JP5825169B2 - Method for producing cobalt-containing thin film - Google Patents

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Description

本発明は、新規なコバルト化合物を用いて、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition法;以下、CVD法と称する)により、成膜対象物上にコバルト含有薄膜を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a cobalt-containing thin film on a film formation target by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as a CVD method) using a novel cobalt compound.

近年、半導体や電子部品等の分野の材料として、コバルト含有薄膜に関しても多くの研究・開発がなされている。これまでに提案されてきた薄膜製造用コバルト化合物としては、例えば、ビス(アセチルアセトナト)コバルト(例えば、非特許文献1参照)、ビス(ジピバロイルメタナト)コバルト(例えば、非特許文献4参照)、オクタカルボニルジコバルト(例えば、非特許文献2及び特許文献1参照)コバルトシクロペンタジエニルジカルボニル(例えば、非特許文献3及び特許文献2参照)やビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)コバルト(例えば、特許文献3参照)、ビス(N,N’−ジイソプロピルアセトアミジナト)コバルト(例えば、特許文献4、特許文献5及び非特許文献5参照)、ビス(N−tert−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(例えば、特許文献6及び非特許文献6参照)が開示されている。   In recent years, many researches and developments have been made on cobalt-containing thin films as materials in the fields of semiconductors and electronic components. Examples of cobalt compounds for producing thin films that have been proposed so far include, for example, bis (acetylacetonato) cobalt (see, for example, Non-Patent Document 1) and bis (dipivaloylmethanato) cobalt (for example, Non-Patent Document 4). ), Octacarbonyldicobalt (for example, see Non-patent Document 2 and Patent Document 1), cobalt cyclopentadienyl dicarbonyl (for example, see Non-patent Document 3 and Patent Document 2) and bis (trimethylsilylcyclopentadienyl) cobalt (See, for example, Patent Document 3), bis (N, N′-diisopropylacetamidinato) cobalt (see, for example, Patent Document 4, Patent Document 5, and Non-Patent Document 5), Bis (N-tert-butyl-N '-Ethylpropionamidinato) cobalt (see, for example, Patent Document 6 and Non-Patent Document 6) is disclosed. .

ところで、CVD法において、金属コバルト膜を成膜する際、2価のコバルト化合物を0価に還元するために、還元剤が使用される。例えば、ビス(アセチルアセトナト)コバルト(例えば、非特許文献1及び非特許文献7参照)は、常圧で大量の水素、もしくはn―プロパノールを使用している。ビス(N,N’−ジイソプロピルアセトアミジナト)コバルト(例えば、特許文献4、特許文献5及び非特許文献5参照)、ビス(N−tert−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(例えば、特許文献6及び非特許文献6参照)も、基板温度を300℃に設定し、同様に水素やアンモニアを還元剤として使用している。   By the way, in the CVD method, when forming a metal cobalt film, a reducing agent is used to reduce the divalent cobalt compound to zero. For example, bis (acetylacetonato) cobalt (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 7) uses a large amount of hydrogen or n-propanol at normal pressure. Bis (N, N′-diisopropylacetamidinato) cobalt (see, for example, Patent Document 4, Patent Document 5 and Non-Patent Document 5), Bis (N-tert-butyl-N′-ethylpropionamidinato) cobalt (For example, see Patent Document 6 and Non-Patent Document 6), the substrate temperature is set to 300 ° C., and hydrogen and ammonia are similarly used as the reducing agent.

さらに、コバルトシクロペンタジエニルジカルボニル(例えば、非特許文献3及び特許文献2参照)、オクタカルボニルジコバルト(例えば、非特許文献2及び特許文献1参照)は1価、0価のコバルト化合物ではあるが、膜中に配位子由来の炭素、酸素成分が大量に残留しやすいため、プラズマでエネルギーを励起した水素を還元剤、もしくは膜中の炭素、酸素成分の除去に使用されている。 Furthermore, cobalt cyclopentadienyl dicarbonyl (see, for example, Non-Patent Document 3 and Patent Document 2) and octacarbonyldicobalt (see, for example, Non-Patent Document 2 and Patent Document 1) are monovalent and zero-valent cobalt compounds. However, since a large amount of ligand-derived carbon and oxygen components remain in the film, hydrogen whose energy has been excited by plasma is used as a reducing agent or removal of carbon and oxygen components in the film.

しかしながら、大量の水素を使用した場合、その爆発性から安全性に問題がある。また、基板温度を300℃以上の高温に設定し成膜すると、金属コバルト膜のモフォロジー(平坦性)の悪化が起きる。さらに、高温による基板の劣化を避けるため、基板種が限定されるため好ましくない。同様に、プラズマで水素エネルギーを励起する方法は、プラズマによる基板の劣化が無視できないため、成膜基板種が限定されてしまう。   However, when a large amount of hydrogen is used, there is a problem in safety due to its explosive nature. Moreover, when the substrate temperature is set to a high temperature of 300 ° C. or higher, the morphology (flatness) of the metal cobalt film is deteriorated. Furthermore, in order to avoid the deterioration of the substrate due to high temperature, the substrate type is limited, which is not preferable. Similarly, in the method of exciting hydrogen energy with plasma, degradation of the substrate due to plasma cannot be ignored, so that the types of deposition substrates are limited.

n−プロピルアルコール等の酸素含有還元剤は、膜中に残存した場合、酸素成分となりコバルト酸化物を生成し得るため、コバルト金属膜を作成する際には使用するべきではない。一方で、アンモニアを還元剤として使用する方法も提案されているが、アンモニアの窒素成分によりコバルト窒化物を生成してしまうので、アンモニアの大量使用は好ましくない。   An oxygen-containing reducing agent such as n-propyl alcohol, when remaining in the film, becomes an oxygen component and can produce cobalt oxide, and therefore should not be used when forming a cobalt metal film. On the other hand, a method of using ammonia as a reducing agent has also been proposed, but cobalt nitride is generated by the nitrogen component of ammonia, so that a large amount of ammonia is not preferable.

米国特許出願公開第2005/0130417号US Patent Application Publication No. 2005/0130417 米国特許出願公開第2006/0157863号US Patent Application Publication No. 2006/0157863 国際公開第2008/111499号パンフレットInternational Publication No. 2008/111499 Pamphlet 国際公開第2004/046417号パンフレットInternational Publication No. 2004/046417 Pamphlet 国際公開第2009/088522号パンフレットInternational Publication No. 2009/085522 Pamphlet 特表2010−524264号公報Special table 2010-524264 gazette 特開2009−1896号公報JP 2009-1896 A 特表2006−511716号公報JP-T-2006-511716

Japanese Journal of Applied Physics,vol.36,705(1997)Japan Journal of Applied Physics, vol. 36,705 (1997) Thin Solid Films,vol.485,95(2005)Thin Solid Films, vol. 485, 95 (2005) Japanese Journal of Applied Physics,vol.46,173(2007)Japan Journal of Applied Physics, vol. 46,173 (2007) Chemistry of Materials,vol.13,588(2001)Chemistry of Materials, vol. 13, 588 (2001) Journal of The Electrochemical Society,vol.157,D10−D15(2010)Journal of The Electrochemical Society, vol. 157, D10-D15 (2010) Dalton Transactions,2008,2592−2597Dalton Transactions, 2008, 2592-2597 Chemistry of Materials,vol.19,6206(2007)Chemistry of Materials, vol. 19, 6206 (2007)

従来のコバルト含有薄膜を製造する方法は、基板温度、還元性ガス等の成膜条件が厳しい上に膜質が悪く、コバルト含有薄膜の製造において必ずしも最適でなく、量産向きとは言い難い。そのため、プロセス条件、膜質のいずれの要求項目を満足させる、コバルト化合物及びコバルト含有薄膜の製造方法が求められている。   A conventional method for producing a cobalt-containing thin film has severe film formation conditions such as a substrate temperature and a reducing gas and has poor film quality, and is not necessarily optimal in the production of a cobalt-containing thin film, and is hardly suitable for mass production. Therefore, there is a demand for a method for producing a cobalt compound and a cobalt-containing thin film that satisfies any of the requirements of process conditions and film quality.

本発明の課題は、即ち、上記問題点を解決し、簡便な方法によって、成膜対象物上にコバルト含有薄膜の製造に適したコバルト化合物を提供すると共に、工業的に好適なコバルト含有薄膜の製造方法を提供するものである。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a cobalt compound suitable for the production of a cobalt-containing thin film on a film-forming object by a simple method, and an industrially suitable cobalt-containing thin film. A manufacturing method is provided.

本発明の課題は、部分的に水素化された縮合多環炭化水素の存在下、一般式(1)   The subject of the present invention is a general formula (1) in the presence of a partially hydrogenated fused polycyclic hydrocarbon.

Figure 0005825169
Figure 0005825169

(式中、Rは炭素原子数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R及びRは同一又は異なっていても良く、炭素原子数1〜3の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。なお、R及びRは互いに結合して環を形成しても良い。Zは炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)
で示されるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物を、コバルト供給源として用いることを特徴とする、化学気相蒸着法によるコバルト含有薄膜の製造方法によって解決される。
(In the formula, R 1 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 and R 3 may be the same or different. A chain or branched alkyl group, wherein R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring, and Z represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms; Show.)
It solves by the manufacturing method of the cobalt containing thin film by the chemical vapor deposition method characterized by using the bis (amido amino alkane) cobalt compound shown by these as a cobalt supply source.

本発明により、CVD法によるコバルト含有薄膜の製造に適したコバルト化合物を提供することができるとともに、当該コバルト化合物用いたコバルト含有薄膜の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a cobalt compound suitable for the production of a cobalt-containing thin film by a CVD method can be provided, and a method for producing a cobalt-containing thin film using the cobalt compound can be provided.

本発明のコバルト形成用原料を用いてコバルト含有薄膜を製造する蒸着装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vapor deposition apparatus which manufactures a cobalt containing thin film using the raw material for cobalt formation of this invention.

本発明は、部分的に水素化された縮合多環炭化水素の存在下、ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物を、コバルト供給源として用い、化学気相蒸着法によりコバルト含有薄膜の製造することから構成される。   The present invention produces a cobalt-containing thin film by chemical vapor deposition using a bis (amidoaminoalkane) cobalt compound as a cobalt source in the presence of a partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon. Composed.

(ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物)
本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物は、前記の一般式(1)において示される。その一般式(1)において、Rはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、t−ブチル基、シクロブチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基等の炭素原子数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示す。
(Bis (amidoaminoalkane) cobalt compound)
The bis (amidoaminoalkane) cobalt compound of the present invention is represented by the general formula (1). In the general formula (1), R 1 has 1 carbon atom such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, t-pentyl group, neopentyl group and the like. -6 linear, branched or cyclic alkyl groups are shown.

及びRは同一又は異なっていても良く、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素原子数1〜3の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。なお、R及びRは互いに結合して環を形成しても良い。 R 2 and R 3 may be the same or different and each represents a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or an isopropyl group. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring.

又、Zはメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、メチルエチレン基、テトラエチレン基、2−メチルトリメチレン基、ヘキサメチレン基等の炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。   Z represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms such as a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a methylethylene group, a tetraethylene group, a 2-methyltrimethylene group, and a hexamethylene group. Show.

本発明の好ましい態様としては、Rが炭素原子数2〜5のアルキル基、R及びRが炭素原子数1〜2のアルキル基であり、Zが炭素原子数1〜3のアルキレン基である。 In a preferred embodiment of the present invention, R 1 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 2 and R 3 are alkyl groups having 1 to 2 carbon atoms, and Z is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms. It is.

本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物(1)は、以下に示す方法によって合成されるが、具体的には、アルキルアルカリ金属化合物(2)とジアミノアルカン化合物(3)とを反応させて(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物(4)を得(以下、反応(A)と称することもある)、次いで、これにジハロゲノコバルト化合物(5)を反応させる(以下、反応(B)と称することもあることよって合成される。なお、反応(A)と反応(B)を合わせて本発明の反応と称する。   The bis (amidoaminoalkane) cobalt compound (1) of the present invention is synthesized by the method shown below. Specifically, the alkylalkali metal compound (2) and the diaminoalkane compound (3) are reacted. (Amidoaminoalkane) An alkali metal compound (4) is obtained (hereinafter also referred to as reaction (A)), and then this is reacted with a dihalogenocobalt compound (5) (hereinafter referred to as reaction (B)). The reaction (A) and the reaction (B) are collectively referred to as the reaction of the present invention.

Figure 0005825169
Figure 0005825169

(式中、R、R、R、R、X及びZは前記と同義である。) (Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X and Z are as defined above.)

(反応(A);(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物(4)の合成)
本発明の反応(A)において使用するアルキルアルカリ金属化合物は、前記の一般式(2)において示される。その一般式(2)において、Rは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、t−ペンチル基、ネオペンチル基、n−デシル基等の炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Mはリチウム原子、ナトリウム原子又はカリウム原子等のアルカリ金属を示す。なお、これらのアルキルアルカリ金属化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
(Reaction (A); (Amidaminoalkane) Synthesis of Alkali Metal Compound (4))
The alkyl alkali metal compound used in the reaction (A) of the present invention is represented by the general formula (2). In the general formula (2), R 4 is methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, t-pentyl group, neopentyl. A linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a group or an n-decyl group, and M represents an alkali metal such as a lithium atom, a sodium atom or a potassium atom; In addition, you may use these alkyl alkali metal compounds individually or in mixture of 2 or more types.

前記アルキルアルカリ金属化合物としては、メチルリチウム、n−ブチルリチウムが好適に使用される。   As the alkyl alkali metal compound, methyl lithium and n-butyl lithium are preferably used.

本発明の反応(A)において使用するジアミノアルカン化合物としては、前記の一般式(3)において示されるが、その一般式(1)において、R、R、R及びZは前記と同義であり、具体的には、1−エチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタン、1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン、1−イソブチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン、1−ジメチルアミノ−2−(t−ペンチルアミノ)エタン、1−イソプロピルアミノ−3−ジメチルアミノプロパン、1−(t−ブチルアミノ)−3−ジメチルアミノプロパン、(イソプロピルアミノ)(ジメチルアミノ)メタン、(t−ブチルアミノ)(ジメチルアミノ)メタン等が好適に使用される。 The diaminoalkane compound used in the reaction (A) of the present invention is represented by the general formula (3). In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and Z are as defined above. Specifically, 1-ethylamino-2-dimethylaminoethane, 1-isopropylamino-2-dimethylaminoethane, 1- (t-butylamino) -2-dimethylaminoethane, 1-isobutylamino- 2-dimethylaminoethane, 1-dimethylamino-2- (t-pentylamino) ethane, 1-isopropylamino-3-dimethylaminopropane, 1- (t-butylamino) -3-dimethylaminopropane, (isopropylamino) ) (Dimethylamino) methane, (t-butylamino) (dimethylamino) methane and the like are preferably used.

本発明の反応(A)において使用するジアミノアルカン化合物は、市販品又は公知の方法等を組み合わせることにより製造することができ、例えば、モノアルキルアミンと「ジアルキルアミノ基」を構造中に有するハロゲン化アルカンの塩酸塩や、対応するイミン化合物の還元反応等による方法が好適に採用される。   The diaminoalkane compound used in the reaction (A) of the present invention can be produced by combining a commercially available product or a known method. For example, halogenation having a monoalkylamine and a “dialkylamino group” in the structure. A method using alkane hydrochloride or a reduction reaction of the corresponding imine compound is preferably employed.

前記ジアミノアルカン化合物の使用量は、アルキルアルカリ金属化合物1モルに対して、好ましくは1.5〜3.0モル、更に好ましくは1.8〜2.2モルである。   The amount of the diaminoalkane compound to be used is preferably 1.5 to 3.0 mol, more preferably 1.8 to 2.2 mol, per 1 mol of the alkyl alkali metal compound.

本発明の反応(A)は、有機溶媒中で行うことが望ましく、使用される有機溶媒としては反応を阻害しないものならば特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル類;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等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくはエーテル類、脂肪族炭化水素類、エーテル類と脂肪族炭化水素類との混合溶媒が使用される。なお、これらの有機溶媒は単独又は二種以上を混合して使用しても良い。   The reaction (A) of the present invention is preferably carried out in an organic solvent, and the organic solvent used is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction. For example, diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxane, etc. Ethers; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane; and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, preferably ethers, aliphatic hydrocarbons, A mixed solvent of ethers and aliphatic hydrocarbons is used. In addition, you may use these organic solvents individually or in mixture of 2 or more types.

前記有機溶媒の使用量は、アルキルアルカリ金属化合物1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは1〜10gである。   The amount of the organic solvent used is preferably 1 to 100 g, more preferably 1 to 10 g, relative to 1 g of the alkyl alkali metal compound.

本発明の反応(A)は、例えば、ジアミノアルカン化合物及び有機溶媒を混合したものを攪拌しながら、アルキルアルカリ金属化合物の有機溶媒溶液を加えて反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは−78〜120℃、更に好ましくは−20〜60℃であり、反応圧力は特に制限されない。   The reaction (A) of the present invention is performed, for example, by a method of adding an organic solvent solution of an alkylalkali metal compound and reacting them while stirring a mixture of a diaminoalkane compound and an organic solvent. The reaction temperature at that time is preferably −78 to 120 ° C., more preferably −20 to 60 ° C., and the reaction pressure is not particularly limited.

(反応(B);ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物(1)の合成)
本発明の反応(B)において使用するジハロゲノコバルト化合物は、前記の一般式(5)において示される。その一般式(5)において、Xは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子を示す。
(Reaction (B); synthesis of bis (amidoaminoalkane) cobalt compound (1))
The dihalogenocobalt compound used in the reaction (B) of the present invention is represented by the general formula (5). In the general formula (5), X represents a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.

前記ジハロゲノコバルト化合物としては、塩化コバルト(II)、臭化コバルト(II)、ヨウ化コバルト(II)が好適に使用される。   As the dihalogenocobalt compound, cobalt (II) chloride, cobalt (II) bromide, and cobalt (II) iodide are preferably used.

前記ジハロゲノコバルト化合物の使用量は、(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物1モルに対して、好ましくは0.25〜0.75モル、更に好ましくは0.4〜0.6モルである。   The amount of the dihalogenocobalt compound used is preferably 0.25 to 0.75 mol, more preferably 0.4 to 0.6 mol, with respect to 1 mol of the (amidoaminoalkane) alkali metal compound.

本発明の反応(B)は、有機溶媒中で行うことが望ましく、使用される有機溶媒としては反応を阻害しないものならば特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル類;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等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくはエーテル類、脂肪族炭化水素類、エーテル類と脂肪族炭化水素類との混合溶媒が使用される。なお、これらの有機溶媒は単独又は二種以上を混合して使用しても良い。   The reaction (B) of the present invention is preferably carried out in an organic solvent, and the organic solvent to be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction, but examples thereof include diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxane and the like. Ethers; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane; and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, preferably ethers, aliphatic hydrocarbons, A mixed solvent of ethers and aliphatic hydrocarbons is used. In addition, you may use these organic solvents individually or in mixture of 2 or more types.

前記有機溶媒の使用量は、(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは1〜10gである。   The amount of the organic solvent to be used is preferably 1 to 100 g, more preferably 1 to 10 g, relative to 1 g of the (amidoaminoalkane) alkali metal compound.

本発明の反応(B)は、例えば、ジハロゲノコバルト化合物及び有機溶媒を混合したものを攪拌しながら、反応(A)で得られた(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物の有機溶媒溶液を加えて反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは−78〜120℃、更に好ましくは−20〜60℃であり、反応圧力は特に制限されない。   In the reaction (B) of the present invention, for example, an organic solvent solution of the (amidoaminoalkane) alkali metal compound obtained in the reaction (A) is added while stirring a mixture of a dihalogenocobalt compound and an organic solvent. It is carried out by a method such as reacting. The reaction temperature at that time is preferably −78 to 120 ° C., more preferably −20 to 60 ° C., and the reaction pressure is not particularly limited.

本発明の反応(B)により目的物であるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物が得られるが、反応終了後、例えば、抽出、濾過、濃縮、蒸留、昇華、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の公知の方法によって単離・精製される。   The target bis (amidoaminoalkane) cobalt compound is obtained by the reaction (B) of the present invention. After the reaction is completed, for example, extraction, filtration, concentration, distillation, sublimation, recrystallization, column chromatography, etc. are known. It is isolated and purified by this method.

本発明における反応(A)と反応(B)を行うに際して、例えば、同じ溶媒を用いる等して、反応(A)の結果として得られる(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物(4)を単離・精製することなく連続的に合成することもできる。   In carrying out the reaction (A) and the reaction (B) in the present invention, the (amidoaminoalkane) alkali metal compound (4) obtained as a result of the reaction (A) is isolated, for example, by using the same solvent. It can also be synthesized continuously without purification.

なお、目的物であるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物、その出発原料であるアルキルアルカリ金属化合物及び合成中間体である(アミドアミノアルカン)アルキル金属化合物は、大気中の水分や酸素に対して不安定な場合が多いため、無水条件下や不活性ガス雰囲気下にて、反応操作や反応液の後処理等を行うことが望ましい。又、出発原料や溶媒等は、使用する前に予め脱水や乾燥させておくことが望ましい。   The target product, bis (amidoaminoalkane) cobalt compound, its starting material, alkylalkali metal compound, and synthetic intermediate, (amidoaminoalkane) alkylmetal compound, are insensitive to moisture and oxygen in the atmosphere. Since it is often stable, it is desirable to perform a reaction operation or a post-treatment of the reaction solution under anhydrous conditions or in an inert gas atmosphere. Further, it is desirable that the starting materials, the solvent, and the like are dehydrated and dried in advance before use.

本発明の反応によって製造されるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物としては、例えば、以下の式(6)〜(41)によって示される化合物及び、その混合物が挙げられる。   Examples of the bis (amidoaminoalkane) cobalt compound produced by the reaction of the present invention include compounds represented by the following formulas (6) to (41) and mixtures thereof.

Figure 0005825169
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(部分的に水素化された縮合多環炭化水素)
本発明において部分的に水素化された縮合多環炭化水素とは、最高に不飽和化された縮合多環炭化水素が部分的に水素還元された、飽和部位と不飽和部位を同時に含む炭化水素を示し、具体的には、例えば、インダン(ジヒドロインデン)、テトラリン(テトラヒドロナフタレン)、フルオレン、アセトナフテン等の炭化水素が挙げられる。なお、部分的に水素化された縮合多環炭化水素は、単独又は二種以上を使用しても良い。
(Partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon)
The partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon in the present invention is a hydrocarbon containing a saturated portion and an unsaturated portion simultaneously, wherein the most unsaturated condensed polycyclic hydrocarbon is partially hydrogen reduced. Specifically, for example, hydrocarbons such as indane (dihydroindene), tetralin (tetrahydronaphthalene), fluorene, acetonaphthene and the like can be mentioned. In addition, the partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon may be used alone or in combination of two or more.

これら部分的に水素化された縮合多環炭化水素は、コバルト膜形成の際に水素を供給することによって、不飽和縮合多環炭化水素へと変換される。   These partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbons are converted to unsaturated condensed polycyclic hydrocarbons by supplying hydrogen during the formation of the cobalt film.

前記部分的に水素化された縮合多環炭化水素の使用量は、コバルト化合物1モルに対して、好ましくは0.1〜100モル、更に好ましくは1〜50モルである。   The amount of the partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon is preferably 0.1 to 100 mol, more preferably 1 to 50 mol, per 1 mol of the cobalt compound.

(コバルト含有薄膜の蒸着)
成膜対象物上へのコバルト含有薄膜の蒸着方法としては、公知のCVD法やALD法で行うことが出来、例えば、常圧又は減圧下にて、コバルト化合物の蒸気を加熱した成膜対象物上に送り込んでコバルト含有薄膜を蒸着させる方法が使用出来る。なお、これらのガス(気化した液体も含む)は不活性ガス(ヘリウム、アルゴン、窒素等)で希釈されていても良いし、水素源(例えば、水素、アンモニア等の還元性ガス)、単独又は複数のガスを混合したガスを使用しても良い。同様な原料供給により、プラズマCVD法でコバルト含有薄膜を蒸着させることも出来る。
(Vapor deposition of cobalt-containing thin film)
As a method for depositing a cobalt-containing thin film on a film formation target, it can be performed by a known CVD method or ALD method. For example, a film formation target obtained by heating a vapor of a cobalt compound under normal pressure or reduced pressure. It is possible to use a method in which a cobalt-containing thin film is vapor-deposited. These gases (including vaporized liquids) may be diluted with an inert gas (helium, argon, nitrogen, etc.), a hydrogen source (for example, a reducing gas such as hydrogen, ammonia, etc.), alone or A gas obtained by mixing a plurality of gases may be used. A cobalt-containing thin film can be deposited by plasma CVD using the same raw material supply.

CVD法においては、薄膜形成のためにコバルト化合物を気化させる必要があるが、本発明で使用するコバルト化合物を気化させる方法としては、例えば、コバルト化合物を液体搬送用ポンプで気化室に導入して気化させる方法(溶液気化法)だけでなく、コバルト化合物を気化室に充填又は搬送して気化させる方法(バブリング法)でも使用出来る。   In the CVD method, it is necessary to vaporize a cobalt compound in order to form a thin film. As a method for vaporizing a cobalt compound used in the present invention, for example, a cobalt compound is introduced into a vaporization chamber by a liquid transport pump. Not only the method of vaporization (solution vaporization method) but also the method of vaporizing by filling or transporting a cobalt compound into the vaporization chamber (bubbling method) can be used.

本発明のコバルト化合物を用いてコバルト含有薄膜を蒸着させる場合、その蒸着条件としては、例えば、反応系内の圧力は、好ましくは1Pa〜200kPa、成膜対象物温度は、好ましくは50〜900℃、更に好ましくは100〜600℃、コバルト化合物を気化させる温度は、好ましくは0〜250℃、更に好ましくは30〜200℃である。   In the case of depositing a cobalt-containing thin film using the cobalt compound of the present invention, as the deposition conditions, for example, the pressure in the reaction system is preferably 1 Pa to 200 kPa, and the film formation target temperature is preferably 50 to 900 ° C. More preferably, the temperature at which the cobalt compound is vaporized is preferably from 0 to 250 ° C, more preferably from 30 to 200 ° C.

なお、コバルト含有薄膜を蒸着させる際の全ガス量に対する不活性ガス(例えばヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス)又は還元性ガス(例えば、水素ガス又はアンモニアガス、もしくはこれらの混合ガス)の含有割合としては、好ましくは3〜99容量%、更に好ましくは5〜98容量%である。   In addition, the content ratio of an inert gas (for example, helium gas, argon gas, nitrogen gas) or a reducing gas (for example, hydrogen gas, ammonia gas, or a mixed gas thereof) with respect to the total gas amount when depositing a cobalt-containing thin film Is preferably 3 to 99% by volume, more preferably 5 to 98% by volume.

次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。   Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

参考例1(1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物の合成) Reference Example 1 (Synthesis of 1-t-butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino-1-dimethylaminopropane mixture)

Figure 0005825169
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攪拌装置、温度計を備えた内容積300mlのフラスコに、2−(ジメチルアミノ)プロパンクロリド塩酸塩25.0g(158mmol)、t−ブチルアミン69.4g(949mmol)及び水3mlを加えた後、攪拌しながら60℃で10時間反応させた。反応終了後、反応混合物を濾過、ヘキサン200mlで洗浄し、ヘキサン層を減圧下で濃縮した。得られた濃縮物を減圧蒸留(120℃、12kPa)して、1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物(混合比8:2)19.2gを得た(単離収率;77%)。   2- (Dimethylamino) propane chloride hydrochloride 25.0 g (158 mmol), t-butylamine 69.4 g (949 mmol) and water 3 ml were added to a 300 ml flask equipped with a stirrer and a thermometer and stirred. The reaction was carried out at 60 ° C. for 10 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was filtered and washed with 200 ml of hexane, and the hexane layer was concentrated under reduced pressure. The resulting concentrate was distilled under reduced pressure (120 ° C., 12 kPa) to give a mixture of 1-t-butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino-1-dimethylaminopropane (mixing ratio 8: 2). 19.2 g was obtained (isolated yield; 77%).

なお、1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物の物性値は以下の通りであった。   The physical property values of the 1-t-butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino-1-dimethylaminopropane mixture were as follows.

H−NMR(CDCl,δ(ppm));0.89(3H,t,6.5Hz),1.10(9H,s),1.40(1H,brs),2.18(6H,s),2.38(1H,m),2.53(1H,t,11.0Hz),2.48(3H,m),2.67〜2.77(1H,m) 1 H-NMR (CDCl 3 , δ (ppm)); 0.89 (3H, t, 6.5 Hz), 1.10 (9H, s), 1.40 (1H, brs), 2.18 (6H , S), 2.38 (1 H, m), 2.53 (1 H, t, 11.0 Hz), 2.48 (3 H, m), 2.67 to 2.77 (1 H, m)

参考例2(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム混合物の合成) Reference Example 2 (Synthesis of (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium and 2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium mixture)

Figure 0005825169
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攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積50mlのフラスコに、アルゴン雰囲気にて、参考例C7で得られた1−t−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−t−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパンの混合物(混合比8:2)3.15g(19.9mmol)及びヘキサン15mlを加えた。次いで、混合液を0℃に保ちながら、1.65mol/lのn−ブチルリチウムのへキサン溶液10ml(16.5mmol)をゆるやかに滴下した。滴下後、混合液を0℃で30分間攪拌した後、攪拌しながら20℃にて2時間反応させた。反応終了後、反応液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を真空下で乾燥させて、1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウムの混合物を得た。   1-t-Butylamino-2-dimethylaminopropane and 2-t-butylamino- obtained in Reference Example C7 were placed in a 50-ml flask equipped with a stirrer, a thermometer and a dropping funnel in an argon atmosphere. A mixture of 1-dimethylaminopropane (mixing ratio 8: 2) 3.15 g (19.9 mmol) and hexane 15 ml were added. Subsequently, 10 ml (16.5 mmol) of a hexane solution of 1.65 mol / l n-butyllithium was slowly dropped while maintaining the mixed solution at 0 ° C. After the dropwise addition, the mixed solution was stirred at 0 ° C. for 30 minutes and then reacted at 20 ° C. for 2 hours with stirring. After completion of the reaction, the reaction solution was concentrated under reduced pressure, and then the concentrate was dried under vacuum to give 1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium and 2-t-butylamide-1 A mixture of -dimethylaminopropane-N, N ') lithium was obtained.

なお、1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム混合物は、そのまま次の反応へ用いた。   The 1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium and 2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium mixture were used as they were in the next reaction.

参考例3(ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(21))、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(28))及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(35))混合物の合成) Reference Example 3 (bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt (cobalt compound (21)), bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′ ) Cobalt (cobalt compound (28)) and (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt (cobalt compound) (35)) Synthesis of mixture)

Figure 0005825169
Figure 0005825169

攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積100mlのフラスコに、アルゴン雰囲気にて、無水塩化コバルト(II)1.07g(8.25mmol)及びテトラヒドロフラン20mlを加え、2時間攪拌させた。次いで、参考例C8で得られた1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム及び2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウムの混合物のテトラヒドロフラン溶液20mlを、液温を0℃に保ちながらゆるやかに滴下した後、攪拌しながら20℃で6時間反応させた。反応終了後、反応液を減圧下で濃縮し、得られた濃縮物にヘキサン100mlを加えて攪拌させた。濾過後、濾液を減圧下で濃縮し、濃縮物を減圧下で蒸留(115℃、13.3Pa)させて、暗褐色固体として、ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物2.9gを得た(単離収率;94%)。   In an argon atmosphere, 1.07 g (8.25 mmol) of anhydrous cobalt (II) chloride and 20 ml of tetrahydrofuran were added to a flask having an internal volume of 100 ml equipped with a stirrer, a thermometer and a dropping funnel, and stirred for 2 hours. Next, tetrahydrofuran of 1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium and 2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) lithium obtained in Reference Example C8 20 ml of the solution was dropped gently while keeping the liquid temperature at 0 ° C., and then reacted at 20 ° C. for 6 hours with stirring. After completion of the reaction, the reaction solution was concentrated under reduced pressure, and 100 ml of hexane was added to the resulting concentrate and stirred. After filtration, the filtrate was concentrated under reduced pressure, and the concentrate was distilled under reduced pressure (115 ° C., 13.3 Pa) to give bis (1-tert-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, as a dark brown solid. N ′) cobalt, bis (2-t-butyramide-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butyramide-2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butyramide) 2.9 g of (-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture was obtained (isolation yield; 94%).

なお、ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物は、以下の物性値で示される新規な化合物である。   In addition, bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t-butylamide) 2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture is a novel compound represented by the following physical property values.

融点;90℃
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるコバルト含有量;15.0質量%
(計算値;15.8質量%)
Melting point: 90 ° C
Cobalt content by inductively coupled plasma (ICP) analysis; 15.0% by mass
(Calculated value: 15.8% by mass)

実施例1〜2、比較例1〜2(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物を用いて、部分的に水素化された縮合多環炭化水素の存在下、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。なお、蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 (deposition experiment; production of cobalt-containing thin film)
Using the bis (amidoaminoalkane) cobalt compound of the present invention, a vapor deposition experiment by a CVD method was performed in the presence of a partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon to evaluate the film forming characteristics. The deposition conditions and film characteristics are as follows.

評価試験には、図1に示す装置を使用した。気化器3(ガラス製アンプル)にあるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物及び部分的に水素化された縮合多環炭化水素20は、ヒーター10Bで加熱されて気化し、マスフローコントローラー1Aを経て予熱器10Aで予熱後導入されたヘリウムガスに導搬され気化器3を出る。気化器3を出たガスは、マスフローコントローラー1B、ストップバルブ2を経て導入されたアンモニアガス又は水素ガス等の反応ガスとともに反応器4に導入される。反応系内圧力は真空ポンプ手前のバルブ6の開閉により、所定圧力にコントロールされ、圧力計5によってモニターされる。反応器の中央部はヒーター10Cで加熱可能な構造となっている。反応器に導入されたコバルト化合物は、反応器内中央部にセットされ、ヒーター10Cで所定の温度に加熱された被蒸着基板21の表面上で還元もしくは酸化熱分解し、基板21上にコバルト含有薄膜が析出する。反応器4を出たガスは、トラップ7、真空ポンプを経て、大気中に排気される構造となっている。   The apparatus shown in FIG. 1 was used for the evaluation test. The bis (amidoaminoalkane) cobalt compound and the partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon 20 in the vaporizer 3 (glass ampule) are heated and vaporized by the heater 10B, and the preheater passes through the mass flow controller 1A. After being preheated at 10A, it is introduced into the helium gas introduced and exits the vaporizer 3. The gas exiting the vaporizer 3 is introduced into the reactor 4 together with a reaction gas such as ammonia gas or hydrogen gas introduced via the mass flow controller 1B and the stop valve 2. The pressure in the reaction system is controlled to a predetermined pressure by opening and closing the valve 6 in front of the vacuum pump, and is monitored by the pressure gauge 5. The central part of the reactor has a structure that can be heated by a heater 10C. The cobalt compound introduced into the reactor is set at the center of the reactor and reduced or oxidized by thermal decomposition on the surface of the deposition substrate 21 heated to a predetermined temperature by the heater 10C. A thin film is deposited. The gas exiting the reactor 4 is exhausted to the atmosphere via a trap 7 and a vacuum pump.

蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。なお、被蒸着基板としては、6mm×20mmサイズの矩形のものを使用した。   Deposition conditions and film characteristics were as follows. Note that a 6 mm × 20 mm rectangular substrate was used as the deposition substrate.

実施例1(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト化合物:ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物
部分的に水素化された縮合多環炭化水素:テトラリン
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量;1sccm
希釈He流量:9sccm
基板材料;SiO/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Example 1 (deposition experiment; production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt compounds: bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t- Butyramido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon: tetralin vaporization temperature; 90 ° C
He carrier flow rate: 30 sccm
Ammonia flow rate: 1 sccm
Dilution He flow rate: 9sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes

(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;200nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 200nm
XPS analysis; cobalt film carbon content; not detected; nitrogen content; not detected

また、排ガスからトラップされたナフタレン生成の量は0.042g(3.12×10−5モル)であった。これに対して、使用されたコバルト化合物量が8.60×10−5モル(生成したコバルト含有薄膜量から算出)であった。
以上の結果より、コバルト化合物1モルに対して、0.36モルのテトラリンが成膜に関与(水素源として関与)したことが分かった。
The amount of naphthalene produced trapped from the exhaust gas was 0.042 g (3.12 × 10 −5 mol). On the other hand, the amount of the cobalt compound used was 8.60 × 10 −5 mol (calculated from the amount of the produced cobalt-containing thin film).
From the above results, it was found that 0.36 mol of tetralin was involved in the film formation (involved as a hydrogen source) with respect to 1 mol of the cobalt compound.

実施例2(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト化合物:ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物
部分的に水素化された縮合多環炭化水素:テトラリン
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
希釈He流量:10sccm
基板材料;SiO/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Example 2 (Vapor deposition experiment; Production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt compounds: bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t- Butyramido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon: tetralin vaporization temperature; 90 ° C
He carrier flow rate: 30 sccm
Dilution He flow rate: 10sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes

(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;50nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 50nm
XPS analysis; cobalt film carbon content; not detected; nitrogen content; not detected

また、排ガスからトラップされたナフタレン生成の量は0.042g(3.12×10−5モル)であった。これに対して、使用されたコバルト化合物量が2.15×10−5モル(生成したコバルト含有薄膜量から算出)であった。
以上の結果より、コバルト化合物1モルに対して、1.45モルのテトラリンが成膜に関与(水素源として関与)したことが分かった。
The amount of naphthalene produced trapped from the exhaust gas was 0.042 g (3.12 × 10 −5 mol). On the other hand, the amount of cobalt compound used was 2.15 × 10 −5 mol (calculated from the amount of produced cobalt-containing thin film).
From the above results, it was found that 1.45 mol of tetralin was involved in the film formation (involved as a hydrogen source) with respect to 1 mol of the cobalt compound.

比較例1(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト化合物:ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物
完全に水素化された縮合多環炭化水素:デカリン
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量:10sccm
基板材料;SiO/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Comparative Example 1 (deposition experiment; production of a cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt compounds: bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t- Butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture fully hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon: decalin vaporization temperature; 90 ℃
He carrier flow rate: 30 sccm
Ammonia flow rate: 10 sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes

(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;200nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
なお、排ガスを分析したところ、デカリンが脱水素したテトラリンやナフタレンは検出されなかった(即ち、デカリンは水素源として関与せず)。
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 200nm
XPS analysis; cobalt film carbon content; not detected; nitrogen content; not detected In addition, when exhaust gas was analyzed, tetralin and naphthalene from which decalin was dehydrogenated were not detected (that is, decalin was involved as a hydrogen source). )

比較例2(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
(蒸着条件)
コバルト化合物:ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−t−ブチルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物
完全に水素化された縮合多環炭化水素:デカリン
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
希釈He流量:10sccm
基板材料;SiO/Siウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;0.67kPa
蒸着時間;5分
Comparative Example 2 (deposition experiment; production of cobalt-containing thin film)
(Deposition conditions)
Cobalt compounds: bis (1-t-butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt, bis (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt and (1-t- Butylamido-2-dimethylaminopropane-N, N ′) (2-t-butylamido-1-dimethylaminopropane-N, N ′) cobalt mixture fully hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon: decalin vaporization temperature; 90 ℃
He carrier flow rate: 30 sccm
Dilution He flow rate: 10sccm
Substrate material; SiO 2 / Si wafer substrate temperature; 200 ° C.
Reaction system pressure: 0.67 kPa
Deposition time: 5 minutes

(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;10nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;3%
窒素含有率;検出されず
なお、排ガスを分析したところ、デカリンが脱水素したテトラリンやナフタレンは検出されなかった(即ち、デカリンは水素源として関与せず)。
(Membrane characteristics (SEM and XPS-depth measurement))
Film thickness: 10nm
XPS analysis; cobalt film carbon content: 3%
Nitrogen content: not detected Note that when exhaust gas was analyzed, tetralin and naphthalene from which decalin was dehydrogenated were not detected (that is, decalin was not involved as a hydrogen source).

以上の結果から、本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物をコバルト供給源としてコバルト膜を製造する際に、部分的に水素化された縮合多環炭化水素の存在下で行うことによって、反応性が高くなるとともに、炭素や窒素等の不純物を含まない高品質のコバルト含有薄膜を製造することができる。   From the above results, when producing a cobalt film using the bis (amidoaminoalkane) cobalt compound of the present invention as a cobalt source, the reaction is carried out in the presence of a partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon. As a result, a high-quality cobalt-containing thin film that does not contain impurities such as carbon and nitrogen can be produced.

本発明は、部分的に水素化された縮合多環炭化水素の存在下、ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物を用いて、CVD法により、成膜対象物上にコバルト含有薄膜を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a cobalt-containing thin film on a film formation object by a CVD method using a bis (amidoaminoalkane) cobalt compound in the presence of a partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon. .

7 トラップ
10B 気化器ヒーター
20 ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物及び部分的に水素化された縮合多環炭化水素の混合液
7 trap 10B vaporizer heater 20 liquid mixture of bis (amidoaminoalkane) cobalt compound and partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon

Claims (2)

部分的に水素化された縮合多環炭化水素の存在下、一般式(1)
Figure 0005825169
(式中、Rは炭素原子数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基を示し、R及びRは同一又は異なっていても良く、炭素原子数1〜3の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。なお、R及びRは互いに結合して環を形成しても良い。Zは炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示す。)
で示されるビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物を、コバルト供給源として用いることを特徴とする、化学気相蒸着法によるコバルト含有薄膜の製造方法。
In the presence of a partially hydrogenated fused polycyclic hydrocarbon, the general formula (1)
Figure 0005825169
(In the formula, R 1 represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 and R 3 may be the same or different. A chain or branched alkyl group, wherein R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring, and Z represents a linear or branched alkylene group having 1 to 5 carbon atoms; Show.)
A method for producing a cobalt-containing thin film by chemical vapor deposition, wherein a bis (amidoaminoalkane) cobalt compound represented by the formula (1) is used as a cobalt supply source.
部分的に水素化された縮合多環炭化水素が、インダン、テトラリン、フルオレン又はアセトナフテンである請求項1記載のコバルト含有薄膜の製造方法。   The method for producing a cobalt-containing thin film according to claim 1, wherein the partially hydrogenated condensed polycyclic hydrocarbon is indane, tetralin, fluorene, or acetonaphthene.
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