5 -isopropylcyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 i PrH 4 ) 2 Ru), bis ( ⁇ 5 -butylcyclopenta dienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 BuH 4 ) 2 Ru), bis (eta 5 -
  • ruthenocene derivative (6) that can be used as a raw material for the production method 2
  • commercially available products can be used as they are, and Organic Synthesis, Vol. 41, page 96 (1961), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-2003.
  • a compound synthesized according to a known method described in Japanese Patent No. 342286, Organometallics, Vol. 5, page 2321 (1986) can also be used.
  • tetrafluoroborate (BF 4 - -) Z in the proton acid - producing method may be used in the 2 H + Z, hexafluorophosphate ion (PF 6 -) fluoro complex anion such as, trifluoperazine
  • PF 6 - hexafluorophosphate ion
  • fluoro complex anion such as, trifluoperazine
  • examples include sulfonate ions such as lomethanesulfonate ion (CF 3 SO 3 ⁇ ), sulfate ion (SO 4 2 ⁇ ), hydrogen sulfate ion (HSO 4 ⁇ ), and halide ions such as chloride ion and bromide ion.
  • the protonic acid include fluorocomplex acids such as tetrafluoroboric acid and hexafluorophosphoric acid; sulfonic acids such as sulfuric acid and trifluoromethanesulfonic acid; and hydrogen halides such as hydrogen chloride. .
  • the protonic acid may form a complex with an ether such as dimethyl ether or diethyl ether.
  • Examples of the protonic acid forming the complex include a tetrafluoroboric acid dimethyl ether complex, a tetrafluoroboric acid diethyl ether complex, and a hexafluorophosphoric acid diethyl ether complex. From the viewpoint of good yield of the cationic tris (nitrile) complex (4), tetrafluoroboric acid diethyl ether complex or trifluoromethanesulfonic acid is preferred.
  • a fluorocomplex acid generated in the reaction system by reacting a fluorocomplex anion-containing salt with a strong acid can also be used.
  • the fluoro complex anion-containing salt that can be used in this case include ammonium tetrafluoroborate, lithium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, potassium tetrafluoroborate, ammonium hexafluorophosphate, hexafluorophosphorus.
  • Examples include lithium acid, sodium hexafluorophosphate, and potassium hexafluorophosphate.
  • strong acids examples include sulfuric acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen chloride, and hydrogen bromide.
  • fluoro complex acid examples include tetrafluoroboric acid and hexafluorophosphoric acid. It is preferable to use either ammonium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate or ammonium hexafluorophosphate mixed with sulfuric acid in terms of high cost merit and good yield.
  • the molar ratio of ruthenocene derivative (6), nitrile and protonic acid used in Production Method 2 will be described.
  • From the viewpoint of good yield of the cationic tris (nitrile) complex (4) it is preferable to use 3 moles or more of nitrile per mole of ruthenocene derivative. It is more preferable to use a nitrile having a solvent amount from the viewpoint of good yield. Specifically, it is particularly preferable to use an amount appropriately selected from the range of 5 mol to 1000 mol per mol of ruthenocene derivative.
  • the preferable usage-amount of a proton acid changes with kinds of proton acid.
  • the protonic acid when the protonic acid is a monobasic acid, it is preferable to use 1 mol or more of a protonic acid per mole of ruthenocene derivative in terms of a good yield, and in the case of a dibasic acid, 0.5 mole per mole of ruthenocene derivative. It is preferable to use the above protonic acid.
  • a mixture of a fluoro complex anion-containing salt and a strong acid is used as the protonic acid, by appropriately using 1 mol or more of the fluoro complex anion-containing salt and 0.5 mol to 2.0 mol of a strong acid per 1 mol of the ruthenocene derivative, The cationic tris (nitrile) complex (4) can be obtained with good yield.
  • the production method 2 is preferably carried out in an inert gas in that the yield of the cationic tris (nitrile) complex (4) is good.
  • the inert gas include helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen gas, and argon or nitrogen gas is more preferable.
  • Production method 2 is preferably carried out under conditions where an excess amount of nitrile is used as a solvent in that the yield of the cationic tris (nitrile) complex (4) is good.
  • the manufacturing method 2 can also be implemented in an organic solvent.
  • organic solvent examples include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether.
  • aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether.
  • Ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, 3-pentanone, cyclopentanone, cyclohexanone, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tert-butanol, ethylene glycol, etc.
  • One of these organic solvents can be used alone, or a plurality of them can be mixed at an arbitrary ratio.
  • diethyl ether, tetrahydrofuran, acetone, and methanol are preferable because the yield of the cationic tris (nitrile) complex (4) is good.
  • reaction temperature and reaction time are not particularly limited, and those skilled in the art can use general conditions for producing a metal complex.
  • a cationic tris (nitrile) complex (4) is selected by selecting a reaction time appropriately selected from a range of 10 minutes to 120 hours at a reaction temperature appropriately selected from a temperature range of ⁇ 80 ° C. to 150 ° C. Can be produced with good yield.
  • the cationic tris (nitrile) complex (4) produced by the production method 2 can be purified by a person skilled in the art appropriately selecting and using a general purification method for purifying a metal complex. Specific purification methods include filtration, extraction, centrifugation, decantation, crystallization and the like.
  • the ruthenium complex (1) can also be produced by continuously carrying out production method 2 and production method 1.
  • the cationic tris (nitrile) complex (4) produced by the production method 2 can be used as a production raw material of the production method 1 without purification, and is generally used when a person skilled in the art purifies a metal complex.
  • a cationic tris (nitrile) complex (4) purified by appropriately selecting and using a suitable purification method can also be used as a production raw material of production method 1.
  • the ruthenium complex (1a) of the present invention can also be produced in the same manner as the ruthenium complex (1) by continuously carrying out the production method 2 and the production method 1.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 8 and R 9 may be linear, branched or cyclic, and specifically includes methyl, ethyl, propyl, isopropyl, cyclo Propyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, cyclobutyl, pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, cyclo Butylmethyl, hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3 -Dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group,
  • the ruthenium complex (2) of the present invention is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of having a vapor pressure and thermal stability suitable as a CVD material or an ALD material.
  • n is an integer of 0 to 2, and is preferably 0 in that the ruthenium complex (2) of the present invention has a vapor pressure suitable as a CVD material or an ALD material.
  • ruthenium complex (2) of the present invention Specific examples are shown in Tables 3 and 4.
  • Me, Et, Pr, i Pr, Bu, t Bu, Pe and Hx are each a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, tert- butyl group, a pentyl group and hexyl group.
  • the ruthenium complex (2) of the present invention can be produced by the following production method 3 or production method 5.
  • Production method 3 is a method for producing the ruthenium complex (2) of the present invention by reacting a cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) with a substituted pyrrole (9) in the presence of a base.
  • Manufacturing method 3 is a method for producing the ruthenium complex (2) of the present invention by reacting a cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) with a substituted pyrrole (9) in the presence of a base.
  • each independently R 8 and R 9, .Y represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms - .n representing the counter anion is an integer of 0-2.
  • Examples of the counter anion Y ⁇ in the general formula (8) include those generally used as the counter anion of the cationic metal complex. Specifically, fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • Examples thereof include counter anions of polybasic acids such as (MeO) 2 PO 4 ⁇ ) and diethyl phosphate ion ((EtO) 2 PO 4 ⁇ ) or derivatives thereof.
  • the counter anion Y - The BF 4 -, PF 6 - fluoro complex anion such as, CF 3 SO 3 -, MeSO 3 - is preferably a monovalent sulfonate ion such as , BF 4 - is more preferable.
  • cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) include [bis (1-5- ⁇ 5 -cyclooctadienyl) (hydrido) ruthenium (IV)] [tetrafluoroborato] ( [RuH ( ⁇ 5 -C 8 H 11 ) 2 ] [BF 4 ]), [(Bis (1-5- ⁇ 5 -cyclooctadienyl) (hydrido) ruthenium (IV))] [hexafluorophosphate] ([RuH ( ⁇ 5 -C 8 H 11 ) 2 ] [PF 6 ]), [(Bis (1-5- ⁇ 5 -cyclooctadienyl) (hydrido) ruthenium (IV))] [trifluoromethanesulfonate ] ([RuH ( ⁇ 5 -C 8 H 11 ) 2 ] [CF 3 SO 3 ]), [(Bis (1-5- ⁇ 5 -cyclooctadie
  • substituted pyrrole (9) examples include 2,5-dimethylpyrrole, 2-ethyl-5-methylpyrrole, 2,5-diethylpyrrole, 2-ethyl-5-propylpyrrole, and 2,5-dipropylpyrrole.
  • ruthenium complex (2) has a vapor pressure suitable as a CVD material or an ALD material.
  • Examples of bases that can be used in Production Method 3 include inorganic bases and organic bases.
  • Examples of the inorganic base include alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate and potassium carbonate, alkali metal hydrogen carbonates such as lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate and strontium carbonate.
  • Group 2 metal carbonate lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide and other typical metal hydroxides, lithium hydride, sodium hydride, potassium hydride, Typical metal hydrides such as magnesium hydride, calcium hydride and aluminum hydride, typical metal hydride complex compounds such as sodium borohydride and lithium aluminum hydride, alkali metals such as lithium amide, sodium amide and lithium dialkylamide It can be exemplified such as bromide.
  • the organic base examples include secondary or tertiary amines such as diethylamine, triethylamine, diethylisopropylamine and tributylamine, pyrrolidine, piperidine, piperazine, cyclic aliphatic amines such as 1,4-diazabicyclooctane, and pyridine.
  • Aromatic amines such as From the viewpoint of good yield of the ruthenium complex (2), the base is preferably a secondary or tertiary amine or pyridine, more preferably a secondary or tertiary amine, and particularly preferably triethylamine.
  • Production method 3 is preferably carried out in an inert gas in that the yield of ruthenium complex (2) is good.
  • the inert gas include helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen gas, and argon or nitrogen gas is more preferable. It is preferable to implement the manufacturing method 3 in an organic solvent at the point with the sufficient yield of a ruthenium complex (2).
  • organic solvent examples include pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether and other aliphatic hydrocarbons, chloroform, dichloromethane, Halogenated aliphatic hydrocarbons such as dibromomethane, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, methyl- tert-butyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethers such as 1,2-dimethoxyethane, acetone, methyl ethyl ketone, 3-
  • Tons, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tert- butanol, alcohols such as ethylene glycol can be exemplified.
  • One of these organic solvents can be used alone, or a plurality of them can be mixed at an arbitrary ratio.
  • the organic solvent is preferably chloroform, dichloromethane, cyclopentylmethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran, acetone, methanol and hexane, and chloroform, dichloromethane, cyclopentylmethyl are preferred because the yield of the ruthenium complex (2) is good. More preferred are ether, methyl-tert-butyl ether, diethyl ether and tetrahydrofuran.
  • ruthenium complex (2) can be produced in good yield by using 1 mol or more of substituted pyrrole (9) and base per 1 mol of cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8).
  • the reaction temperature and reaction time are not particularly limited, and those skilled in the art can use general conditions for producing a metal complex.
  • a ruthenium complex (2) is produced in a high yield by selecting a reaction time appropriately selected from a range of 10 minutes to 120 hours at a reaction temperature appropriately selected from a temperature range of ⁇ 80 ° C. to 120 ° C. I can do it.
  • the ruthenium complex (2) produced by the production method 3 can be purified by appropriately selecting and using a general purification method when a person skilled in the art purifies a metal complex. Specific purification methods include filtration, extraction, centrifugation, decantation, distillation, sublimation, crystallization, column chromatography and the like.
  • the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) which is a raw material of production method 3, can be produced according to production method 4 described in Organometallics, Vol. 10, page 455 (1991).
  • Production method 4 (cyclooctadiene) (cyclooctatriene) complex (15) and the protonic acid H + Y - in a way of producing a cationic bis by reacting the (cyclooctadienyl) complex (8) is there.
  • n an integer of 0 to 2.
  • Y ⁇ represents a counter anion.
  • the (cyclooctadiene) (cyclooctatriene) complex can be produced according to the method described in Journal of Organometallic Chemistry, Vol. 272, p. 179 (1984). Specifically, it is a method for producing a (cyclooctadiene) (cyclooctatriene) complex (15) by reacting ruthenium chloride with cyclooctadiene in the presence of zinc.
  • cyclooctadiene examples include 1,5-cyclooctadiene, 1-methyl-1,5-cyclooctadiene, 1,2-dimethyl-1,5-cyclooctadiene, 1,4-dimethyl-1 , 5-cyclooctadiene, 1,5-dimethyl-1,5-cyclooctadiene, 2,4-dimethyl-1,5-cyclooctadiene, 1,6-dimethyl-1,5-cyclooctadiene, 3, , 7-dimethyl-1,5-cyclooctadiene.
  • 1,5-cyclooctadiene and 1,5-dimethyl-1,5-cyclooctadiene are preferable, and 1,5-cyclooctadiene is more preferable.
  • Examples of the proton acid counter anion Y ⁇ that can be used in Production Method 4 include those generally used as a counter anion of a cationic metal complex. Specifically, fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • Examples thereof include counter anions of polybasic acids such as (MeO) 2 PO 4 ⁇ ) and diethyl phosphate ion ((EtO) 2 PO 4 ⁇ ) or derivatives thereof.
  • the counter anion Y ⁇ may be a fluoro complex anion such as BF 4 ⁇ or PF 6 ⁇ , CF 3 SO 3 ⁇ , MeSO 3 ⁇ or the like. Monovalent sulfonate ions are preferred, and BF 4 - is more preferred.
  • the protonic acid include fluorocomplex acids such as tetrafluoroboric acid and hexafluorophosphoric acid; sulfonic acids such as sulfuric acid and trifluoromethanesulfonic acid; and hydrogen halides such as hydrogen chloride.
  • the protonic acid may form a complex with an ether such as dimethyl ether or diethyl ether.
  • Examples of the protonic acid forming the complex include a tetrafluoroboric acid dimethyl ether complex, a tetrafluoroboric acid diethyl ether complex, and a hexafluorophosphoric acid diethyl ether complex. From the viewpoint of good yield of the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8), a tetrafluoroboric acid diethyl ether complex or the like is preferable.
  • a fluorocomplex acid generated in the reaction system by reacting a fluorocomplex anion-containing salt with a strong acid can also be used.
  • the fluoro complex anion-containing salt that can be used in this case include ammonium tetrafluoroborate, lithium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, potassium tetrafluoroborate, ammonium hexafluorophosphate, hexafluorophosphorus.
  • Examples include lithium acid, sodium hexafluorophosphate, and potassium hexafluorophosphate.
  • strong acids examples include sulfuric acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen chloride, and hydrogen bromide.
  • fluoro complex acid examples include tetrafluoroboric acid and hexafluorophosphoric acid. It is preferable to use either ammonium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate or ammonium hexafluorophosphate mixed with sulfuric acid in terms of high cost merit and good yield.
  • a fluoro complex acid generated in the reaction system by reacting boron trifluoride with a strong acid as a protonic acid used in the production method 4 can also be used.
  • the strong acid examples include sulfuric acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen chloride, and hydrogen bromide.
  • the preferred amount of protic acid used varies depending on the type of protic acid.
  • the protonic acid is a monobasic acid
  • Production method 4 is preferably carried out in an inert gas in that the yield of the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) is good.
  • the inert gas include helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen gas, and argon or nitrogen gas is more preferable.
  • Production method 4 is preferably carried out in an organic solvent in that the yield of the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) is good.
  • organic solvent examples include pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether and other aliphatic hydrocarbons, chloroform, dichloromethane, Halogenated aliphatic hydrocarbons such as dibromomethane, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, methyl- tert-butyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethers such as 1,2-dimethoxyethane, acetone, methyl ethyl ketone, 3-
  • Tons, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tert- butanol, alcohols such as ethylene glycol can be exemplified.
  • One of these organic solvents can be used alone, or a plurality of them can be mixed at an arbitrary ratio.
  • As the organic solvent chloroform, dichloromethane, cyclopentylmethyl ether, methyl-tert-butyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran, and the like are preferable because the yield of the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) is good.
  • the reaction temperature and reaction time are not particularly limited, and those skilled in the art can use general conditions for producing a metal complex.
  • a cationic bis (cyclooctadienyl) complex is selected by selecting a reaction time appropriately selected from a range of 10 minutes to 120 hours at a reaction temperature appropriately selected from a temperature range of ⁇ 80 ° C. to 150 ° C. (8) can be produced with good yield.
  • the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) produced by the production method 4 can be purified by appropriately selecting and using a general purification method when a person skilled in the art purifies a metal complex. Specific purification methods include filtration, extraction, centrifugation, decantation, crystallization and the like. Ruthenium complex (2) can also be produced by production method 5 in which production method 4 and production method 3 are successively carried out. In this case, the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) produced by the production method 4 can be used as the production raw material of the production method 3 without purification, and when a person skilled in the art purifies the metal complex.
  • the cationic bis (cyclooctadienyl) complex (8) purified by appropriately selecting and using the general purification method can be used as a production raw material for production method 3.
  • Examples of the purification method include filtration, extraction, centrifugation, decantation, and crystallization.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 10 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 may be linear, branched or cyclic, and specifically includes a methyl group, ethyl Group, propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, cyclobutylmethyl group, hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl
  • R 10 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in that the ruthenium complex (3) of the present invention has vapor pressure and thermal stability suitable as a CVD material or an ALD material, and R 11 , R 12 , R 13 And R 14 is preferably a hydrogen atom, R 10 is more preferably a methyl group or an ethyl group, and R 10 is particularly preferably an ethyl group.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 15 , R 16 , R 17 and R 18 may be linear, branched or cyclic, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group.
  • ruthenium complex (3) of the present invention are shown in Tables 5-1 to 5-10.
  • Me, Et, Pr, i Pr, Bu, i Bu, s Bu, t Bu, Pe, c Pe and Hx are each a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec -Represents a butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a cyclopentyl group and a hexyl group.
  • ( ⁇ 5 -cyclopentadienyl) ( ⁇ 5 -6-) is preferable in that it has a vapor pressure and thermal stability suitable as a CVD material or an ALD material.
  • exo-methylcyclohexadienyl) ruthenium (3-1) is preferable in that it has a vapor pressure and thermal stability suitable as a CVD material or an ALD material.
  • ( ⁇ 5 -ethylcyclo pentadienyl) is ⁇ 5 -6-exo- methyl cyclohexadienyl) ruthenium (3-3)
  • eta 5 - propyl cyclopentadienyl) is ⁇ 5 - isopropyl-cyclopentadie
  • the ruthenium complex (3) of the present invention can be produced by the following production method 6 and production method 8.
  • Production method 6 is a method for producing a ruthenium complex (3) by reacting a cationic arene complex (10) with an alkyl lithium (11).
  • R 10 to R 18 have the same meanings as R 10 to R 18 in formula (3).
  • P ⁇ represents a counter anion.
  • Specific examples of the cation moiety of the cationic arene complex (10) include [( ⁇ 6 -benzene) ( ⁇ 5 -cyclopentadienyl) ruthenium (II)] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) ( ⁇ 6 -C 6 H 6)] ), [( ⁇ 6 - benzene) (eta 5 - cyclopentadienyl) ruthenium (II)] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 MeH 4) ( ⁇ 6 -C 6 H 6)]), [ ( ⁇ 6 - benzene) (eta 5 - ethyl cyclopentadienyl) ruthenium (II)] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4) ( ⁇ 6 -C 6 H 6) ]), [( ⁇ 6
  • Examples of the counter anion P ⁇ in the general formula (10) include those generally used as the counter anion of the cationic metal complex. Specifically, fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • fluoro such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 ⁇ ) and the like.
  • the counter anion P - The BF 4 -, PF 6 - fluoro complex anion such as, CF 3 SO 3 -, MeSO 3 - is a monovalent acid ions such as preferred .
  • cationic arene complex (10) include [( ⁇ 6 -benzene) ( ⁇ 5 -cyclopentadienyl) ruthenium (II)] [tetrafluoroborato] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) ( ⁇ 6 -C 6 H 6 )] [BF 4 ]), [( ⁇ 6 -benzene) ( ⁇ 5 -methylcyclopentadienyl) ruthenium (II)] [tetrafluoroborato] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 MeH 4 ) ( ⁇ 6 -C 6 H 6 )] [BF 4 ]), [( ⁇ 6 -benzene) ( ⁇ 5 -ethylcyclopentadienyl) ruthenium (II)] [tetrafluoro Borato] ([Ru ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) ( ⁇ 6 -C 6 H 6 )] [BF 4 ]), [( ⁇ 6 -benzene) (
  • alkyl lithium (11) examples include methyl lithium, ethyl lithium, propyl lithium, isopropyl lithium, butyl lithium, isobutyl lithium, sec-butyl lithium, tert-butyl lithium, pentyl lithium, tert-pentyl lithium, cyclopentyl lithium, Examples include hexyl lithium and cyclohexyl lithium.
  • Methyllithium, ethyllithium, propyllithium, isopropyllithium, butyllithium, isobutyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, etc. are preferred in that the ruthenium complex (3) has a vapor pressure suitable as a CVD material or an ALD material. .
  • the production method 6 is preferably carried out in an inert gas in that the yield of the ruthenium complex (3) is good.
  • the inert gas include helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen gas, and argon or nitrogen gas is more preferable. It is preferable to implement the manufacturing method 6 in an organic solvent at the point with the sufficient yield of a ruthenium complex (3).
  • organic solvent examples include pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether and other aliphatic hydrocarbons, diethyl ether, diisopropyl
  • organic solvent examples include pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether and other aliphatic hydrocarbons, diethyl ether, diisopropyl
  • ethers such as ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, and 1,2-dimethoxyethane.
  • organic solvents can be used alone, or a plurality of them can be mixed at an arbitrary ratio.
  • organic solvent ether is preferable and diethyl ether and tetrahydrofuran are more preferable in that the yield of the ruthenium complex (3) is good.
  • Examples of the method for obtaining the alkyl lithium (11) include a commercially available product and the production method described in Journal of the American Chemical Society, Vol. 108, page 7016 (1986).
  • the ruthenium complex (3) can be produced in good yield by using 1 mol or more of alkyl lithium (11) with respect to 1 mol of the cationic arene complex (10).
  • the manufacturing method 6 there is no restriction
  • a ruthenium complex (3) can be produced with good yield by selecting a reaction time appropriately selected from a range of 10 minutes to 120 hours at a reaction temperature appropriately selected from a temperature range of ⁇ 80 ° C.
  • the ruthenium complex (3) produced by the production method 6 can be purified by appropriately selecting and using a general purification method when a person skilled in the art purifies a metal complex.
  • Specific purification methods include filtration, extraction, centrifugation, decantation, distillation, sublimation, crystallization, column chromatography and the like.
  • the cationic arene complex (10), which is a raw material of production method 6, is described in Non-Patent Document 3 and Angelwandte Chemie International Edition, Vol. 46, 4976, Supporting Information (2007), Journal of the American Chemical Vol. 111. , Page 1698 (1989) and the following production method 7. It is preferable to produce according to Production Method 7 in that the amount of the reactant used is small and the yield of the cationic arene complex (10) is good.
  • Production method 7 is a method for producing a cationic arene complex (10) by reacting a ruthenocene derivative (12), a benzene derivative (14), and a protonic acid H + P ⁇ .
  • R 10 to R 17 have the same meanings as R 10 to R 17 in formula (3).
  • P ⁇ represents a counter anion.
  • Q in the general formula (12) is ⁇ 5 -2,4-dimethyl-2,4-pentadienyl ligand, or the general formula (13)
  • R 10 ⁇ R 14 is formula (representing the same meaning as R 10 ⁇ R 14 in 3).
  • Eta represented by 5 - represents a (unsubstituted or substituted) cyclopentadienyl ligand.
  • ⁇ 5- (unsubstituted or substituted) cyclopentadienyl ligand (13) include ⁇ 5 -cyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -methylcyclopentadienyl ligand, eta 5 - ethyl cyclopentadienyl ligand, eta 5 - propyl cyclopentadienyl ligand, eta 5 - isopropyl cyclopentadienyl ligand, eta 5 - butyl cyclopentadienyl ligand, eta 5 -Isobutylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -sec-butylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -tert-butylcyclopentadienyl ligand, ⁇ 5 -pentylcyclopentadienyl ligand,
  • the ruthenocene derivative (12) include bis ( ⁇ 5 -cyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) 2 Ru), bis ( ⁇ 5 -methylcyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 MeH 4) 2 Ru), bis (eta 5 - ethyl cyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) 2 Ru), bis (eta 5 - propyl cyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 PrH 4 ) 2 Ru), bis ( ⁇ 5 -isopropylcyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 i PrH 4 ) 2 Ru), bis ( ⁇ 5 -butylcyclopentadi) Enyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 BuH 4 ) 2 Ru), bis ( ⁇ 5 -but
  • benzene derivative (14) examples include benzene, 1,3,5-trimethylbenzene, 1,3,5-triethylbenzene, 1,3,5-tripropylbenzene, 1,3,5-tri (isopropyl).
  • Benzene, 1,3,5-butylbenzene, 1,3,5-tri (isobutyl) benzene, 1,3,5-tri (sec-butyl) benzene, 1,3,5-tri (tert-butyl) Examples include benzene. From the viewpoint of good yield of the cationic arene complex (10), benzene or 1,3,5-trimethylbenzene is preferable.
  • Examples of the counter anion P ⁇ of the protonic acid that can be used in the production method 7 include fluoro complex anions such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), and trifluoromethanesulfonic acid.
  • fluoro complex anions such as tetrafluoroborate ion (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate ion (PF 6 ⁇ ), and trifluoromethanesulfonic acid.
  • examples thereof include sulfonate ions such as ions (CF 3 SO 3 ⁇ ), sulfate ions (SO 4 2 ⁇ ), and hydrogen sulfate ions (HSO 4 ⁇ ), and halide ions such as chloride ions and bromide ions.
  • the protonic acid include fluorocomplex acids such as tetrafluoroboric acid and hexafluorophosphoric acid; sulfonic acids such as sulfuric acid and trifluoromethanesulfonic acid; and hydrogen halides such as hydrogen chloride.
  • the protonic acid may form a complex with an ether such as dimethyl ether or diethyl ether.
  • Examples of the protonic acid forming the complex include a tetrafluoroboric acid dimethyl ether complex, a tetrafluoroboric acid diethyl ether complex, and a hexafluorophosphoric acid diethyl ether complex. From the viewpoint of good yield of the cationic arene complex (10), tetrafluoroboric acid diethyl ether complex, tetrafluoroboric acid or trifluoromethanesulfonic acid is preferred.
  • a fluorocomplex acid generated in a reaction system by reacting a fluorocomplex anion-containing salt with a strong acid can also be used.
  • the fluoro complex anion-containing salt that can be used in this case include ammonium tetrafluoroborate, lithium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, potassium tetrafluoroborate, ammonium hexafluorophosphate, hexafluorophosphorus.
  • Examples include lithium acid, sodium hexafluorophosphate, and potassium hexafluorophosphate.
  • strong acids examples include sulfuric acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen chloride, and hydrogen bromide.
  • fluoro complex acid examples include tetrafluoroboric acid and hexafluorophosphoric acid. It is preferable to use either ammonium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate or ammonium hexafluorophosphate mixed with sulfuric acid in terms of high cost merit and good yield.
  • generated in the reaction system can also be used by making boron trifluoride and a strong acid react as a protonic acid used with the manufacturing method 7.
  • examples of the strong acid that can be used include sulfuric acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen chloride, and hydrogen bromide.
  • the molar ratio of ruthenocene derivative (12), benzene derivative (14) and protonic acid used in production method 7 will be described.
  • the preferable usage-amount of a proton acid changes with kinds of proton acid.
  • the protonic acid is a monobasic acid
  • the above protonic acid it is preferable to use the above protonic acid.
  • a mixture of a fluoro complex anion-containing salt and a strong acid is used as the protonic acid, by appropriately using 1 mol or more of the fluoro complex anion-containing salt and 0.5 mol to 2.0 mol of a strong acid per 1 mol of the ruthenocene derivative, The cationic arene complex (10) can be obtained with good yield.
  • the production method 7 is preferably carried out in an inert gas in that the yield of the cationic arene complex (10) is good.
  • the inert gas include helium, neon, argon, krypton, xenon and nitrogen gas, and argon or nitrogen gas is more preferable. It is preferable to implement the manufacturing method 7 in an organic solvent at the point with the sufficient yield of a cationic arene complex (10).
  • organic solvent examples include pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, petroleum ether and other aliphatic hydrocarbons, diethyl ether, diisopropyl Ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane and other ethers, acetone, methyl ethyl ketone, 3-pentanone, cyclopentanone, cyclohexanone and other ketones, methanol, ethanol, propanol, Alcohols such as isopropanol, tert-butanol, ethylene glycol, acetonitrile, propionitrile, butylene glycol, acetonitrile, propionitrile
  • organic solvents can be used alone, or a plurality of them can be mixed at an arbitrary ratio.
  • organic solvent diethyl ether, tetrahydrofuran, acetone, methanol and acetonitrile are preferable because the yield of the cationic arene complex (10) is good.
  • the reaction temperature and reaction time are not particularly limited, and those skilled in the art can use general conditions for producing a metal complex.
  • the yield of the cationic arene complex (10) is obtained by selecting the reaction time appropriately selected from the range of 10 minutes to 120 hours at the reaction temperature appropriately selected from the temperature range of ⁇ 80 ° C. to 150 ° C. Can be manufactured well.
  • the cationic arene complex (10) produced by the production method 7 can be purified by a person skilled in the art appropriately selecting and using a general purification method for purifying a metal complex. Specific purification methods include filtration, extraction, centrifugation, decantation, crystallization and the like.
  • the ruthenium complex (3) can also be produced by the production method 8 in which the production method 7 and the production method 6 are successively performed.
  • the cationic arene complex (10) produced by the production method 7 can be used as a production raw material of the production method 6 without purification, and a general purification method used when a person skilled in the art purifies a metal complex.
  • a cationic arene complex (10) purified by appropriately selecting and using can be used as a production raw material of production method 6. Examples of the purification method include filtration, extraction, centrifugation, decantation, and crystallization.
  • ruthenium-containing thin film characterized by using ruthenium complexes (1), (2), and (3a) as materials
  • the ruthenium complex represented by the general formulas (1), (2), and (3a) is vaporized and decomposed on the substrate, and vaporized and decomposed on the substrate.
  • the ruthenium complex represented by the general formulas (1), (2), and (3a) is vaporized and decomposed on the substrate, and vaporized and decomposed on the substrate.
  • ordinary technical means used by those skilled in the art to produce a metal-containing thin film there can be mentioned ordinary technical means used by those skilled in the art to produce a metal-containing thin film.
  • a vapor deposition method based on a chemical reaction such as a CVD method and an ALD method
  • a solution method such as a dip coating method, a spin coating method, and an ink jet method.
  • the vapor deposition method based on chemical reaction includes technical means commonly used by those skilled in the art such as a CVD method such as a thermal CVD method, a plasma CVD method, and a photo CVD method, and an ALD method.
  • a chemical vapor deposition method is preferable because a thin film can be easily formed even on the surface of a substrate having a three-dimensional structure.
  • the ALD method is more preferable.
  • the CVD method is more preferable from the viewpoint of good film forming speed, and the ALD method is more preferable from the viewpoint of good step coverage.
  • the ruthenium complex (1), (2), (3a) is vaporized and supplied to the reaction chamber, and the ruthenium complex ( By decomposing 1), a ruthenium-containing thin film can be produced on the substrate.
  • the method for decomposing the ruthenium complexes (1), (2), and (3a) include ordinary technical means used by those skilled in the art to produce a metal-containing thin film.
  • a method etc. can be illustrated.
  • a ruthenium-containing thin film can be produced by appropriately selecting and using these decomposition methods.
  • a plurality of decomposition methods can also be used in combination. Examples of the method for supplying the ruthenium complexes (1), (2), and (3a) to the reaction chamber include bubbling and a liquid vaporization supply system, and are not particularly limited.
  • a carrier gas and a dilution gas for producing a ruthenium-containing thin film by a CVD method or an ALD method a rare gas such as helium, neon, argon, krypton, or xenon or a nitrogen gas is preferable. For economic reasons, nitrogen gas, helium Neon and argon are particularly preferred.
  • the flow rates of the carrier gas and the dilution gas are appropriately adjusted according to the capacity of the reaction chamber. For example, when the reaction chamber has a capacity of 1 to 10 L, the flow rate of the carrier gas is not particularly limited, and is preferably 1 to 10,000 sccm for economical reasons. Note that sccm is a unit representing a gas flow rate, and 1 sccm represents that the gas is moving at a rate of 2.68 mmol / h when converted to an ideal gas.
  • Examples of a reactive gas used when producing a ruthenium-containing thin film by a CVD method or an ALD method include reducing gases such as ammonia, hydrogen, monosilane, and hydrazine, oxygen, ozone, water vapor, hydrogen peroxide, laughing gas, hydrogen chloride, Examples of the oxidizing gas include nitric acid gas, formic acid, and acetic acid. Ammonia, hydrogen, oxygen, ozone, and water vapor are preferred because they are less restricted by the specifications of the film forming apparatus and are easy to handle.
  • ammonia is preferable in that the deposition rate of the ruthenium-containing thin film is good.
  • the flow rate of the reaction gas is appropriately adjusted according to the reactivity of the material and the capacity of the reaction chamber. For example, when the reaction chamber has a capacity of 1 to 10 L, the flow rate of the reaction gas is not particularly limited, and is preferably 1 to 10,000 sccm for economic reasons.
  • the substrate temperature at the time of producing the ruthenium-containing thin film by the CVD method or the ALD method is appropriately selected depending on the presence or absence of use of heat, plasma, light, etc., the kind of reaction gas, and the like.
  • the substrate temperature is not particularly limited, and is preferably 200 ° C. to 1000 ° C. for economic reasons. From the viewpoint of good film forming speed, 300 ° C. to 750 ° C. is preferable, and 350 ° C. to 700 ° C. is particularly preferable.
  • a ruthenium-containing thin film can be produced in a temperature range of 200 ° C. or lower by appropriately using light, plasma, ozone, hydrogen peroxide, or the like.
  • ruthenium-containing thin film obtained by the production method of the present invention for example, when a ruthenium complex is used alone, a metal ruthenium thin film, a ruthenium oxide thin film, a ruthenium nitride thin film, a ruthenium oxynitride thin film, and the like can be obtained.
  • a ruthenium-containing composite thin film is obtained.
  • a strontium material a SrRuO 3 thin film can be obtained.
  • strontium material examples include bis (dipivaloylmethanato) strontium, diethoxystrontium, bis (1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedionato) strontium and the like. It is done.
  • the ruthenium complexes (1), (2), (3a) and other metal materials may be separately supplied into the reaction chamber or mixed. Then, it may be supplied.
  • the ruthenium complex (1a) can also be a ruthenium-containing thin film in the same manner as the ruthenium complex (1).
  • a high-performance semiconductor device with improved storage capacity and responsiveness can be manufactured.
  • semiconductor devices include semiconductor memory devices such as DRAM, FeRAM, and ReRAM, field effect transistors, and the like.
  • these constituent members include capacitor electrodes, gate electrodes, copper wiring liners, and the like.
  • Me, Et, Bu, and t Bu represent a methyl group, an ethyl group, a butyl group, and a tert-butyl group, respectively.
  • 1 H and 13 C NMR spectra were measured using a Varian VXR-500S NMR Spectrometer.
  • Suspension prepared by mixing 3.15 g (13.6 mmol) of bis ( ⁇ 5 -cyclopentadienyl) ruthenium (( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) 2 Ru) and 30 mL of acetonitrile under an argon atmosphere To the solution, 2.35 g (14.5 mmol) of tetrafluoroboric acid diethyl ether complex was added at 0 ° C. After the mixture was stirred at room temperature for 20 hours, the solvent was distilled off under reduced pressure.
  • mesityl was added to a suspension prepared by mixing 4.30 g (11.4 mmol) of [Ru ( ⁇ 5 -C 5 H 5 ) (MeCN) 3 ] [BF 4 ] and 50 mL of hexane. 13.0 g (132 mmol) of oxide and 4.22 g (41.7 mmol) of triethylamine were added. The mixture was stirred at room temperature for 20 minutes, and further stirred at 50 ° C. for 10 hours. After filtering the reaction mixture, the solvent was distilled off from the filtrate under reduced pressure.
  • the remaining solid is sublimated (heating temperature: 135 ° C./back pressure: 10 Pa) to obtain ( ⁇ 5 -2,4-dimethyl-1-oxa-2,4-pentadienyl) ( ⁇ 5 -methylcyclopentadienyl) ruthenium.
  • (Ru ( ⁇ 5 -C 5 MeH 4 ) ( ⁇ 5 -CH 2 C (Me) CHC (Me) O)) was obtained as an orange solid (3.73 g, 61% yield).
  • mesityl was added to a suspension prepared by mixing 2.69 g (5.91 mmol) of [Ru ( ⁇ 5 -C 5 Me 5 ) (MeCN) 3 ] [MeSO 3 ] and 30 mL of hexane. 5.81 g (59.2 mmol) of oxide and 1.82 g (18.0 mmol) of triethylamine were added. The mixture was stirred at room temperature for 20 minutes, and further stirred at 50 ° C. for 23 hours. After the solvent was distilled off under reduced pressure, 150 mL of hexane was added to the residue and stirred vigorously at room temperature. After the produced suspension was filtered, the solvent was distilled off from the filtrate under reduced pressure.
  • Total pressure in material container 13.3 kPa, carrier gas flow rate: 30 sccm, material supply rate: 0.012 sccm, ammonia flow rate: 100 sccm, dilution gas flow rate: 70 sccm, substrate: SiO 2 / Si, film formation time: 1 hour.
  • Argon was used as the carrier gas and diluent gas.
  • the material supply rate to the reaction chamber can be obtained based on the calculation formula of (carrier gas flow rate ⁇ material vapor pressure ⁇ total pressure in the material container).
  • Impurities contained in the film produced under the conditions of Example 15 were quantified by secondary ion mass spectrometry.
  • Secondary ion mass spectrometry used ADEPT1010 made by PHI.
  • the measurement conditions were primary ion species: Cs + , primary ion acceleration voltage: 2 kV, secondary ion polarity: positive, charge compensation: E-gun.
  • C 0.13 atm%, N: 0.08 atm%, O: 0.13 atm%.
  • Example 15 When the surface smoothness of the film produced under the conditions of Example 15 was evaluated by AFM, the arithmetic average roughness (Ra) of the film was 2.1 nm and the root mean square roughness (Rms) was 2.7 nm ( Figure 2).
  • AFM used was NanoScope IIIa manufactured by Bruker AXS. Measurement conditions were tapping mode.
  • the thin films produced in Comparative Examples 1 and 2 were confirmed by fluorescent X-ray analysis, characteristic X-rays based on ruthenium were detected. Table 6 shows the film thickness calculated from the detected X-ray intensity.
  • the electric characteristics of the produced ruthenium-containing thin film were evaluated by the four-probe method, it was an insulating film.
  • Examples of producing ruthenium-containing thin films using oxygen as a reaction gas (Examples 18 to 26, Comparative Examples 3 and 4)
  • a ruthenium-containing thin film was prepared by a thermal CVD method using ruthenium complex (1) or ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) 2 Ru as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as shown in Table 7, and other conditions are as follows.
  • Example 27 A ruthenium-containing thin film was produced by the thermal CVD method using the ruthenium complex (1) obtained in Example 9 as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as follows. Material container temperature: 64 ° C., material vapor pressure: 5.3 Pa, total pressure in material container: 3.3 kPa, substrate temperature: 350 ° C., carrier gas flow rate: 30 sccm, material supply rate: 0.048 sccm, ammonia flow rate: 30 sccm Substrate: SiO 2 / Si, film formation time: 5 hours. Argon was used as the carrier gas, and no dilution gas was used.
  • Comparative Example 5 A ruthenium-containing thin film was produced by a thermal CVD method using ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) 2 Ru as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as follows. Material container temperature: 62 ° C., material vapor pressure: 5.3 Pa, total pressure in material container: 3.3 kPa, substrate temperature: 350 ° C., carrier gas flow rate: 30 sccm, material supply rate: 0.048 sccm, ammonia flow rate: 30 sccm Substrate: SiO 2 / Si, film formation time: 5 hours. Argon was used as the carrier gas, and no dilution gas was used. When the produced thin film was confirmed by fluorescent X-ray analysis, characteristic X-rays based on ruthenium were not detected.
  • Example 28 A ruthenium-containing thin film was produced by the thermal CVD method using the ruthenium complex (1) obtained in Example 9 as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as follows. Material container temperature: 100 ° C., material vapor pressure: 69 Pa, total pressure in material container: 6.7 kPa, substrate temperature: 300 ° C., carrier gas flow rate: 20 sccm, material supply rate: 0.21 sccm, ammonia flow rate: 20 sccm, substrate : TaN / Ti / Si, film formation time: 6 hours. Argon was used as the carrier gas, and no dilution gas was used.
  • Comparative Example 6 A ruthenium-containing thin film was produced by a thermal CVD method using ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) 2 Ru as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as follows. Material container temperature: 88 ° C., material vapor pressure: 69 Pa, total pressure in material container: 6.7 kPa, substrate temperature: 300 ° C., carrier gas flow rate: 20 sccm, material supply rate: 0.21 sccm, ammonia flow rate: 20 sccm, substrate : TaN / Ti / Si, film formation time: 6 hours. Argon was used as the carrier gas, and no dilution gas was used. When the produced thin film was confirmed by fluorescent X-ray analysis, characteristic X-rays based on ruthenium were not detected.
  • Examples 29-33 A ruthenium-containing thin film was produced by the thermal CVD method using the ruthenium complex (1) obtained in Example 9 as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as shown in Table 8, and other conditions are as follows.
  • Argon was used as the carrier gas and diluent gas.
  • Example 29 when the produced thin film was confirmed by fluorescent X-ray analysis, characteristic X-rays based on ruthenium were detected.
  • Table 8 shows the film thickness calculated from the detected X-ray intensity.
  • the electrical characteristics of the produced ruthenium-containing thin film were measured by a four-probe method, and the obtained resistivity is shown in Table 8.
  • Ra of the film was 3.6 nm and Rms was 4.5 nm (FIG. 5).
  • impurities contained in the film produced under the conditions of Example 29 were quantified by secondary ion mass spectrometry.
  • N 0.01 atm%
  • O 0.13 atm%.
  • Examples 34-37 A ruthenium-containing thin film was produced by the thermal CVD method using the ruthenium complex (1) obtained in Example 9 as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as shown in Table 9, and other conditions are as follows.
  • Argon was used as the carrier gas and diluent gas.
  • the ruthenium complex (1) is a material capable of producing a ruthenium-containing thin film without using an oxidizing gas. It can also be seen that by using ruthenium complex (1) as a material, a metal ruthenium film with few impurities can be produced without using an oxidizing gas. Furthermore, it can be seen that the ruthenium-containing thin film produced using the ruthenium complex (1) as a material has good electrical conduction characteristics. From Examples 15, 27 and 28, it can be seen that by using ruthenium complex (1) as a material, a metal ruthenium film having excellent surface smoothness can be produced without using an oxidizing gas.
  • Examples 18 to 26 show that ruthenium complex (1) can produce a ruthenium-containing thin film even using an oxidizing gas. Further, from the comparison with Comparative Example 4, it can be seen that the ruthenium complex (1) is a material capable of producing a ruthenium-containing thin film at a low temperature. Therefore, the ruthenium complex (1) is a useful material having a wide application range as a thin film forming material. From the comparison between Example 27 and Comparative Example 5 and the comparison between Example 28 and Comparative Example 6, the ruthenium complex (1) is a film having excellent surface smoothness at a low temperature of 350 ° C. or less without using an oxidizing gas. It can be seen that it can be produced.
  • Examples 40 and 41, Comparative Examples 7 and 8 Examples of producing a ruthenium-containing thin film using ammonia as a reaction gas
  • a ruthenium-containing thin film was prepared by a thermal CVD method using ruthenium complex (2) or Ru ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) 2 as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as shown in Table 10, and the other conditions are as follows.
  • the impurities contained in the thin film produced under the conditions of Example 41 were quantified by secondary ion mass spectrometry.
  • Secondary ion mass spectrometry used ADEPT1010 made by PHI.
  • the measurement conditions were primary ion species: Cs + , primary ion acceleration voltage: 2 kV, secondary ion polarity: positive, charge compensation: E-gun.
  • C 0.13 atm%, N: 0.27 atm%, O: 0.53 atm%.
  • the surface smoothness of the thin film obtained in Example 41 was evaluated by AFM, the arithmetic average roughness (Ra) of the film was 2.0 nm and the root mean square roughness (Rms) was 2.7 nm (see FIG.
  • AFM used was NanoScope IIIa manufactured by Bruker AXS. Measurement conditions were tapping mode.
  • characteristic X-rays based on ruthenium were detected.
  • Table 10 shows the film thickness calculated from the detected X-ray intensity.
  • Examples 42 to 45, Comparative Examples 9 and 10 Examples of producing a ruthenium-containing thin film using oxygen as a reaction gas
  • a ruthenium-containing thin film was prepared by a thermal CVD method using ruthenium complex (2) or Ru ( ⁇ 5 -C 5 EtH 4 ) 2 as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as shown in Table 11, and other conditions are as follows.
  • the ruthenium complex (2) is a material capable of producing a ruthenium-containing thin film without using an oxidizing gas. Moreover, it turns out that the ruthenium containing thin film produced using the ruthenium complex (2) as a material has a favorable electrical conduction characteristic. Further, Example 41 shows that by using ruthenium complex (2) as a material, a metal ruthenium thin film with few impurities can be produced without using an oxidizing gas. Furthermore, it can be seen from Example 41 that by using ruthenium complex (2) as a material, a metal ruthenium thin film having excellent surface smoothness can be produced without using an oxidizing gas.
  • Examples 42 to 45 show that the ruthenium complex (2) can produce a ruthenium-containing thin film even using an oxidizing gas. Further, from comparison with Comparative Examples 9 and 10, it can be seen that the ruthenium complex (2) is a material capable of producing a ruthenium-containing thin film at a low temperature and is a useful material having a wide application range as a thin film forming material.
  • Reference example 1
  • Examples of production of ruthenium-containing thin films using ammonia as a reaction gas (Examples 55 to 57) A ruthenium-containing thin film was prepared by a thermal CVD method using the ruthenium complex (3a) of the present invention as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as shown in Table 12, and other conditions are as follows. Total pressure in material container: 13.3 kPa, carrier gas flow rate: 30 sccm, material supply rate: 0.012 sccm, ammonia flow rate: 100 sccm, dilution gas flow rate: 70 sccm, substrate: SiO 2 / Si, film formation time: 1 hour.
  • Argon was used as the carrier gas and diluent gas.
  • the material supply rate to the reaction chamber can be obtained based on the calculation formula of (carrier gas flow rate ⁇ material vapor pressure ⁇ total pressure in the material container).
  • carrier gas flow rate ⁇ material vapor pressure ⁇ total pressure in the material container.
  • characteristic X-rays based on ruthenium were detected. Table 12 shows the film thickness calculated from the detected X-ray intensity.
  • Examples of production of ruthenium-containing thin films using oxygen as a reaction gas (Examples 58 to 65) A ruthenium-containing thin film was prepared by a thermal CVD method using the ruthenium complex (3a) as a material.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as shown in Table 13, and other conditions are as follows. Total pressure in material container: 13.3 kPa, carrier gas flow rate: 30 sccm, material supply rate: 0.012 sccm, oxygen flow rate: 0.16 sccm, dilution gas flow rate: 169 sccm, substrate: SiO 2 / Si, film formation time: 1 hour .
  • Argon was used as the carrier gas and diluent gas.
  • any of Examples 13 to 20 when the produced thin film was confirmed by fluorescent X-ray analysis, characteristic X-rays based on ruthenium were detected. Table 13 shows the film thickness calculated from the detected X-ray intensity.
  • the ruthenium complex (3a) is a material capable of producing a ruthenium-containing thin film without using an oxidizing gas. Further, it can be seen from Examples 58 to 65 that the ruthenium complex (3a) can produce a ruthenium-containing thin film even using an oxidizing gas.
  • Example 1 A ruthenium-containing thin film was produced by the thermal CVD method using the ruthenium complex (1) obtained in Example 9.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as follows. Material container temperature: 64 ° C., material vapor pressure: 5.3 Pa, total pressure in material container: 6.7 kPa, substrate temperature: 400 ° C., carrier gas flow rate: 30 sccm, material supply rate: 0.024 sccm, ammonia flow rate: 100 sccm Dilution gas flow rate: 70 sccm, hole substrate: SiO 2 / Si (hole diameter 400 nm, hole depth 1000 nm), film formation time: 5 hours. Argon was used as a carrier gas.
  • Example 2 A ruthenium-containing thin film was produced by the thermal CVD method using the ruthenium complex (1) obtained in Example 9.
  • the outline of the apparatus used for thin film preparation is shown in FIG.
  • the film forming conditions are as follows. Material container temperature: 64 ° C., material vapor pressure: 5.3 Pa, total pressure in material container: 6.7 kPa, substrate temperature: 400 ° C., carrier gas flow rate: 30 sccm, material supply rate: 0.024 sccm, ammonia flow rate: 50 sccm Dilution gas flow rate: 20 sccm, hole substrate: SiO 2 / Si (hole diameter 400 nm, hole depth 800 nm), film formation time: 5 hours. Argon was used as a carrier gas.
  • novel ruthenium complex of the present invention is useful for producing a ruthenium-containing thin film.

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Abstract

 反応ガスとして酸化性ガスを用いる条件下でも反応ガスとして還元性ガスを用いる条件下でもルテニウム含有薄膜を作製するのに有用な、一般式(1a)、(2)、(3)等で示されるルテニウム錯体及び該ルテニウム錯体の製造方法を提供する。 (式中、R1a~R7a、R~R、R10~R18は炭素数1~6のアルキル基等を表す。nは0~2の整数を表す。)

Description

ルテニウム錯体及びその製造方法並びにルテニウム含有薄膜の作製方法
 本発明は、半導体素子の製造用原料として有用なルテニウム錯体及びその製造方法、並びに、該ルテニウム錯体を用いたルテニウム含有薄膜の作製方法に関する。
 ルテニウムは、高い導電性を示すこと、導電性酸化物が形成可能であること、仕事関数が高いこと、エッチング特性にも優れること、銅との格子整合性に優れることなどの特長を持つため、DRAMなどのメモリー電極、ゲート電極、銅配線シード層/密着層などの材料として注目を集めている。次世代の半導体デバイスでは、記憶容量や応答性をさらに向上させる目的のため、高度に細密化され、かつ高度に三次元化されたデザインが採用されている。したがって次世代の半導体装置を構成する材料としてルテニウムを使用するためには、三次元化された基板上に数ナノ~数十ナノメートル程度の厚みのルテニウム含有薄膜を均一に形成する技術の確立が必要とされている。三次元化された基板上に金属薄膜を作製するための技術としては、原子層蒸着法(ALD法)や化学気相蒸着法(CVD法)など、化学反応に基づく気相蒸着法の活用が有力視されている。例えば、この気相蒸着法を用いて次世代のDRAM上部電極として金属ルテニウムが成膜される場合、下地にはキャパシタ絶縁膜としてZrO等の金属酸化物が使用されるため、酸化性ガスを用いる条件で成膜しても差支えない。次世代のDRAM下部電極や銅配線シード層/密着層としてルテニウムが使用される場合、下地にはバリアメタルとして窒化チタンや窒化タンタルなどが採用される見込みである。ルテニウム含有薄膜を作製する際にバリアメタルが酸化されると、バリア性能の劣化、抵抗値の上昇に起因するトランジスタとの導通不良、及び配線間容量の増加に起因する応答性の低下などの問題が生じる。これらの問題を回避するため、酸素やオゾンなどの酸化性ガスを用いない条件下でもルテニウム含有薄膜の作製を可能とする材料が求められている。
 非特許文献1及び非特許文献2には、本発明のルテニウム錯体(1a)に類似の構造を持つ化合物として、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム及び(η-2,4-ジ-tert-ブチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウムが記載されている。しかし、該文献に記載されているのはη-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル配位子を有する錯体に限定されている。また該文献に記載の合成方法は、クロロ(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウムとリチウムエノラトとの反応、及びクロロ(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウムとエノン誘導体と炭酸カリウムとの反応によるものであり、本発明の製造方法とは異なる。さらに該文献にはこれらの錯体をルテニウム含有薄膜を作製するための材料として用いることに関する記述は一切ない。
 カチオン性のルテニウム錯体[(η-シクロペンタジエニル)トリス(ニトリル)ルテニウム]は、種々の本発明のルテニウム錯体をはじめとする種々のルテニウム錯体の合成原料として有用である。非特許文献3には[Ru(η-C)(η-C)][PF]をアセトニトリル中で光照射することにより[Ru(η-C)(MeCN)][PF]を製造する方法が記載されている。また非特許文献4にはルテノセンと塩化アルミニウム、アルミニウム、塩化チタン、ナフタレン及びホウフッ化カリウムとを反応させてη-ナフタレン錯体を調製し、さらにアセトニトリルを反応させることにより[Ru(η-C)(MeCN)][PF]を製造する方法が記載されている。
 しかし非特許文献3及び非特許文献4に記載のカチオン性トリス(ニトリル)錯体の合成方法は、強力な紫外線を照射する設備を必要とする点、高価な原料や大量の反応剤を使用する点などの問題を有しているため、コストメリットに優れた実用的な製造法とは言い難い。
 一置換シクロペンタジエニル配位子を持つカチオン性トリス(ニトリル)ルテニウム錯体として、[(η-メチルシクロペンタジエニル)トリス(アセトニトリル)ルテニウム]が非特許文献5に記載されている。また五置換シクロペンタジエニル配位子を持つカチオン性のルテニウム錯体として、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)トリス(アセトニトリル)ルテニウム]が非特許文献6に記載されている。しかし炭素数2から6のアルキル基を有する一置換シクロペンタジエニル配位子を持つカチオン性トリス(ニトリル)ルテニウム錯体の報告例はない。
 非特許文献7には、反応ガスとして還元性ガスを用いる条件下で金属ルテニウム薄膜を作製可能な化合物として、トリカルボニル(η-1,3,5,7-シクロオクタテトラエン)ルテニウム(Ru(η-C)(CO))、トリカルボニル(η-メチル-1,3,5,7-シクロオクタテトラエン)ルテニウム(Ru(η-CMe)(CO))及びトリカルボニル(η-エチル-1,3,5,7-シクロオクタテトラエン)ルテニウム(Ru(η-CEt)(CO))が記載されている。しかし、これらの化合物を用いて作製された金属ルテニウム薄膜の抵抗率は、それぞれ93、152及び125μΩ・cmと高抵抗率であり、実用的な材料とは言い難い。
 非特許文献8には、本発明のルテニウム錯体(2)に類似の構造を持つ化合物として、(1-3:5-6-η-シクロオクタジエニル)(η-2,3,4,5-テトラメチルピロリル)ルテニウム(Ru(1-3:5-6-η-C11)(η-NCMe))が記載されている。しかし、該文献に記載されているのは1-3:5-6-η-シクロオクタジエニル配位子を有する錯体に限定されている。また該文献に記載の合成方法は、ジ-μ-クロロ-(η-1,5-シクロオクタジエン)ルテニウム([Ru(η-C12)Cl)と2,3,4,5-テトラメチルピロリルリチウムとの反応によるものであり、本発明の製造方法とは異なる。さらに該文献にはこの錯体をルテニウム含有薄膜の作製用材料として用いることに関する記述は一切ない。
 非特許文献9には、本発明のルテニウム錯体(3)に類似の構造を持つ化合物として、(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウムが記載されている。しかし、該文献に記載されているのはη-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル配位子を有する錯体に限定されている。さらに該文献にはこの錯体をルテニウム含有薄膜の作製用材料として用いることに関する記述は一切ない。
Organometallics、第11巻、1686ページ(1992年)。 Organometallics、第21巻、592ページ(2002年)。 Organometallics、第21巻、2544ページ(2002年)。 Advanced Synthesis & Catalysis、第346巻、901ページ(2004年)。 Dalton Transactions、449ページ(2003年)。 Inorganic Chemistry、第25巻、3501ページ(1986年)。 Dalton Transactions、第41巻、1678ページ(2012年)。 Organometallics、第19巻、2853ページ(2000年)。 Journal of the American Chemical Society、第122巻、2784ページ(2000年)。
 本発明は、反応ガスとして酸化性ガスを用いる条件下でも反応ガスとして還元性ガスを用いる条件下でもルテニウム含有薄膜を作製することが出来る作製方法、該作製方法の材料として有用なルテニウム錯体及び該ルテニウム錯体の製造方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のルテニウム錯体が反応ガスとして酸化性ガスを用いる条件下でも反応ガスとして還元性ガスを用いる条件下でもルテニウム含有薄膜を作製するための材料として有用なことを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち本発明は、一般式(A)で示されるルテニウム錯体、より具体的には一般式(1a)、(2)、(3)で示されるルテニウム錯体、該ルテニウム錯体の製造方法、該ルテニウム錯体を用いたルテニウム含有薄膜の作成方法及び該ルテニウム含有薄膜を用いた半導体デバイスに関するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式中、TはCR又は窒素原子を表す。Uは酸素原子又はCHを表す。R、R、R、R、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。mは0、1又は3のいずれかの整数を表す。ペンタハプトジエニル配位子βは、mが1又は3のとき環状構造を有し、mが0のとき非環状構造を有する。ただしmが0の時、TはCRでありUは酸素原子でありR及びRは炭素数1~6のアルキル基でありR及びRは水素原子であるが、R、R、R、R及びR全てが同時にメチル基の場合を除く。mが1の時、TはCRでありUはCHでありRは炭素数1~6のアルキル基であるが、R、R及びR全てが同時に水素原子の時、R、R、R、R、R及びR全てが同時にメチル基の場合を除く。mが3の時、Tは窒素原子でありUはCHでありR及びRは炭素数1~6のアルキル基でありR、R、R及びRは水素原子でありR及びRは水素原子又はメチル基である。)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式中、R1a、R2a、R3a、R4a及びR5aは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。ただしR1a、R2a、R3a、R4a及びR5a全てが同時にメチル基の場合を除く。R6a及びR7aは各々独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 
 
(式中、R及びRは各々独立に、炭素数1~6のアルキル基を表す。nは0~2の整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
(式中、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R18は炭素数1~6のアルキル基を表す。ただしR15、R16及びR17全てが同時に水素原子のとき、R10、R11、R12、R13、R14及びR18全てが同時にメチル基の場合を除く。)
 また、その他の本発明は、一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R19は炭素数1~4のアルキル基を表す。Zは対アニオンを表す。)で示されるカチオン性トリス(ニトリル)錯体と、一般式(5)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
(式中、R20及びR21は各々独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるエノン誘導体を、塩基の存在下反応させる、一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
(式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R及びRは各々独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるルテニウム錯体の製造方法に関する。
 本発明の一般式(A)で示される新規なルテニウム錯体、より具体的には一般式(1a)、(2)及び(3)の各式で示されるルテニウム錯体、並びに、(1)及び(3a)の各式で示されるルテニウム錯体を材料として用いることによって、酸化性ガスを用いる条件下でも還元性ガスを用いる条件下でもルテニウム含有薄膜を作製することが出来る。
実施例14~37、40~45、55~65、評価例1,2、比較例1~10で用いたCVD装置を示す図である。 実施例15で得られた膜の原子間力顕微鏡(以下、AFM)像を示す図である。 実施例27で得られた膜のAFM像を示す図である。 実施例28で得られた膜のAFM像を示す図である。 実施例29で得られた膜のAFM像を示す図である。 実施例31で得られた膜のAFM像を示す図である。 実施例33で得られた膜のAFM像を示す図である。 実施例41で得られた膜の原子間力顕微鏡(以下、AFM)像を示す図である。 評価例1で得られた膜の断面FE-SEM像を示す図である。 実施例2で得られた膜の断面FE-SEM像を示す図である。
 以下、本発明を更に詳細に説明する。
 本発明のルテニウム錯体は一般式(A)で示されるルテニウム錯体であり、その中でも一般式(1a)、(2)、(3)で示されるルテニウム錯体が好ましい。
 一般式(1a)で示されるルテニウム錯体は、一般式(1)で示されるルテニウム錯体の下位概念に相当する。一般式(1a)で示されるルテニウム錯体は、R1a、R2a、R3a、R4a及びR5a全てが同時にメチル基の場合を含まない。一方、一般式(1)で示されるルテニウム錯体は、R、R、R、R及びR全てが同時にメチル基の場合を含む。
 次に、一般式(1a)中のR1a、R2a、R3a、R4a、R5a、R6a及びR7aの定義について説明する。R1a、R2a、R3a、R4a及びR5aで表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。本発明のルテニウム錯体(1a)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、R1aが炭素数1~6のアルキル基であり、R2a、R3a、R4a及びR5aが水素原子であることが好ましく、R1aがメチル
基又はエチル基であり、R2a、R3a、R4a及びR5aが水素原子であることが更に好ましい。
 R6a及びR7aで表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。本発明のルテニウム錯体(1a)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、R6a及びR7aはメチル基であることが好ましい。
 本発明のルテニウム錯体(1a)の具体例を表1-1~1-6に示した。なお、Me、Et、Pr、Pr、Bu、Bu、Bu、Bu、Pe、Pe及びHxは、それぞれメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基及びヘキシル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
 表1-1~1-6に挙げた例示の中でも、(η-シクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(1a-1)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-2)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-3)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-4)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-5)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-6)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-7)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-8)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-9)、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-10)、(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(1a-11)及び(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム(1a-12)が好ましく、1a-2及び1a-3が更に好ましい。
 次に本発明のルテニウム錯体(1a)の製造方法について説明する。ルテニウム錯体(1a)は、下記のルテニウム錯体(1)の製造方法1に従って製造することが出来る。製造方法1は、カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)と、エノン誘導体(5)を、塩基の存在下反応させることによりルテニウム錯体(1)を製造する方法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
(式中、R、R、R、R、R、R、R、R19、R20、R21及びZは前記と同意義を表す。)
 次に一般式(1)中のR、R、R、R、R、R及びRの定義について説明する。R、R、R、R及びRで表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。収率が良い点でRが炭素数1~6のアルキル基でありR、R、R及びRが水素原子であることが好ましく、Rがメチル基又はエチル基であってR、R、R及びRが水素原子であることが更に好ましい。
 R及びRで表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。収率が良い点でR及びRはメチル基であることが好ましい。
 ルテニウム錯体(1)の具体例としては、表1-1~1-6に示した1a-1~1a-210に加えて、表2に示した化合物を挙げることが出来る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 表1-1~1-6及び表2に挙げた例示の中でも、1a-1、1a-2、1a-3、1a-4、1a-5、1a-6、1a-7、1a-8、1a-9、1a-10、1a-11及び、1-12がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で好ましく、1a-2及び1a-3が更に好ましい。
 カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)におけるR19で表される炭素数1~4のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基などを例示することが出来る。ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で、R19がメチル基であることが好ましい。
 カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)のカチオン部分の具体例としては、[トリス(アセトニトリル)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(MeCN)])、
[(η-シクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(EtCN)])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(EtCN)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(EtCN)])、[トリス(プロピオニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(EtCN)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(EtCN)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(EtCN)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(EtCN)])、[(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(EtCN)])、[(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(EtCN)])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(EtCN)])、[(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(EtCN)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(EtCN)])、[(η-シクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(BuCN)])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(BuCN)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(BuCN)])、[トリス(ピバロニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(BuCN)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(BuCN)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(BuCN)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(BuCN)])、[(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(BuCN)])、[(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(BuCN)])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(BuCN)])、[(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(BuCN)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(BuCN)])などを例示することが出来る。
 一般式(4)における対アニオンZの例としては、カチオン性金属錯体の対アニオンとして一般的に用いられているものを挙げることが出来る。具体的にはテトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF )、テトラフルオロアルミン酸イオン(AlF )などのフルオロ錯アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CFSO )、メタンスルホン酸イオン(MeSO )、メチル硫酸イオン(MeSO )などの一価スルホン酸イオン、硝酸イオン(NO )、過塩素酸イオン(ClO )、テトラクロロアルミン酸イオン(AlCl )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドイオン((CFSO)などの一塩基酸の対アニオン、硫酸イオン(SO 2-)、硫酸水素イオン(HSO )、リン酸イオン(PO 3-)、リン酸一水素イオン(HPO 2-)、リン酸二水素イオン(HPO )、ジメチルリン酸イオン((MeO)PO )、ジエチルリン酸イオン((EtO)PO )などの多塩基酸の対アニオン又はその誘導体などを例示することが出来る。ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で、対アニオンZとしてはBF 、PF などのフルオロ錯アニオン、CFSO 、MeSO などの一価スルホン酸イオンが好ましい。
 具体的なカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の更に好ましい例としては、[トリス(アセトニトリル)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMe)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-C)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CMeH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CMe)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-C)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CMeH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CMe)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-C)(MeCN)][MeSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CMeH)(MeCN)][MeSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][MeSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CMe)(MeCN)][MeSO])などを挙げることが出来る。
 一般式(5)におけるR20及びR21で表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。
 エノン誘導体(5)の具体例としては、4-メチルペンタ-3-エン-2-オン(メシチルオキシド)、5-メチルヘキサ-4-エン-3-オン、2-メチルヘプタ-2-エン-4-オン、2,5-ジメチルヘキサ-4-エン-3-オン、2-メチルオクタ-2-エン-4-オン、2,6-ジメチルヘプタ-2-エン-4-オン、2,5-ジメチルヘプタ-2-エン-4-オン、2,2,5-トリメチルヘキサ-4-エン-3-オン、2-メチルノナ-2-エン-4-オン、2,5,5-トリメチルヘプタ-2-エン-4-オン、2-メチルデカ-2-エン-4-オン、1-シクロヘキシル-3-メチルブタ-2-エン-1-オン、4-メチルヘキサ-3-エン-2-オン、4-メチルヘプタ-3-エン-2-オン、4,5-ジメチルヘキサ-3-エン-2-オン、4-メチルオクタ-3-エン-2-オン、4,6-ジメチルヘプタ-3-エン-2-オン、4,5-ジメチルヘプタ-3-エン-2-オン、4,5,5-トリメチルヘキサ-3-エン-2-オン、4-メチルノナ-3-エン-2-オン、4-メチルデカ-3-エン-2-オン、4-シクロヘキシルペンタ-3-エン-2-オン、5-メチルヘプタ-4-エン-3-オン、6-メチルノナ-5-エン-4-オン、2,5,6-トリメチルヘプタ-4-エン-3-オン、2,2,5,6,6-ペンタメチルヘプタ-4-エン-3-オン、3,3,6,7,7-ペンタメチルノナ-5-エン-4-オンなどを挙げることが出来る。ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で、メシチルオキシド又は2,2,5,6,6-ペンタメチルヘプタ-4-エン-3-オンが好ましく、メシチルオキシドが更に好ましい。
 製造方法1で用いることが出来る塩基としては、無機塩基及び有機塩基を挙げることが出来る。該無機塩基としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属炭酸水素塩、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウムなどの第2族金属炭酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムなどの典型金属水酸化物、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化マグネシウム、水素化カルシウム、水素化アルミニウムなどの典型金属水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウムなどの典型金属水素化錯化合物、リチウムアミド、ナトリウムアミド、リチウムジアルキルアミドなどのアルカリ金属アミドなどを例示することが出来る。また該有機塩基としては、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、トリブチルアミンなどのアルキルアミン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、1,4-ジアザビシクロオクタンなどの環状アミン、ピリジンなどを例示することが出来る。ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で、塩基としてはアルカリ金属炭酸塩又はアルキルアミンが好ましく、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム又はトリエチルアミンが更に好ましく、炭酸リチウム又はトリエチルアミンが殊更好ましい。
 製造方法1は、ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で、不活性ガス中で実施するのが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素ガスなどを例示することが出来、アルゴン又は窒素ガスが更に好ましい。
 製造方法1は、ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で有機溶媒中で実施することが好ましい。製造方法1を有機溶媒中で実施する場合、該有機溶媒として具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、3-ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、tert-ブタノール、エチレングリコールなどのアルコールなどを例示することが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で、有機溶媒としてはジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノール及びヘキサンが好ましい。
 次にカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)及びエノン誘導体(5)の入手方法について説明する。カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の入手方法としては、後述する本発明の製造方法2のほか、非特許文献3又は非特許文献4などに記載の製造方法を挙げることが出来る。エノン誘導体(5)の入手方法としては、市販の製品を入手するほか、Journal of Organometallic Chemistry,第402巻,17ページ(1991年)や日本国特許3649441号公報などに記載の製造方法を挙げることが出来る。
 次に製造方法1を実施するときのカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)、エノン誘導体(5)及び塩基のモル比に関して説明する。好ましくはカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)1モルに対して等モル以上のエノン誘導体(5)及び塩基を用いることによって、収率良くルテニウム錯体(1)を製造することが出来る。
 また製造方法1では、反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が金属錯体を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、-80℃から120℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってルテニウム錯体(1)を収率良く製造することが出来る。
 製造方法1によって製造したルテニウム錯体(1)は、当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、蒸留、昇華、結晶化などを挙げることが出来る。
 次に本発明のカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4b)について説明する。一般式(4b)におけるR1bで表される炭素数2~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはエチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。CVD材料やALD材料としてとりわけ好適な蒸気圧及び熱安定性を持つルテニウム錯体(1)の合成原料となる点で、R1bは炭素数2~4のアルキル基であることが好ましく、エチル基であることが更に好ましい。
 一般式(4b)におけるR19bで表される炭素数1~4のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基などを例示することが出来る。ルテニウム錯体(1)の合成原料として用いたときの収率が良い点で、R19bがメチル基が好ましい。
 カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4b)のカチオン部分の具体例としては、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(MeCN)])、[トリス(アセトニトリル)(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(MeCN)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(EtCN)])、[トリス(プロピオニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(EtCN)])、
[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(EtCN)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(EtCN)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(EtCN)])、[(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(EtCN)])、[(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(EtCN)])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(EtCN)])、[(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(EtCN)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)トリス(プロピオニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(EtCN)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(BuCN)])、[トリス(ピバロニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(BuCN)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(BuCN)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(BuCN)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(BuCN)])、[(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(BuCN)])、[(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(BuCN)])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(BuCN)])、[(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(BuCN)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)トリス(ピバロニトリル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(BuCN)])などを例示することが出来、[Ru(η-CEtH)(MeCN)]、[Ru(η-CPrH)(MeCN)]、[Ru(η-C PrH)(MeCN)]、[Ru(η-CBuH)(MeCN)]、[Ru(η-C BuH)(MeCN)]、[Ru(η-C BuH)(MeCN)]、[Ru(η-C BuH)(MeCN)]などが好ましく、[Ru(η-CEtH)(MeCN)]が殊更好ましい。
 一般式(4b)における対アニオンZbの例としては、カチオン性金属錯体の対アニオンとして一般的に用いられているものを挙げることが出来る。具体的にはテトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF )、テトラフルオロアルミン酸イオン(AlF )などのフルオロ錯アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CFSO )、メタンスルホン酸イオン(MeSO )、メチル硫酸イオン(MeSO )などの一価スルホン酸イオン、硝酸イオン(NO )、過塩素酸イオン(ClO )、テトラクロロアルミン酸イオン(AlCl )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドイオン((CFSO)などの一塩基酸の対アニオン、硫酸イオン(SO 2-)、硫酸水素イオン(HSO )、リン酸イオン(PO 3-)、リン酸一水素イオン(HPO 2-)、リン酸二水素イオン(HPO )、ジメチルリン酸イオン((MeO)PO )、ジエチルリン酸イオン((EtO)PO )などの多塩基酸の対アニオン又はその誘導体などを例示することが出来る。ルテニウム錯体(1)の収率が良い点で、対アニオンZbとしてはBF 、PF などのフルオロ錯アニオン、CFSO 、MeSO などの一価スルホン酸イオンが好ましい。
 更に具体的なカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4b)の好ましい例としては、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CPrH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CPrH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CPrH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C PrH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-C PrH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-C PrH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CBuH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CBuH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CBuH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][CFSO])、[トリス(アセトニトリル)(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-C BuH)(MeCN)][CFSO])などを挙げることが出来、
[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][PF])、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][CFSO])などが更に好ましい。
 次に本発明のカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4b)の製造方法について説明する。カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4b)は、下記のカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の製造方法2に従って製造することが出来る。製造方法2は、ルテノセン誘導体(6)とニトリルR19CNとプロトン酸Hとを反応させることによりカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)を製造する方法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
(式中、R、R、R、R、R、X、R19及びZは前記と同意義を表す。)
 R19で表される炭素数1~4のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基などを例示することが出来る。収率が良い点で、R21がメチル基であることが好ましい。ニトリルとしてさらに具体的にはアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、シクロプロパンカルボニトリル、ペンチロニトリル、イソペンチロニトリル、3-メチルブタンニトリル、2-メチルブタンニトリル、ピバロニトリル、シクロブタンカルボニトリルなどを例示することが出来、収率が良い点でアセトニトリルが好ましい。
 一般式(6)におけるXは一般式(7)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
(式中、R、R、R、R及びRは前記と同意義を表す。)で示されるη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子、又はη-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル配位子を表す。具体的なη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子の例としては、η-シクロペンタジエニル配位子、η-メチルシクロペンタジエニル配位子、η-エチルシクロペンタジエニル配位子、η-プロピルシクロペンタジエニル配位子、η-イソプロピルシクロペンタジエニル配位子、η-ブチルシクロペンタジエニル配位子、η-イソブチルシクロペンタジエニル配位子、η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル配位子、η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル配位子、η-ペンチルシクロペンタジエニル配位子、η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル配位子、η-ヘキシルシクロペンタジエニル配位子、η-1,2-ジメチルシクロペンタジエニル配位子、η-1,3-ジメチルシクロペンタジエニル配位子、η-1,3-ジ(イソプロピル)シクロペンタジエニル配位子、η-1,2,4-トリ(イソプロピル)シクロペンタジエニル配位子、η-1,3-ジ(tert-ブチル)シクロペンタジエニル配位子、η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル配位子などを挙げることが出来る。ルテノセン誘導体(6)が入手しやすい点で、Xとしてはη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子であることが好ましく、η-シクロペンタジエニル配位子、η-メチルシクロペンタジエニル配位子、η-エチルシクロペンタジエニル配位子が更に好ましい。
 ルテノセン誘導体(6)として更に具体的には、ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)、ビス(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPrHRu)、ビス(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PrHRu)、ビス(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBuHRu)、ビス(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPeHRu)、ビス(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PeHRu)、ビス(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CHxHRu)、ビス(η-1,2-ジメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、ビス(η-1,3-ジメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、ビス(η-1,3-ジ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPr)Ru)、ビス(η-1,2,4-トリ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPr)Ru)、ビス(η-1,3-ジ(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBu)Ru)、ビス(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、(η-シクロペンタジエニル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C)(η-CMe)Ru)、(η-シクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CPrH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C PrH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CBuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CPeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C PeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CHxH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMe)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))などを例示することが出来、
ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)、ビス(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPrHRu)、ビス(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PrHRu)、ビス(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBuHRu)、ビス(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPeHRu)、ビス(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PeHRu)、ビス(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CHxHRu)、ビス(η-1,2-ジメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、ビス(η-1,3-ジメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、ビス(η-1,3-ジ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPr)Ru)、ビス(η-1,2,4-トリ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPr)Ru)、ビス(η-1,3-ジ(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBu)Ru)、ビス(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)などが好ましく、ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)、ビス(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPrHRu)、ビス(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PrHRu)、ビス(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBuHRu)、ビス(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-(sec-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPeHRu)、ビス(η-(シクロペンチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PeHRu)、ビス(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CHxHRu)などが更に好ましく、ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)が殊更好ましい。
 製造方法2の合成原料として用いることが出来るルテノセン誘導体(6)としては、市販のものをそのまま用いることが出来、またOrganic Syntheses,第41巻,96ページ(1961年)、日本国特開2003-342286号公報、Organometallics,第5巻,2321ページ(1986年)などに記載の公知の方法に従って合成したものを用いることも出来る。
 製造方法2で用いることが出来るHのプロトン酸におけるZとしては、例えばテトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )などのフルオロ錯アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CFSO )、硫酸イオン(SO 2-)、硫酸水素イオン(HSO )、などのスルホン酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンなどのハロゲン化物イオン等が挙げられ、具体的なプロトン酸としては、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロりん酸などのフルオロ錯酸;硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸などのスルホン酸;塩化水素などのハロゲン化水素などを例示することが出来る。該プロトン酸は、ジメチルエーテルやジエチルエーテルなどのエーテルと錯体を形成していても良い。錯体を形成しているプロトン酸の例としては、テトラフルオロホウ酸ジメチルエーテル錯体、テトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体、ヘキサフルオロりん酸ジエチルエーテル錯体などを挙げることが出来る。
 カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の収率が良い点で、テトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体又はトリフルオロメタンスルホン酸が好ましい。
 また製造方法2で用いるプロトン酸として、フルオロ錯アニオン含有塩と強酸とを反応させることにより、反応系中で生成させたフルオロ錯酸を用いることも出来る。この場合、用いることが出来るフルオロ錯アニオン含有塩の例としては、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム、ヘキサフルオロりん酸アンモニウム、ヘキサフルオロりん酸リチウム、ヘキサフルオロりん酸ナトリウム、ヘキサフルオロりん酸カリウムなどを挙げることが出来る。用いることが出来る強酸としては、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素、臭化水素などを例示することが出来る。反応系中で生成させることができるフルオロ錯酸の具体例としては、テトラフルオロホウ酸及びヘキサフルオロりん酸を挙げることが出来る。コストメリットが高く収率が良い点で、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム又はヘキサフルオロりん酸アンモニウムのいずれかを硫酸と混ぜて用いるのが好ましい。
 次に製造方法2で使用するルテノセン誘導体(6)、ニトリル及びプロトン酸のモル比について説明する。カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の収率が良い点でルテノセン誘導体1モルあたり3モル以上のニトリルを用いるのが好ましい。溶媒量のニトリルを使用するのが収率が良い点で更に好ましく、具体的にはルテノセン誘導体1モルあたり5モル以上1000モル以下の範囲から適宜選択した量を用いるのが殊更好ましい。またプロトン酸の好ましい使用量はプロトン酸の種類によって異なる。例えばプロトン酸が一塩基酸の場合、収率が良い点でルテノセン誘導体1モルあたり1モル以上のプロトン酸を使用することが好ましく、二塩基酸の場合にはルテノセン誘導体1モルあたり0.5モル以上のプロトン酸を使用することが好ましい。プロトン酸としてフルオロ錯アニオン含有塩と強酸との混合物を用いる場合、ルテノセン誘導体1モルあたり1モル以上のフルオロ錯アニオン含有塩、及び0.5モル~2.0モルの強酸を適宜用いることにより、収率良くカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)を得ることが出来る。
 製造方法2は、カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の収率が良い点で、不活性ガス中で実施するのが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素ガスなどを例示することが出来、アルゴン又は窒素ガスが更に好ましい。
 製造方法2は、カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の収率が良い点で過剰量のニトリルを溶媒として用いる条件下で実施するのが好ましい。また製造方法2は有機溶媒中で実施することも出来る。該有機溶媒として具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、3-ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、tert-ブタノール、エチレングリコールなどのアルコールなどを例示することが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。カチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)の収率が良い点で、有機溶媒としてはジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノールが好ましい。
 また製造方法2では、反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が金属錯体を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、-80℃から150℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)を収率良く製造することが出来る。
 製造方法2によって製造したカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)は、当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、結晶化などを挙げることが出来る。
 またルテニウム錯体(1)は、製造方法2と製造方法1とを連続して実施することによっても製造することが可能である。この場合、製造方法2よって製造したカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)を、精製することなく製造方法1の製造原料として用いることが出来、また当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製したカチオン性トリス(ニトリル)錯体(4)を製造方法1の製造原料として用いることも出来る。
 なお、本発明のルテニウム錯体(1a)も、製造方法2と製造方法1とを連続して実施することによってルテニウム錯体(1)と同様に製造することが出来る。
 一般式(2)中のR、R及びnの定義について説明する。
 R及びRで表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。本発明のルテニウム錯体(2)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、炭素数1~4のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることが更に好ましい。
 nは0~2の整数であり、本発明のルテニウム錯体(2)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧を持つ点で、0であることが好ましい。
 本発明のルテニウム錯体(2)の具体例を表3及び4に示した。なお、Me、Et、Pr、Pr、Bu、Bu、Pe及びHxは、それぞれメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
 表3及び表4に挙げた例示の中でも、CVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジメチルピロリル)ルテニウム(2-1)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-エチル-5-メチルピロリル)ルテニウム(2-2)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジエチルピロリル)ルテニウム(2-3)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-エチル-5-プロピルピロリル)ルテニウム(2-4)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジプロピルピロリル)ルテニウム(2-5)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-ブチル-5-プロピルピロリル)ルテニウム(2-6)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジブチルピロリル)ルテニウム(2-7)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-ブチル-5-ペンチルピロリル)ルテニウム(2-8)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジペンチルピロリル)ルテニウム(2-9)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-ヘキシル-5-ペンチルピロリル)ルテニウム(2-10)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジヘキシルピロリル)ルテニウム(2-11)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-メチル-5-イソプロピルピロリル)ルテニウム(2-12)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-tert-ブチル-5-メチル)ルテニウム(2-13)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-エチル-5-イソプロピルピロリル)ルテニウム(2-14)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジ(イソプロピル)ピロリル)ルテニウム(2-15)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-tert-ブチル-5-イソプロピルピロリル)ルテニウム(2-16)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジ(tert-ブチル)ピロリル)ルテニウム(2-17)が好ましく、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジメチルピロリル)ルテニウム(2-1)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-エチル-5-メチルピロリル)ルテニウム(2-2)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジエチルピロリル)ルテニウム(2-3)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-エチル-5-プロピルピロリル)ルテニウム(2-4)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジプロピルピロリル)ルテニウム(2-5)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-ブチル-5-プロピルピロリル)ルテニウム(2-6)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジブチルピロリル)ルテニウム(2-7)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-メチル-5-イソプロピルピロリル)ルテニウム(2-12)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-tert-ブチル-5-メチル)ルテニウム(2-13)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-エチル-5-イソプロピルピロリル)ルテニウム(2-14)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジ(イソプロピル)ピロリル)ルテニウム(2-15)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2-tert-ブチル-5-イソプロピルピロリル)ルテニウム(2-16)、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジ(tert-ブチル)ピロリル)ルテニウム(2-17)が更に好ましく、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジメチルピロリル)ルテニウム(2-1)が殊更好ましい。
 次に、本発明のルテニウム錯体(2)の製造方法について説明する。
 本発明のルテニウム錯体(2)は、以下の製造方法3、又は製造方法5により製造することができる。
 製造方法3は、カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)と、置換ピロール(9)を、塩基の存在下反応させることにより本発明のルテニウム錯体(2)を製造する方法である。
 製造方法3
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
(式中、R及びRは各々独立に、炭素数1~6のアルキル基を表す。Yは対アニオンを表す。nは0~2の整数を表す。)
 カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)のカチオン部分の具体例を以下の(8-1)~(8-12)に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
(8-1)~(8-12)に挙げた例示の中でも、CVD材料やALD材料として好適な蒸気圧を持つ点で、[ビス(1-5-η-シクロオクタジエニル)(ヒドリド)ルテニウム(IV)]([RuH(η-C11])(8-1)が好ましい。
 一般式(8)における対アニオンYの例としては、カチオン性金属錯体の対アニオンとして一般的に用いられているものを挙げることが出来る。具体的にはテトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF )、テトラフルオロアルミン酸イオン(AlF )などのフルオロ錯アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CFSO )、メタンスルホン酸イオン(MeSO )、メチル硫酸イオン(MeSO )などの一価スルホン酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンなどのハロゲン化物イオン、硝酸イオン(NO )、過塩素酸イオン(ClO )、テトラクロロアルミン酸イオン(AlCl )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドイオン((CFSO)などの一塩基酸の対アニオン、硫酸イオン(SO 2-)、硫酸水素イオン(HSO )、リン酸イオン(PO 3-)、リン酸一水素イオン(HPO 2-)、リン酸二水素イオン(HPO )、ジメチルリン酸イオン(MeO)PO )、ジエチルリン酸イオン((EtO)PO )などの多塩基酸の対アニオン又はその誘導体などを例示することが出来る。ルテニウム錯体(2)の収率が良い点で、対アニオンYとしてはBF 、PF などのフルオロ錯アニオン、CFSO 、MeSO などの一価スルホン酸イオンが好ましく、BF が更に好ましい。
 カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)の好ましい具体例としては、[ビス(1-5-η-シクロオクタジエニル)(ヒドリド)ルテニウム(IV)][テトラフルオロボラト]([RuH(η-C11][BF])、[(ビス(1-5-η-シクロオクタジエニル)(ヒドリド)ルテニウム(IV))][ヘキサフルオロホスファト]([RuH(η-C11][PF])、[(ビス(1-5-η-シクロオクタジエニル)(ヒドリド)ルテニウム(IV))][トリフルオロメタンスルホナト]([RuH(η-C11][CFSO])、[(ビス(1-5-η-シクロオクタジエニル)(ヒドリド)ルテニウム(IV))][メタンスルホナト]([RuH(η-C11][MeSO])などを挙げることが出来る。ルテニウム錯体(2)の収率が良い点で、[ビス(1-5-η-シクロオクタジエニル)(ヒドリド)ルテニウム(IV)][テトラフルオロボラト]([RuH(η-C11][BF])等が好ましい。
 置換ピロール(9)の具体例としては、2,5-ジメチルピロール、2-エチル-5-メチルピロール、2,5-ジエチルピロール、2-エチル-5-プロピルピロール、2,5-ジプロピルピロール、2-ブチル-5-プロピルピロール、2,5-ジブチルピロール、2-ブチル-5-ペンチルピロール、2,5-ジペンチルピロール、2-ヘキシル-5-ペンチルピロール、2,5-ジヘキシルピロール、2-メチル-5-イソプロピルピロール、2-tert-ブチル-5-メチルピロール、2-エチル-5-イソプロピルピロール、2,5-ジ(イソプロピル)ピロール、2-tert-ブチル-5-イソプロピルピロール、2,5-ジ(tert-ブチル)ピロールなどを挙げることが出来る。ルテニウム錯体(2)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧を持つ点で、2,5-ジメチルピロール、2-エチル-5-メチルピロール、2,5-ジエチルピロール、2-エチル-5-プロピルピロール、2,5-ジプロピルピロール、2-ブチル-5-プロピルピロール、2,5-ジブチルピロール、2-メチル-5-イソプロピルピロール、2-tert-ブチル-5-メチルピロール、2-エチル-5-イソプロピルピロール、2,5-ジ(イソプロピル)ピロール、2-tert-ブチル-5-イソプロピルピロール、2,5-ジ(tert-ブチル)ピロールが好ましく、2,5-ジメチルピロールが更に好ましい。
 製造方法3で用いることが出来る塩基としては、無機塩基及び有機塩基を挙げることが出来る。該無機塩基としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属炭酸水素塩、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウムなどの第2族金属炭酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウムなどの典型金属水酸化物、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化マグネシウム、水素化カルシウム、水素化アルミニウムなどの典型金属水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウムなどの典型金属水素化錯化合物、リチウムアミド、ナトリウムアミド、リチウムジアルキルアミドなどのアルカリ金属アミドなどを例示することが出来る。また該有機塩基としては、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、トリブチルアミンなどの第2級又は第3級アミン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、1,4-ジアザビシクロオクタンなどの環状脂肪族アミン、ピリジンなどの芳香族アミンを例示することが出来る。ルテニウム錯体(2)の収率が良い点で、塩基としては第2級又は第3級アミン、ピリジンが好ましく、第2級又は第3級アミンが更に好ましく、トリエチルアミンが殊更好ましい。
 製造方法3は、ルテニウム錯体(2)の収率が良い点で、不活性ガス中で実施するのが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素ガスなどを例示することが出来、アルゴン又は窒素ガスが更に好ましい。
 製造方法3は、ルテニウム錯体(2)の収率が良い点で有機溶媒中で実施することが好ましい。製造方法3を有機溶媒中で実施する場合、該有機溶媒として具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジブロモメタン、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタンなどのハロゲン系脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、3-ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、tert-ブタノール、エチレングリコールなどのアルコールなどを例示することが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。ルテニウム錯体(2)の収率が良い点で、有機溶媒としてはクロロホルム、ジクロロメタン、シクロペンチルメチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノール及びヘキサンが好ましく、クロロホルム、ジクロロメタン、シクロペンチルメチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジエチルエーテル及びテトラヒドロフランが更に好ましい。
 置換ピロール(9)の入手方法としては、市販の製品を入手するほか、Journal of the American Chemical Society,第77巻,3340ページ(1955年)やOrganic Letters,第15巻,1436ページ(2013)などに記載の製造方法を挙げることが出来る。
 次に製造方法3を実施するときのカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)、置換ピロール(9)及び塩基のモル比に関して説明する。好ましくはカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)1モルに対して1モル以上の置換ピロール(9)及び塩基を用いることによって、収率良くルテニウム錯体(2)を製造することが出来る。
 また製造方法3では、反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が金属錯体を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、-80℃から120℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってルテニウム錯体(2)を収率良く製造することが出来る。製造方法3によって製造したルテニウム錯体(2)は、当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、蒸留、昇華、結晶化、カラムクロマトグラフィーなどを挙げることが出来る。
 製造方法3の原料であるカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)は、Organometallics,第10巻,455ページ(1991年)に記載の製造方法4に従って製造することが出来る。製造方法4は、(シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)とプロトン酸Hとを反応させることによりカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)を製造する方法である。
 製造方法4
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
(式中、nは0~2の整数を表す。Yは対アニオンを表す。)
 (シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)は、Journal of Organometallic Chemistry,第272巻,179ページ(1984年)に記載の方法に従って製造することが出来る。具体的には、亜鉛存在下、塩化ルテニウムとシクロオクタジエンとを反応させることにより、(シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)を製造する方法である。
 シクロオクタジエンの具体例としては、1,5-シクロオクタジエン、1-メチル-1,5-シクロオクタジエン、1,2-ジメチル-1,5-シクロオクタジエン、1,4-ジメチル-1,5-シクロオクタジエン、1,5-ジメチル-1,5-シクロオクタジエン、2,4-ジメチル-1,5-シクロオクタジエン、1,6-ジメチル-1,5-シクロオクタジエン、3,7-ジメチル-1,5-シクロオクタジエンなどを挙げることが出来る。入手しやすい点で、1,5-シクロオクタジエン、1,5-ジメチル-1,5-シクロオクタジエンが好ましく、1,5-シクロオクタジエンが更に好ましい。
 シクロオクタジエンの入手方法としては、市販の製品を入手するほか、Journal of the American Chemical Society,第116巻,2889ページ(1994年)やHeterocycles,第77巻,927ページ(2009年)や日本国特開平11-209314号公報などに記載の方法を挙げることが出来る。
 (シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)の好ましい具体例としては、(η-1,5-シクロオクタジエン)(η-1,3,5-シクロオクタトリエン)ルテニウム(Ru(η-C12)(η-C10))を挙げることが出来る。
 製造方法4で用いることが出来るプロトン酸の対アニオンYの例としては、カチオン性金属錯体の対アニオンとして一般的に用いられているものを挙げることが出来る。具体的にはテトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF )、テトラフルオロアルミン酸イオン(AlF )などのフルオロ錯アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CFSO )、メタンスルホン酸イオン(MeSO )、メチル硫酸イオン(MeSO )などの一価スルホン酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンなどのハロゲン化物イオン、硝酸イオン(NO )、過塩素酸イオン(ClO )、テトラクロロアルミン酸イオン(AlCl )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドイオン((CFSO)などの一塩基酸の対アニオン、硫酸イオン(SO 2-)、硫酸水素イオン(HSO )、リン酸イオン(PO 3-)、リン酸一水素イオン(HPO 2-)、リン酸二水素イオン(HPO )、ジメチルリン酸イオン(MeO)PO )、ジエチルリン酸イオン((EtO)PO )などの多塩基酸の対アニオン又はその誘導体などを例示することが出来る。カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)の収率が良い点で、対アニオンYとしてはBF 、PF などのフルオロ錯アニオン、CFSO 、MeSO などの一価スルホン酸イオンが好ましく、BF が更に好ましい。
 具体的なプロトン酸としては、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロりん酸などのフルオロ錯酸;硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸などのスルホン酸;塩化水素などのハロゲン化水素などを例示することが出来る。該プロトン酸は、ジメチルエーテルやジエチルエーテルなどのエーテルと錯体を形成していても良い。錯体を形成しているプロトン酸の例としては、テトラフルオロホウ酸ジメチルエーテル錯体、テトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体、ヘキサフルオロりん酸ジエチルエーテル錯体などを挙げることが出来る。カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)の収率が良い点で、テトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体等が好ましい。
 また製造方法4で用いるプロトン酸として、フルオロ錯アニオン含有塩と強酸とを反応させることにより、反応系中で生成させたフルオロ錯酸を用いることも出来る。この場合、用いることが出来るフルオロ錯アニオン含有塩の例としては、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム、ヘキサフルオロりん酸アンモニウム、ヘキサフルオロりん酸リチウム、ヘキサフルオロりん酸ナトリウム、ヘキサフルオロりん酸カリウムなどを挙げることが出来る。用いることが出来る強酸としては、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素、臭化水素などを例示することが出来る。反応系中で生成させることが出来るフルオロ錯酸の具体例としては、テトラフルオロホウ酸及びヘキサフルオロりん酸を挙げることが出来る。コストメリットが高く収率が良い点で、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム又はヘキサフルオロりん酸アンモニウムのいずれかを硫酸と混ぜて用いるのが好ましい。
 さらに製造方法4で用いるプロトン酸として三フッ化ホウ素と強酸とを反応させることにより、反応系中で生成させたフルオロ錯酸を用いることも出来る。この場合、用いることが出来る強酸としては、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素、臭化水素などを例示することが出来る。
 次に製造方法4で使用する(シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)とプロトン酸のモル比について説明する。プロトン酸の好ましい使用量はプロトン酸の種類によって異なる。例えばプロトン酸が一塩基酸の場合、収率が良い点で(シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)1モルあたり1モル以上のプロトン酸を使用することが好ましく、二塩基酸の場合には(シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)1モルあたり0.5モル以上のプロトン酸を使用することが好ましい。プロトン酸としてフルオロ錯アニオン含有塩と強酸との混合物を用いる場合、(シクロオクタジエン)(シクロオクタトリエン)錯体(15)1モルあたり1モル以上のフルオロ錯アニオン含有塩、及び0.5~2.0モルの強酸を適宜用いることにより、収率良くカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)を得ることが出来る。
 製造方法4は、カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)の収率が良い点で、不活性ガス中で実施するのが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素ガスなどを例示することが出来、アルゴン又は窒素ガスが更に好ましい。
 製造方法4は、カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)の収率が良い点で有機溶媒中で実施することが好ましい。製造方法4を有機溶媒中で実施する場合、該有機溶媒として具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジブロモメタン、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタンなどのハロゲン系脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、3-ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、tert-ブタノール、エチレングリコールなどのアルコールなどを例示することが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。カチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)の収率が良い点で、有機溶媒としてはクロロホルム、ジクロロメタン、シクロペンチルメチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジエチルエーテル及びテトラヒドロフラン等が好ましい。また製造方法4では、反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が金属錯体を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、-80℃から150℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)を収率良く製造することが出来る。
 製造方法4によって製造したカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)は、当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、結晶化などを挙げることが出来る。
 またルテニウム錯体(2)は、製造方法4と製造方法3とを連続して実施する製造方法5によっても製造することが可能である。この場合、製造方法4によって製造したカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)を、精製することなく製造方法3の製造原料として用いることが出来、また当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製したカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体(8)を製造方法3の製造原料として用いることも出来る。該精製方法の例としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、結晶化などを挙げることが出来る。
 次に、一般式(3)中のR10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17及びR18の定義について説明する。
 R10、R11、R12、R13及びR14で表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。本発明のルテニウム錯体(3)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、R10が炭素数1~6のアルキル基であり、R11、R12、R13及びR14が水素原子であることが好ましく、R10がメチル基又はエチル基であることが更に好ましく、R10がエチル基であることが殊更好ましい。
 R15、R16、R17及びR18で表される炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでも良く、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロブチルメチル基、ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、1-シクロブチルエチル基、2-シクロブチルエチル基などを例示することが出来る。本発明のルテニウム錯体(3)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、R15、R16、R17及びR18はメチル基であることが好ましい。
 本発明のルテニウム錯体(3)の具体例を表5-1~5-10に示した。なお、Me、Et、Pr、Pr、Bu、Bu、Bu、Bu、Pe、Pe及びHxは、それぞれメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基及びヘキシル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000055
 表5-1~表5-10に挙げた例示の中でも、CVD材料やALD材料として好適な蒸気圧及び熱安定性を持つ点で、(η-シクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-1)、(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-2)、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-3)、(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-4)、(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-5)、(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-6)、(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-7)、(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-8)、(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-9)、(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-10)、(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-11)、(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-12)、(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-44)、(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-45)、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-46)、(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-47)、(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-48)、(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-49)、(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-50)、(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-51)、(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-52)、(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-53)、(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-54)及び(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-55)が好ましく、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-3)、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(3-46)が更に好ましい。
 次に本発明のルテニウム錯体(3)の製造方法について説明する。
 本発明のルテニウム錯体(3)は、以下の製造方法6、製造方法8により製造することができる。
 製造方法6は、カチオン性アレーン錯体(10)と、アルキルリチウム(11)とを反応させることによりルテニウム錯体(3)を製造する方法である。
 製造方法6
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
(式中、R10~R18は一般式(3)のR10~R18と同意義を表す。Pは対アニオンを表す。)
 カチオン性アレーン錯体(10)のカチオン部分の具体例としては、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(η-C)])、
[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-CMe)])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-CMe)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)])、[(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-CMe)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-CMe)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-CMe)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CMe)])、[(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CMe)])、[(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CMe)])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(η-CMe)])、[(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(η-CMe)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(η-CMe)])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(η-CMe)])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-CEt)])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-CEt)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-CEt)])、[(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-CEt)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-CEt)])、
[(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-CEt)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CEt)])、[(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CEt)])、[(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CEt)])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(η-CEt)])、[(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(η-CEt)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(η-CEt)])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリエチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(η-CEt)])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-CPr)])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-CPr)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-CPr)])、[(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-CPr)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-CPr)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-CPr)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CPr)])、[(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CPr)])、[(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CPr)])、
[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(η-CPr)])、[(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(η-CPr)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(η-CPr)])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリプロピルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(η-CPr)])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-CPr))])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-CPr))])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-CPr))])、[(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-CPr))])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-CPr))])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-CPr))])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CPr))])、[(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CPr))])、[(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CPr))])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(η-CPr))])、[(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(η-CPr))])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(η-CPr))])、
[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(η-CPr))])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-CBu)])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-CBu)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-CBu)])、[(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-CBu)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-CBu)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-CBu)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CBu)])、[(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CBu)])、[(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CBu)])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(η-CBu)])、[(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(η-CBu)])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(η-CBu)])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリブチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(η-CBu)])、[(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-CBu))])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-CBu))])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-CBu))])、[(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-CBu))])、
[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-CBu))])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-CBu))])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CBu))])、[(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CBu))])、[(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CBu))])、[(η-ペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPeH)(η-CBu))])、[(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PeH)(η-CBu))])、[(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CHxH)(η-CBu))])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMe)(η-CBu))])などを例示することが出来る。
 ルテニウム錯体(3)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧を持つ点で、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-C)])、[(η-ベンゼン)(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-C)])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C)(η-CMe)])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CMeH)(η-CMe)])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)])、[(η-プロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CPrH)(η-CMe)])、[(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C PrH)(η-CMe)])、[(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-CBuH)(η-CMe)])、[(η-イソブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CMe)])、[(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CMe)])、[(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)]([Ru(η-C BuH)(η-CMe)])等が好ましい。
 一般式(10)における対アニオンPの例としては、カチオン性金属錯体の対アニオンとして一般的に用いられているものを挙げることが出来る。具体的にはテトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF )、テトラフルオロアルミン酸イオン(AlF )などのフルオロ錯アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CFSO )、メタンスルホン酸イオン(MeSO )、メチル硫酸イオン(MeSO )などの一価スルホン酸イオン、硝酸イオン(NO )、過塩素酸イオン(ClO )、テトラクロロアルミン酸イオン(AlCl )、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドイオン((CFSO)などの一塩基酸の対アニオン、硫酸イオン(SO 2-)、硫酸水素イオン(HSO )、リン酸イオン(PO 3-)、リン酸一水素イオン(HPO 2-)、リン酸二水素イオン(HPO )、ジメチルリン酸イオン(MeO)PO )、ジエチルリン酸イオン((EtO)PO )などの多塩基酸の対アニオン又はその誘導体などを例示することが出来る。ルテニウム錯体(3)の収率が良い点で、対アニオンPとしてはBF 、PF などのフルオロ錯アニオン、CFSO 、MeSO などの一価スルホン酸イオンが好ましい。
 カチオン性アレーン錯体(10)の好ましい具体例としては、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(η-C)][BF])、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(η-C)][BF])、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(η-C)][BF])、[(η-ベンゼン)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMe)(η-C)][BF])、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-C)(η-C)][PF])、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CMeH)(η-C)][PF])、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CEtH)(η-C)][PF])、[(η-ベンゼン)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CMe)(η-C)][PF])、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-C)(η-C)][CFSO])、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CMeH)(η-C)][CFSO])、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(η-C)][CFSO])、[(η-ベンゼン)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CMe)(η-C)][CFSO])、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-C)(η-C)][MeSO])、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CMeH)(η-C)][MeSO])、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(η-C)][MeSO])、[(η-ベンゼン)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CMe)(η-C)][MeSO])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(η-CMe)][BF])、
[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(η-CMe)][BF])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)][BF])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMe)(η-CMe)][BF])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-C)(η-CMe)][PF])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CMeH)(η-CMe)][PF])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)][PF])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][ヘキサフルオロホスファト]([Ru(η-CMe)(η-CMe)][PF])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-C)(η-CMe)][CFSO])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CMeH)(η-CMe)][CFSO])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)][CFSO])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CMe)(η-CMe)][CFSO])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-C)(η-CMe)][MeSO])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CMeH)(η-CMe)][MeSO])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)][MeSO])、[(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][メタンスルホナト]([Ru(η-CMe)(η-CMe)][MeSO])などを挙げることが出来る。
 ルテニウム錯体(3)の収率が良い点で、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(η-C)][BF])、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(η-C)][BF])、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(η-C)][BF])、[(η-シクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(η-CMe)][BF])、[(η-メチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(η-CMe)][BF])、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)][BF])等が好ましい。
 アルキルリチウム(11)の具体例としては、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、ブチルリチウム、イソブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム、ペンチルリチウム、tert-ペンチルリチウム、シクロペンチルリチウム、ヘキシルリチウム、シクロヘキシルリチウムなどを挙げることが出来る。ルテニウム錯体(3)がCVD材料やALD材料として好適な蒸気圧を持つ点でメチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、ブチルリチウム、イソブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム等が好ましい。
 製造方法6は、ルテニウム錯体(3)の収率が良い点で、不活性ガス中で実施するのが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素ガスなどを例示することが出来、アルゴン又は窒素ガスが更に好ましい。
 製造方法6は、ルテニウム錯体(3)の収率が良い点で有機溶媒中で実施することが好ましい。製造方法6を有機溶媒中で実施する場合、該有機溶媒として具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテルなどを例示することが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。ルテニウム錯体(3)の収率が良い点で、有機溶媒としてはエーテルが好ましく、ジエチルエーテル及びテトラヒドロフランが更に好ましい。
 アルキルリチウム(11)の入手方法としては、市販の製品を入手するほか、Journal of the American Chemical Society,第108巻,7016ページ(1986年)などに記載の製造方法を挙げることが出来る。
 次に製造方法6を実施するときのカチオン性アレーン錯体(10)とアルキルリチウム(11)のモル比に関して説明する。好ましくはカチオン性アレーン錯体(10)1モルに対して1モル以上のアルキルリチウム(11)を用いることによって、収率良くルテニウム錯体(3)を製造することが出来る。
 また製造方法6では、反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が金属錯体を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、-80℃から120℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってルテニウム錯体(3)を収率良く製造することが出来る。
 製造方法6によって製造したルテニウム錯体(3)は、当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、蒸留、昇華、結晶化、カラムクロマトグラフィーなどを挙げることが出来る。
 製造方法6の原料であるカチオン性アレーン錯体(10)は、非特許文献3やAngewandte Chemie International Edition、第46巻、4976ページ、Supporting Information(2007年)、Journal of the American Chemical Society、第111巻、1698ページ(1989年)に記載の方法や、下記の製造方法7に従って製造することが出来る。反応剤の使用量が少なく、カチオン性アレーン錯体(10)の収率が良好な点で、製造方法7に従って製造するのが好ましい。製造方法7は、ルテノセン誘導体(12)とベンゼン誘導体(14)とプロトン酸Hとを反応させることによりカチオン性アレーン錯体(10)を製造する方法である。
 製造方法7
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
(式中、R10~R17は一般式(3)のR10~R17と同意義を表す。Pは対アニオンを表す。)
 一般式(12)におけるQは、η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル配位子、又は一般式(13)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
(式中、R10~R14は一般式(3)のR10~R14と同意義を表す。)で示されるη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子を表す。
 具体的なη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子(13)の例としては、η-シクロペンタジエニル配位子、η-メチルシクロペンタジエニル配位子、η-エチルシクロペンタジエニル配位子、η-プロピルシクロペンタジエニル配位子、η-イソプロピルシクロペンタジエニル配位子、η-ブチルシクロペンタジエニル配位子、η-イソブチルシクロペンタジエニル配位子、η-sec-ブチルシクロペンタジエニル配位子、η-tert-ブチルシクロペンタジエニル配位子、η-ペンチルシクロペンタジエニル配位子、η-シクロペンチルシクロペンタジエニル配位子、η-ヘキシルシクロペンタジエニル配位子、η-1,2-ジメチルシクロペンタジエニル配位子、η-1,3-ジメチルシクロペンタジエニル配位子、η-1,3-ジ(イソプロピル)シクロペンタジエニル配位子、η-1,2,4-トリ(イソプロピル)シクロペンタジエニル配位子、η-1,3-ジ(tert-ブチル)シクロペンタジエニル配位子、η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル配位子などを挙げることが出来る。
 ルテノセン誘導体(12)が入手しやすい点で、Qとしてはη-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル配位子、η-シクロペンタジエニル配位子、η-メチルシクロペンタジエニル配位子、η-エチルシクロペンタジエニル配位子、η-プロピルシクロペンタジエニル配位子、η-イソプロピルシクロペンタジエニル配位子、η-ブチルシクロペンタジエニル配位子、η-イソブチルシクロペンタジエニル配位子、η-sec-ブチルシクロペンタジエニル配位子又はη-tert-ブチルシクロペンタジエニル配位子であることが好ましく、η-シクロペンタジエニル配位子、η-メチルシクロペンタジエニル配位子又はη-エチルシクロペンタジエニル配位子が更に好ましい。
 ルテノセン誘導体(12)として具体的には、ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)、ビス(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPrHRu)、ビス(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PrHRu)、ビス(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBuHRu)、ビス(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPeHRu)、ビス(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PeHRu)、ビス(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CHxHRu)、ビス(η-1,2-ジメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、ビス(η-1,3-ジメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、ビス(η-1,3-ジ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPr)Ru)、ビス(η-1,2,4-トリ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPr)Ru)、ビス(η-1,3-ジ(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBu)Ru)、ビス(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeRu)、
(η-シクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CPrH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C PrH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CBuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-ペンチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CPeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-シクロペンチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C PeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-ヘキシルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CHxH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-1,2-ジメチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMe)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-1,3-ジメチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMe)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-1,3-ジ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CPr))(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-1,2,4-トリ(イソプロピル)シクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CPr))(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-1,3-ジ(tert-ブチル)シクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CBu))(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMe)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))などを例示することが出来、
ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)、ビス(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPrHRu)、ビス(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PrHRu)、ビス(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBuHRu)、ビス(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、(η-シクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CPrH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C PrH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-ブチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CBuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))、(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C BuH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))などが好ましく、
ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)、ビス(η-プロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CPrHRu)、ビス(η-イソプロピルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C PrHRu)、ビス(η-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CBuHRu)、ビス(η-イソブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-sec-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)、ビス(η-tert-ブチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-C BuHRu)などが更に好ましく、ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)又はビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)が殊更好ましい。
 ベンゼン誘導体(14)の具体例としては、ベンゼン、1,3,5-トリメチルベンゼン、1,3,5-トリエチルベンゼン、1,3,5-トリプロピルベンゼン、1,3,5-トリ(イソプロピル)ベンゼン、1,3,5-ブチルベンゼン、1,3,5-トリ(イソブチル)ベンゼン、1,3,5-トリ(sec-ブチル)ベンゼン、1,3,5-トリ(tert-ブチル)ベンゼンなどを挙げることが出来る。カチオン性アレーン錯体(10)の収率が良い点で、ベンゼン又は1,3,5-トリメチルベンゼンが好ましい。
 製造方法7で用いることが出来るプロトン酸の対アニオンPとしては、例えばテトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )などのフルオロ錯アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CFSO )、硫酸イオン(SO 2-)、硫酸水素イオン(HSO )、などのスルホン酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンなどのハロゲン化物イオン等が挙げられる。
 具体的なプロトン酸としては、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロりん酸などのフルオロ錯酸;硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸などのスルホン酸;塩化水素などのハロゲン化水素などを例示することが出来る。該プロトン酸は、ジメチルエーテルやジエチルエーテルなどのエーテルと錯体を形成していても良い。錯体を形成しているプロトン酸の例としては、テトラフルオロホウ酸ジメチルエーテル錯体、テトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体、ヘキサフルオロりん酸ジエチルエーテル錯体などを挙げることが出来る。カチオン性アレーン錯体(10)の収率が良い点で、テトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体、テトラフルオロホウ酸又はトリフルオロメタンスルホン酸が好ましい。
 また製造方法7で用いるプロトン酸として、フルオロ錯アニオン含有塩と強酸とを反応させることにより、反応系中で生成させたフルオロ錯酸を用いることも出来る。この場合、用いることが出来るフルオロ錯アニオン含有塩の例としては、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム、ヘキサフルオロりん酸アンモニウム、ヘキサフルオロりん酸リチウム、ヘキサフルオロりん酸ナトリウム、ヘキサフルオロりん酸カリウムなどを挙げることが出来る。用いることが出来る強酸としては、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素、臭化水素などを例示することが出来る。反応系中で生成させることが出来るフルオロ錯酸の具体例としては、テトラフルオロホウ酸及びヘキサフルオロりん酸を挙げることが出来る。コストメリットが高く収率が良い点で、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム又はヘキサフルオロりん酸アンモニウムのいずれかを硫酸と混ぜて用いるのが好ましい。
 さらに製造方法7で用いるプロトン酸として三フッ化ホウ素と強酸とを反応させることにより、反応系中で生成させたフルオロ錯酸を用いることも出来る。この場合、用いることが出来る強酸としては、硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素、臭化水素などを例示することが出来る。
 次にルテノセン誘導体(12)及びベンゼン誘導体(14)の入手方法について説明する。ルテノセン誘導体(12)の入手方法としては、市販の製品を入手するほか、またOrganic Syntheses,第41巻,96ページ(1961年)、Organometallics、第8巻、298ページ(1989年)、日本国特開2003-342286号公報などに記載の方法を挙げることが出来る。ベンゼン誘導体(14)の入手方法としては、市販の製品を入手するほか、Tetrahedron,第68巻,6535ページ(2012年)などに記載の方法を挙げることが出来る。
 次に製造方法7で使用するルテノセン誘導体(12)、ベンゼン誘導体(14)及びプロトン酸のモル比について説明する。カチオン性アレーン錯体(10)の収率が良い点でルテノセン誘導体1モルあたり1モル以上のベンゼン誘導体を用いるのが好ましい。またプロトン酸の好ましい使用量はプロトン酸の種類によって異なる。例えばプロトン酸が一塩基酸の場合、収率が良い点でルテノセン誘導体1モルあたり1モル以上のプロトン酸を使用することが好ましく、二塩基酸の場合にはルテノセン誘導体1モルあたり0.5モル以上のプロトン酸を使用することが好ましい。プロトン酸としてフルオロ錯アニオン含有塩と強酸との混合物を用いる場合、ルテノセン誘導体1モルあたり1モル以上のフルオロ錯アニオン含有塩、及び0.5モル~2.0モルの強酸を適宜用いることにより、収率良くカチオン性アレーン錯体(10)を得ることが出来る。
 製造方法7は、カチオン性アレーン錯体(10)の収率が良い点で、不活性ガス中で実施するのが好ましい。該不活性ガスとして具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素ガスなどを例示することが出来、アルゴン又は窒素ガスが更に好ましい。
 製造方法7は、カチオン性アレーン錯体(10)の収率が良い点で有機溶媒中で実施することが好ましい。製造方法7を有機溶媒中で実施する場合、該有機溶媒として具体的には、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタンなどのエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、3-ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、tert-ブタノール、エチレングリコールなどのアルコール、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、シクロプロパンカルボニトリル、ペンチロニトリル、イソペンチロニトリル、3-メチルブタンニトリル、2-メチルブタンニトリル、ピバロニトリル、シクロブタンカルボニトリルなどのニトリルなどを例示することが出来る。これら有機溶媒のうち一種類を単独で用いることが出来、複数を任意の比率で混合して用いることも出来る。カチオン性アレーン錯体(10)の収率が良い点で、有機溶媒としてはジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノール及びアセトニトリルが好ましい。
 また製造方法7では、反応温度及び反応時間には特に制限はなく、当業者が金属錯体を製造するときの一般的な条件を用いることが出来る。具体例としては、-80℃から150℃の温度範囲から適宜選択した反応温度において、10分間から120時間の範囲から適宜選択した反応時間を選択することによってカチオン性アレーン錯体(10)を収率良く製造することが出来る。
 製造方法7によって製造したカチオン性アレーン錯体(10)は、当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製することが出来る。具体的な精製方法としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、結晶化などを挙げることが出来る。
 またルテニウム錯体(3)は、製造方法7と製造方法6とを連続して実施する製造方法8によっても製造することが可能である。この場合、製造方法7によって製造したカチオン性アレーン錯体(10)を、精製することなく製造方法6の製造原料として用いることが出来、また当業者が金属錯体を精製するときの一般的な精製方法を適宜選択して用いることによって精製したカチオン性アレーン錯体(10)を製造方法6の製造原料として用いることも出来る。該精製方法の例としては、ろ過、抽出、遠心分離、デカンテーション、結晶化などを挙げることが出来る。
 次に、ルテニウム錯体(1)、(2)、(3a)を材料として用いることを特徴とする、ルテニウム含有薄膜の作製方法について詳細に説明する。
 本発明のルテニウム含有薄膜を作製する方法としては、一般式(1)、(2)、(3a)で示されるルテニウム錯体を気化させ、基板上で分解する方法であり、気化させ基板上に分解する方法としては当業者が金属含有薄膜を作製するのに用いる通常の技術手段を挙げることが出来る。具体的には、CVD法、ALD法など化学反応に基づく気相蒸着法、並びにディップコート法、スピンコート法又はインクジェット法などの溶液法などを例示することが出来る。本明細書中では、化学反応に基づく気相蒸着法とは熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法などのCVD法や、ALD法など当業者が通常用いる技術手段を含む。化学反応に基づく気相蒸着法によってルテニウム含有薄膜を作製する場合、三次元化された構造を持つ基板の表面にも均一に薄膜を形成しやすい点で、化学気相蒸着法が好ましく、CVD法又はALD法が更に好ましい。CVD法は成膜速度が良好な点で更に好ましく、またALD法は段差被覆性が良好な点で更に好ましい。例えばCVD法又はALD法によりルテニウム含有薄膜を作製する場合、ルテニウム錯体(1)、(2)、(3a)を気化させて反応チャンバーに供給し、反応チャンバー内に備え付けた基板上でルテニウム錯体(1)を分解することにより、該基板上にルテニウム含有薄膜を作製することが出来る。ルテニウム錯体(1)、(2)、(3a)を分解する方法としては、当業者が金属含有薄膜を作製するのに用いる通常の技術手段を挙げることが出来る。具体的にはルテニウム錯体(1)、(2)、(3a)と反応ガスとを反応させる方法や、ルテニウム錯体(1)、(2)、(3a)に熱、プラズマ、光などを作用させる方法などを例示することが出来る。これらの分解方法を適宜選択して用いることにより、ルテニウム含有薄膜を作製することが出来る。複数の分解方法を組み合わせて用いることも出来る。反応チャンバーへのルテニウム錯体(1)、(2)、(3a)の供給方法としては、例えばバブリング、液体気化供給システムなどが挙げられ、特に限定されるものではない。
 CVD法又はALD法によりルテニウム含有薄膜を作製する際のキャリアガス及び希釈ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガス又は窒素ガスが好ましく、経済的な理由から窒素ガス、ヘリウム、ネオン、アルゴンが特に好ましい。キャリアガス及び希釈ガスの流量は反応チャンバーの容量などに応じて適宜調節される。例えば反応チャンバーの容量が1~10Lの場合、キャリアガスの流量は特に制限は無く、経済的な理由から1~10000sccmが好ましい。なお、sccmとは気体の流量を表す単位であり、1sccmは理想気体に換算すると2.68mmol/hの速度で気体が移動していることを表す。
 CVD法又はALD法によりルテニウム含有薄膜を作製する際の反応ガスとしては、例えばアンモニア、水素、モノシラン、ヒドラジンなどの還元性ガス、酸素、オゾン、水蒸気、過酸化水素、笑気ガス、塩化水素、硝酸ガス、ぎ酸、酢酸などの酸化性ガスを挙げることが出来る。成膜装置の仕様による制約が少なく、取扱いが容易である点でアンモニア、水素、酸素、オゾン、水蒸気が好ましい。反応ガスとして酸化性ガスを用いずに還元性ガスを用いる条件下でルテニウム含有薄膜を作製する場合は、ルテニウム含有薄膜の成膜速度が良好な点でアンモニアが好ましい。反応ガスの流量は材料の反応性と反応チャンバーの容量に応じて適宜調節される。例えば反応チャンバーの容量が1~10Lの場合、反応ガスの流量は特に制限は無く、経済的な理由から1~10000sccmが好ましい。
 CVD法又はALD法によりルテニウム含有薄膜を作製する際の基板温度は、熱、プラズマ、光などの使用の有無、反応ガスの種類などにより適宜選択される。例えば光やプラズマを併用することなく反応ガスとしてアンモニアを用いる場合には、基板温度に特に制限は無く、経済的な理由から200℃~1000℃が好ましい。成膜速度が良好な点で300℃~750℃が好ましく、350℃~700℃が殊更好ましい。また、光やプラズマ、オゾン、過酸化水素などを適宜使用することで200℃以下の温度域でルテニウム含有薄膜を作製することが出来る。
 本発明の作製方法により得られるルテニウム含有薄膜としては、例えばルテニウム錯体を単独で用いた場合は、金属ルテニウム薄膜、酸化ルテニウム薄膜、窒化ルテニウム薄膜、酸窒化ルテニウム薄膜などが得られ、また他の金属材料と組み合わせて用いた場合は、ルテニウム含有複合薄膜が得られる。例えば、ストロンチウム材料と組み合わせて用いればSrRuO薄膜が得られる。ストロンチウム材料としては、例えば、ビス(ジピバロイルメタナト)ストロンチウム、ジエトキシストロンチウム、ビス(1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオナト)ストロンチウムなどが挙げられる。また、CVD法又はALD法によりルテニウム含有複合薄膜を作製する場合において、ルテニウム錯体(1)、(2)、(3a)と他の金属材料とを反応チャンバー内に別々に供給しても、混合してから供給しても良い。
 なお、ルテニウム錯体(1a)もルテニウム錯体(1)と同様にルテニウム含有薄膜とすることができる。
 本発明のルテニウム含有薄膜を構成部材として用いることで、記憶容量や応答性を向上させた高性能な半導体デバイスを製造することが出来る。半導体デバイスとしてはDRAM、FeRAM、ReRAMなどの半導体記憶装置や電界効果トランジスタなどを例示することが出来る。これらの構成部材としてはキャパシタ電極、ゲート電極、銅配線ライナーなどを例示することが出来る。
 以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、Me、Et、Bu及びBuは、それぞれメチル基、エチル基、ブチル基及びtert-ブチル基を示す。H及び13C NMRスペクトルは、Varian社製VXR-500S NMR Spectrometerを用いて測定した。
 実施例1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 アルゴン雰囲気下で、ビス(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CRu)3.15g(13.6mmol)とアセトニトリル30mLを混合することにより調製した懸濁液に、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体2.35g(14.5mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体をジクロロメタンとジエチルエーテルの混合物(ジクロロメタン:ジエチルエーテル=1:13(vol%))で洗浄することにより、[トリス(アセトニトリル)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(MeCN)][BF])を黄色固体として得た(4.30g,収率84%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
4.21(s,5H),2.43(s,9H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
125.5,68.8,4.05.
 実施例2
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 アルゴン雰囲気下で、ビス(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CMeHRu)6.52g(25.1mmol)とアセトニトリル50mLを混合することにより調製した溶液に、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体4.28g(26.4mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体をジクロロメタンとジエチルエーテルの混合物(ジクロロメタン:ジエチルエーテル=1:10(vol%))で洗浄することにより、[トリス(アセトニトリル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(MeCN)][BF])を黄褐色固体として得た(8.61g,収率88%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
4.13-4.16(brs,2H),3.88-3.91(brs,2H),2.42(s,9H),1.70(s,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
124.9,92.2,70.6,63.5,12.9,4.0.
 実施例3
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 アルゴン雰囲気下で、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)4.31g(15.0mmol)とアセトニトリル40mLを混合することにより調製した溶液に、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体2.55g(15.7mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体をジクロロメタンとジエチルエーテルの混合物(ジクロロメタン:ジエチルエーテル=1:10(vol%))で洗浄することにより、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF])を黄褐色固体として得た(5.93g,収率98%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
4.10-4.15(m,2H),3.89-3.94(m,2H),2.40(s,9H),2.03(q,J=7.0Hz,2H),1.07(t,J=7.0Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
124.9,96.7,70.0,63.4,20.3,13.6,3.7.
 実施例4
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 アルゴン雰囲気下で、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))10.2g(35.2mmol)とアセトニトリル40mLを混合することにより調製した溶液に、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体5.98g(36.9mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体をジクロロメタンとジエチルエーテルの混合物(ジクロロメタン:ジエチルエーテル=1:10(vol%))で洗浄することにより、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF])を黄褐色固体として得た(14.1g,収率99%)。このようにして得た[Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF]のH及び13C-NMRスペクトルを測定したところ、これらのスペクトルは実施例3で得たもののスペクトルと一致した。
 実施例5
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 アルゴン雰囲気下で、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)1.10g(3.81mmol)をアセトニトリル5mLに溶かすことにより調製した溶液に、0℃下でトリフルオロメタンスルホン酸603mg(4.02mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体をジエチルエーテルで洗浄することにより、[トリス(アセトニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][トリフルオロメタンスルホナト]([Ru(η-CEtH)(MeCN)][CFSO])を黄褐色固体として得た(1.61g,収率90%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
4.13-4.15(m,2H),3.93-3.95(m,2H),2.41(s,9H),2.03(q,J=7.0Hz,2H),1.07(t,J=7.0Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
124.9,120.8(q,JC-F=318Hz),96.9,70.2,63.6,20.4,13.7,4.04.
 実施例6
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 アルゴン雰囲気下で、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)1.53g(5.32mmol)をピバロニトリル10mLに溶かすことにより調製した溶液に、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体903mg(5.58mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体をテトラヒドロフランとヘキサンの混合溶媒(テトラヒドロフラン:ヘキサン=1:10)で洗浄することにより、[トリス(ピバロニトリル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(BuCN)][BF])を赤褐色油状物として得た(2.46g,収率87%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
4.16-4.18(m,2H),3.94-3.96(m,2H),2.05(q,J=7.5Hz,2H),1.45(s,27H),1.10(t,J=7.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
133.5,97.8,71.2,63.7,30.2,28.3,20.3,13.6.
 実施例7
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 アルゴン雰囲気下で、[Ru(η-C)(MeCN)][BF]4.30g(11.4mmol)とヘキサン50mLを混合することにより調製した懸濁液に、メシチルオキシド13.0g(132mmol)及びトリエチルアミン4.22g(41.7mmol)を加えた。この混合物を室温で20分間撹拌した後、さらに50℃で10時間撹拌した。反応混合物をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った黄色固体を昇華(加熱温度110℃/背圧10Pa)することにより、(η-シクロペンタジエニル)(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-C)(η-CHC(Me)CHC(Me)O))を黄色固体として得た(1.27g,収率42%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.55(s,1H),4.65(s,5H),3.93(s,1H),2.28(s,3H),1.72(s,3H),1.48(s,1H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
134.4,101.1,84.0,75.6,51.9,26.9,24.3.
 実施例8
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
 アルゴン雰囲気下で、[Ru(η-CMeH)(MeCN)][BF]8.61g(22.1mmol)をメシチルオキシド69.0g(700mmol)に溶かし、室温で24時間撹拌した。次いで、0℃下でトリエチルアミン8.95g(88.4mmol)を加えた後、50℃で8時間撹拌した。溶媒を減圧下で留去した後、残渣にヘキサン60mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った固体を昇華(加熱温度135℃/背圧10Pa)することにより、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMeH)(η-CHC(Me)CHC(Me)O))を橙色固体として得た(3.73g,収率61%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.43(s,1H),4.56-4.61(m,2H),4.49-4.52(m,2H),3.79(s,1H),2.25(s,3H),1.80(s,3H),1.72(s,3H),1.55(s,1H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
134.2,101.4,92.3,84.3,76.2,76.1,75.8,74.6,52.5,26.6,24.2,13.5.
 実施例9
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
 アルゴン雰囲気下で、[Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF]1.49g(3.68mmol)をメシチルオキシド13.0g(132mmol)に溶かした後、炭酸リチウム1.36g(18.4mmol)を加え50℃で8時間撹拌した。溶媒を減圧下で留去した後、残渣にヘキサン60mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体を減圧蒸留(留出温度88℃/背圧5Pa)することにより、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)O))を橙色液体として得た(0.93g,収率86%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.44(s,1H),4.59-4.63(m,1H),4.51-4.55(m,1H),4.48-4.51(m,1H),4.37-4.40(m,1H),3.80(s,1H),2.24(s,3H),2.13(q,J=7.5Hz,2H),1.70(s,3H),1.53(s,1H),1.12(t,J=7.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
134.2,101.1,100.3,84.2,75.7,74.5,74.4,73.9,52.3,26.7,24.1,21.2,14.8.
 実施例10
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
 アルゴン雰囲気下で、[Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF]2.84g(7.03mmol)をテトラヒドロフラン20mLに溶かすことにより調製した溶液に、炭酸リチウム2.60g(35.2mmol)及び2,2,5,6,6-ペンタメチルヘプタ-4-エン-3-オン11.0g(60.6mmol)を加えた。この混合物を室温で20分間撹拌した後、さらに50℃で17時間撹拌した。溶媒を減圧下で留去した後、残渣にヘキサン150mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去することにより、(η-2,4-ジ-tert-ブチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Bu)CHC(Bu)O))を橙色液体として得た(1.41g,収率53%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.68(s,1H),4.74-4.78(brs,1H),4.70-4.74(brs,1H),4.36-4.40(m,1H),4.07-4.10(m,1H),4.01(s,1H),2.34(q,J=7.5Hz,2H),1.40(s,1H),1.26(s,9H),1.23(t,J=7.5Hz,3H),1.03(s,9H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
147.3,116.0,103.6,76.5,74.3,72.5,72.4,71.4,46.9,37.4,36.0,31.0,29.6,21.9,15.2.
 実施例11
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
 アルゴン雰囲気下で、[Ru(η-CMe)(MeCN)][MeSO]2.69g(5.91mmol)とヘキサン30mLを混合することにより調製した懸濁液に、メシチルオキシド5.81g(59.2mmol)及びトリエチルアミン1.82g(18.0mmol)を加えた。この混合物を室温で20分間撹拌した後、さらに50℃で23時間撹拌した。溶媒を減圧下で留去した後、残渣にヘキサン150mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った黄色固体をカラムクロマトグラフィー(アルミナ、テトラヒドロフラン)を用いて精製することにより、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMe)(η-CHC(Me)CHC(Me)O))を黄色固体として得た(1.97g,収率100%)。
H-NMR(500MHz,C,δ)
4.88(s,1H),3.17(s,1H),2.04(s,3H),1.75(s,15H),1.64(s,1H),1.61(s,3H).
13C-NMR(125MHz,C,δ)
133.2,101.7,87.5,84.6,55.0,25.2,23.2,10.7.
 実施例12
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
 アルゴン雰囲気下で、ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)2.88g(10.0mmol)をアセトニトリル30mLに溶かし、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体1.70g(10.5mmol)を加えた後、室温で8時間撹拌した。この時点での反応混合物を一部サンプリングしてH-NMRを用いて分析したところ、[Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF]が生成していることが確認された。該反応混合物から溶媒を減圧下で留去した後、残った固体をアセトン30mLに溶かし、室温でメシチルオキシド9.84g(100mmol)を加え室温で8時間撹拌した。次いで、炭酸ナトリウム5.31g(50.1mmol)を加えた後、50℃で8時間撹拌した。反応混合物から溶媒を減圧下で留去した後、ヘキサン60mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体を減圧蒸留(留出温度88℃/背圧5Pa)することにより、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)O))を橙色液体として得た(2.06g,収率70%)。このようにして得たRu(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)O)のH及び13C-NMRスペクトルを測定したところ、これらのスペクトルは実施例9で得たもののスペクトルと一致した。
 実施例13
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
 アルゴン雰囲気下で、(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))3.25g(11.2mmol)をアセトニトリル20mLに溶かし、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体2.00g(12.4mmol)を加えた後、室温で8時間撹拌した。この時点での反応混合物を一部サンプリングしてH-NMRを用いて分析したところ、[Ru(η-CEtH)(MeCN)][BF]が生成していることが確認された。該反応混合物から溶媒を減圧下で留去した後、得られた残渣をジクロロメタン20mLに溶かし、室温でメシチルオキシド11.0g(112mmol)を加え室温で8時間撹拌した。次いで、0℃下でトリエチルアミン1.25g(12.4mmol)を加えた後、室温で8時間撹拌した。反応混合物から溶媒を減圧下で留去した後、ヘキサン60mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体を減圧蒸留(留出温度88℃/背圧5Pa)することにより、(η-2,4-ジメチル-1-オキサ-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム([Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)O)])を橙色液体として得た(1.90g,収率58%)。このようにして得たRu(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)O)のH及び13C-NMRスペクトルを測定したところ、これらのスペクトルは実施例9で得たもののスペクトルと一致した。
 反応ガスとしてアンモニアを用いたルテニウム含有薄膜の作製例(実施例14~17、比較例1、2)
 ルテニウム錯体(1)、又は(η-CEtHRuを材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表6に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:13.3kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.012sccm、アンモニア流量:100sccm、希釈ガス流量:70sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:1時間。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。なお、反応チャンバーへの材料供給速度は、(キャリアガス流量×材料の蒸気圧÷材料容器内全圧)の計算式に基づいて求めることが出来る。
 実施例14~17のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。蛍光X線分析は理学電機社製3370Eを用いた。測定条件はX線源:Rh、出力:50kV 50mA、測定径:10mmとした。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表6に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表6に示した。四探針法は三菱油化社製LORESTA HP MCP-T410を用いた。
 実施例15の条件で作製した膜(ただし、成膜時間は2.5時間とした。)に含まれる不純物について、二次イオン質量分析法により定量した。二次イオン質量分析法はPHI社製ADEPT1010を用いた。測定条件は一次イオン種:Cs、一次イオン加速電圧:2kV、二次イオン極性:Positive、電荷補償:E-gunとした。
C:0.13atm%,N:0.08atm%,O:0.13atm%.
 実施例15の条件で作製した膜の表面平滑性をAFMにより評価したところ、膜の算術平均粗さ(Ra)は2.1nm、二乗平均平方根粗さ(Rms)は2.7nmであった(図2)。AFMはBruker・AXS社製NanoScope IIIaを用いた。測定条件はタッピングモードとした。
 比較例1、2で作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表6に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で評価したところ、絶縁膜であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
 反応ガスとして酸素を用いたルテニウム含有薄膜の作製例(実施例18~26、比較例3、4)
 ルテニウム錯体(1)、又は(η-CEtHRuを材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表7に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:13.3kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.012sccm、酸素流量:0.16sccm、希釈ガス流量:169sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:1時間。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。実施例18~26のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表7に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表7に示した。
 比較例3、4で作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところ、比較例3で作製した薄膜はルテニウムに基づく特性X線が検出され、比較例4で作製した薄膜はルテニウムに基づく特性X線は検出されなかった。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表7に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表7に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000073
 実施例27
 実施例9で得られたルテニウム錯体(1)を材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は以下の通りである。
 材料容器温度:64℃、材料の蒸気圧:5.3Pa、材料容器内全圧:3.3kPa、基板温度:350℃、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.048sccm、アンモニア流量:30sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:5時間。キャリアガスとしてアルゴンを用い、希釈ガスは用いなかった。
 作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出したところ、14nmであった。得られた膜の表面平滑性をAFMにより評価したところ、膜のRaは0.5nm、Rmsは0.6nmであった(図3)。
 比較例5
 (η-CEtHRuを材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は以下の通りである。
 材料容器温度:62℃、材料の蒸気圧:5.3Pa、材料容器内全圧:3.3kPa、基板温度:350℃、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.048sccm、アンモニア流量:30sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:5時間。キャリアガスとしてアルゴンを用い、希釈ガスは用いなかった。
 作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線は検出されなかった。
 実施例28
 実施例9で得られたルテニウム錯体(1)を材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は以下の通りである。
 材料容器温度:100℃、材料の蒸気圧:69Pa、材料容器内全圧:6.7kPa、基板温度:300℃、キャリアガス流量:20sccm、材料供給速度:0.21sccm、アンモニア流量:20sccm、基板:TaN/Ti/Si、成膜時間:6時間。キャリアガスとしてアルゴンを用い、希釈ガスは用いなかった。
 作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出したところ、8nmであった。得られた膜の表面平滑性をAFMにより評価したところ、膜のRaは1.1nm、Rmsは1.4nmであった(図4)。
 比較例6
 (η-CEtHRuを材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は以下の通りである。
 材料容器温度:88℃、材料の蒸気圧:69Pa、材料容器内全圧:6.7kPa、基板温度:300℃、キャリアガス流量:20sccm、材料供給速度:0.21sccm、アンモニア流量:20sccm、基板:TaN/Ti/Si、成膜時間:6時間。キャリアガスとしてアルゴンを用い、希釈ガスは用いなかった。
 作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出されなかった。
 実施例29~33
 実施例9で得られたルテニウム錯体(1)を材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表8に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:6.7kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.024sccm、アンモニア流量:50sccm、希釈ガス流量:20sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:2時間(ただし、実施例29、30は1時間)。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。
 実施例29~33のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表8に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表8に示した。
 実施例29の条件で作製した膜の表面平滑性をAFMにより評価したところ、膜のRaは3.6nm、Rmsは4.5nmであった(図5)。さらに、実施例29の条件で作製した膜に含まれる不純物について、二次イオン質量分析法により定量した。
C:0.13atm%,N:0.01atm%,O:0.13atm%.
 実施例31の条件で作製した膜の表面平滑性をAFMにより評価したところ、Raは0.9nm、Rmsは1.2nmであった(図6)。さらに、実施例31の条件で作製した膜に含まれる不純物について、二次イオン質量分析法により定量した。
C:0.67atm%,N:0.07atm%,O:0.07atm%.
 実施例33の条件で作製した膜の表面平滑性をAFMにより評価したところ、膜のRaは0.4nm、Rmsは0.5nmであった(図7)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000074
 実施例34~37
 実施例9で得られたルテニウム錯体(1)を材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表9に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:6.7kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.024sccm、水素流量:2sccm、希釈ガス流量:68sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:1時間。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。
 実施例34~37のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表9に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表9に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000075
 以上の実施例から以下のことが理解出来る。即ち、実施例14~17、27~37により、ルテニウム錯体(1)は、酸化性ガスを用いなくてもルテニウム含有薄膜を作製可能な材料であることが分かる。また、ルテニウム錯体(1)を材料として用いることで、酸化性ガスを用いなくても不純物の少ない金属ルテニウム膜が作製可能であることが分かる。さらに、ルテニウム錯体(1)を材料として用いて作製したルテニウム含有薄膜は、良好な電気伝導特性を有していることが分かる。実施例15、27、28より、ルテニウム錯体(1)を材料として用いることで、酸化性ガスを用いなくても表面平滑性に優れた金属ルテニウム膜が作製可能であることが分かる。
 実施例18~26により、ルテニウム錯体(1)は、酸化性ガスを用いてもルテニウム含有薄膜を作製可能であることが分かる。さらに比較例4との比較から、ルテニウム錯体(1)は低温でルテニウム含有薄膜を作製可能な材料であることが分かる。したがって、ルテニウム錯体(1)は薄膜形成用材料として適用範囲が広い有用な材料である。
 実施例27と比較例5の比較、及び実施例28と比較例6の比較より、ルテニウム錯体(1)は酸化性ガスを用いなくても350℃以下の低温で表面平滑性に優れた膜を作製可能であることが分かる。
 実施例38
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 アルゴン雰囲気下で、Organometallics,第5巻,2321ページ(1986年)に記載の方法によって合成した(η-C)(η-CMe)Ru4.49g(14.9mmol)と、アセトニトリル60mLを混合することにより調製した懸濁液に、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体3.21g(19.8mmol)を加えた。この混合物を室温で21時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体をジクロロメタンとジエチルエーテルの混合物(ジクロロメタン:ジエチルエーテル=1:13(vol%))で洗浄することにより、[トリス(アセトニトリル)(η-1,2,3,4,5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMe)(MeCN)][BF])を黄色固体として得た(6.62g,収率99%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
2.30-2.46(br,9H),1.58(s,15H).
 実施例39
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 アルゴン雰囲気下で、Journal of Organometallic Chemistry,第272巻,179ページ(1984年)に記載の方法に従って合成した(η-1,5-シクロオクタジエン)(η-1,3,5-シクロオクタトリエン)ルテニウム(Ru(η-C12)(η-C10))11.8g(37.6mmol)とジクロロメタン120mLを混合することにより調製した溶液に、-78℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体6.39g(39.5mmol)を加えた後、25℃で1時間撹拌した。この時点での反応混合物を一部サンプリングしてH-NMRを用いて分析したところ、[RuH(η-C11][BF]が生成していることが確認された。25℃で2,5-ジメチルピロール5.36g(56.4mmol)を加え、20時間撹拌した後、25℃でトリエチルアミン15.2g(150.3mmol)を加えた。この混合物を22時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った液体を減圧蒸留(留出温度99℃/背圧15Pa)することにより、(1-5-η-シクロオクタジエニル)(η-2,5-ジメチルピロリル)ルテニウム(Ru(η-C11)(η-NCMe))を黄褐色液体として得た(7.5g,収率66%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.76(t,J=6.0Hz,1H),5.09(s,2H),4.00-4.10(m,2H),3.43-3.55(m,2H),2.02(s,6H),1.69-1.76(m,2H),1.25-1.36(m,2H),1.03-1.12(m,1H),-0.21--0.097(m,1H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
114.8,102.1,82.1,75.3,46.5,29.3,20.7,15.1.
 実施例40、41、比較例7、8(反応ガスとしてアンモニアを用いたルテニウム含有薄膜の作製例)
 ルテニウム錯体(2)又はRu(η-CEtHを材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表10に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:13.3kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.012sccm、アンモニア流量:100sccm、希釈ガス流量:70sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:1時間。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。なお、反応チャンバーへの材料供給速度は、(キャリアガス流量×材料の蒸気圧÷材料容器内全圧)の計算式に基づいて求めることが出来る。
 実施例40、41のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。蛍光X線分析は理学電機社製3370Eを用いた。測定条件はX線源:Rh、出力:50kV 50mA、測定径:10mmとした。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表10に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表10に示した。四探針法は三菱油化社製LORESTA HP MCP-T410を用いた。
 実施例41の条件で作製した薄膜(ただし、成膜時間は1.5時間とした。)に含まれる不純物について、二次イオン質量分析法により定量した。二次イオン質量分析法はPHI社製ADEPT1010を用いた。測定条件は一次イオン種:Cs、一次イオン加速電圧:2kV、二次イオン極性:Positive、電荷補償:E-gunとした。
C:0.13atm%,N:0.27atm%,O:0.53atm%.
 実施例41で得られた薄膜の表面平滑性をAFMにより評価したところ、膜の算術平均粗さ(Ra)は2.0nm、二乗平均平方根粗さ(Rms)は2.7nmであった(図8)。AFMはBruker・AXS社製NanoScope IIIaを用いた。測定条件はタッピングモードとした。
 比較例7、8で作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表10に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で評価したところ、絶縁膜であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000078
 実施例42~45、比較例9、10(反応ガスとして酸素を用いたルテニウム含有薄膜の作製例)
 ルテニウム錯体(2)又はRu(η-CEtHを材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表11に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:13.3kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.012sccm、酸素流量:0.16sccm、希釈ガス流量:169sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:1時間。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。実施例42~45のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表11に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表11に示した。
 比較例9、10で作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところ、比較例9で作製した薄膜はルテニウムに基づく特性X線が検出され、比較例10で作製した薄膜はルテニウムに基づく特性X線は検出されなかった。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表11に示した。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定し、得られた抵抗率を表11に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000079
 以上の実施例から以下のことが理解出来る。即ち、実施例40、41により、ルテニウム錯体(2)は、酸化性ガスを用いなくてもルテニウム含有薄膜を作製可能な材料であることが分かる。また、ルテニウム錯体(2)を材料として用いて作製したルテニウム含有薄膜は、良好な電気伝導特性を有していることが分かる。さらに実施例41より、ルテニウム錯体(2)を材料として用いることで、酸化性ガスを用いなくても不純物の少ない金属ルテニウム薄膜が作製可能であることが分かる。さらに実施例41より、ルテニウム錯体(2)を材料として用いることで、酸化性ガスを用いなくても表面平滑性に優れた金属ルテニウム薄膜が作製可能であることが分かる。
 実施例42~45により、ルテニウム錯体(2)は、酸化性ガスを用いてもルテニウム含有薄膜を作製可能であることが分かる。さらに比較例9、10との比較から、ルテニウム錯体(2)は低温でルテニウム含有薄膜を作製可能な材料であり、薄膜形成用材料として適用範囲が広い有用な材料であることが分かる。
 参考例1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
 アルゴン雰囲気下で、[トリス(アセトニトリル)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(MeCN)][BF])5.98g(15.9mmol)とテトラヒドロフラン40mLを混合することにより調製した溶液に、ベンゼン1.84g(23.6mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、-78℃に冷却し、生成した固体をろ過することにより、[(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-C)(η-C)][BF])を黄色固体として得た(3.27g,収率62%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
6.21(s,6H),5.46(s,5H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
86.1,80.8.
 参考例2
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
 アルゴン雰囲気下で、[トリス(アセトニトリル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(MeCN)][BF])9.01g(23.1mmol)とテトラヒドロフラン40mLを混合することにより調製した溶液に、ベンゼン2.19g(28.1mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、-78℃に冷却し、生成した固体をろ過することにより、[(η-ベンゼン)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CMeH)(η-C)][BF])を茶色固体として得た(4.94g,収率62%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
6.15(s,6H),5.40-5.43(m,2H),5.30-5.33(m,2H),2.08(s,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
100.2,86.4,81.9,80.2,13.9.
 実施例46
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
 アルゴン雰囲気下で、参考例1で得た[Ru(η-C)(η-C)][BF]3.27g(9.88mmol)をテトラヒドロフラン30mLに溶かすことにより調製した溶液に、-78℃下でメチルリチウムのジエチルエーテル溶液9.8mL(1.11mol/L,10.9mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体にヘキサン125mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った固体をカラムクロマトグラフィー(アルミナ、ヘキサン)を用いて精製することにより、(η-シクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(Ru(η-C)(η-CMe))を黄色固体として得た(850mg,収率33%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.64-5.72(m,1H),4.73(s,5H),4.28-4.38(m,2H),2.83-2.92(m,2H),2.28(sext,J=6.4Hz,1H),0.21(d,J=6.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
79.5,76.1,74.9,34.7,32.5,28.5.
 実施例47
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
 アルゴン雰囲気下で、参考例2で得た[Ru(η-CMeH)(η-C)][BF]4.94g(14.3mmol)をテトラヒドロフラン40mLに溶かすことにより調製した溶液に、-78℃下でメチルリチウムのジエチルエーテル溶液14mL(1.10mol/L,15.4mmol)を加えた。この混合物を室温で21時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体にヘキサン300mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体をカラムクロマトグラフィー(アルミナ、ヘキサン)を用いて精製することにより、(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)(η-メチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CMeH)(η-CMe))を黄色液体として得た(860mg,収率22%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.59-5.62(m,1H),4.74-4.77(m,2H),4.51-4.54(m,2H),4.24-4.29(m,2H),2.71-2.76(m,2H),2.30(sext,J=6.4Hz,1H),1.94(s,3H),0.21(d,J=6.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
92.0,79.5,76.7,76.5,74.2,34.8,33.8,28.4,14.6.
 実施例48
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
 アルゴン雰囲気下で、アルドリッチ社製ビス(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム((η-CEtHRu)835mg(2.91mmol)とアセトニトリル7mLを混合することにより調製した溶液に、ベンゼン2.63g(33.7mmol)を加えた。この溶液に、0℃下でテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル錯体516mg(3.19mmol)を加えた。この混合物を室温で20分間撹拌した後、さらに80℃で8時間撹拌した。該反応混合物から溶媒を減圧下で留去した後、残った固体をテトラヒドロフランとヘキサンの混合物(テトラヒドロフラン:ヘキサン=1:3)で洗浄することにより、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(η-C)][BF])を黄褐色固体として得た(1.02g,収率98%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
6.15(s,6H),5.36-5.40(m,2H),5.30-5.34(m,2H),2.33(q,J=7.5Hz,2H),1.09(t,J=7.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
106.9,86.2,80.3,80.0,21.0,14.5.
 実施例49
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
 アルゴン雰囲気下で、日本国特開2003-342286号公報に記載の方法に従って合成した(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))20.2g(69.6mmol)とテトラヒドロフラン80mLを混合することにより調製した溶液に、ベンゼン7.5g(96.0mmol)を加えた。この溶液に、-78℃下でテトラフルオロホウ酸水溶液15mL(42%,99.0mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、-78℃に冷却し、生成した固体をろ過することにより、[(η-ベンゼン)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(η-C)][BF])を白色固体として得た(19.4g,収率78%)。得られた[Ru(η-CEtH)(η-C)][BF]のH及び13C-NMRスペクトルを測定したところ、これらのスペクトルは実施例48で得たもののスペクトルと同じであった。
 実施例50
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
 アルゴン雰囲気下で、実施例49で得た[Ru(η-CEtH)(η-C)][BF]16.4g(45.7mmol)をテトラヒドロフラン140mLに溶かすことにより調製した溶液に、-78℃下でメチルリチウムのジエチルエーテル溶液47mL(1.10mol/L,51.7mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体にヘキサン200mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体をカラムクロマトグラフィー(アルミナ、ヘキサン)を用いて精製した後、減圧蒸留(留出温度80℃/背圧1.5Pa)することにより、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-メチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CMe))を黄色液体として得た(5.33g,収率41%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.60-5.65(m,1H),4.70-4.73(m,2H),4.55-4.58(m,2H),4.26-4.31(m,2H),2.74-2.79(m,2H),2.30(sext,J=6.5Hz,1H),2.25(q,J=7.5Hz,2H),1.09(t,J=7.5Hz,3H),0.20(d,J=6.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
99.8,79.4,76.6,74.8,73.9,34.8,33.4,28.4,22.0,15.0.
 実施例51
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
 アルゴン雰囲気下で、実施例49で得た[Ru(η-CEtH)(η-C)][BF]6.16g(17.2mmol)をテトラヒドロフラン50mLに溶かすことにより調製した溶液に、-78℃下でn-ブチルリチウムのヘキサン溶液7.0mL(2.69mol/L,18.8mmol)を加えた。この混合物を室温で20時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体にヘキサン125mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体をカラムクロマトグラフィー(アルミナ、ヘキサン)を用いて精製した後、減圧蒸留(留出温度112℃/背圧37Pa)することにより、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-6-exo-ブチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CBu))を黄色液体として得た(3.66g,収率65%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
5.57-5.68(m,1H),4.72(brs,2H),4.57(brs,2H),4.24-4.37(m,2H),2.73-2.83(m,2H),2.25(q,J=7.5Hz,2H),2.14-2.21(m,1H),1.04-1.16(m,5H),0.92-1.01(m,2H),0.78(t,J=7.5Hz,3H),0.45-0.54(m,2H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
99.8,79.6,76.7,74.9,73.9,42.3,40.1,32.2,26.3,22.7,22.0,15.0,14.3.
 実施例52
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
 アルゴン雰囲気下で、日本国特開2003-342286号公報に記載の方法に従って合成した(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))1.01g(3.50mmol)とテトラヒドロフラン10mLを混合することにより調製した溶液に、1,3,5-トリメチルベンゼン515mg(4.28mmol)を加えた。この溶液に、-78℃下でテトラフルオロホウ酸水溶液0.6mL(42%,3.96mmol)を加えた。この混合物を室温で3日間撹拌した後、-78℃に冷却し、生成した固体をろ過することにより、[(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5-トリメチルベンゼン)ルテニウム(II)][テトラフルオロボラト]([Ru(η-CEtH)(η-CMe)][BF])を白色固体として得た(717mg,収率51%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
6.00(s,3H),5.11-5.20(m,4H),2.31(s,9H),2.23(q,J=7.5Hz,2H),1.12(t,J=7.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
104.8,101.1,87.5,80.9,80.4,20.5,20.0,14.7.
 実施例53
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
 アルゴン雰囲気下で、実施例52で得た[Ru(η-CEtH)(η-CMe)][BF]717mg(1.79mmol)をテトラヒドロフラン10mLに溶かすことにより調製した溶液に、-78℃下でメチルリチウムのジエチルエーテル溶液1.8mL(1.10mol/L,1.98mmol)を加えた。この混合物を室温で16時間撹拌した後、溶媒を減圧下で留去した。残った固体にテトラヒドロフラン20mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体をカラムクロマトグラフィー(アルミナ、テトラヒドロフラン)を用いて精製した後、減圧蒸留(留出温度97℃/背圧29Pa)することにより、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CMe))を黄色液体として得た(382mg,収率65%)。
H-NMR(500MHz,CDCl,δ)
4.38-4.41(m,2H),4.36-4.38(m,2H),4.13(s,2H),2.34(q,J=6.5Hz,1H),2.22(s,3H),2.17(q,J=7.5Hz,2H),1.48(s,6H),1.09(t,J=7.5Hz,3H),0.25(d,J=6.5Hz,3H).
13C-NMR(125MHz,CDCl,δ)
98.6,90.3,78.4,76.6,76.0,46.9,43.7,24.1,21.2,21.1,21.0,15.1.
 実施例54
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
 アルゴン雰囲気下で、日本国開2003-342286号公報に記載の方法に従って合成した(η-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル)(η-エチルシクロペンタジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CHC(Me)CHC(Me)CH))38.7g(134mmol)をテトラヒドロフラン200mLに溶かすことにより調製した溶液に、1,3,5-トリメチルベンゼン20.0g(166mmol)を加えた。この溶液に、-78℃下でテトラフルオロホウ酸水溶液25mL(42%,165mmol)を加えた後、室温で3日間撹拌した。この時点での反応混合物を一部サンプリングしてH-NMRを用いて分析したところ、[Ru(η-CEtH)(η-CMe)][BF]が生成していることが確認された。該反応混合物から溶媒を減圧下で留去した後、残渣をヘキサン100mLで洗浄した。テトラヒドロフラン150mLに溶かし、-78℃下でメチルリチウムのジエチルエーテル溶液90mL(1.10mol/L,99.0mmol)を加えた後、室温で20時間撹拌した。反応混合物から溶媒を減圧下で留去した後、ヘキサン250mLを加えて室温で激しく撹拌した。生成した懸濁液をろ過した後、ろ液から溶媒を減圧留去した。残った液体をカラムクロマトグラフィー(アルミナ、ヘキサン)を用いて精製した後、減圧蒸留(留出温度97℃/背圧29Pa)することにより、(η-エチルシクロペンタジエニル)(η-1,3,5,6-exo-テトラメチルシクロヘキサジエニル)ルテニウム(Ru(η-CEtH)(η-CMe))を黄色液体として得た(20.0g,収率61%)。得られたRu(η-CEtH)(η-CMe)のH及び13C-NMRスペクトルを測定したところ、これらのスペクトルは実施例53で得たもののスペクトルと同じであった。
 反応ガスとしてアンモニアを用いたルテニウム含有薄膜の作製例(実施例55~57)
 本発明のルテニウム錯体(3a)を材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表12に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:13.3kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.012sccm、アンモニア流量:100sccm、希釈ガス流量:70sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:1時間。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。なお、反応チャンバーへの材料供給速度は、(キャリアガス流量×材料の蒸気圧÷材料容器内全圧)の計算式に基づいて求めることが出来る。
 実施例55~57のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表12に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000091
 反応ガスとして酸素を用いたルテニウム含有薄膜の作製例(実施例58~65)
 ルテニウム錯体(3a)を材料に用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は表13に示す通りであり、その他の条件は以下の通りである。
 材料容器内全圧:13.3kPa、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.012sccm、酸素流量:0.16sccm、希釈ガス流量:169sccm、基板:SiO/Si、成膜時間:1時間。キャリアガス及び希釈ガスとしてアルゴンを用いた。実施例13~20のいずれの場合においても、作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出した膜厚を表13に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000092
 以上の実施例から以下のことが理解出来る。即ち、実施例55~57により、ルテニウム錯体(3a)は、酸化性ガスを用いなくてもルテニウム含有薄膜を作製可能な材料であることが分かる。また、実施例58~65により、ルテニウム錯体(3a)は、酸化性ガスを用いてもルテニウム含有薄膜を作製可能であることが分かる。
 評価例1
 実施例9で得られたルテニウム錯体(1)を用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は以下の通りである。
 材料容器温度:64℃、材料の蒸気圧:5.3Pa、材料容器内全圧:6.7kPa、基板温度:400℃、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.024sccm、アンモニア流量:100sccm、希釈ガス流量:70sccm、ホール基板:SiO/Si(ホール径400nm、ホール深さ1000nm)、成膜時間:5時間。キャリアガスとしてアルゴンを用いた。
 作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出したところ、8nmであった。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定したところ、123μΩ・cmであった。膜の断面をFE-SEM(電界放射型電子顕微鏡)により観察したところ、ホール開口部とホール底部の膜厚は同等であった(図9)。FE-SEMは日本電子製JSM-7600Fを用いた。測定条件は加速電圧:5kV、観察倍率:100,000倍、試料前処理:試料切断→樹脂包埋→断面イオンミリング加工とした。
 評価例2
 実施例9で得られたルテニウム錯体(1)を用いてルテニウム含有薄膜を熱CVD法により作製した。薄膜作製のために使用した装置の概略を図1に示した。成膜条件は以下の通りである。
 材料容器温度:64℃、材料の蒸気圧:5.3Pa、材料容器内全圧:6.7kPa、基板温度:400℃、キャリアガス流量:30sccm、材料供給速度:0.024sccm、アンモニア流量:50sccm、希釈ガス流量:20sccm、ホール基板:SiO/Si(ホール径400nm、ホール深さ800nm)、成膜時間:5時間。キャリアガスとしてアルゴンを用いた。
 作製した薄膜を蛍光X線分析で確認したところルテニウムに基づく特性X線が検出された。検出されたX線の強度から算出したところ、7nmであった。作製したルテニウム含有薄膜の電気特性を四探針法で測定したところ、712μΩ・cmであった。膜の断面をFE-SEMにより観察したところ、ホール開口部とホール底部の膜厚は同等であった(図10)。評価例1、2より、本発明のルテニウム錯体は酸化性ガスを用いなくても400℃以下の低温で段差に対して均一な膜を作製可能であることが分かる。
 本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
 なお、本出願は、2012年12月7日付で出願された日本国特許出願(特願2012-268396)、2013年6月26日付で出願された日本国特許出願(特願2013-133480)及び2013年7月29日付で出願された日本国特許出願(特願2013-156294)に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
 本発明の新規なルテニウム錯体は、ルテニウム含有薄膜の作製に有用である。
 1 材料容器
 2 恒温槽
 3 反応チャンバー
 4 基板
 5 反応ガス
 6 希釈ガス
 7 キャリアガス
 8 マスフローコントローラー
 9 マスフローコントローラー
 10 マスフローコントローラー
 11 油回転式ポンプ
 12 排気

Claims (29)

  1.  一般式(A)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、TはCR又は窒素原子を表す。Uは酸素原子又はCHを表す。R、R、R、R、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。mは0、1又は3のいずれかの整数を表す。ペンタハプトジエニル配位子βは、mが1又は3のとき環状構造を有し、mが0のとき非環状構造を有する。ただしmが0の時、TはCRでありUは酸素原子でありR及びRは炭素数1~6のアルキル基でありR及びRは水素原子であるが、R、R、R、R及びR全てが同時にメチル基の場合を除く。mが1の時、TはCRでありUはCHでありRは炭素数1~6のアルキル基であるが、R、R及びR全てが同時に水素原子の時、R、R、R、R、R及びR全てが同時にメチル基の場合を除く。mが3の時、Tは窒素原子でありUはCHでありR及びRは炭素数1~6のアルキル基でありR、R、R及びRは水素原子でありR及びRは水素原子又はメチル基である。)で示されるルテニウム錯体。
  2.  一般式(1a)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、R1a、R2a、R3a、R4a及びR5aは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。ただしR1a、R2a、R3a、R4a及びR5a全てが同時にメチル基の場合を除く。R6a及びR7aは各々独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示される請求項1に記載のルテニウム錯体。
  3.  R1aが炭素数1~6のアルキル基であり、R2a、R3a、R4a及びR5aが水素原子であり、R6a及びR7aがメチル基である請求項2に記載のルテニウム錯体。
  4.  R1aがメチル基又はエチル基であり、R2a、R3a、R4a及びR5aが水素原子であり、R6a及びR7aがメチル基である請求項2又は3に記載のルテニウム錯体。
  5.  一般式(2)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、R及びRは各々独立に、炭素数1~6のアルキル基を表す。nは0~2の整数を表す。)で示される請求項1に記載のルテニウム錯体。
  6.  nが0である請求項5に記載のルテニウム錯体。
  7.  R及びRがメチル基である請求項5又は6に記載のルテニウム錯体。
  8.  一般式(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R18は炭素数1~6のアルキル基を表す。ただしR15、R16及びR17全てが同時に水素原子のとき、R10、R11、R12、R13、R14及びR18全てが同時にメチル基の場合を除く。)で示される請求項1に記載のルテニウム錯体。
  9.  R10が炭素数1~6のアルキル基であり、R11、R12、R13及びR14が水素原子であり、R15、R16及びR17全てが同時に水素原子又はメチル基であり、R18がメチル基である請求項8に記載のルテニウム錯体。
  10.  R10がエチル基であり、R11、R12、R13及びR14が水素原子であり、R15、R16及びR17全てが同時に水素原子又はメチル基であり、R18がメチル基である請求項8又は9に記載のルテニウム錯体。
  11.  一般式(4)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R19は炭素数1~4のアルキル基を表す。Zは対アニオンを表す。)で示されるカチオン性トリス(ニトリル)錯体と、一般式(5)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式中、R20及びR21は各々独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるエノン誘導体を、塩基の存在下反応させる、一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R及びRは各々独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるルテニウム錯体の製造方法。
  12.  Rが炭素数1~6のアルキル基であり、R、R、R及びRが水素原子であり、R及びRがメチル基である請求項11に記載のルテニウム錯体の製造方法。
  13.  Rがメチル基又はエチル基であり、R、R、R及びRが水素原子であり、R及びRがメチル基である請求項11又は12に記載のルテニウム錯体の製造方法。
  14.  塩基がアルカリ金属炭酸塩又はアルキルアミンである請求項11~13のいずれかに記載のルテニウム錯体の製造方法。
  15.  一般式(4b)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (式中、R1bは炭素数2~6のアルキル基を表す。R19bは炭素数1~4のアルキル基を表す。Zbは対アニオンを表す。)で示されるカチオン性トリス(ニトリル)錯体。
  16.  R19bがメチル基である、請求項15に記載のカチオン性トリス(ニトリル)錯体。
  17.  R1bがエチル基であり、R19bがメチル基である、請求項15又は16に記載のカチオン性トリス(ニトリル)錯体。
  18.  一般式(6)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。Xは、一般式(7)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (式中、R、R、R、R及びRは前記と同意義を表す。)で示されるη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子、又はη-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル配位子を表す。)で示されるルテノセン誘導体と、
    一般式R19CN(R19は炭素数1~4のアルキル基を表す。)で示されるニトリルと、
    一般式H(式中、Zは対アニオンを表す。)で示されるプロトン酸と、
    を反応させる、一般式(4)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    (式中、R、R、R、R、R、R19及びZは前記と同意義を表す。)で示されるカチオン性トリス(ニトリル)錯体の製造方法。
  19.  Xが一般式(7)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    (式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子である請求項18に記載のカチオン性トリス(ニトリル)錯体の製造方法。
  20.  R19がメチル基である請求項18又は19に記載のカチオン性トリス(ニトリル)錯体の製造方法。
  21.  一般式(6)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
    (式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。Xは、一般式(7)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
    (式中、R、R、R、R及びRは前記と同意義を表す。)で示されるη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子、又はη-2,4-ジメチル-2,4-ペンタジエニル配位子を表す。)で示されるルテノセン誘導体と、
    一般式R19CN(R19は炭素数1~4のアルキル基を表す。)で示されるニトリルと、
    一般式H(式中、Zは対アニオンを表す)で示されるプロトン酸と、
    を反応させることにより、一般式(4)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
    (式中、R、R、R、R、R、R19及びZは前記と同意義を表す。)で示されるカチオン性トリス(ニトリル)錯体を製造し、さらに該カチオン性トリス(ニトリル)錯体と一般式(5)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
    (式中、R20及びR21は各々独立に炭素数1~6のアルキル基を示す。)で示されるエノン誘導体を、塩基の存在下反応させる、一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
    (式中、R、R、R、R、R、R及びRは前記と同意義を表す。)で示されるルテニウム錯体の製造方法。
  22.  Xが一般式(7)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
    (式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるη-(無置換又は置換)シクロペンタジエニル配位子である請求項21に記載のルテニウム錯体の製造方法。
  23.  R19がメチル基である請求項21又は22に記載のルテニウム錯体の製造方法。
  24.  一般式(8)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
    (式中、nは0~2の整数を表す。Yは対アニオンを表す。)で示されるカチオン性ビス(シクロオクタジエニル)錯体と、一般式(9)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
     
     
    (式中、R及びRは各々独立に、炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示される置換ピロールを塩基の存在下で反応させる請求項5~7のいずれかに記載のルテニウム錯体の製造方法。
  25.  塩基が有機塩基である請求項24に記載のルテニウム錯体の製造方法。
  26.  一般式(10)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
    (式中、R10~R17は一般式(3)のR10~R17と同意義を表す。Pは対アニオンを表す。)で示されるカチオン性アレーン錯体と、一般式R18Li(11)(式中、R18は一般式(3)のR18と同意義を表す。)で示されるアルキルリチウムとを反応させる請求項8~10のいずれかに記載のルテニウム錯体の製造方法。
  27.  一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
    (式中、R、R、R、R及びRは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R及びRは各々独立に炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるルテニウム錯体を気化させ、基板上で分解する、ルテニウム含有薄膜の作製方法。
  28.  請求項5~7のいずれかに記載のルテニウム錯体を気化させ、該ルテニウム錯体を基板上で分解する、ルテニウム含有薄膜の作製方法。
  29.  一般式(3a)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
    (式中、R10a、R11a、R12a、R13a、R14a、R15a、R16a及びR17aは各々独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。R18aは炭素数1~6のアルキル基を表す。)で示されるルテニウム錯体を気化させ、該ルテニウム錯体を基板上で分解する、ルテニウム含有薄膜の作製方法。
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