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JP5857970B2 - (アミドアミノアルカン)金属化合物、及び当該金属化合物を用いた金属含有薄膜の製造方法 - Google Patents

(アミドアミノアルカン)金属化合物、及び当該金属化合物を用いた金属含有薄膜の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、新規な(アミドアミノアルカン)金属化合物、及び当該金属化合物を用いて、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition法;以下、CVD法と称する)により、成膜対象物上に金属含有薄膜を製造する方法に関する。
近年、半導体や電子部品等の分野の材料として、様々な金属含有薄膜が研究・開発されている。
従来、マグネシウム含有薄膜製造用のマグネシウム化合物としては、例えば、ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、マグネシウムジケトナート等の様々な種類のマグネシウム化合物が知られている(例えば、特許文献1〜2参照)。その中でも、ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウムやその類縁化合物が比較的多く採用されている。一方で、ビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物も知られており、例えば、触媒、医薬や農薬等の製造原料として用いられている(例えば、非特許文献1〜2参照)。
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3参照)、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5及び特許文献3参照)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6及び特許文献4参照)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5参照)、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6、特許文献7及び非特許文献7参照)、ビス(N−t−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8及び非特許文献8参照)が提案されている。
薄膜製造用マンガン化合物としては、例えば、ビス(ジピバロイルメタナト)マンガン(例えば、特許文献9参照)、ビス(エチルシクロペンタジエニル)マンガン(例えば、特許文献9及び10参照)、ビス(N,N’−ジイソプロピルアセトアミジナト)マンガン(例えば、特許文献11参照)、ビス(N,N’−ジイソプロピルペンタンアミジナト)マンガン(例えば、特許文献12及び13、非特許文献9及び10参照)が提案されている。
また、薄膜製造用亜鉛化合物としては、例えば、ビス(アセチルアセトナト)亜鉛(例えば、特許文献14及び15参照)が提案されている。
さらに、鉄含有薄膜、ニッケル含有薄膜、ランタン含有薄膜製造用金属化合物としては、例えば、ビス(N,N’−ジイソプロピルアセトアミジナト)鉄、ビス(N,N’−ジイソプロピルアセトアミジナト)ニッケル、トリス(N,N’−ジイソプロピル−2−t−ブチルアミジナト)ランタン(例えば、特許文献11参照)などが提案されている。
特開2002−170993号公報 特開2005−298874号公報 米国特許出願公開第2005/0130417号明細書 米国特許出願公開第2006/0157863号明細書 国際公開第2008/111499号パンフレット 国際公開第2004/046417号パンフレット 国際公開第2009/088522号パンフレット 特表2010−524264号公報 国際公開第2010/116889号パンフレット 国際公開第2011/037090号パンフレット 特開2010−156058号公報 国際公開第2009/117670号パンフレット 国際公開第2011/050073号パンフレット 特開2009−277357号公報 特開2003−31846号公報
Eur.J.Solid State Inorg.Chem.,p.241(1993) Tetrahedron Lett.,p.4175(2004) Japanese Journal of Applied Physics,vol.36,p.705(1997) Chemistry of Materials,vol.13,p.588(2001) Thin Solid Films,vol.485,p.95(2005) Japanese Journal of Applied Physics,vol.46,p.173(1997) Journal of The Electrochemical Society,vol.157,D10−D15(2010) Dalton Transactions,p.2592−2597(2008) Journal of The Electrochemical Society,vol.157,D341−D345(2010) Journal of The Electrochemical Society,vol.158,D248−D253(2011) Jpn.J.Appl.Phys.1114(2004)
しかしながら、従来の薄膜製造用金属化合物は、蒸気圧、熱安定性、反応性等の物性が金属含有薄膜の製造において必ずしも最適ではなく、いずれも、金属含有薄膜を製造するための十分な金属化合物とは言い難かった。そのため、蒸気圧、熱安定性、反応性等のいずれの物性をも満足させる金属化合物が求められていた。
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、成膜対象物上に金属含有薄膜を製造することができる、工業的に好適な金属化合物、より具体的にはCVD法による金属含有薄膜の製造に適した金属化合物を提供するものである。本発明の課題は、又、当該金属化合物を用いる金属含有薄膜の製造方法を提供するものである。
本発明は以下の事項に関する。
1. 一般式(1)
Figure 0005857970
(式中、Mは金属原子を示し、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は同一でも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か、または、R及びRが一緒になってそれらが結合する窒素原子と共に置換もしくは無置換の5員又は6員環を形成している。Zは炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基(但し、その一部が環を形成していてもよい)を示す。nは配位子の数を示し、金属Mの価数に等しく、1〜3の整数を示す。
但し、MがLi(リチウム)、Be(ベリリウム)、Ge(ゲルマニウム)、Nd(ネオジム)である場合、MがMg(マグネシウム)であり、Rがメチル基である場合、MがZn(亜鉛)であり、Rがメチル基である場合、及びMがBi(ビスマス)であり、Rがt−ブチル基である場合を除く。また、nが2以上の場合、2つ以上の配位子は同一でも異なっていてもよい。)
で示される(アミドアミノアルカン)金属化合物。
2. Mが、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、イットリウム、ランタン又はインジウムである上記1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物。
3. Zが、炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基、または
Figure 0005857970
(式中、Zは炭素原子数1〜3の直鎖状アルキレン基を示し、Rは炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状アルキル基、又は炭素原子数3〜6のシクロアルキル基を示す。)
で示される基である上記1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物。
4. 一般式(2a)又は(2b)
Figure 0005857970
(式中、Mは金属原子を示し、R及びRは同一でも異なっていても良く、炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。)
で示されるモノ又はジアルキル金属化合物と、一般式(3)
Figure 0005857970
(式中、R、R、R及びZは前記と同義である。)
で示されるジアミノアルカン化合物とを反応させることを特徴とする、一般式(1)
Figure 0005857970
(式中、M、R、R、R、Z及びnは前記と同義である。)
で示される上記1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物の製造方法。
5. 一般式(4a)
Figure 0005857970

(式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Aはアルカリ金属原子を示す。)
で示されるアルキルアルカリ金属化合物又はアルカリ金属と、一般式(3)
Figure 0005857970
(式中、R、R、R及びZは前記と同義である。)
で示されるジアミノアルカン化合物とを反応させて、一般式(5)
Figure 0005857970
(式中、R、R、R、A及びZは前記と同義である。)
で示される(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物を得、次いで、
この(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物と、一般式(6)
Figure 0005857970
(式中、Mは金属原子を示し、Xはハロゲン原子を示し、nはハロゲン原子の数を示し、金属Mの価数に等しく、1〜3の整数を示す。)
で示されるハロゲン化金属化合物とを反応させることを特徴とする、一般式(1)
Figure 0005857970
(式中、M、R、R、R、Z及びnは前記と同義である。)
で示される上記1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物の製造方法。
6. 一般式(7)
Figure 0005857970
(式中、Mは金属原子を示し、前記と同義である。)
で示される金属と、一般式(3)
Figure 0005857970
(式中、R、R、R及びZは前記と同義である。)
で示されるジアミノアルカン化合物とを反応させることを特徴とする、一般式(1)
Figure 0005857970
(式中、R、R、R、M、Z及びnは前記と同義である。)
で示される上記1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物の製造方法。
7. 上記1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物を供給源として用いた化学気相蒸着法による金属含有薄膜の製造方法。
8. 上記1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物を含む金属含有薄膜形成用原料。
本発明により、特にCVD法による金属含有薄膜の製造・成膜に適した新規なビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物、ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物、ビス(アミドアミノアルカン)マンガン化合物、ビス(アミドアミノアルカン)亜鉛化合物等の(アミドアミノアルカン)金属化合物を提供することができる。また、当該金属化合物を用いて、CVD法により、良好な成膜特性で、金属含有薄膜を製造することができる。
ビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物、ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物、ビス(アミドアミノアルカン)マンガン化合物、ビス(アミドアミノアルカン)亜鉛化合物等の(アミドアミノアルカン)金属化合物は、それぞれ、マグネシウム含有薄膜製造用材料、コバルト含有薄膜製造用材料、マンガン含有薄膜製造用材料、亜鉛含有薄膜製造用材料等の金属含有薄膜製造用材料として有用な化合物であると共に、例えば、触媒、医薬や農薬等の製造原料として有用な化合物である。
実施例において使用した、本発明のビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物を用いてマグネシウム含有薄膜を製造するための蒸着装置の構成を示す図である。 実施例において使用した、ビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物以外の本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物を用いて金属含有薄膜を製造するための蒸着装置の構成を示す図である。
本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物は、前記の一般式(1)で示される。
その一般式(1)において、Mは金属原子(Be(ベリリウム)、Ge(ゲルマニウム)、Nd(ネオジム)を除く。)を示し、例えば、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、イットリウム、ランタン又はインジウムである。
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、s−ブチル基、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、シクロペンチル基、シクロヘキシ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。Rとしては、炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキル基がより好ましい。ある実施態様においては、炭素原子数2〜5の直鎖状又は分岐状のアルキル基がより好ましく、炭素原子数3〜5の直鎖状又は分岐状のアルキル基が更に好ましく、イソプロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、t−ペンチル基が特に好ましい。
但し、MがMg(マグネシウム)の場合はRがメチル基である場合は除く。MがZn(亜鉛)の場合はRがメチル基である場合は除く。MがBi(ビスマス)の場合はRがt−ブチル基である場合は除く。
及びRは同一でも異なっていても良く、メチル基、エチル基、n−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か、または、R及びRが一緒になってそれらが結合する窒素原子と共に置換もしくは無置換の5員又は6員環を形成している。R及びRとしては、炭素原子数1〜2のアルキル基(メチル基、エチル基)が好ましく、また、R及びRが一緒になってそれらが結合する窒素原子と共に置換もしくは無置換の5員環、好ましくは無置換の5員環を形成していることも好ましい。R及びRとしては、メチル基、エチル基であることが特に好ましい。
又、Zは炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基(但し、その一部が環を形成していてもよい)を示す。Zは、その一部が環を形成している、すなわちシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基を含むものであってもよいが、好ましくはシクロアルキル基を含まない炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。
Zとしては、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、1,2−ジメチルエチレン基、1,1−ジメチルエチレン基、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が好ましい。
Zが直鎖状のアルキレン基の場合は、炭素原子数1〜3のアルキレン基がより好ましく、炭素原子数2のアルキレン基(エチレン基)が特に好ましい。
Zが分岐状のアルキレン基の場合は、例えば、
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(式中、Zは炭素原子数1〜3の直鎖状アルキレン基を示し、Rは炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状アルキル基、又は炭素原子数3〜6のシクロアルキル基を示す。)
で示される基が好ましい。
は、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基等の炭素原子数1〜3の直鎖状アルキレン基を示し、メチレン基であることが好ましい。
Rは、例えば、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、s−ブチル基、t−ブチル基、ヘプチル基、ヘキシル基等の炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基;又はシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素原子数3〜6のシクロアルキル基を示し、炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることがより好ましく、炭素原子数1〜3の直鎖状のアルキル基であることが更に好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
この場合の好ましい態様としては、Zがメチレン基であり、Rが炭素原子数1〜3の直鎖状のアルキル基、より好ましくはメチル基である。
Zとしては、環(シクロアルキル基)を含まない炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基が好ましく、炭素原子数1〜5の直鎖状又は分岐状のアルキレン基がより好ましく、炭素原子数1〜5、より好ましくは炭素原子数1〜3、より好ましくは炭素原子数2のアルキレン基(直鎖状アルキレン基)、又は炭素原子数1〜3のアルキル基、より好ましくはメチル基が1つ又は2つ結合している炭素原子数2のアルキレン基(分岐状アルキレン基)が特に好ましい。なお、この分岐状アルキレン基において、2つのアルキル基はアルキレン基の同じ炭素原子に結合していても、異なる炭素原子に結合していてもよく、また、2つのアルキル基は同一でも異なっていてもよい。
一般式(1)において、nは配位子の数を示し、金属Mの価数に等しく、通常1〜3の整数である。
nが2以上の場合、2つ以上の配位子は同一でも異なっていてもよい。なお、配位子が2種以上の混合物の場合には、複数種の錯体ができることもある。
本発明の好ましい一態様としては、Rが炭素原子数2〜5のアルキル基、更に好ましくは炭素原子数3〜5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。
本発明の他の好ましい一態様としては、Rが炭素原子数1〜5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
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で示される基であり、式中、Zが炭素原子数1〜3のアルキレン基であり、Rが炭素原子数1〜4の直鎖状又は分岐状アルキル基である。
本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物としては、例えば、以下の式(1)〜(498)で示される化合物が挙げられる。なお、式中、Mは金属原子を示し、nは配位子の数を示し、金属Mの価数に等しい。o,pも各配位子の数を示し、その合計(o+p)は金属Mの価数に等しい。
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特に、本発明のビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物としては、例えば、以下の式(4)〜(18)で示される化合物が挙げられる。
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本発明のビス(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)〜(20)、(1a)〜(1u)で示される化合物が挙げられる。
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本発明のビス(アミドアミノアルカン)マンガン化合物としては、例えば、以下の式(6)〜(27)で示される化合物が挙げられる。
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本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物、特にはビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物、(アミドアミノアルカン)リチウム化合物等の合成は、以下に示すジアルキルマグネシウム化合物、アルキルリチウム化合物等のモノ又はジアルキル金属化合物(2a)又は(2b)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)金属化合物(1)を合成する方法(以下、本発明の反応(I)と称することもある。)によって行うことができる。
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(式中、R及びRは同一でも異なっていても良く、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、R、R、R及びZは前記と同義である。)
本発明の反応(I)において使用するモノ又はジアルキル金属化合物は、前記の一般式(2a)又は(2b)で示される。その一般式(2a)及び(2b)において、R及びRは同一でも異なっていても良く、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す。
本発明の反応(I)において使用するモノ又はジアルキル金属化合物としては、市販品を使用することができ、又、公知の方法により金属マグネシウム等の金属単体を出発原料として製造することができ、好適にはジ(n−ブチル)マグネシウム又はn−ブチルエチルマグネシウム等のR及びRがn−ブチル基又はエチル基である、一般式(2a)又は(2b)で示されるモノ又はジアルキル金属化合物等が用いられる。
本発明の反応(I)において使用するジアミノアルカン化合物は、前記の一般式(3)で示される。その一般式(3)において、R、R、R及びZは、それぞれ、式(1)中のR、R、R及びZに対応し、前記と同義である。
したがって、本発明の反応(I)において使用するジアミノアルカン化合物としては、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタン、1−シクロプロピルアミノ−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。
本発明の反応(I)において使用するジアミノアルカン化合物は、市販品を使用することができ、又、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。
前記ジアミノアルカン化合物の使用量は、モノ又はジアルキル金属化合物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。
本発明の反応(I)は、有機溶媒中で行うことが望ましい。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。
前記有機溶媒の使用量は、モノ又はジアルキル金属化合物1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは1〜10gである。
本発明の反応(I)は、例えば、モノ又はジアルキル金属化合物、ジアミノアルカン化合物及び有機溶媒を混合し、攪拌しながら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−20〜120℃、更に好ましくは0〜100℃であり、反応圧力は特に制限されない。
本発明の反応(I)により目的物である(アミドアミノアルカン)金属化合物が得られる。合成した(アミドアミノアルカン)金属化合物は、反応終了後、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。
なお、本発明の目的物である(アミドアミノアルカン)金属化合物、及びその製造原料であるジアルキルマグネシウム化合物は、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。
また、モノ又はジアルキル金属化合物に代えて金属を使用し、モノ又はジアルキル金属化合物を使用する場合と同様にして、金属とジアミノアルカン化合物とを反応させて本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物を得ることもできる。
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(式中、M、R、R、R及びZは前記と同義である。)
本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物、特にはビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物、ビス(アミドアミノアルカン)マンガン化合物、ビス(アミドアミノアルカン)亜鉛化合物、ビス(アミドアミノアルカン)鉄化合物、ビス(アミドアミノアルカン)ニッケル化合物、トリス(アミドアミノアルカン)インジウム化合物、トリス(アミドアミノアルカン)イットリウム化合物、トリス(アミドアミノアルカン)ランタン化合物等の合成は、以下に示す方法、具体的には、アルキルアルカリ金属化合物(4a)又はアルカリ金属(4b)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(5)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、ジハロゲノマンガン化合物等のハロゲン化金属化合物(6)を反応させて(アミドアミノアルカン)金属化合物(1)を得る(以下、反応(B)と称することもある)方法によって行うことができる。なお、反応(A)と反応(B)を合わせて本発明の反応(II)と称することもある。
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(式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Aはアルカリ金属原子を示し、Xはハロゲン原子を示し、M、R、R、R及びZは前記と同義である。)
(反応(A);(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物(5)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(4a)で示される。その一般式(4a)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、A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。
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。
また、アルキルアルカリ金属化合物(4a)に代えてアルカリ金属(4b)を使用することもできる。
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、前記の一般式(3)で示される。その一般式(3)において、R、R、R及びZは、それぞれ、式(1)中のR、R、R及びZに対応し、前記と同義である。
したがって、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、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、1−メチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン、1−エチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン、1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノプロパン、1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノプロパン、1−イソブチルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン、1−(t−ペンチルアミノ)−2−ジメチルアミノプロパン等が好適に使用される。
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、市販品を使用することができ、又、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。
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又はアルカリ金属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。
本発明の反応(A)は、有機溶媒中で行うことが望ましい。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。
前記有機溶媒の使用量は、アルキルアルカリ金属化合物又はアルカリ金属1gに対して、好ましくは1〜100g、更に好ましくは1〜10gである。
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又はアルカリ金属の有機溶媒溶液(懸濁液であってもよい)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。
(反応(B);(アミドアミノアルカン)金属化合物(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、ジハロゲノマンガン化合物、ジハロゲノ亜鉛化合物、ジハロゲノ鉄化合物、ジハロゲノニッケル化合物、トリハロゲノインジウム化合物、トリハロゲノイットリウム化合物、トリハロゲノランタン化合物等のハロゲン化金属化合物は、前記の一般式(6)で示される。その一般式(6)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。
前記ハロゲン化金属化合物としては、塩化コバルト(II)、塩化マンガン(II)、塩化亜鉛(II)、塩化鉄(II)、塩化ニッケル(II)、塩化インジウム(III)、塩化イットリウム(III)、塩化ランタン(III)等の金属塩化物、臭化コバルト(II)、臭化マンガン(II)、臭化亜鉛(II)、臭化鉄(II)、臭化ニッケル(II)、臭化インジウム(III)、臭化イットリウム(III)、臭化ランタン(III)等の金属臭化物、ヨウ化コバルト(II)、ヨウ化マンガン(II)、ヨウ化亜鉛(II)、ヨウ化鉄(II)、ヨウ化ニッケル(II)、ヨウ化インジウム(III)、ヨウ化イットリウム(III)ヨウ化ランタン(III)等の金属ヨウ化物が好適に使用される。
前記ハロゲン化金属化合物の使用量は、(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。
本発明の反応(B)は、有機溶媒中で行うことが望ましい。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。
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。
本発明の反応(B)は、例えば、ハロゲン化金属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。
本発明の反応(B)により目的物である(アミドアミノアルカン)金属化合物が得られる。合成した(アミドアミノアルカン)金属化合物は、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。
本発明における反応(A)と反応(B)を行うに際して、例えば、同じ溶媒を用いることもでき、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(5)を単離・精製することなく、反応(A)で得られた反応液をそのまま反応(B)に使用して連続的に(アミドアミノアルカン)金属化合物を合成することもできる。
なお、目的物である(アミドアミノアルカン)金属化合物、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)アルカリ金属化合物は、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。
本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物を用いて、例えばCVD法により、良好な成膜特性で、金属含有薄膜を成膜することができる。
成膜対象物上への金属含有薄膜の蒸着方法としては、公知のCVD法や原子層堆積法(ALD法)で行うことが出来、例えば、常圧又は減圧下にて、(アミドアミノアルカン)金属化合物の蒸気を、水素源(例えば、水素、アンモニア等の還元性ガス)、窒素源(例えば、窒素、アンモニア等)又は酸素源(例えば、酸素、オゾン等の酸化性ガス;水;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール等のアルコール類)と共に、加熱した成膜対象物上に送り込んで金属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)は不活性ガス等で希釈されていても良い。又、同様な原料供給により、プラズマCVD法で金属含有薄膜を蒸着させることも出来る。
CVD法においては、薄膜形成のために(アミドアミノアルカン)金属化合物を気化させる必要があるが、本発明で使用する(アミドアミノアルカン)金属化合物を気化させる方法としては、例えば、(アミドアミノアルカン)金属化合物自体を気化室に充填又は搬送して気化させる方法だけでなく、(アミドアミノアルカン)金属化合物を適当な溶媒(例えば、ヘキサン、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、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素類;グライム、ジグライム、トリグライム、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が挙げられる。)に希釈した溶液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(溶液法)も使用出来る。
本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物を用いて金属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℃、(アミドアミノアルカン)金属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。
なお、金属含有薄膜を蒸着させる際の全ガス量に対する酸素源(例えば、酸化性ガス、水蒸気又はアルコール蒸気、もしくはこれらの混合ガス)、窒素源(例えば、窒素ガス、アンモニアガスもしくはこれらの混合ガス)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。
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。
参考例A1(ジブチルマグネシウムの合成)
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、金属マグネシウム5.5g(0.23mol)及びジエチルエーテル20mlを加えた後、ブロモブタン3.0g(21mmol)をゆるやかに滴下した。次いで、ジエチルエーテル180ml及びブロモブタン25g(0.18mol)をゆるやかに滴下し、攪拌しながら40℃で2時間反応させ、更にジオキサン55g(0.62mol)を加えて、攪拌しながら40℃で2時間反応させた。反応終了後、アルゴン雰囲気にて反応液を濾過し、濾液を減圧下で濃縮した。濃縮物を加熱しながら真空乾燥させて、ジブチルマグネシウム22gを得た(単離収率;80%)。
参考例A2(1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンの合成)
Figure 0005857970

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、イソプロピルアミン6.0g(0.10mol)及び水5mlを加えた後、2−(ジメチルアミノ)エチルクロリド塩酸塩5.0g(35mmol)の水溶液10mlを、液温が30〜50℃の範囲になるようにしながら、ゆるやかに滴下して2時間攪拌した。次いで、水酸化ナトリウム2.8g(70mmol)の水溶液10mlを氷浴下でゆるやかに滴下して、10分間反応させた。反応終了後、反応液をヘキサン25mlで2回抽出し、ヘキサン層を減圧下で濃縮した。濃縮物を減圧蒸留(65℃、4.0kPa)して、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタン1.4gを得た(単離収率;31%)。
参考例A3(1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタンの合成)
参考例A2において、イソプロピルアミンをt−ブチルアミン7.3g(0.10mol)に変更したこと以外は、参考例A2と同様に反応を行い、濃縮後、減圧蒸留(60℃、2.4kPa)して、1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン1.8gを得た(単離収率;36%)。
参考例A4(1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタンの合成)
参考例A2において、イソプロピルアミンをs−ブチルアミン7.3g(0.10mol)に変更したこと以外は、参考例A2と同様に反応を行い、濃縮後、減圧蒸留(65℃、2.0kPa)して、1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン1.7gを得た(単離収率;34%)。
参考例A5((t−ブチル)(3−(ジメチルアミノ)プロピルアミンの合成)
参考例A2において、2−(ジメチルアミノ)エチルクロリド塩酸塩5.0g(35mmol)を3−(ジメチルアミノ)プロピルクロリド塩酸塩5.5g(35mmol)に変更したこと以外は、参考例A2と同様に反応を行い、濃縮後、減圧蒸留(60℃、0.80kPa)して、(t−ブチル)(3−(ジメチルアミノ)プロピルアミン2.2gを得た(単離収率;40%)。
参考例A6(1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタンの合成)
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、t−ブチルアミン16g(0.22mol)、2−(ジメチルアミノ)エチルクロリド塩酸塩5.0g(35mmol)及び水1mlを加えた後、70℃で10時間反応させた。反応終了後、反応液をヘキサン25mlで2回抽出し、ヘキサン層を減圧下で濃縮した。濃縮物を減圧蒸留(60℃、2.4kPa)して、1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン3.0gを得た(単離収率;60%)。
実施例A1(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(6)の合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積25mlのフラスコに、アルゴン雰囲気にて、参考例A1で得られたジブチルマグネシウム0.69g(5.0mmol)及びヘプタン10mlを加え、参考例A2で得られた1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタン1.3g(10mmol)をゆるやかに滴下し、攪拌しながら90℃で6時間反応させた。反応終了後、反応液を濃縮した後に、減圧下で蒸留(80℃、13Pa)させて、無色透明液体として、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム1.3gを得た(単離収率;92%)。当該化合物を25℃に保つと数時間で白色固体となった。
なお、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウムは以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.99(4H,t,5.8Hz)、2.85(2H,sept,6.3Hz)、2.61(4H,t,5.8Hz)、2.35(12H,s)、1.01(12H,d,6.3Hz)
融点;53〜55℃。
実施例A2(ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(7)の合成)
実施例A1において、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンを、参考例A3で得られた1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン1.4g(10mmol)に変更したこと以外は、実施例A1と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で昇華(90℃、13Pa)させて、白色固体として、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム1.2gを得た(単離収率;77%)。
なお、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウムは以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));3.00(4H,t,5.8Hz)、2.58(4H,t,5.8Hz)、2.34(12H,s)、1.08(18H,s)
融点;90〜93℃
実施例A3(ビス(1−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(8)の合成)
実施例A1において、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンを、参考例A4で得られた1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン1.4g(10mmol)に変更したこと以外は、実施例A1と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で蒸留(90℃、13Pa)させて、無色透明液体として、ビス(1−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム1.4gを得た(単離収率;90%)。
なお、ビス(1−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウムは以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.98(6H,m)、2.60(4H,m)、2.35(12H,s)、1.53(2H,m)、1.16(2H,m)、1.00(6H,m)、0.85(6H,m)
実施例A4(ビス(1−エチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(4)の合成)
実施例A1において、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンを、1−エチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン(市販品)1.2g(10mmol)に変えたこと以外は、実施例A1と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で蒸留(110℃、13Pa)させて、無色透明液体として、ビス(1−エチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム0.90gを得た(単離収率;71%)。
なお、ビス(1−エチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウムは以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.93(4H,br)、2.90(4H,br)、2.63(4H,br)、2.15(12H,br)、1.00(6H,br)
実施例A5(ビス(1−エチルアミド−2−ジエチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(11)の合成)
実施例A1において、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンを、1−エチルアミノ−2−ジエチルアミノエタン(市販品)1.4g(10mmol)に変えたこと以外は、実施例A1と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で蒸留(130℃、13Pa)させて、無色透明液体として、ビス(1−エチルアミド−2−ジエチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム1.0gを得た(単離収率;60%)。
なお、ビス(1−エチルアミド−2−ジエチルアミノエタン−N,N’)マグネシウムは以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.97(4H,br)、2.78(8H,br)、2.45(8H,br)、1.10(6H,br)、0.96(12H,br)
実施例A6(ビス(1−(t−ブチルアミド)−3−ジメチルアミノプロパン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(13)の合成)
実施例A1において、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンを、参考例A5で得られた(t−ブチル)(3−(ジメチルアミノ)プロピルアミン1.6g(10mmol)に変更したこと以外は、実施例A1と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で蒸留(90℃、13Pa)させて、無色透明液体として、ビス(1−(t−ブチルアミド)−3−ジメチルアミノプロパン−N,N’)マグネシウム1.4gを得た(単離収率;76%)。
なお、ビス(1−(t−ブチルアミド)−3−ジメチルアミノプロパン−N,N’)マグネシウムは以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));3.04(4H,t,5.8Hz)、2.51(4H,t,5.8Hz)、2.39(12H,s)、1.60(4H,m)、1.10(18H,s)
融点;110〜114℃
実施例A7(蒸着実験;マグネシウム含有薄膜の製造)
実施例A1で得られたビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(6))を用いて、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。
蒸着実験には、図1に示す装置を使用した。図1に示す装置は以下のような構造となっている。恒温槽8によって一定の温度に保たれたマグネシウム原料容器(気化器)7にあるマグネシウム化合物は加熱されて気化し、マスフローコントローラー4を経て導入されたヘリウムガスに導搬されて原料容器7を出る。原料容器7を出たガスは、マスフローコントローラー5を経て導入されたヘリウムガスと共に反応器9に導入される。一方、反応器9には、反応ガスである酸素ガスもマスフローコントローラー6を経て導入される。反応系内圧力は、圧力計12によってモニターされ、真空ポンプ14手前のバルブの開閉により、所定圧力にコントロールされる。反応器9の中央部はヒーター11で加熱可能な構造となっている。反応器9に導入されたマグネシウム化合物は、反応器内中央部にセットされ、ヒーター11で所定の温度に加熱された基板10の表面上で酸化熱分解し、基板10上にマグネシウム含有薄膜が形成される。反応器9を出たガスは、トラップ13、真空ポンプ14を経て、大気中に排気される。
蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。
(蒸着条件)
マグネシウム原料;ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マグネシウム(マグネシウム化合物(6))
気化温度;40℃
Heキャリアー流量;100sccm
酸素流量;10sccm
基板材料;SiO/Si
基板温度;300℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
(膜特性(XPS-depth測定))
膜厚;50nm以上
XPS分析;マグネシウム酸化膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
比較例A1(蒸着実験;マグネシウム含有薄膜の製造)
ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウムを用いて、実施例A7と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。なお、各種条件を調整して原料の供給量を実施例A7に揃えて蒸着実験を行った。
(蒸着条件)
マグネシウム原料;ビス(シクロペンタジエニル)マグネシウム
気化温度;30℃
Heキャリアー流量;10sccm
希釈He流量;90sccm
酸素流量;10sccm
基板材料;SiO/Si
基板温度;300℃
反応系内圧力;10Torr(約1.33kPa)
蒸着時間;30分
(膜特性(XPS-depth測定))
膜厚;50nm以上
XPS分析;マグネシウム酸化膜
炭素含有率;30%(炭素原子換算)
窒素含有率;検出されず(そもそも原料に窒素原子が存在しない)
以上の結果から、本発明のビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物を用いることにより、炭素原子や窒素原子等の不純物を含まない高品質のマグネシウム含有薄膜(マグネシウム酸化膜)を製造することができることが判明した。
参考例B1((1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの合成)
Figure 0005857970
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、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタン2.15g(16.5mmol)とヘキサン15mlを加えた。次いで、液温を0℃に保ちながら、1.65mol/lのn−ブチルリチウム・へキサン溶液10ml(16.5mmol)をゆるやかに滴下し、攪拌しながら同温度で30分間、20℃で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し、(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム2.13gを得た(単離収率;95%)。
なお、(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.95(2H,t,6.0Hz)、2.91(1H,quint,6.2Hz)、2.44(2H,t,6.0Hz)、2.18(6H,s)、0.99(6H,d,6.2Hz)
実施例B1(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(II)(コバルト化合物(8)の合成)
Figure 0005857970
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、塩化コバルト(II)(予め乾燥させた無水物)0.500g(3.85mmol)及びテトラヒドロフラン10mlを加え、混合して2時間攪拌させた。次いで、液温を0℃に保ちながら、参考例B1と同様な方法で得られた1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.05g(7.71mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlをゆるやかに滴下した。その後、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、濃縮物にヘキサン50mlを加えて攪拌させた。濾過後、得られた濾液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(80℃、13.3Pa)し、濃緑色固体として、(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(II)1.0gを得た(単離収率;80%)。
なお、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
融点;68〜69℃
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるコバルト含有量;19.2質量%
(計算値;18.6質量%)
参考例B2(1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの合成
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A4で得られた1−s−ブチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン2.59g(16.5mmol)とヘキサン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)を緩やかに滴下した。滴下後、混合液を0℃で30分間攪拌した後、撹拌しながら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−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’リチウムを得た。なお、1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’リチウムは他に精製を行わず、次の反応に用いた。
参考例B3(1−t−ペンチルアミノ−2−ジメチルアミノエタンの合成)
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)エタンクロリド塩酸塩20.6g(143mmol)、t−ペンチルアミン74.0g(859mmol)を加えた後、8時間加熱還流をした。反応終了後、反応混合物をヘキサン100mlで2回濾過、洗浄し、ヘキサン層を減圧下で濃縮した。濃縮物を減圧蒸留(120℃、11.0kPa)して、1−t−ペンチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン13.5gを得た(単離収率;60%)。
実施例B2(ビス(1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(10))の合成)
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B2で得られた1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムのテトラヒドロフラン溶液20mlを、液温を0℃に保ちながら緩やかに滴下した後、撹拌しながら20℃で6時間反応させた。反応終了後、減圧下で濃縮し、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、得られた濃縮物を減圧下で蒸留(90℃、13.3Pa)し、濃緑色液体として(ビス(1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト0.8gを得た(単離収率27%)。
なお、ビス(1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルトは以下の物性値で示される新規な化合物であった。
ICP分析によるCo含有量;16.03wt%(計算値;17.06wt%)
参考例B4(1−t−ペンチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの合成
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B3で得られた1−t−ペンチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン2.69g(16.5mmol)とヘキサン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)を緩やかに滴下した。滴下後、混合液を0℃で30分間攪拌した後、撹拌しながら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−ペンチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’リチウムを得た。なお、1−t−ペンチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’リチウムは他に精製を行わず、次の反応に用いた。
実施例B3(ビス(1−t−ペンチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(12))の合成)
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B4で得られた1−t−ペンチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムのテトラヒドロフラン溶液20mlを、液温を0℃に保ちながら緩やかに滴下した後、撹拌しながら20℃で6時間反応させた。反応終了後、減圧下で濃縮し、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、得られた濃縮物を減圧下で蒸留(100℃、13.3Pa)し、濃緑色液体として(ビス(1−t−ペンチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト1.45gを得た(単離収率47%)。
なお、ビス(1−t−ペンチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルトは以下の物性値で示される新規な化合物であった。
ICP分析によるCo含有量;15.80wt%(計算値;15.80wt%)
実施例B4(ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(9))の合成)
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D3で得られた1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムのテトラヒドロフラン溶液20mlを、液温を0℃に保ちながら緩やかに滴下した後、撹拌しながら20℃で6時間反応させた。反応終了後、減圧下で濃縮し、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、得られた濃縮物を減圧下で蒸留(95℃、13.3Pa)し、濃緑色固体として(ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト1.2gを得た(単離収率42%)。
なお、ビス(1−t−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルトは以下の物性値で示される新規な化合物であった。
ICP分析によるCo含有量;16.5wt%(計算値;17.1wt%)
実施例B5(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
実施例B1で得られたビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(II)(コバルト化合物(8))を用いて、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。
評価試験には、図2に示す装置を使用した。気化器3(ガラス製アンプル)にあるコバルト化合物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もしくは水素ガス、酸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。
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。
(蒸着条件)
コバルト原料;ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(II)(コバルト化合物(8))
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;10sccm
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
(膜特性(SEM及びXPS-depth測定))
膜厚;400nm
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
実施例B6(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
実施例B2で得られたビス(1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(II)(コバルト化合物(10))を用いて、実施例B5と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。
(蒸着条件)
コバルト原料;ビス(1−s−ブチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)コバルト(コバルト化合物(10))
気化温度;80℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量;20sccm
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
(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
比較例B1(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
ビス(N−t−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(特許文献8に記載の化合物)を用いて、実施例B5と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。
(蒸着条件)
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;10sccm
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
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;40nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;3%(炭素原子換算)
窒素含有率;7%(窒素原子換算)
以上の結果から、本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物は、短時間でコバルト含有薄膜を製造することができる(高成膜レート)とともに、炭素原子や窒素原子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原料となり得ることが判明した。
参考例C1(1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−イソプロピルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物の合成)
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)、イソプロピルアミン56.1g(949mmol)及び水3mlを加えた後、攪拌しながら40〜50℃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(105℃、13.3kPa)して、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−イソプロピルアミノ−1−ジメチルアミノプロパン混合物(混合比8:2)18.2gを得た(単離収率;82%)。
なお、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−イソプロピルアミノ−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。
H−NMR(CDCl,δ(ppm));0.89(3H,s,for major isomer),0.97(3H,s,for minor isomer),1.05,1.07(each 3H,each d,J=6.3Hz,for major isomer),1.05,1.10(each 3H,each d,J=6.3Hz,for minor isomer),1.52(1H,drs),2.19(6H,s,for minor isomer),2.20(6H,s,for major isomer),2.48(2H,d,J=6.8Hz,for major isomer),2.50(2H,d,J=6.8Hz,for minor isomer),2.68−2.89(2H,m)
参考例C2(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム及び2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム混合物の合成)
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C1で得られた1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−イソプロピルアミノ−1−ジメチルアミノプロパンの混合物(混合比8:2)2.15g(16.5mmol)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−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム及び2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの混合物を得た。
なお、1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム及び2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム混合物は、そのまま次の反応へ用いた。
実施例C1(ビス(1−イソプロピルアミド−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(1c))、ビス(2−イソプロピルアミド−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(1j))及び(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−イソプロピルアミド−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(1q))混合物の合成)
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C2で得られた1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム及び2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノエタン−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(95℃、13.3Pa)させて、暗褐色固体として、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト混合物1.9gを得た(単離収率;67%)。
なお、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト、ビス(2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト及び(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−イソプロピルアミド−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。
融点;90℃
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるコバルト含有量;16.4質量%
(計算値;17.06質量%)
参考例C3(1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパンの合成)
攪拌装置、温度計及び滴下漏斗を備えた内容積200mlのフラスコに、参考例C1で得られた1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン及び2−イソプロピルアミノ−1−ジメチルアミノプロパンの混合物(混合比8:2)12.0g(75.9mmol)、メタノール50mLを加えた後、撹拌しながら60〜70℃に加熱した。次いで、シュウ酸13.7g(151.8mmol)、メタノール60mLの溶液をゆるやかに滴下した後、撹拌しながら20℃にて1時間反応させた。反応混合液を濾過後、濾液を減圧下で濃縮し、濃縮物に水100mL、水酸化カリウム17.0g(303.6mmol)を加えた。次いで、クロロホルム50mLで3回抽出した後、減圧下で濃縮し、得られた濃縮物を減圧蒸留(105℃、13.3kPa)して、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン7.6gを得た(単離収率;76%)。
なお、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパンの物性値は以下の通りであった。なお、純度はH−NMRより100%であった。
H−NMR(CDCl,δ(ppm));0.89(3H,s),1.05,1.07(each 3H,each d,J=6.3Hz),1.75(1H,drs),2.20(6H,s),2.49(2H,d,J=6.8Hz),2.68−2.83(2H,m)
参考例C4((1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウムの合成)
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C3で得られた1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノプロパン2.15g(16.5mmol)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−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウムを得た。
なお、1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウムは、そのまま次の反応へ用いた。
実施例C2(ビス(1−イソプロピルアミド−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(1c))の合成)
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C4で得られた1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム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(95℃、13.3Pa)させて、暗褐色固体として、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト1.2gを得た(単離収率;43%)。
参考例C5(1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノプロパン及び2−s−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパンの混合物の合成)
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)、s−ブチルアミン69.4g(949mmol)を加えた後、攪拌しながら80〜90℃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(110℃、11kPa)して、1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノプロパン及び2−s−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)21.7gを得た(単離収率;87%)。
なお、1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノプロパン及び2−s−ブチルアミノ−1−ジメチルアミノプロパンの混合物の物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δ(ppm));0.95(9H,m),1.29(1H,m),1.50(1H,m),1.70(1H,br),2.20(6H,s),2.48(3H,m),2.73(1H,m)
参考例C6(1−(s−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−(s−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)
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C5で得られた1−(s−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノプロパン及び2−s−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)2.65g(16.5mmol)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−(s−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−(s−ブチルアミド)−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)リチウム混合物を得た。
なお、1−(s−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−(s−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。
実施例C3(ビス(1−(s−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(1e))、ビス(2−(s−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(1l))、及び(1−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−(s−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(1s))混合物の合成)
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C6で得られた1−(s−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−(s−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(105℃、13.3Pa)させて、暗褐色液体として、(ビス(1−(s−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−(s−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−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−(s−ブチルアミド)−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルトの混合物2.1gを得た(単離収率;68%)。
なお、ビス(1−(s−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−(s−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−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−(s−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。
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるコバルト含有量;15.3質量%
(計算値;15.8質量%)
参考例C7(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)
Figure 0005857970
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%)。
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。
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)
参考例C8(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)
Figure 0005857970
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。
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。
実施例C4(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(1d))、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(1k))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(1r))混合物の合成)
Figure 0005857970
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%)。
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。
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%)
実施例C5(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
実施例C1で得られたコバルト化合物を用いて、実施例B5と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
(蒸着条件)
コバルト原料;実施例C1で得られたコバルト化合物
(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(化合物(1c))、ビス(2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(化合物(1j))及び(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−イソプロピルアミド−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(化合物(1q))混合物)
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
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;300nm
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
実施例C6(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
実施例C2で得られたコバルト化合物を用いて、実施例B5と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
(蒸着条件)
コバルト原料;実施例C2で得られたコバルト化合物
(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(化合物(1c))
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
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;300nm
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
実施例C7(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
実施例C3で得られたコバルト化合物を用いて、実施例B5と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
(蒸着条件)
コバルト原料;実施例C3で得られたコバルト化合物
(ビス(1−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(化合物(1e))、ビス(2−(s−ブチルアミド)−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(化合物(1l))、及び(1−(s−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノプロパン−N,N’)(2−(s−ブチルアミド)−1−ジメチルアミノプロパン−N,N’)コバルト(化合物(1s))混合物)
気化温度;100℃
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
(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
実施例C8(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
実施例C4で得られたコバルト化合物を用いて、実施例B5と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
(蒸着条件)
コバルト原料;実施例C4で得られたコバルト化合物
(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(コバルト化合物(1d))、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(1k))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(1r))混合物)
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;30sccm
アンモニア流量;30sccm
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
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;300nm
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
比較例C1(蒸着実験;コバルト含有薄膜の製造)
ビス(N−t−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(特許文献8記載の化合物)を用いて、実施例B5と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りである。
(蒸着条件)
コバルト化合物;ビス(N−t−ブチル−N’−エチルプロピオンアミジナト)コバルト(特許文献8記載の化合物)
気化温度;90℃
Heキャリアー流量;10sccm
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
(膜特性(SEM及びXPS−depth測定))
膜厚;40nm
XPS分析;コバルト膜
炭素含有率;3%(炭素原子換算)
窒素含有率;7%(窒素原子換算)
以上の結果から、本発明のビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物は、短時間でコバルト含有薄膜を製造することができる(高い成膜レート)とともに、炭素原子や窒素原子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原料となり得ることが判明した。
参考例D1((1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの合成)
Figure 0005857970
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、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタン2.1g(16mmol)とヘキサン15mlを加えた。次いで、液温を0℃に保ちながら、1.6mol/lのn−ブチルリチウム・へキサン溶液10ml(16mmol)をゆるやかに滴下し、攪拌しながら同温度で30分間、20℃で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し、(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム2.1gを得た(単離収率;94%)。
なお、(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.95(2H,t,6.0Hz)、2.91(1H,quint,6.2Hz)、2.44(2H,t,6.0Hz)、2.18(6H,s)、0.99(6H,d,6.2Hz)
実施例D1(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)(マンガン化合物(8))の合成)
Figure 0005857970
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、塩化マンガン(II)(予め乾燥させた無水物)0.48g(3.8mmol)及びテトラヒドロフラン10mlを加え、混合して2時間攪拌させた。次いで、液温を0℃に保ちながら、参考例D1と同様な方法で得られた(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.0g(7.6mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlをゆるやかに滴下した。その後、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、濃縮物にヘキサン50mlを加えて攪拌させた。濾過後、得られた濾液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(80℃、13.3Pa)し、淡褐色液体として、(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)1.0gを得た(単離収率;84%)。
なお、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるマンガン含有量;17.7質量%
(計算値;17.5質量%)
参考例D2(1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの合成)
参考例D1において、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンを1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン2.3g(16mmol)に変更したこと以外は、参考例D1と同様に反応を行い、1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム2.4gを得た(単離収率;96%)。
実施例D2(ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)(マンガン化合物(9))の合成)
実施例D1において、1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムのテトラヒドロフラン溶液を、1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.1g(7.6mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlに変更したこと以外は、実施例D1と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で昇華(90℃、13Pa)させて、淡緑褐色固体として、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン1.1gを得た(単離収率;85%)。
なお、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
融点;70〜71℃
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるマンガン含有量;16.5質量%
(計算値;16.1質量%)
実施例D3(蒸着実験;マンガン含有薄膜の製造)
実施例D2で得られたビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)(マンガン化合物(9))を用いて、CVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。
評価試験には、図2に示す装置を使用した。気化器3(ガラス製アンプル)にあるマンガン化合物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もしくは水素ガス、酸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マンガン化合物は、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上にマンガン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。
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。
(蒸着条件1)
マンガン原料;ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)(マンガン化合物(9))
気化温度;50℃
Heキャリアー流量;60sccm
水素流量;10sccm
基板材料;Siウェハー
基板温度;300℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
(膜特性(SEM及びXPS-depth測定と四探針法による抵抗率))
膜厚;100nm
XPS分析;マンガン膜
抵抗率;(1.6〜1.9)×10−6Ωm
(蒸着条件2)
マンガン原料;ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)マンガン(II)(マンガン化合物(9))
気化温度;50℃
Heキャリアー流量;60sccm
アンモニア流量;10sccm
基板材料;SiOウェハー
基板温度;200℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
(膜特性(外観観察))
膜外観;金属光沢のあるMn含有膜が形成された。
比較例D1(蒸着実験;マンガン含有薄膜の製造)
ビス(N,N’−ジイソプロピルペンタンアミジナト)マンガン(非特許文献9及び10記載の化合物)を用いて、実施例D3と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。
(蒸着条件3)
気化温度;70℃
Heキャリアー流量;60sccm
水素流量;10sccm
基板材料;Siウェハー
基板温度;300℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
実施例D3とほぼ同様な条件(蒸着条件3)では成膜できなかった。
(蒸着条件4)
気化温度;70℃
Heキャリアー流量;60sccm
水素流量;10sccm
基板材料;Siウェハー
基板温度;350℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
(膜特性(膜厚および四探針法による抵抗率))
膜厚;10nm以下
抵抗率;測定不可
以上の結果から、本発明のビス(アミドアミノアルカン)マンガン化合物は、より低温かつ短時間でマンガン含有薄膜を製造することができる(高成膜レート)とともに、低抵抗(炭素原子等の不純物を含まない)で高品質のマンガン含有薄膜を製造する原料となり得ることが判明した。
実施例E1(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II)の合成)
Figure 0005857970
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、塩化亜鉛(II)(予め乾燥させた無水物)0.52g(3.8mmol)及びテトラヒドロフラン10mlを加え、混合して2時間攪拌させた。次いで、液温を0℃に保ちながら、参考例D1と同様な方法で得られた(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.0g(7.6mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlをゆるやかに滴下した。その後、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、濃縮物にヘキサン50mlを加えて攪拌させた。濾過後、得られた濾液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(80℃、13.3Pa)し、無色透明液体として、(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II)1.1gを得た(単離収率;89%)。
なお、ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));3.01(4H,t,6.0Hz)、2.91(2H,quint,6.2Hz)、2.52(4H,t,6.0Hz)、2.27(12H,s)、1.03(12H,d,6.2Hz)
誘導結合プラズマ(ICP)分析による亜鉛含有量;19.8質量%
(計算値;20.2質量%)
実施例E2(ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II)の合成)
Figure 0005857970
実施例E1において、(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムのテトラヒドロフラン溶液を、参考例D2と同様な方法で得られた(1−(t−ブチルアミノ)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.1g(7.6mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlに変更したこと以外は、実施例E1と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で昇華(90℃、13Pa)させて、白色固体として、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II)1.2gを得た(単離収率;90%)。
なお、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));3.03(4H,t,6.0Hz)、2.50(4H,t,6.0Hz)、2.26(12H,s)、1.11(18H,s)
融点;98〜100℃
誘導結合プラズマ(ICP)分析による亜鉛含有量;18.5質量%
(計算値;18.6質量%)
実施例E3(蒸着実験;亜鉛含有薄膜の製造)
実施例E1で得られた(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II))を用いて、実施例D3と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。
(蒸着条件1)
亜鉛原料;実施例E1で得られた亜鉛化合物
(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)亜鉛(II))
気化温度;40℃
Heキャリアー流量;100sccm
酸素流量;10sccm
基板材料;SiOウェハー
基板温度;300℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
(膜特性(XPS-depth測定))
膜厚;50nm以上
XPS分析;亜鉛酸化膜
炭素含有率;検出されず
窒素含有率;検出されず
比較例E1(蒸着実験;亜鉛含有薄膜の製造)
ビス(アセチルアセトナト)亜鉛(特許文献14記載の化合物)を用いて、実施例E3と同様にCVD法による蒸着実験を行い、成膜特性を評価した。蒸着条件及び膜特性は以下の通りであった。
(蒸着条件2)
気化温度;50℃
Heキャリアー流量;30sccm
酸素流量;10sccm
基板材料;SiOウェハー
基板温度;300℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
実施例E3とほぼ同様な条件(蒸着条件2)では成膜できなかった。
(蒸着条件3)
気化温度;50℃
Heキャリアー流量;30sccm
酸素流量;10sccm
基板材料;SiOウェハー
基板温度;450℃
反応系内圧力;1.33kPa
蒸着時間;30分
(膜特性(XPS-depth測定))
膜厚;50nm以上
XPS分析;亜鉛酸化膜
炭素含有率;5%(炭素原子換算)
窒素含有率;検出されず(そもそも原料に窒素原子が存在しない)
以上の結果から、本発明のビス(アミドアミノアルカン)亜鉛化合物を用いることにより、炭素原子や窒素原子等の不純物を含まない高品質の亜鉛含有薄膜(亜鉛酸化膜)を製造することができることが判明した。
実施例F1(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)鉄(II)の合成)
Figure 0005857970
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、塩化鉄(II)(予め乾燥させた無水物)0.48g(3.8mmol)及びテトラヒドロフラン10mlを加え、混合して2時間攪拌させた。次いで、液温を0℃に保ちながら、参考例D1と同様な方法で得られた1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.0g(7.6mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlをゆるやかに滴下した。その後、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、濃縮物にヘキサン50mlを加えて攪拌させた。濾過後、得られた濾液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(80℃、13.3Pa)し、褐色透明液体として、(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)鉄(II)1.0gを得た(単離収率;84%)。
なお、(ビス(1−イソプロピルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)鉄(II)は以下の物性値で示される新規な化合物である。
誘導結合プラズマ(ICP)分析による鉄含有量;18.2質量%
(計算値;17.8質量%)
実施例G1(ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ニッケルの合成)
Figure 0005857970
実施例E2において、塩化亜鉛(II)を塩化ニッケル(II)0.49g(3.8mmol)に変更したこと以外は、実施例E2と同様に反応を行い、濃縮後、減圧下で昇華(90℃、13Pa)させて、褐色固体として、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ニッケル0.80gを得た(単離収率;61%)。
なお、ビス(1−(t−ブチルアミド)−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ニッケル(II)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
融点;90〜92℃
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるニッケル含有量;17.4質量%
(計算値;17.0質量%)
参考例H1((1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウムの合成)
参考例D1において、1−イソプロピルアミノ−2−ジメチルアミノエタンを1−メチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン1.6g(16mmol)に変更したこと以外は、参考例D1と同様に反応を行い、(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.6gを得た(単離収率;92%)。
実施例H1(トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)インジウム(III)の合成)
Figure 0005857970
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、塩化インジウム(III)(予め乾燥させた無水物)0.84g(3.8mmol)及びテトラヒドロフラン10mlを加え、混合して2時間攪拌させた。次いで、液温を0℃に保ちながら、参考例H1で得られた(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)リチウム1.1g(11mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlをゆるやかに滴下した。その後、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、濃縮物にヘキサン50mlを加えて攪拌させた。濾過後、得られた濾液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(130℃、13.3Pa)し、淡黄色半固体(ワックス状)として、トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)インジウム(III)1.2gを得た(単離収率;75%)。
なお、トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)インジウム(III)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.95(6H,t,5.6Hz)、2.83(9H,s)、2.44(6H,t,5.6Hz)、2.26(18H,s)
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるインジウム含有量;26.8質量%
(計算値;27.5質量%)
実施例I1((1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ナトリウムの合成)
Figure 0005857970
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、金属ナトリウム0.21g(9.0mmol)、1−メチルアミノ−2−ジメチルアミノエタン1.0g(10mmol)、イソプレン1.4g(20mmol)、ヘキサン25mlを20℃で加えて、同温度で20時間攪拌した。反応終了後、反応液をアルゴン雰囲気下で濾過後、濾物をヘキサン20mlで洗浄した。濾物を真空下で乾燥し、(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ナトリウム0.9gを得た(単離収率;80%)。
なお、(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ナトリウムは以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.98(2H,t,6.0Hz)、2.97(3H,s)、2.42(2H,t,6.0Hz)、2.16(6H,s)
実施例J1(トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)イットリウム(III)の合成)
Figure 0005857970
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、塩化イットリウム(III)(予め乾燥させた無水物)0.74g(3.8mmol)及びテトラヒドロフラン10mlを加え、混合して2時間攪拌させた。次いで、液温を0℃に保ちながら、実施例I1で得られた(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ナトリウム1.4g(11mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlをゆるやかに滴下した。その後、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、濃縮物にヘキサン50mlを加えて攪拌させた。濾過後、得られた濾液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(140℃、13.3Pa)し、淡黄色半固体(ワックス状)として、(トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)イットリウム(III)0.60gを得た(単離収率;40%)。
なお、トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)イットリウム(III)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.49(6H,t,6.0Hz)、2.30(9H,s)、2.26(6H,t,6.0Hz)、2.14(18H,s)
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるイットリウム含有量;21.9質量%
(計算値;22.7質量%)
実施例K1(トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ランタン(III)の合成)
Figure 0005857970
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、ヨウ化ランタン(III)(予め乾燥させた無水物)1.97g(3.8mmol)及びテトラヒドロフラン20mlを加え、混合して2時間攪拌させた。次いで、液温を0℃に保ちながら、実施例I1で得られた(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ナトリウム1.4g(11mmol)のテトラヒドロフラン溶液10mlをゆるやかに滴下した。その後、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、濃縮物にヘキサン50mlを加えて攪拌させた。濾過後、得られた濾液を減圧下で濃縮した後、濃縮物を減圧下で蒸留(140℃、13.3Pa)し、淡黄色半固体(ワックス状)として、(トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ランタン(III)0.50gを得た(単離収率;30%)。
なお、トリス(1−メチルアミド−2−ジメチルアミノエタン−N,N’)ランタン(III)は、以下の物性値で示される新規な化合物である。
H−NMR(テトラヒドロフラン−d,δ(ppm));2.90(6H,t,6.0Hz)、2.84(9H,s)、2.70(6H,t,6.0Hz)、2.31(18H,s)
誘導結合プラズマ(ICP)分析によるランタン含有量;30.2質量%
(計算値;31.4質量%)
本発明により、簡便な方法によって金属含有薄膜を製造することができる、新規な(アミドアミノアルカン)金属化合物を提供することが出来る。又、当該金属化合物を用いて、CVD法により、成膜対象物上に金属含有薄膜を製造する方法も提供することが出来る。本発明の(アミドアミノアルカン)金属化合物は、CVD法による金属含有薄膜の製造に適しており、工業的に好適なものである。
ビス(アミドアミノアルカン)マグネシウム化合物は、例えば、マグネシウム含有薄膜製造材料、重合用触媒、医薬や農薬等の製造原料として有用な化合物である。ビス(アミドアミノアルカン)コバルト化合物は、例えば、コバルト含有薄膜製造材料、重合用触媒、医薬や農薬等の製造原料として有用な化合物である。ビス(アミドアミノアルカン)マンガン化合物は、例えば、マンガン含有薄膜製造材料、重合用触媒、医薬や農薬等の製造原料として有用な化合物である。ビス(アミドアミノアルカン)亜鉛化合物は、例えば、マンガン含有薄膜製造材料、重合用触媒、医薬や農薬等の製造原料として有用な化合物である。
(図1)
1.キャリアガス(He)
2.希釈ガス(He)
3.反応ガス(O
4.マスフローコントローラー
5.マスフローコントローラー
6.マスフローコントローラー
7.マグネシウム原料容器(気化器)
8.恒温槽
9.反応器
10.基板
11.反応器ヒーター
12.圧力計
13.トラップ
14.真空ポンプ
(図2)
3 気化器
4 反応器
10B 気化器ヒータ
10C 反応器ヒータ
20 原料(アミドアミノアルカン)金属化合物
21 基板

Claims (7)

  1. 一般式(1)
    Figure 0005857970
    (式中、Mは金属原子を示し、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は同一でも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。Zは−CH CH −、−CH CH CH −、又は−CHCH −CH を示す。nは配位子の数を示し、金属Mの価数に等しく、1〜3の整数を示す。
    但し、MがLi(リチウム)、Be(ベリリウム)、Ge(ゲルマニウム)、Nd(ネオジム)である場合、MがMg(マグネシウム)であり、Rがメチル基である場合、MがZn(亜鉛)であり、Rがメチル基である場合、及びMがBi(ビスマス)であり、Rがt−ブチル基である場合を除く。また、nが2以上の場合、2つ以上の配位子は同一でも異なっていてもよい。)
    で示される(アミドアミノアルカン)金属化合物。
  2. Mが、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、イットリウム、ランタン又はインジウムである請求項1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物。
  3. 一般式(2a)又は(2b)
    Figure 0005857970
    (式中、Mは金属原子を示し、R及びRは同一でも異なっていても良く、炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示す。)
    で示されるモノ又はジアルキル金属化合物と、一般式(3)
    Figure 0005857970
    (式中、R、R、R及びZは前記と同義である。)
    で示されるジアミノアルカン化合物とを反応させることを特徴とする、一般式(1)
    Figure 0005857970
    (式中、M、R、R、R、Z及びnは前記と同義である。)
    で示される請求項1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物の製造方法。
  4. 一般式(4a)
    Figure 0005857970
    (式中、Rは炭素原子数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示し、Aはアルカリ金属原子を示す。)
    で示されるアルキルアルカリ金属化合物又はアルカリ金属と、一般式(3)
    Figure 0005857970
    (式中、R、R、R及びZは前記と同義である。)
    で示されるジアミノアルカン化合物とを反応させて、一般式(5)
    Figure 0005857970
    (式中、R、R、R、A及びZは前記と同義である。)
    で示される(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物を得、次いで、
    この(アミドアミノアルカン)アルカリ金属化合物と、一般式(6)
    Figure 0005857970
    (式中、Mは金属原子を示し、Xはハロゲン原子を示し、nはハロゲン原子の数を示し、金属Mの価数に等しく、1〜3の整数を示す。)
    で示されるハロゲン化金属化合物とを反応させることを特徴とする、一般式(1)
    Figure 0005857970
    (式中、M、R、R、R、Z及びnは前記と同義である。)
    で示される請求項1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物の製造方法。
  5. 一般式(7)
    Figure 0005857970
    (式中、Mは金属原子を示し、前記と同義である。)
    で示される金属と、一般式(3)
    Figure 0005857970
    (式中、R、R、R及びZは前記と同義である。)
    で示されるジアミノアルカン化合物とを反応させることを特徴とする、一般式(1)
    Figure 0005857970
    (式中、R、R、R、M、Z及びnは前記と同義である。)
    で示される請求項1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物の製造方法。
  6. 請求項1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物を供給源として用いた化学気相蒸着法による金属含有薄膜の製造方法。
  7. 請求項1記載の(アミドアミノアルカン)金属化合物を含む金属含有薄膜形成用原料。

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