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KR100600468B1 - Process for producing cycloalkene copper precursors - Google Patents

Process for producing cycloalkene copper precursors Download PDF

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KR100600468B1
KR100600468B1 KR1020037013540A KR20037013540A KR100600468B1 KR 100600468 B1 KR100600468 B1 KR 100600468B1 KR 1020037013540 A KR1020037013540 A KR 1020037013540A KR 20037013540 A KR20037013540 A KR 20037013540A KR 100600468 B1 KR100600468 B1 KR 100600468B1
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

구리박막의 화학기상증착을 위한 휘발성 구리 전구체의 형성 방법은 (n-R-m-시클로헥센)Cu(I)(hfac) (식 중, n,m = 1 - 6) 또는 (n-R-m-시클로펜텐)Cu(I)(hfac) (식 중, n,m = 1 - 5) 의 화학식(식 중, R은 메틸 및 에틸과 같은 알킬이다)의 화학식을 갖는 휘발성 액체의 형성을 포함한다.A method of forming a volatile copper precursor for chemical vapor deposition of a copper thin film is (nRm-cyclohexene) Cu (I) (hfac) (wherein n, m = 1-6) or (nRm-cyclopentene) Cu (I formation of a volatile liquid having the formula of (hfac), where n, m = 1-5, wherein R is alkyl such as methyl and ethyl.

Figure 112006006345761-pct00009
Figure 112006006345761-pct00009

Description

시클로알켄 구리 전구체의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING CYCLOALKENE COPPER PRECURSORS}Process for producing cycloalkene copper precursor {PROCESS FOR PRODUCING CYCLOALKENE COPPER PRECURSORS}

본 발명은 휘발성 액체 구리 전구체의 합성 및 구리금속 박막의 화학기상증착에서 그의 응용에 관한 것이다.The present invention relates to the synthesis of volatile liquid copper precursors and their application in chemical vapor deposition of copper metal thin films.

최근, 구리금속박막의 화학기상증착이 큰 관심을 끌고 있다. 그의 낮은 저항성( ~1.7

Figure 112003038534279-pct00001
)및 높은 전자이동(electromigration) 저항성 때문에, 구리금속 박막재료가 집적회로내 금속 배선(interconnections)으로 사용하기에 이상적이라고 생각된다.In recent years, chemical vapor deposition of copper metal thin films has attracted great attention. Its low resistance (~ 1.7
Figure 112003038534279-pct00001
And the high electromigration resistance, it is believed that copper metal thin film materials are ideal for use as metal interconnections in integrated circuits.

구리의 화학기상증착(CVD)는 안정하면서도 휘발성인 전구체의 사용을 요구하고 있다. 상업화의 목적으로, 구리 전구체의 비용은 문제가 되고 있다. 덧붙여, 구리 전구체는 금속 질화물로 코팅된 기판에 우수한 접착력, 낮은 저항성 (~1.8

Figure 112003038534279-pct00002
), 표면구조에 대한 뛰어난 적합성, 그리고 우수한 전자이동 저항성을 가지고 있어야한다. 일반적으로 고온에서 수행되는 CVD 공정에서, 구리 전구체는 합리적인 증착속도를 달성하기에 충분한 증기압을 가지고 있어야 하며, 또한 CVD 액체 운반라인 또는 기화기에서 어떠한 분해 없이 증착 온도에서 안정해야한다.Chemical vapor deposition (CVD) of copper requires the use of stable, volatile precursors. For the purpose of commercialization, the cost of copper precursors is a problem. In addition, the copper precursor provides excellent adhesion, low resistance (~ 1.8 to substrates coated with metal nitrides).
Figure 112003038534279-pct00002
), It must have excellent suitability for surface structure and good electromigration resistance. In CVD processes, which are generally carried out at high temperatures, the copper precursor must have sufficient vapor pressure to achieve a reasonable deposition rate and must also be stable at the deposition temperature without any decomposition in the CVD liquid delivery line or vaporizer.

구리금속박막은 다양한 구리 전구체를 사용하여 화학기상증착에 의해 제조될수 있다. 1990년 D.B. Beach 등 공동 연구자들은 Chem. Mater. (2) 216 (1990)의 '유기금속원으로부터 고순도 구리의 저온 화학기상증착'이란 논문에서 (η5-C5H5)Cu(PMe3)를 사용하여 CVD에 의해 순수한 구리막을 수득하였다. 동시에, Hampden-Smith, M.J. 등 공동연구자들은 Chem. Mater. (2) 636 (1990)에서 (t-BuO)Cu(PMe3)를 사용하여 동일한 결과를 발표하였다. 그러나, 이들 구리막은 탄소와 인을 함유하고 있으며, 이 원소들은 집적회로내 배선으로 사용될때 오염물을 구성하여, 따라서 이들은 마이크로프로세스내 배선으로 사용될 수 없다. 1990년 초에 수행된 구리 전구체에 대한 연구는 구리금속박막의 화학기상증착에 사용시 아주 유망한 공급원으로 입증되어온 일련의 구리(I) 불소화 β-디케토네이트 착물의 평가에 집중되었다. Copper metal thin films can be prepared by chemical vapor deposition using various copper precursors. In 1990, co-authors such as DB Beach and Chem. Mater. (2) A pure copper film was obtained by CVD using (η 5 -C 5 H 5 ) Cu (PMe 3 ) in a paper entitled 'Low Temperature Chemical Vapor Deposition of High Purity Copper from Organic Metal Sources' of 216 (1990). At the same time, collaborators such as Hampden-Smith, MJ, et al. Mater. (2) 636 (1990) published the same result using (t-BuO) Cu (PMe 3 ). However, these copper films contain carbon and phosphorus, and these elements constitute contaminants when used for wiring in integrated circuits, and therefore they cannot be used for wiring in microprocesses. The study of copper precursors carried out in the early 1990s focused on the evaluation of a series of copper (I) fluorinated β-diketonate complexes that have proven to be very promising sources for use in chemical vapor deposition of copper metal thin films.

구리(I) 불소화 β-디케토네이트 착물은 1983년 5월 24일 특허허여된 '불소화 디케토네이트와 구리 또는 은 착물을 사용한 불포화 탄화수소의 분리 방법'의 미국특허 제 4,385,005 호 그리고 합성 방법과 유기 탄화수소의 분리에서 그의 응용으로 제시한, 1984년 1월 10일 특허허여된 '불소화 디케톤과 불포화 리간드에 의한 구리 또는 은 착물'의 미국특허 제 4,425,281 호에 기재된 바와 같이, Gerald Doyle에 의해 합성되었다. Copper (I) fluorinated β-diketonate complexes are described in U.S. Patent No. 4,385,005, entitled "Methods for Separation of Unsaturated Hydrocarbons Using Fluorinated Diketonates and Copper or Silver Complexes", issued May 24, 1983 Was synthesized by Gerald Doyle, as described in U.S. Patent No. 4,425,281, entitled 'Copper or Silver Complexes with Fluorinated Diketones and Unsaturated Ligands', issued January 10, 1984, for its application in the separation of hydrocarbons. .

1992년 3월 17일 특허허여된 Baum 등 공동 발명자들에 의한 '리간드 안정화 +1 금속 베타-디케토네이트 배위 착물 및 금속박막의 화학기상 증착에서 그의 용도'의 미국특허 제 5,096,737 호는 CVD 구리박막 제조를 위한 구리 전구체로서 구리(I) 불소화 β-디케토네이트 착물의 응용을 기술하고 있다. 구리박막은 이들 전구체를 사용하여 화학기상증착에 의해 제조되었다. 여러 액체 구리 전구체중에서, 1,6-디메틸 1,5-시클로옥타디엔 구리(I)헥사플루오로아세틸아세토네이트((DMCOD)Cu(hfac)) 및 헥신(hexyne) 구리(I) 헥사플루오로아세틸아세토네이트((HYN)Cu(hfac))와 혼합된 1,5-디메틸 1,5-시클로옥타디엔 구리(I) 헥사플루오로아세틸아세토네이트가 상세하게 평가되었다. (DMCOD)Cu(hfac)를 사용하여 증착된 구리박막은 금속 또는 금속 질화물 기판에 아주 우수한 접착력을 보여주었지만, 높은 저항성, 즉 ~ 2.5

Figure 112003038534279-pct00003
을 가지고 있으며, 낮은 증착속도를 가지고 있었고, (HYN)Cu(hfac)를 사용한 경우, 구리막은 TiN 기판에 대해 열악한 접착력과 높은 저항성, 즉 ~ 2.1
Figure 112003038534279-pct00004
을 가지고 있다.US Patent No. 5,096,737, entitled 'Liquid Stabilization +1 Metal Beta-diketonate Coordination Complexes and Their Use in Chemical Vapor Deposition of Metal Thin Films,' by co-inventors, issued March 17, 1992, discloses CVD copper thin films. The application of copper (I) fluorinated β-diketonate complexes as copper precursors for the preparation is described. Copper thin films were prepared by chemical vapor deposition using these precursors. Among various liquid copper precursors, 1,6-dimethyl 1,5-cyclooctadiene copper (I) hexafluoroacetylacetonate ((DMCOD) Cu (hfac)) and hexyne copper (I) hexafluoroacetyl 1,5-dimethyl 1,5-cyclooctadiene copper (I) hexafluoroacetylacetonate mixed with acetonate ((HYN) Cu (hfac)) was evaluated in detail. Copper thin films deposited using (DMCOD) Cu (hfac) showed very good adhesion to metal or metal nitride substrates, but high resistance, ie ~ 2.5
Figure 112003038534279-pct00003
In case of having a low deposition rate and using (HYN) Cu (hfac), the copper film has poor adhesion and high resistance to TiN substrate, ie ~ 2.1.
Figure 112003038534279-pct00004
Have

다른 화합물, 2-부틴(butyne) 구리(I)(hfac), 즉 ((BUY)Cu(hfac)는 낮은 저항성, ( ~ 1.93

Figure 112003038534279-pct00005
)의 구리막을 형성하지만, 빈약한 접착력을 가지고 있고, 상대적으로 고가이며, 화합물이 고체이기 때문에 CVD에 앞서 기화되어야한다.Another compound, 2-butyne copper (I) (hfac), i.e. ((BUY) Cu (hfac), has low resistance, (~ 1.93
Figure 112003038534279-pct00005
Copper film, but has poor adhesion, is relatively expensive, and the compound is solid and must be vaporized prior to CVD.

Norman 등 공동 발명자들에 의해 '구리의 화학기상증착을 위한 휘발성 액체 전구체'로 1992년 2월 4일 특허허여된 미국특허 제 5,085,731에 개시된 일련의 트리알킬비닐실란(TMVS)와 안정화된 구리(I)(hfac)의 형성은 개선된 구리박막을 제공한다. (hfac)Cu(TMVS)의 액체 구리 전구체를 사용하여 증착된 구리막은 낮은 저항성을 가지고 있으며, 기판에 대해 합리적인 접착성을 가지고 있다. 이러한 액체구 리 전구체는 일정 기간동안 CVD에 의해 구리금속 박막의 제조시에 사용되어 왔지만, 아직 몇가지 단점, 즉 안정성, 구리막에 대한 빈약한 접착력을 가지고 있으며, 트리메틸비닐실란 안정화제의 비용은 이러한 기술을 광범위하게 사용하는데 상당한 장애가 되고 있다.A series of trialkylvinylsilanes (TMVS) and stabilized copper (IVS) disclosed in U.S. Patent No. 5,085,731, issued February 4, 1992, as 'Volatile Liquid Precursors for Chemical Vapor Deposition of Copper' by co- inventors Norman et al. The formation of hfac provides an improved copper thin film. Copper films deposited using (hfac) Cu (TMVS) liquid copper precursors have low resistance and reasonable adhesion to the substrate. These liquid copper precursors have been used in the production of copper metal thin films by CVD for a period of time, but still have some drawbacks: stability, poor adhesion to copper films, and the cost of trimethylvinylsilane stabilizers There are significant obstacles to the widespread use of technology.

주목할 다른 참고 문헌은 다음과 같다.Other references to note are:

Gerald Doyle, K.A. Eriksen 및 D. Van Engen, Organometallics 4, 830(1985; Thomas H. Baum 및 Carl E. Larson, Chem. Mater. 4, 365 (1992); 및 Thomas H.Baum 및 Carl E. Larson, J. Electrochem. Soc. 140(1), 154(1993).Gerald Doyle, K.A. Eriksen and D. Van Engen, Organometallics 4, 830 (1985; Thomas H. Baum and Carl E. Larson, Chem. Mater. 4, 365 (1992); and Thomas H. Baum and Carl E. Larson, J. Electrochem. Soc. 140 (1), 154 (1993).

구리금속 박막의 화학기상증착을 위한 휘발성 구리 전구체의 형성 방법은 (n-R-m-시클로헥센)Cu(I)(hfac) (식 중, m,m = 1 - 6) 또는 (n-R-m-시클로펜텐)Cu(I)(hfac) (식 중, n.m = 1 - 5 )의 화학식(식 중, R은 메틸 및 에틸과 같은 알킬이다)을 가진 휘발성 액체의 형성을 포함한다. A method of forming a volatile copper precursor for chemical vapor deposition of a copper metal thin film is (nRm-cyclohexene) Cu (I) (hfac) (wherein m, m = 1-6) or (nRm-cyclopentene) Cu ( I) formation of volatile liquids having the formula of (hfac) (where nm = 1-5), wherein R is alkyl such as methyl and ethyl.

본 발명의 목적은 구리금속박막의 화학기상증착을 위한 높은 휘발성을 가진 일련의 신규 액체 구리전구체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a series of novel liquid copper precursors with high volatility for chemical vapor deposition of copper metal thin films.

본 발명의 다른 목적은 경제적이며 안정한 형태의 그러한 전구체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide such precursors in economical and stable form.

본 발명의 이들 및 다른 목적과 장점은 도면을 참고로 기술된 하기 기재 내용에 따라 더욱 명백하게 드러날 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become more apparent in accordance with the following description described with reference to the drawings.

도 1은 (n-R-m-시클로헥센)Cu(I)(hfac)의 구조를 묘사한다.1 depicts the structure of (n-R-m-cyclohexene) Cu (I) (hfac).

도 2는 (n-R-m-시클로펜텐)Cu(I)(hfac)의 구조를 묘사한다.2 depicts the structure of (n-R-m-cyclopentene) Cu (I) (hfac).

도 3은 (1-메틸-1-시클로헥센)Cu(I)(hfac)의 구조를 묘사한다.3 depicts the structure of (1-methyl-1-cyclohexene) Cu (I) (hfac).

본 발명을 수행하기위한 최상의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention

본 발명은 구리금속박막을 형성하기위한 일련의 휘발성 구리 전구체의 화학기상증착(CVD) 합성 및 이들 전구체의 합성을 포함한다. 이들 신규 액체 구리전구체를 사용하여 증착된 구리막은 우수한 전기적 특성 그리고 W, Ti, TiN, Ta, TaN, Al, Pt 등과 같은 금속 및 금속 질화물 기판에 대한 우수한 접착력을 보여준다.The present invention includes chemical vapor deposition (CVD) synthesis of a series of volatile copper precursors to form a copper metal thin film and the synthesis of these precursors. Copper films deposited using these new liquid copper precursors show excellent electrical properties and good adhesion to metal and metal nitride substrates such as W, Ti, TiN, Ta, TaN, Al, Pt and the like.

본 발명의 이러한 목적을 달성하기위해, 전구체는 To achieve this object of the invention, the precursor is

a. 구리박막을 형성할수 있도록 고휘발성의 액체 상이고 높은 구리의 증착속도를 가지고 있어야하며,a. It must be a high volatility liquid phase and have a high copper deposition rate to form a copper thin film,

b. 용이한 저장 및 취급을 위해 실온에서 안정해야하고,b. Should be stable at room temperature for easy storage and handling,

c. 상업화를 위해 합리적인 합성 비용을 가지고 있어야한다.c. Must have reasonable synthesis cost for commercialization

이러한 신규 구리 전구체를 사용하여 CVD에 의해 제조된 구리막은The copper film produced by CVD using this novel copper precursor was

a. TiN, WN, TaN 등과 같은 금속 및 금속 질화물 기판에 대한 우수한 접착력을 가지고 있어야 하며,a. Must have good adhesion to metal and metal nitride substrates such as TiN, WN, TaN, etc.

b. 낮은 저항성, 즉 〈 1.9

Figure 112003038534279-pct00006
을 가지고 있어야하고,b. Low resistance, i.e. <1.9
Figure 112003038534279-pct00006
Must have, and

c. 높은 전자이동 저항성을 가지고 있어야 하며,c. Have high electron transfer resistance,

d. 극도의 표면 모폴로지에 대해 뛰어난 적합성을 가지고 있어야한다.d. It must have excellent suitability for extreme surface morphology.

여기에 기술된 본 발명은 (1-메틸-1-시클로헥센)-구리(I)헥사플루오로아세틸 아세토네이트, 혹은 (1M1CH)Cu(I)(hfac)로 공지된 신규의 고휘발성 액상 금속박 구리 전구체의 제조를 포함한다. 1-메틸-1-시클로헥센의 가격은 100 g에 약 120.00 달러로서, 선행 기술에서 사용된 트리메틸비닐실란의 가격이 통상 100 g에 180.00 달러인 것에 비교하면, 아주 낮다. CVD 시험에서 이러한 전구체의 실험적인 사용은 이러한 신규 고휘발성 액체 구리박 금속 전구체가 목적하는 특성을 가지고 있으며, 상기 기술된 요건의 모두를 충족시킨다는 것이 입증되었다.The present invention described herein is a novel high volatility liquid metal foil copper known as (1-methyl-1-cyclohexene) -copper (I) hexafluoroacetyl acetonate, or (1M1CH) Cu (I) (hfac). Production of precursors. The price of 1-methyl-1-cyclohexene is about $ 120.00 for 100 g, which is very low compared to the price of trimethylvinylsilane used in the prior art is typically $ 180.00 for 100 g. Experimental use of such precursors in CVD tests has demonstrated that these novel high volatility liquid copper foil metal precursors have the desired properties and meet all of the requirements described above.

이들 신규 액체 구리전구체를 사용하여 증착된 구리막은 뛰어난 전기적 특성 그리고 W, Ti, TiN, Ta, TaN, Al, Pt 등과 같은 금속 및 금속 질화물 기판에 대한 우수한 접착력을 보여준다. 이들 유기금속 구리착물은 도 1에 나타낸 (n-R-m-시클로헥센)Cu(I)(hfac) (식 중, n,m = 1 - 6) 또는 도 2에 나타낸 (n-R-m-시클로펜텐)Cu(I)(hfac) (식 중, n,m = 1 - 5) 의 구조식(식 중, R은 메틸 및 에틸과 같은 알킬이다)로 표시된다. 바람직하게는 R은 CH3로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, (1-메틸-1-시클로헥센)Cu(I)(hfac) 화합물이 형성된다. Copper films deposited using these new liquid copper precursors show excellent electrical properties and good adhesion to metal and metal nitride substrates such as W, Ti, TiN, Ta, TaN, Al, Pt, and the like. These organometallic copper complexes include (nRm-cyclohexene) Cu (I) (hfac) (wherein n, m = 1-6) or (nRm-cyclopentene) Cu (I) shown in FIG. It is represented by the structural formula of (hfac) (where n, m = 1-5), wherein R is alkyl such as methyl and ethyl. Preferably, R is CH 3 , and as shown in FIG. 3, a (1-methyl-1-cyclohexene) Cu (I) (hfac) compound is formed.

합성과정에서 모든 단계는 공기가 없는 건조 글로브박스에서 수행되거나 혹은 표준 Schlenk 기술을 사용하여 수행되었다. 용매는 합성전에 정제되었다. 디클로로메탄을 사용하기전에 환류시키고 질소대기하에 수소화칼슘에 걸쳐 증류시켰다. 바람직한 구현예에서 1-메틸-1-시클로헥센과 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로아세틸아세톤은 각각 Aldrich와 Strem에서 공급받았으며, 추가적인 정제없이 공급받은대로 사용하였다.All steps in the synthesis were carried out in a dry glovebox without air or using standard Schlenk technology. The solvent was purified prior to synthesis. Dichloromethane was refluxed before use and distilled over calcium hydride under nitrogen atmosphere. In a preferred embodiment 1-methyl-1-cyclohexene and 1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetylacetone were supplied from Aldrich and Strem, respectively, and used as received without further purification.

유기금속 구리(I) 착물의 합성과정은 미국특허 제 4,385,005에 기술되어 있는데, 여기에서 일산화 구리를 디클로로메탄 또는 THF중 불포화 유기탄화수소 및 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로아세틸아세톤과 반응시켰다.The synthesis of organometallic copper (I) complexes is described in US Pat. No. 4,385,005, wherein copper monoxide is substituted with unsaturated organohydrocarbons in dichloromethane or THF and 1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetyl. Reacted with acetone.

이 반응은 하기 식으로 기술된다.This reaction is described by the following formula.

Figure 112003038534279-pct00007
Figure 112003038534279-pct00007

식에서 L은 불포화 유기 탄화수소 리간드이다.Where L is an unsaturated organic hydrocarbon ligand.

상기 기술된 합성과정에 따라, (1M1CH)Cu(I)(hfac)의 합성은 목적하는 생성물을 제공하였으나, 불행히도 실온에서 장시간에 걸쳐 불안정하였다. 이러한 안정성 문제를 해결하기위해, 약 5% 1-메틸-1-시클로헥센(생성물 중량으로)을 안정화를 위해 생성물에 도입하였다. 이러한 절차를 진행하여, 화합물을 한달동안 놓아둔후, 어떠한 고체 침전물도 관측되지 않았다.According to the above described synthesis procedure, the synthesis of (1M1CH) Cu (I) (hfac) provided the desired product, but unfortunately it was unstable for a long time at room temperature. To solve this stability problem, about 5% 1-methyl-1-cyclohexene (by product weight) was introduced into the product for stabilization. Following this procedure, after leaving the compound for one month, no solid precipitate was observed.

(1M1CH)Cu(I)(hfac)의 합성에서, 41.26 g(0.29몰)의 Cu2O를 200 mL의 CH2Cl2를 가지고 있는 500 ml 둥근바닥 플라스크에 첨가하였다. 이 플라스크에는 교반바가 부착되어 있다. 이러한 Cu2O 디클로로메탄 적색 용액에, 1-메틸-1-시클로헥센 57 ml (0.48 몰)을 첨가하였다. 이 용액을 실온에서 약 5분간 교반하고, 교반하면서 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로아세틸아세톤 100 g(0.48몰)을 도입시켰다. 일분후, 용액의 색상은 서서히 녹색으로 변화하였다. 이 녹색 용액을 10분 동안 더 연속적으로 교반시키고, 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛ 사이의 필터 기공 크기를 가지고 있는 셀라 이트를 통해 여과시켰다.In the synthesis of (1M1CH) Cu (I) (hfac), 41.26 g (0.29 mol) of Cu 2 O was added to a 500 ml round bottom flask with 200 mL of CH 2 Cl 2 . The flask is equipped with a stirring bar. To this Cu 2 O dichloromethane red solution, 57 ml (0.48 mol) of 1-methyl-1-cyclohexene were added. The solution was stirred at room temperature for about 5 minutes, and 100 g (0.48 mol) of 1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetylacetone were introduced while stirring. After one minute, the color of the solution slowly changed to green. This green solution was stirred for 10 minutes more continuously and filtered through celite having a filter pore size between about 10 μm and 25 μm.

이 녹색 여과액을 진공하에 2시간동안 스트리핑시킨후 35℃로 가열하고, 진공하에 30분동안 더 스트리핑시켰다. This green filtrate was stripped under vacuum for 2 hours and then heated to 35 ° C. and further stripped under vacuum for 30 minutes.

소량의 작은 녹색 결정을 함유한 녹색 액체 유기금속 구리화합물을 수득하였는데, 이를 미세 필터(1 ㎛)를 통해 여과시켜 hfac기준으로 82.64 퍼센트의 수율을 갖는 생성물 145.7 g을 수득하였다. H(hfac) 기준으로 이론적인 수율은 176.3 g이였다. 안정화를 위해, 이 생성물(138.621)에 1-메틸-1-시클로헥센(6.437 g)을 도입하였으며, 이 생성물(총 145.058 g)은 4.44%의 유리 1-메틸-1-시클로헥센을 함유하였다.A green liquid organometallic copper compound containing a small amount of small green crystals was obtained, which was filtered through a fine filter (1 μm) to give 145.7 g of product having a yield of 82.64 percent on a hfac basis. Theoretical yield was 176.3 g on H (hfac) basis. For stabilization, 1-methyl-1-cyclohexene (6.437 g) was introduced into this product (138.621), which contained 4.44% of free 1-methyl-1-cyclohexene.

NMR 구조분석을 QE 300 MHz NMR 기구에서 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.NMR structural analysis was performed on a QE 300 MHz NMR instrument, and the results are as follows.

1H NMR(C6D6) (1.22 (multi, 2, C6H7H2CH 3), 1 H NMR (C 6 D 6 ) (1.22 (multi, 2, C 6 H 7 H 2 CH 3 ),

1.30 (multi, 2, C6H7H2(CH3)), 1.41(s, 3, C6H 7H2(CH3)),1.30 (multi, 2, C 6 H 7 H 2 (CH 3 )), 1.41 (s, 3, C 6 H 7 H 2 (CH 3 )),

1.75 (multi, 2, C6H7H2(CH3))1.75 (multi, 2, C 6 H 7 H 2 (CH 3 ))

1.80 (multi, 2, C6H7H2(CH3))1.80 (multi, 2, C 6 H 7 H 2 (CH 3 ))

4.79 (multi, 1, C6H8H(CH3)), 6.15(s, 1, CF3C(O)CHC(O)CF 3)4.79 (multi, 1, C 6 H 8 H (CH 3 )), 6.15 (s, 1, CF 3 C (O) CHC (O) CF 3 )

(1M1CH)Cu(hfac) 액체 전구체를 사용하여 CVD에 의한 구리금속 박막의 결과는 아주 우수하였다. 구리박막은 금속 및 금속 질화물 기판에 대한 우수한 접착 력, 낮은 저항성( ~ 1.8

Figure 112003038534279-pct00008
)을 가지고 있으며, 아주 우수한 재현성을 보여준다. 이러한 전구체는 고휘발성이며, 아주 높은 증착속도, 즉 50℃의 초저온 기화기 온도에서 0.1 ml/분 액체 주입속도를 사용하여 분당 약 500 Å가 달성되었다.The results of copper metal thin films by CVD using (1M1CH) Cu (hfac) liquid precursors were very good. Copper thin films have excellent adhesion and low resistance to metal and metal nitride substrates (~ 1.8
Figure 112003038534279-pct00008
), And has very good reproducibility. This precursor is highly volatile and about 500 kW per minute was achieved using a very high deposition rate, i.e., 0.1 ml / min liquid injection rate, at a cryogenic vaporizer temperature of 50 ° C.

따라서, (1-메틸-1-시클로헥센)구리(I)(헥사플루오로아세틸아세토네이트)의 합성에 대해 새로운 합성 방법이 사용되었다. (1-메틸-1-시클로헥센)구리(I)(헥사플루오로아세틸아세토네이트)는 새로운 액체 구리 전구체로서, 안정화제로서 약 5%의 1-메틸-1-시클로헥센을 첨가함으로써 실온에서 안정하였으며, 고휘발성이였다. (1-메틸-1-시클로헥센)구리(I)(헥사플루오로아세틸아세토네이트)의 화학기상증착을 통해 제조된 구리막은 금속 및 금속 질화물에 대해 아주 우수한 접착력과 낮은 저항성을 가지고 있다. (1-메틸-1-시클로헥센)구리(I)(헥사플루오로아세틸아세토네이트)을 사용하여 화학기상증착에 의해 제조된 구리막은 IC 장치에 유용하며 아주 기능적이다.Thus, a new synthetic method was used for the synthesis of (1-methyl-1-cyclohexene) copper (I) (hexafluoroacetylacetonate). (1-methyl-1-cyclohexene) copper (I) (hexafluoroacetylacetonate) is a new liquid copper precursor which is stable at room temperature by adding about 5% of 1-methyl-1-cyclohexene as stabilizer And was highly volatile. Copper films prepared by chemical vapor deposition of (1-methyl-1-cyclohexene) copper (I) (hexafluoroacetylacetonate) have very good adhesion and low resistance to metals and metal nitrides. Copper films prepared by chemical vapor deposition using (1-methyl-1-cyclohexene) copper (I) (hexafluoroacetylacetonate) are useful for IC devices and are very functional.

본 발명의 바람직한 구현예 및 그의 여러 변형예가 개시되었지만, 첨부된 청구범위에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여기에 추가적인 변형과 수정이 가해질수 있음을 명백하다.While preferred embodiments of the invention and various variations thereof have been disclosed, it will be apparent that further modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (9)

하기를 포함하는 구리금속 박막의 화학기상증착을 위한 휘발성 액체 구리전구체의 형성 방법:A method of forming a volatile liquid copper precursor for chemical vapor deposition of a copper metal thin film comprising: 용기에 CH2Cl2 200 ml를 위치시키는 단계;Placing 200 ml of CH 2 Cl 2 in a vessel; Cu2O 약 41.26 g (0.29 몰)을 첨가하여 Cu2O 디클로로메탄 적색 용액을 형성하는 단계;Cu 2 O was added to about 41.26 g (0.29 mol) and Cu 2 O to form a red solution of dichloromethane; 1-메틸-1-시클로헥센 57 ml(0.48 몰)을 첨가하는 단계;Adding 57 ml (0.48 mol) of 1-methyl-1-cyclohexene; 약 5분간 실온에서 상기 용액을 교반하는 단계;Stirring the solution at room temperature for about 5 minutes; β-디케톤 약 0.48 몰을 첨가하는 단계;adding about 0.48 mole of β-diketone; 약 11분간 교반하는 단계;Stirring for about 11 minutes; 약 10 ㎛ 내지 25 ㎛의 필터 기공 크기를 갖는 셀라이트를 통해 상기 용액을 정제하는 단계;Purifying the solution through celite having a filter pore size of about 10 μm to 25 μm; 진공하에 약 2시간동안 용액을 스트리핑하는 단계;Stripping the solution under vacuum for about 2 hours; 진공하에 용액을 약 35℃로 가열하고 약 30분간 스트리핑하는 단계;Heating the solution to about 35 ° C. under vacuum and stripping for about 30 minutes; 용액을 약 1㎛의 기공 크기를 가진 미세 필터를 통해 여과하는 단계; 그리고 안정화를 위해 약 5 내지 10 중량%의 1-메틸-1-시클로헥센을 첨가하는 단계.Filtering the solution through a fine filter having a pore size of about 1 μm; And adding about 5-10% by weight of 1-methyl-1-cyclohexene for stabilization. 제 1 항에 있어서, β-디케톤 약 0.48 몰을 첨가하는 단계가 1,1,1,5,5,5-헥 사플루오로아세틸아세톤 약 100 g을 첨가하는 것을 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein adding about 0.48 mole of β-diketone comprises adding about 100 g of 1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetylacetone. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, (1-메틸-1-시클로헥센)Cu(I)(hfac) 의 화학식을 갖는 구리 전구체를 제조할 수 있도록, 안정화를 위해 1-메틸-1-시클로헥센 약 6.437 g의 첨가를 포함하는 방법.The 1-methyl-1-cyclohexene for stabilization according to claim 1 or 2, so that a copper precursor having a chemical formula of (1-methyl-1-cyclohexene) Cu (I) (hfac) can be prepared. And about 6.437 g of addition. (n-R-m-시클로헥센)Cu(I)(hfac) (식 중, n, m = 1 - 6) 및 (n-R-m-시클로펜텐)Cu(I)(hfac) (식 중, n, m = 1 - 5) (식 중, R은 알킬로서, 메틸과 에틸로 구성된 알킬의 군에서 선택됨) 로 이루어진 화학식의 군에서 선택된 화학식을 가진 휘발성 액체를 형성하는 것을 포함하는 구리금속박막의 화학기상증착을 위한 휘발성 구리 전구체의 형성 방법.(nRm-cyclohexene) Cu (I) (hfac) (wherein n, m = 1-6) and (nRm-cyclopentene) Cu (I) (hfac) where n, m = 1-5 Volatile copper for chemical vapor deposition of a copper metal thin film comprising forming a volatile liquid having a formula selected from the group of formulas wherein R is alkyl and is selected from the group of alkyls consisting of methyl and ethyl Method of forming the precursor. 제 4 항에 있어서, 안정화를 위해 1-메틸-1-시클로헥센의 첨가를 포함하는 방법.The method of claim 4 comprising the addition of 1-methyl-1-cyclohexene for stabilization. 삭제delete 제 5 항에 있어서, 1-메틸-1-시클로헥센의 첨가가 약 5 내지 10 중량%의 1-메틸-1-시클로헥센의 첨가를 포함하는 방법. 6. The method of claim 5, wherein the addition of 1-methyl-1-cyclohexene comprises adding about 5-10 wt% of 1-methyl-1-cyclohexene. 제 4 항에 있어서, β-디케톤의 첨가를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 4 further comprising the addition of β-diketone. 제 8 항에 있어서, β-디케톤의 첨가가 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로아세틸아세톤의 첨가를 포함하는 방법.The method of claim 8, wherein the addition of β-diketone comprises the addition of 1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetylacetone.
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