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JP7541466B2 - Composition for forming silicon-containing thin film and method for forming silicon-containing thin film - Google Patents
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JP7541466B2 - Composition for forming silicon-containing thin film and method for forming silicon-containing thin film - Google Patents

Composition for forming silicon-containing thin film and method for forming silicon-containing thin film Download PDF

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Description

本発明は、シリコン含有薄膜形成用組成物およびシリコン含有薄膜の形成方法に関する。 The present invention relates to a composition for forming a silicon-containing thin film and a method for forming a silicon-containing thin film.

シリコン窒化(SiN)膜やシリコン炭窒化膜のようなシリコン含有薄膜は、化学的に不活性な薄い不動態層を構成することができ、半導体デバイスの製作において必須の材料である。例えば、シリコン窒化膜は、薄膜トランジスタを形成する際、ゲート絶縁膜やサイドウォールスペーサー等に用いられる。 Silicon-containing thin films such as silicon nitride (SiN) films and silicon carbonitride films can form thin, chemically inactive passivation layers and are essential materials in the fabrication of semiconductor devices. For example, silicon nitride films are used as gate insulating films and sidewall spacers when forming thin-film transistors.

一般的なシリコン窒化膜の製造方法として、ジクロロシラン(DCS:Dichlorosilane)とアンモニア(NH)とを用いるホットウォール型低圧化学気相成長法(LPCVD:Low pressure chemical Vapor deposition)により、600~750℃の成膜温度で形成する方法が知られている。一方、Fin-FETなどの3次元トランジスタでは、チャネル材料をシリコンからシリコンゲルマニウム、ゲルマニウムへと変更することが求められており、上記ゲルマニウムの性質上、チャネル形成後のシリコン窒化膜の成膜温度は、500℃未満にすることが不可欠である。しかしながら、従来のシリコン窒化膜形成技術では、500℃未満の成膜温度で良質な膜質のシリコン窒化膜が得られていないのが実状である。 A typical method for manufacturing a silicon nitride film is to form the film at a film formation temperature of 600 to 750° C. by hot-wall low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) using dichlorosilane (DCS) and ammonia (NH 3 ). On the other hand, in a three-dimensional transistor such as a Fin-FET, it is required to change the channel material from silicon to silicon germanium and germanium, and due to the nature of the germanium, it is essential that the film formation temperature of the silicon nitride film after the channel formation is less than 500° C. However, in the conventional silicon nitride film formation technology, it is a fact that a silicon nitride film with good quality cannot be obtained at a film formation temperature of less than 500° C.

ところで、近年、微細化や高集積化が進み、集積回路の水平寸法、垂直寸法が縮小し続ける中で、Åオーダーの膜厚制御、ならびに良好なカバレッジ特性を有する薄膜形成技術が求められている。 In recent years, as miniaturization and high integration progress and the horizontal and vertical dimensions of integrated circuits continue to shrink, there is a demand for thin-film formation technology that can control film thickness to the order of Å and has good coverage characteristics.

一般的に、シリコン窒化膜の製造は、原料ガスのシリコン材料と反応ガスの窒化材料とを、それぞれ交互にチャンバへ供給して行う。チャンバ内では、基板表面に吸着した原料化合物が、熱エネルギーによって窒化反応ガスと化学反応を生じて薄膜が形成される。このように、原料ガスと反応ガスとを交互に供給して薄膜を形成する方法は、原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition)と呼ばれている。 Silicon nitride films are generally manufactured by alternately supplying a silicon material source gas and a nitriding material reaction gas to a chamber. In the chamber, the source compound adsorbed on the substrate surface reacts with the nitriding reaction gas due to thermal energy to form a thin film. This method of forming a thin film by alternately supplying a source gas and a reaction gas is called atomic layer deposition (ALD).

ALD法には、反応ガスをプラズマ活性化させた状態で供給する、プラズマ援用方式がある。このプラズマ援用方式では、シリコン含有膜形成する際に成膜温度を低くできるメリットがあるが、下地基板へのダメージの影響が避けられない点、ステップカバレッジ良好でない点、といった大きなデメリットが存在する。そのため、プラズマを用いない成膜プロセスが望まれており、低い温度でも窒化反応が進行する成膜材料および成膜プロセスの開発が行われている。 The ALD method uses a plasma-assisted method in which reactive gases are supplied in a plasma-activated state. This plasma-assisted method has the advantage of being able to lower the deposition temperature when forming silicon-containing films, but it has major disadvantages, such as the unavoidable effect of damage on the underlying substrate and poor step coverage. For this reason, there is a demand for deposition processes that do not use plasma, and deposition materials and processes that allow the nitridation reaction to proceed even at low temperatures are being developed.

非特許文献1および特許文献1には、ヘキサクロロジシラン(HCDS、SiCl)とアンモニア(NH)とを用いた、成膜温度400℃以下のシリコン窒化膜形成技術が開示されている。 Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 disclose a silicon nitride film formation technique at a film formation temperature of 400° C. or less using hexachlorodisilane (HCDS, Si 2 Cl 6 ) and ammonia (NH 3 ).

一方、塩素フリーなシリコン材料として、ビスターシャリーブチルアミノシラン(BTBAS)のようなアミノシラン化合物が知られている。 On the other hand, aminosilane compounds such as bis-tertiary butyl aminosilane (BTBAS) are known as chlorine-free silicon materials.

特開2002-343793号公報JP 2002-343793 A

M.Tanaka et al.,J.Electrochem.Soc.147,2284(2000)M. Tanaka et al. , J. Electrochem. Soc. 147,2284 (2000)

しかしながら、非特許文献1および特許文献1に記載の発明では、HCDSとNHを用いた場合、500℃未満の成膜温度では、HCDS由来の塩素が膜中に多く残留し、粗な膜が形成されるという課題がある。さらに、副生成物としてアンモニウム塩、具体的には塩化アンモニウム(NHCl)が生成しやすいことが知られおり、プロセス中の基板を汚染するだけでなく、排気配管の閉塞の要因となる。
また、アミノシラン化合物は、塩化アンモニウムが発生せず、膜中に塩素が残留しない材料として有望であるが、500℃未満の成膜温度ではシリコン窒化膜を形成できないという課題がある。
このように、化学気相成長法を用いたシリコン含有薄膜の形成において、従来の原料では、優れたシリコン含有薄膜が得られず、種々の要求に対して充分に応えることができていないのが実情であった。
However, in the inventions described in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, when HCDS and NH 3 are used, there is a problem that a rough film is formed because a large amount of chlorine derived from HCDS remains in the film at a film formation temperature of less than 500° C. Furthermore, it is known that ammonium salts, specifically ammonium chloride (NH 4 Cl), are likely to be generated as by-products, which not only contaminate the substrate during the process but also cause blockage of the exhaust pipe.
Furthermore, aminosilane compounds are promising materials that do not generate ammonium chloride and do not leave chlorine remaining in the film, but they have the problem that silicon nitride films cannot be formed at film formation temperatures below 500°C.
As described above, in the formation of silicon-containing thin films using chemical vapor deposition, it has been impossible to obtain excellent silicon-containing thin films using conventional raw materials, and various requirements have not been fully met.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、化学気相成長法を用い、500℃未満の成膜温度で良質なシリコン含有薄膜を形成可能であり、副生成物の生成量が少ないシリコン含有薄膜形成用組成物およびシリコン含有薄膜の形成方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a composition for forming a silicon-containing thin film and a method for forming a silicon-containing thin film that can form a high-quality silicon-containing thin film at a film formation temperature of less than 500°C using chemical vapor deposition and that produces a small amount of by-products.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
] 化学気相成長法によってシリコン含有薄膜を形成する際、シリコン含有原料として用いるシリコン含有薄膜形成用組成物であって、
下式11及び13で表されるクロロアミノジシラン化合物からなる群のうち、いずれか1種類以上を含むシリコン含有薄膜形成用組成物。

Figure 0007541466000001

Figure 0007541466000002

ただし、式11及び13中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して選択される、炭素数1~5の直鎖または分枝の飽和アルキル基である。
また、式11中、xおよびyは、1≦x+yを満たし、0~2の中から選択される整数である。
[2] 化学気相成長法によってシリコン含有薄膜を形成する、シリコン含有薄膜の形成方法であって、
シリコン含有原料として、[1]に記載のシリコン含有薄膜形成用組成物を用いる、シリコン含有薄膜の形成方法。
[3] 処理室内の被処理基材の表面温度を所要の温度に制御し、前記処理室内の前記被処理基材に、前記シリコン含有原料を供給するステップと、
前記処理室内の前記被処理基材に、窒素含有原料を供給するステップと、を含む、[2]に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[4] 処理室内の被処理基材の表面温度を所要の温度に制御し、前記処理室内の前記被処理基材に、前記シリコン含有原料を供給するステップと、
前記シリコン含有原料の供給を停止するステップと、
前記処理室内の前記被処理基材に、窒素含有原料を供給するステップと、
前記窒素含有原料の供給を停止するステップと、を含むサイクルを繰り返す、[2]に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[5] 前記サイクルが、前記処理室内に残留する前記シリコン含有原料を前記処理室内から除去するステップをさらに含む、[4]に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[6] 前記サイクルが、前記処理室内に残留する前記窒素含有原料を前記処理室内から除去するステップをさらに含む、[4]又は[5]に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[7] 前記サイクルが、前記処理室内の前記被処理基材に、前記シリコン含有原料とは異なる他のシリコン含有原料を供給するステップをさらに含む、[4]乃至[6]のいずれかに記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[8] 前記サイクルが、前記処理室内の前記被処理基材に、前記窒素含有原料とは異なる他の窒素含有原料を供給するステップをさらに含む、[4]乃至[7]のいずれかに記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[9] 前記窒素含有原料が、アンモニア、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ターシャリーブチルヒドラジン、ジメチルアミン、モノメチルアミン、及びターシャリーブチルアミンからなる群から選択される1つ以上の窒素含有化合物を含む、[3]乃至[8]のいずれかに記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[10] 前記シリコン含有薄膜は、シリコン窒化膜又はシリコン炭窒化膜である、[2]乃至[9]のいずれかに記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
[11] 処理室内の被処理基材の表面温度を、500℃未満の温度に制御する、[2]乃至[10]のいずれかに記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
[ 1 ] A composition for forming a silicon-containing thin film, which is used as a silicon-containing raw material when forming a silicon-containing thin film by chemical vapor deposition, comprising:
A composition for forming a silicon-containing thin film, comprising at least one selected from the group consisting of chloroaminodisilane compounds represented by the following formulas 11 and 13 :

Figure 0007541466000001

Figure 0007541466000002

In formulas 11 and 13 , R1, R2, and R3 are each independently selected linear or branched saturated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.
In addition, in formula 11 , x and y are integers selected from 0 to 2 and satisfy 1≦x+y.
[2] A method for forming a silicon-containing thin film by chemical vapor deposition, comprising:
A method for forming a silicon-containing thin film, comprising using the composition for forming a silicon-containing thin film according to [1] as a silicon-containing raw material.
[3] controlling a surface temperature of a substrate to be processed in a processing chamber to a required temperature, and supplying the silicon-containing raw material to the substrate to be processed in the processing chamber;
and supplying a nitrogen-containing source to the substrate in the processing chamber.
[4] controlling a surface temperature of a substrate to be processed in a processing chamber to a required temperature, and supplying the silicon-containing source material to the substrate to be processed in the processing chamber;
stopping the supply of the silicon-containing source material;
supplying a nitrogen-containing source to the substrate in the treatment chamber;
and stopping the supply of the nitrogen-containing source material.
[5] The method for forming a silicon-containing thin film according to [4], wherein the cycle further includes a step of removing the silicon-containing source material remaining in the processing chamber from the processing chamber.
[6] The method for forming a silicon-containing thin film according to [4] or [5], wherein the cycle further includes a step of removing the nitrogen-containing source remaining in the process chamber from the process chamber.
[7] The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of [4] to [6], wherein the cycle further includes a step of supplying a silicon-containing source other than the silicon-containing source to the substrate to be processed in the processing chamber.
[8] The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of [4] to [7], wherein the cycle further includes a step of supplying a nitrogen-containing source other than the nitrogen-containing source to the substrate to be processed in the processing chamber.
[9] The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of [3] to [8], wherein the nitrogen-containing source contains one or more nitrogen-containing compounds selected from the group consisting of ammonia, hydrazine, monomethylhydrazine, dimethylhydrazine, tertiary butylhydrazine, dimethylamine, monomethylamine, and tertiary butylamine.
[10] The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of [2] to [9], wherein the silicon-containing thin film is a silicon nitride film or a silicon carbonitride film.
[11] The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of [2] to [10], wherein the surface temperature of the substrate to be treated in the treatment chamber is controlled to a temperature less than 500° C.

本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物およびシリコン含有薄膜の形成方法によれば、化学気相成長法を用い、500℃未満の成膜温度で良質なシリコン含有薄膜を形成可能であり、副生成物の生成量が少ない。 The composition for forming a silicon-containing thin film and the method for forming a silicon-containing thin film of the present invention can form a high-quality silicon-containing thin film at a film formation temperature of less than 500°C using chemical vapor deposition, and produces a small amount of by-products.

本発明のシリコン含有薄膜の形成方法に適用可能な成膜装置の構成を模式的に示す系統図である。1 is a system diagram showing a schematic configuration of a film forming apparatus applicable to a method for forming a silicon-containing thin film of the present invention.

本明細書において、式1で表される化合物を化合物1と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。
本明細書における下記の用語の意味は以下の通りである。
「シリコン含有原料」とは、シリコン原子を2以上有するシリコン含有化合物を主成分として含むものであり、具体的には50%以上、好ましくは90%以上含むものを意味する。また、シリコン含有原料は、適切な範囲内で2種以上のシリコン含有化合物を含んでいてもよい。また、シリコン含有原料は、精製前の粗原料、シリコン含有化合物を合成する際に発生した副生成物、保管中に発生した副生成物を適切な範囲内で不純物として含んでいてもよい。
「窒素含有原料」とは、窒素原子を1以上有する窒素含有化合物を主成分とするものを意味する。また、窒素含有原料は、適切な範囲内で2種以上の窒素含有化合物を含んでいてもよい。また、窒素含有原料は、精製前の素原料、窒素含有化合物を合成する際に発生した副生成物、保管中に発生した副生成物を適切な範囲内で不純物として含んでいてもよい。
「シリコン含有薄膜」とは、Si原子を主成分として含み、膜中Si含有量が20atm%以上の被膜を意味する。また、シリコン含有薄膜は、適切な範囲内で膜中にN原子、O原子、C原子を含んでいてもよい。
「シリコン窒化膜」とは、Si原子とN原子とを主成分として含む被膜を意味する。また、シリコン窒化膜は、適切な範囲内で膜中にO原子やC原子を含んでいてもよい。具体的には、シリコン窒化膜は、膜中にO原子を0~30atm%含んでいてもよいし、C原子を0~30atm%含んでいてもよい。
「シリコン炭窒化膜」とは、Si原子とN原子とC原子とを主成分として含む被膜を意味する。また、シリコン炭窒化膜は、適切な範囲内で膜中にO原子を含んでいてもよい。具体的には、シリコン炭窒化膜は、膜中にO原子を0~30atm%含んでいてもよい。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
In this specification, the compound represented by formula 1 will be referred to as compound 1. Compounds represented by other formulas will be similarly referred to.
As used herein, the following terms have the following meanings:
The term "silicon-containing raw material" refers to a material containing a silicon-containing compound having two or more silicon atoms as a main component, specifically, 50% or more, preferably 90% or more. The silicon-containing raw material may contain two or more silicon-containing compounds within an appropriate range. The silicon-containing raw material may contain a crude raw material before purification, a by-product generated during synthesis of the silicon-containing compound, or a by-product generated during storage as impurities within an appropriate range.
The term "nitrogen-containing raw material" refers to a material mainly composed of a nitrogen-containing compound having one or more nitrogen atoms. The nitrogen-containing raw material may contain two or more nitrogen-containing compounds within an appropriate range. The nitrogen-containing raw material may contain raw materials before purification, by-products generated during synthesis of the nitrogen-containing compound, and by-products generated during storage as impurities within an appropriate range.
The term "silicon-containing thin film" refers to a film that contains Si atoms as a main component and has a Si content of 20 atm % or more. The silicon-containing thin film may also contain N atoms, O atoms, and C atoms within appropriate ranges.
The term "silicon nitride film" refers to a coating containing Si atoms and N atoms as main components. The silicon nitride film may also contain O atoms and/or C atoms within an appropriate range. Specifically, the silicon nitride film may contain 0 to 30 atm % of O atoms and 0 to 30 atm % of C atoms.
The term "silicon carbonitride film" refers to a film containing Si atoms, N atoms, and C atoms as main components. The silicon carbonitride film may contain O atoms within an appropriate range. Specifically, the silicon carbonitride film may contain 0 to 30 atm % of O atoms within the film.
The use of "to" indicating a range of numerical values means that the numerical values before and after it are included as the lower limit and upper limit.

<シリコン含有薄膜形成用組成物>
本発明は、化学気相成長法によってシリコン含有薄膜を形成する際、シリコン含有原料として用いるシリコン含有薄膜形成用組成物(以下、「本組成物」とも記す)である。
<Silicon-containing thin film forming composition>
The present invention relates to a composition for forming a silicon-containing thin film (hereinafter, also referred to as "the composition") that is used as a silicon-containing raw material when forming a silicon-containing thin film by chemical vapor deposition.

(クロロアミノジシラン化合物)
本組成物は、下式1で表されるクロロアミノジシラン化合物からなる群のうち、いずれか1種以上を含む。
SiCl-SiCl 式1
(Chloroaminodisilane compound)
The present composition contains at least one type selected from the group consisting of chloroaminodisilane compounds represented by the following formula 1:
SiCl a X b H c -SiCl d Y e H fFormula 1

ただし、式1中、XおよびYは、NHR1、又はNR2R3のアルキルアミノ基である。 In formula 1, X and Y are NHR1 or NR2R3 alkylamino groups.

また、式1中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して選択される、炭素数1~5の直鎖または分枝の飽和アルキル基である。なお、炭素数5を超えた直鎖又は分枝の飽和アルキル基、環状飽和アルキルや環状不飽和アルキルの化合物は、固体であることが多く、液体であったとしても蒸気圧が低く、気化供給などのハンドリングが難しいため、薄膜形成用組成物に適さない。 In addition, in formula 1, R1, R2, and R3 are each independently selected linear or branched saturated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. Linear or branched saturated alkyl groups having more than 5 carbon atoms, cyclic saturated alkyls, and cyclic unsaturated alkyl compounds are often solids, and even if they are liquids, they have low vapor pressures and are difficult to handle, such as by vaporization and supply, and are therefore not suitable for thin film-forming compositions.

[直鎖状アルキル基]
炭素数1~5の、直鎖の飽和アルキル基は、以下の通りである。
・炭素数1:「-CH
・炭素数2:「-CHCH」(以下、「-C」と記載することもある。)
・炭素数3:「-(CHCH」(以下、「-C」と記載することもある。)
・炭素数4:「-(CHCH」(以下、「-C」と記載することもある。)
・炭素数5:「-(CHCH」(以下、「-C11」と記載することもある。)
[Straight-chain alkyl group]
The linear saturated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms are as follows:
Carbon number 1: "-CH 3 "
Number of carbon atoms: 2: "-CH 2 CH 3 " (hereinafter, may be written as "-C 2 H 5 ").
Number of carbon atoms: 3: "-(CH 2 ) 2 CH 3 " (hereinafter, also referred to as "-C 3 H 7 ").
Number of carbon atoms: 4: "-(CH 2 ) 3 CH 3 " (hereinafter, also referred to as "-C 4 H 9 ").
Number of carbon atoms: 5: "-(CH 2 ) 4 CH 3 " (hereinafter, also referred to as "-C 5 H 11 ").

[分枝状アルキル基]
炭素数3~5の、分枝の飽和アルキル基は、以下の通りである。
・炭素数3:「-CH(CH
・炭素数4:「-CHCH(CH」、「-CH(CH)(C)」、「-C(CH
・炭素数5:「-(CHCH(CH」、「-CHCH(CH)CHCH」、「-CH(CH)(CHCH」、「-CH(CH)CH(CH」、「-CHC(CH」、「-C(CH(C)」、「-CH(C
[Branched Alkyl Group]
Examples of branched, saturated alkyl groups having 3 to 5 carbon atoms are as follows:
Carbon number 3: "-CH(CH 3 ) 2 "
- Number of carbon atoms: 4: “-CH 2 CH (CH 3 ) 2 ”, “-CH (CH 3 ) (C 2 H 5 )”, “-C (CH 3 ) 3
- Carbon number 5: “-(CH 2 ) 2 CH(CH 3 ) 2 ”, “-CH 2 CH(CH 3 )CH 2 CH 3 ”, “-CH(CH 3 )(CH 2 ) 2 CH 3 ”, “-CH(CH 3 )CH(CH 3 ) 2 ”, “-CH 2 C(C H 3 ) 3 ”, “-C(CH 3 ) 2 (C 2 H 5 )”, “-CH(C 2 H 5 ) 2

ここで、式1中、R1として直鎖の飽和アルキル基を選択すると、分子内電荷に分極が生まれ、基板表面への物理吸着および化学吸着反応が起こりやすい効果が得られる。
また、式1中、R1として分枝の飽和アルキル基を選択すると、直鎖の飽和アルキル基と同様、分子内電荷に分極が生じるため、基板表面への化学吸着反応が起こりやすい効果が得られる。ただし、直鎖の飽和アルキル基よりも、分枝の飽和アルキル基の方が嵩高い基であるため、分解しやすい構造となる。したがって、より低温で化学吸着反応が生じやすくなる点で、分枝の飽和アルキル基の方が好ましい。
Here, when a linear saturated alkyl group is selected as R1 in formula 1, polarization is generated in the intramolecular charge, and the effect of facilitating physical adsorption and chemical adsorption reactions on the substrate surface is obtained.
In addition, when a branched saturated alkyl group is selected as R1 in formula 1, the intramolecular charge is polarized in the same way as in the case of a linear saturated alkyl group, and thus the effect of facilitating the chemical adsorption reaction on the substrate surface is obtained. However, since the branched saturated alkyl group is a bulkier group than the linear saturated alkyl group, it has a structure that is more easily decomposed. Therefore, the branched saturated alkyl group is preferable in that the chemical adsorption reaction is more likely to occur at a lower temperature.

ここで、式1中、R2およびR3として直鎖の飽和アルキル基を選択すると、分子内電荷に分極が生まれ、基板表面への物理吸着および化学吸着反応が起こりやすい効果が得られる。
また、式2中、R2およびR3として分枝の飽和アルキル基を選択すると、直鎖の飽和アルキル基と同様、分子内電荷に分極が生じるため、基板表面への化学吸着反応が起こりやすい効果が得られる。ただし、直鎖の飽和アルキル基よりも、分枝の飽和アルキル基の方が嵩高い基であるため、分解しやすい構造となる。したがって、より低温で化学吸着反応が生じやすくなる点で、分枝の飽和アルキル基の方が好ましい。
In this case, when linear saturated alkyl groups are selected as R2 and R3 in formula 1, polarization is generated in the intramolecular charge, and the effect of facilitating physical adsorption and chemical adsorption reactions on the substrate surface is obtained.
In addition, when branched saturated alkyl groups are selected as R2 and R3 in formula 2, the intramolecular charge is polarized in the same way as in the case of linear saturated alkyl groups, and the effect of facilitating chemical adsorption reaction on the substrate surface is obtained. However, since branched saturated alkyl groups are bulkier than linear saturated alkyl groups, they have a structure that is more easily decomposed. Therefore, branched saturated alkyl groups are preferable in that they facilitate chemical adsorption reaction at lower temperatures.

また、式1中、R1として炭素数が小さい飽和アルキル基を選択すると、炭素数が大きい飽和アルキル基と比べて分子量が小さい分子構造であるため、蒸気圧が高い化合物が得られる。なお、蒸気圧が高い材料の方が、低い材料よりも、気化供給などの取扱いが容易になる点で、好ましい。
一方、式1中、R1として炭素数が大きい飽和アルキル基を選択すると、炭素数が大きい飽和アルキル基であるほど、N原子に結合するH原子とR1の非対称性が高くなるため、分解しやすい構造となり、より低温で化学吸着反応が生じやすくなる点で、好ましい。
In addition, when a saturated alkyl group having a small number of carbon atoms is selected as R1 in formula 1, a compound having a high vapor pressure is obtained because the molecular structure has a smaller molecular weight than a saturated alkyl group having a large number of carbon atoms. Note that a material having a high vapor pressure is preferable to a material having a low vapor pressure in that handling such as vaporization is easier.
On the other hand, when a saturated alkyl group having a larger number of carbon atoms is selected as R1 in formula 1, the larger the number of carbon atoms in the saturated alkyl group, the higher the asymmetry between the H atom bonded to the N atom and R1, resulting in a structure that is easily decomposed and making it easier for a chemical adsorption reaction to occur at a lower temperature, which is preferable.

また、式1中、R2およびR3として炭素数が小さい飽和アルキル基を選択すると、大きい飽和アルキル基と比べ分子量が小さい分子構造であるため、蒸気圧が高い化合物が得られる。
なお、蒸気圧が高い材料の方が、低い材料よりも、気化供給などの取扱いが容易になる点で、好ましい。
一方、式1中、R2およびR3として炭素数が大きい飽和アルキル基を選択すると、炭素数が大きい飽和アルキル基であるほど、嵩高い基であるため、分解しやすい構造となるため、より低温で化学吸着反応が生じやすい。
Furthermore, in formula 1, when saturated alkyl groups with a small number of carbon atoms are selected as R2 and R3, the resulting molecular structure has a smaller molecular weight than a saturated alkyl group with a large number of carbon atoms, and therefore a compound with a high vapor pressure can be obtained.
A material with a high vapor pressure is preferable since it is easier to handle, for example, by vaporizing and supplying the material than a material with a low vapor pressure.
On the other hand, when saturated alkyl groups having a large number of carbon atoms are selected as R2 and R3 in formula 1, the larger the number of carbon atoms, the bulkier the saturated alkyl group is, and the more easily the structure is decomposed, so that the chemical adsorption reaction is more likely to occur at a lower temperature.

また、式1中、R2およびR3として同一の飽和アルキル基を選択すると、対称性が高いため、分子内電荷の偏りが少なく、熱安定性が良好な化合物が得られる。
一方、式1中、R2およびR3として異なる飽和アルキル基を選択すると、非対称性が高くなるため、分解しやすい構造となり、より低温で化学吸着反応が生じやすい。
In addition, when the same saturated alkyl group is selected as R2 and R3 in formula 1, the compound has high symmetry, so that the intramolecular charge is less biased and has good thermal stability.
On the other hand, when different saturated alkyl groups are selected as R2 and R3 in formula 1, the asymmetry becomes high, resulting in a structure that is easily decomposed, and the chemical adsorption reaction is likely to occur at a lower temperature.

シリコン含有薄膜を形成する観点では、式1中、R1として、蒸気圧が高い効果が得られる「-(CHCH」や「-CH(CH」の飽和アルキル基を選択することが好ましく、より電荷の偏りが生まれ分解しやすく低温で化学吸着反応が生じやすい「-C(CH」、「-CH(CH)(C)」、「-C(CH(C)、「-CH(C」の飽和アルキル基を選択することがより好ましい。 From the viewpoint of forming a silicon-containing thin film, it is preferable to select a saturated alkyl group such as "-(CH 2 ) 2 CH 3 " or "-CH(CH 3 ) 2 " as R1 in formula 1, which provides the effect of high vapor pressure, and it is more preferable to select a saturated alkyl group such as "-C(CH 3 ) 3 ", "-CH(CH 3 )(C 2 H 5 ) ", "-C(CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) " or "-CH(C 2 H 5 ) 2 ", which generates a more biased charge and is more likely to decompose and undergo a chemical adsorption reaction at a low temperature .

シリコン含有薄膜を形成する観点では、式1中、R2およびR3として、蒸気圧が高い効果が得られる「-(CHCH」や「-CH(CH」の飽和アルキル基を選択することが好ましく、より電荷の偏りが生まれ分解しやすく低温で化学吸着反応が生じやすい「-C(CH」、「-CH(CH)(C)」、「-C(CH(C)、「-CH(C」の飽和アルキル基を選択することがより好ましい。 From the viewpoint of forming a silicon-containing thin film, it is preferable to select a saturated alkyl group such as "-(CH 2 ) 2 CH 3 " or "-CH(CH 3 ) 2 " as R2 and R3 in formula 1, which provides a high vapor pressure effect, and it is more preferable to select a saturated alkyl group such as "-C(CH 3 ) 3 ", "-CH(CH 3 )(C 2 H 5 ) ", "-C(CH 3 ) 2 (C 2 H 5 ) " or "-CH(C 2 H 5 ) 2 ", which generates a more biased charge and is more likely to decompose and undergo a chemical adsorption reaction at a low temperature .

また、式1中、a、b、c、d、eおよびfは、以下の5つの式(1)~(5)を満たす整数である。
(1)a+b+c=3
(2)d+e+f=3
(3)1≦a+d≦4
(4)1≦b+e≦5
(5)0≦c+f≦4
In addition, in formula 1, a, b, c, d, e and f are integers that satisfy the following five formulas (1) to (5).
(1) a+b+c=3
(2) d+e+f=3
(3) 1≦a+d≦4
(4) 1≦b+e≦5
(5) 0≦c+f≦4

ここで、式1中、aおよびdは、本化合物中の「Si-Cl」結合の数を示すものである。
化合物1中、「Si-Cl」結合の数が多い(すなわち、上式(3)に示す「a+d」が3または4である)と、「Si-Cl」結合が基板表面と衝突する確率が増加するため、吸着反応が生じやすくなる効果が得られる。
一方、化合物1中、「Si-Cl」結合の数が少ない(すなわち、上式(3)に示す「a+d」が1または2である)と、膜中にA(ハロゲン原子)が残留する割合が減少するため、膜質の良いシリコン含有薄膜が形成するという効果が得られる。そのため、「Si-Cl」結合の数が少ないほうが、より好ましい。
Here, in formula 1, a and d indicate the number of "Si-Cl" bonds in the compound.
When the number of “Si—Cl” bonds in compound 1 is large (i.e., “a+d” in the above formula (3) is 3 or 4), the probability that the “Si—Cl” bonds collide with the substrate surface increases, resulting in an effect of making the adsorption reaction more likely to occur.
On the other hand, when the number of "Si-Cl" bonds in compound 1 is small (i.e., "a+d" in the above formula (3) is 1 or 2), the proportion of A (halogen atom) remaining in the film decreases, and an effect of forming a silicon-containing thin film with good film quality is obtained. Therefore, it is more preferable that the number of "Si-Cl" bonds is small.

また、式1中、bおよびeは、本化合物中の「Si-X,Y(アルキルアミノ基)」結合の数を示すものである。
化合物1中、「Si-X,Y」結合の数が多い(すなわち、上式(4)に示す「b+e」が4または5である)と、化合物の熱安定性が向上する効果が得られる。
一方、化合物1中、「Si-X,Y」結合の数が少ない(すなわち、上式(4)に示す「b+e」が1または2である)と、「Si-X,Y」結合の数が多いものと比べ、立体障害が少なく化合物が分解しやすいため、より低温で化学吸着反応が生じやすくなる効果が得られる。
In addition, in formula 1, b and e indicate the number of "Si-X, Y (alkylamino group)" bonds in the compound.
In compound 1, when the number of “Si—X, Y” bonds is large (that is, “b+e” shown in the above formula (4) is 4 or 5), the effect of improving the thermal stability of the compound is obtained.
On the other hand, when the number of “Si—X, Y” bonds in compound 1 is small (i.e., “b+e” shown in the above formula (4) is 1 or 2), there is less steric hindrance and the compound is more easily decomposed than when the number of “Si—X, Y” bonds is large, so that an effect is obtained in which the chemical adsorption reaction is more likely to occur at a lower temperature.

また、式1中、cおよびfは、本化合物中の「Si-H」結合の数を示すものである。
化合物1中、「Si-H」結合の数が多い(すなわち、上式(5)に示す「c+f」が3または4である)と、分子の立体障害の影響が緩和されるため、より低温で化学吸着反応が生じやすくなる効果が得られる。
一方、化合物1中、「Si-H」結合の数が少ない(すなわち、上式(5)に示す「c+f」が0または1である)と、膜中水素(H)量が低減する効果が得られる。ただし、より低温で薄膜を形成する観点では、「Si-H」結合の数が多いほうが、好ましい。
In addition, in formula 1, c and f indicate the number of "Si--H" bonds in the compound.
In compound 1, when the number of “Si—H” bonds is large (i.e., “c+f” shown in the above formula (5) is 3 or 4), the influence of steric hindrance of the molecule is alleviated, and thus the effect of making the chemisorption reaction more likely to occur at a lower temperature is obtained.
On the other hand, when the number of "Si-H" bonds in compound 1 is small (i.e., "c+f" in the above formula (5) is 0 or 1), the amount of hydrogen (H) in the film is reduced. However, from the viewpoint of forming a thin film at a lower temperature, it is preferable that the number of "Si-H" bonds is large.

シリコン含有薄膜の形成に用いる場合、式1中、a、b、c、d、eおよびfとして、(a+d=4、b+e=2、c+f=0)の組み合わせを選択することが好ましい。この場合、シリコン含有薄膜中のCl(ハロゲン)の含有量が少なくでき、かつ、基板表面に対し吸着反応が生じやすい効果が得られる。また、シリコン含有薄膜の形成に用いる場合、式1中、a、b、c、d、eおよびfとして、(a+d=2、b+e=2、c+f=2)の組み合わせを選択することがより好ましい。この場合、シリコン含有薄膜中のCl(ハロゲン)の含有量を少なくでき、分子の立体障害の影響が緩和されるため、より低温で化学吸着しやすい効果が得られる。 When used to form a silicon-containing thin film, it is preferable to select the combination of (a+d=4, b+e=2, c+f=0) as a, b, c, d, e, and f in formula 1. In this case, the Cl (halogen) content in the silicon-containing thin film can be reduced, and the effect of the adsorption reaction on the substrate surface can be easily generated. Furthermore, when used to form a silicon-containing thin film, it is more preferable to select the combination of (a+d=2, b+e=2, c+f=2) as a, b, c, d, e, and f in formula 1. In this case, the Cl (halogen) content in the silicon-containing thin film can be reduced, and the effect of steric hindrance of the molecule is mitigated, so that the effect of chemical adsorption at a lower temperature can be easily obtained.

化合物1は、化学気相成長法を用いたシリコン含有薄膜の形成に適用する場合、下式11~14で表されるクロロアミノジシラン化合物であることが好ましい。 When compound 1 is used to form a silicon-containing thin film using chemical vapor deposition, it is preferable that the compound 1 is a chloroaminodisilane compound represented by the following formulas 11 to 14.

Figure 0007541466000003
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Figure 0007541466000004
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ただし、化合物11~14中、R1、R2およびR3は、化合物1と同様に、それぞれ独立して選択される、炭素数1~5の直鎖または分枝の飽和アルキル基である。
また、化合物11,12中、xおよびyは、1≦x+yを満たし、0~2の中から選択される整数である。
However, in compounds 11 to 14, R1, R2, and R3, like compound 1, are each independently selected linear or branched saturated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.
In compounds 11 and 12, x and y each represent an integer selected from 0 to 2 and satisfy 1≦x+y.

化合物11は、下式111~116で表されるクロロアミノジシラン化合物であることがより好ましい。 More preferably, compound 11 is a chloroaminodisilane compound represented by the following formulas 111 to 116.

Figure 0007541466000007
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Figure 0007541466000008
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Figure 0007541466000010
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Figure 0007541466000011
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Figure 0007541466000012
Figure 0007541466000012

なお、化合物111~116としては、x=y=1又はx=y=2であるクロロアミノジシラン化合物がより好ましい。 More preferably, compounds 111 to 116 are chloroaminodisilane compounds in which x=y=1 or x=y=2.

化合物12は、下式121~126で表されるクロロアミノジシラン化合物であることがより好ましい。 More preferably, compound 12 is a chloroaminodisilane compound represented by the following formulas 121 to 126.

Figure 0007541466000013
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Figure 0007541466000014
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Figure 0007541466000016
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Figure 0007541466000017
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Figure 0007541466000018
Figure 0007541466000018

なお、化合物121~126としては、x=y=1又はx=y=2であるクロロアミノジシラン化合物がより好ましい。 More preferably, compounds 121 to 126 are chloroaminodisilane compounds in which x = y = 1 or x = y = 2.

化合物13は、下式131~136で表されるクロロアミノジシラン化合物であることがより好ましい。 More preferably, compound 13 is a chloroaminodisilane compound represented by the following formulas 131 to 136.

Figure 0007541466000019
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Figure 0007541466000020
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Figure 0007541466000022
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Figure 0007541466000023
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Figure 0007541466000024
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化合物14は、下式141~146で表されるクロロアミノジシラン化合物であることがより好ましい。 More preferably, compound 14 is a chloroaminodisilane compound represented by the following formulas 141 to 146.

Figure 0007541466000025
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Figure 0007541466000026
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Figure 0007541466000029
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Figure 0007541466000030
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(クロロアミノジシラン化合物の合成方法)
次に、本組成物に含まれる化合物1の合成方法について、以下に説明する。
具体的には、化合物11および化合物12の場合を一例として、以下に説明する。
(Method of synthesizing chloroaminodisilane compound)
Next, a method for synthesizing compound 1 contained in the present composition will be described below.
Specifically, the cases of Compounds 11 and 12 will be described below as examples.

化合物11および化合物12は、クロロジシラン化合物とアミン化合物とを原料として用い、下式2または下式3に示す反応によって、それぞれ合成する。 Compounds 11 and 12 are synthesized using a chlorodisilane compound and an amine compound as raw materials by the reaction shown in formula 2 or formula 3 below, respectively.

SiCl(3-c)-SiCl(3-f)+2(b+e)R1NH → SiCl(NHR1)-SiCl(NHR1)+(b+e)R1NH・HCl 式2 SiCl (3-c) H c -SiCl (3-f) H f +2(b+e)R1NH 2 → SiCl a (NHR1) b H c -SiCl d (NHR1) e H f +(b+e)R1NH・HCl Formula 2

SiCl(3-c)-SiCl(3-f)+2(b+e)R2R3NH → SiCl(NR2R3)-SiCl(NHR2R3)+(b+e)R1NH・HCl 式3 SiCl (3-c) H c -SiCl (3-f) H f +2(b+e)R2R3NH → SiCl a (NR2R3) b H c -SiCl d (NHR2R3) e H f +(b+e)R1NH・HCl Formula 3

ただし、式2および式3中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して選択される、炭素数1~5の直鎖または分枝の飽和アルキル基である。
また、a、b、c、d、eおよびfは、a+b+c=3、d+e+f=3、1≦a+d≦4、1≦b+e≦5、0≦c+f≦4で示される5つの式を満たす整数である。
In formula 2 and formula 3, R1, R2, and R3 are each independently selected linear or branched saturated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.
In addition, a, b, c, d, e, and f are integers that satisfy the five formulas: a+b+c=3, d+e+f=3, 1≦a+d≦4, 1≦b+e≦5, 0≦c+f≦4.

式2または式3に示す反応に用いるクロロジシラン化合物は、特に限定されるものではない。このようなクロロジシラン化合物としては、ヘキサクロロジシラン(SiCl)およびテトラクロロジシラン(SiCl)等が挙げられる。
なお、式2または式3に示す反応に用いるクロロジシラン化合物としては、例示したクロロジシラン化合物のうち、いずれか1つを用いてもよいし、2以上の混合物を用いてもよい。
There is no particular limitation on the chlorodisilane compound used in the reaction shown in formula 2 or formula 3. Examples of such chlorodisilane compounds include hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 ) and tetrachlorodisilane (Si 2 H 2 Cl 4 ).
As the chlorodisilane compound used in the reaction shown in formula 2 or formula 3, any one of the exemplified chlorodisilane compounds may be used, or a mixture of two or more of them may be used.

式2に示す反応に用いるアミン化合物は、特に限定されるものではない。このようなアミン化合物としては、R1NHが挙げられる。なお、R1は、炭素数1~5の直鎖または分枝の飽和アルキル基である。具体的には、tBuNH、(CHCHNH、CH(C)NH、CHNH、CNH、(CH(C)CNH、(CCHNH、(CH)(C)CHNH等が挙げられる。なお、アミン化合物としては、例示したもののうち、いずれか1つを用いてもよいし、2以上の混合物を用いてもよい。 The amine compound used in the reaction shown in formula 2 is not particularly limited. Examples of such amine compounds include R1NH2 . R1 is a linear or branched saturated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples include tBuNH2 , ( CH3 ) 2CHNH2 , CH3 ( C2H4 ) NH2, CH3NH2, C2H5NH2, (CH3)2 (C2H5 ) CNH2 , ( C2H5 ) 2CHNH2 , and ( CH3 ) ( C2H5 ) CHNH2 . As the amine compound, any one of the exemplified compounds may be used, or a mixture of two or more of them may be used.

また、式3に示す反応に用いるアミン化合物は、特に限定されるものではない。このようなアミン化合物としては、R2R3NHが挙げられる。なお、R2およびR3は、それぞれ独立した、炭素数1~5の直鎖または分枝の飽和アルキル基である。具体的には、((CHCH)NH、(CHNH、(CHNH、(CNH、CHNHC、(tBu)NH、tBuNHC、(CHCHNHC、CHNHC、tBuNHCH、(CHCHNHCH、CHNHCH等が挙げられる。なお、アミン化合物としては、例示したもののうち、いずれか1つを用いてもよいし、2以上の混合物を用いてもよい。 The amine compound used in the reaction shown in formula 3 is not particularly limited. An example of such an amine compound is R2R3NH. Note that R2 and R3 are each independently a linear or branched saturated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples include (( CH3 ) 2CH ) 2NH , ( CH3C2H4 ) 2NH , ( CH3 ) 2NH , ( C2H5 ) 2NH , CH3NHC2H5 , (tBu ) 2NH , tBuNHC2H5 , ( CH3 ) 2CHNHC2H5 , CH3C2H4NHC2H5 , tBuNHCH3 , ( CH3 ) 2CHNHCH3 , CH3C2H4NHCH3 , etc. As the amine compound, any one of the exemplified compounds may be used, or a mixture of two or more of them may be used.

(シリコン含有薄膜形成用組成物)
本組成物は、式1で表されるクロロアミノジシラン化合物からなる群から選択される、いずれか1つまたは2以上のクロロアミノジシラン化合物、必要に応じて他の成分を含む。
(Silicon-containing thin film forming composition)
The present composition contains one or more chloroaminodisilane compounds selected from the group consisting of chloroaminodisilane compounds represented by formula 1, and other components as required.

他の成分としては、具体的には、DCS、BTBAS、HCDSなどシリコン原子を1以上含む他のシリコン材料;アンモニア(NH)、アミン類化合物、ヒドラジン類化合物などの窒素含有化合物;ヘリウム(He)、窒素(N)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、ネオン(dNe)などの不活性ガス;酸素(O)、水(HO)、オゾン(O)などの酸素含有化合物;水素等が挙げられる。 Specific examples of other components include other silicon materials containing one or more silicon atoms, such as DCS, BTBAS, and HCDS; nitrogen-containing compounds, such as ammonia ( NH3 ), amine compounds, and hydrazine compounds; inert gases, such as helium (He), nitrogen ( N2 ), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and neon (dNe); oxygen-containing compounds, such as oxygen ( O2 ), water ( H2O ), and ozone ( O3 ); and hydrogen.

本組成物は、化合物1を50質量%以上含み、90質量%以上含むことが好ましく、99質量%以上含むことがより好ましい。本組成物中、化合物1の含有量が99質量%以上であると、膜中への局所的な不純物の混入を抑えることができ、成膜速度が安定するという効果を奏する。 This composition contains 50% by mass or more of compound 1, preferably 90% by mass or more, and more preferably 99% by mass or more. When the content of compound 1 in this composition is 99% by mass or more, it is possible to suppress the local incorporation of impurities into the film, and it is possible to stabilize the film formation speed.

以上説明したように、式1に示す、R1、R2およびR3が、それぞれ独立して選択される炭素数1~5の直鎖又は分枝の飽和アルキル基であるクロロアミノジシラン化合物(化合物1)は、蒸気圧が高く、常温常圧下で液体のシリコン含有化合物である。したがって、1種以上の化合物1を含む本組成物は、化学気相成長法によるシリコン含有薄膜を形成する際、シリコン含有原料として有用である。 As explained above, the chloroaminodisilane compound (compound 1) shown in formula 1, in which R1, R2, and R3 are each independently selected linear or branched saturated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, is a silicon-containing compound that has a high vapor pressure and is liquid at room temperature and pressure. Therefore, this composition containing one or more types of compound 1 is useful as a silicon-containing raw material when forming a silicon-containing thin film by chemical vapor deposition.

<成膜装置>
次に、本発明のシリコン含有薄膜の形成方法に適用可能な成膜装置の構成について説明する。図1は、本発明のシリコン含有薄膜の形成方法に適用可能な成膜装置の構成を模式的に示す系統図である。
図1に示すように、成膜装置1は、反応場となる処理室2、処理室2内の被処理基材Pの表面温度を制御する温度制御装置3、処理室2にパージガスを供給するパージガス供給経路L1、処理室2内の雰囲気を排気する排気経路L2、シリコン含有原料ガスを供給する原料ガス供給経路L3、及び窒素含有原料ガスを供給する反応ガス供給経路L4を備える。
<Film forming equipment>
Next, the configuration of a film forming apparatus applicable to the method for forming a silicon-containing thin film of the present invention will be described. Fig. 1 is a system diagram showing a schematic configuration of a film forming apparatus applicable to the method for forming a silicon-containing thin film of the present invention.
As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 includes a processing chamber 2 which serves as a reaction site, a temperature control device 3 which controls the surface temperature of a substrate P to be processed in the processing chamber 2, a purge gas supply path L1 which supplies a purge gas to the processing chamber 2, an exhaust path L2 which exhausts the atmosphere in the processing chamber 2, a source gas supply path L3 which supplies a silicon-containing source gas, and a reaction gas supply path L4 which supplies a nitrogen-containing source gas.

本発明のシリコン含有薄膜の形成方法に適用可能な成膜装置1は、化学気相成長法に適用可能であれば、特に限定されない。成膜装置1としては、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置やALD(Atomic Layer Deposition)装置を用いることができる。 The deposition apparatus 1 applicable to the silicon-containing thin film forming method of the present invention is not particularly limited as long as it is applicable to chemical vapor deposition. As the deposition apparatus 1, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus or an ALD (Atomic Layer Deposition) apparatus can be used.

被処理基材Pは、表面の少なくとも一部にシリコン含有薄膜(以下、単に「薄膜」ともいう)を形成可能であれば、特に限定されない。被処理基材Pとしては、特に限定されないが、半導体ウエハ、樹脂、ガラスなどが挙げられる。具体的には、結晶シリコン(Si<100>またはSi<111>など)、酸化シリコン、歪みシリコン、SOI、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウエハ、窒化シリコン、炭化シリコン、炭窒化シリコン、酸窒化シリコン、炭酸化シリコン、炭酸窒化シリコン、Cu、Al、Ru、Ta、W、Ti、Co、Zr、Hfなどの金属、TiN、TaN、WNなどの窒化金属、ZrO、HfO、TiO、TaO、WOなどの酸化金属、パターン形成された又はパターン形成されていないウエハなど、上記少なくとも1以上含まれる半導体ウエハ等を用いることができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂などの樹脂を用いることができる。 The substrate P to be treated is not particularly limited as long as it is possible to form a silicon-containing thin film (hereinafter also simply referred to as a "thin film") on at least a portion of the surface. Examples of the substrate P to be treated include, but are not particularly limited to, semiconductor wafers, resins, and glass. Specifically, crystalline silicon (Si<100> or Si<111>, etc.), silicon oxide, strained silicon, SOI, silicon germanium, germanium, doped or undoped polysilicon, doped or undoped silicon wafers, silicon nitride, silicon carbide, silicon carbonitride, silicon oxynitride, silicon carbonate, silicon carbonate nitride, metals such as Cu, Al, Ru, Ta, W, Ti, Co, Zr, and Hf, metal nitrides such as TiN, TaN, and WN, metal oxides such as ZrO, HfO, TiO, TaO, and WO, patterned or unpatterned wafers, and semiconductor wafers containing at least one of the above can be used. Resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefin resins, polyvinyl chloride resins, fluorine resins, and polyester resins can also be used.

シリコン含有薄膜は、シリコンを含むものであれば、特に限定されない。シリコン含有薄膜としては、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン膜、シリコン酸炭窒化膜が好ましく、シリコン窒化膜、及びシリコン炭窒化膜がより好ましく、シリコン窒化膜がさらに好ましい。 The silicon-containing thin film is not particularly limited as long as it contains silicon. As the silicon-containing thin film, a silicon nitride film, a silicon carbonitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon film, and a silicon oxycarbonitride film are preferable, a silicon nitride film and a silicon carbonitride film are more preferable, and a silicon nitride film is even more preferable.

温度制御装置3は、処理室2内の被処理基材Pの表面温度を所要の温度に制御可能なものであれば、特に限定されない。温度制御装置3としては、ヒーターと、その制御装置とを用いることができる。 The temperature control device 3 is not particularly limited as long as it can control the surface temperature of the substrate P to be treated in the treatment chamber 2 to the required temperature. A heater and its control device can be used as the temperature control device 3.

温度制御装置3は、処理室2内の被処理基材Pの表面温度を500℃未満に制御することができ、450℃以下に制御することがより好ましい。 The temperature control device 3 can control the surface temperature of the substrate P to be treated in the treatment chamber 2 to less than 500°C, and it is more preferable to control it to less than 450°C.

パージガス供給経路L1は、処理室2内にパージガスを供給する。
パージガスは、特に限定されないが、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)などの希ガス、窒素(N)、水素(H)等を1つ以上用いることができる。
The purge gas supply path L 1 supplies a purge gas into the processing chamber 2 .
The purge gas is not particularly limited, but may be one or more of rare gases such as helium (He) and argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and hydrogen (H 2 ).

排気経路L2は、処理室2内のパージガス、原料ガス、及び反応ガス等を含む雰囲気ガスを処理室2内から排出して、処理室2内を減圧する。排気経路L2には、減圧ポンプ等の減圧装置4が配置されている。 The exhaust path L2 exhausts the atmospheric gas, including the purge gas, the raw material gas, and the reaction gas, from the processing chamber 2, thereby reducing the pressure inside the processing chamber 2. A pressure reducing device 4, such as a pressure reducing pump, is disposed in the exhaust path L2.

原料ガス供給経路L3は、パージガス供給経路L1を介して処理室2内に原料ガスとしてシリコン含有化合物を含むシリコン含有原料を供給する。原料ガス供給経路L3には、液体のシリコン含有原料を貯留する原料容器5、気化器6及びキャリアガスの加熱器7が配置されている。 The raw material gas supply path L3 supplies a silicon-containing raw material containing a silicon-containing compound as a raw material gas into the processing chamber 2 via the purge gas supply path L1. The raw material gas supply path L3 is provided with a raw material container 5 for storing liquid silicon-containing raw material, a vaporizer 6, and a carrier gas heater 7.

シリコン含有原料の供給方法は、特に限定されない。シリコン含有原料は、原料容器5の液相5Aから液体のシリコン含有原料(シリコン含有薄膜形成用組成物)を気化器6によって気化して供給することができる。また、気化器6を用いずに、原料容器5の気相5Bからシリコン含有原料の蒸気を供給することができる。なお、シリコン含有原料は、不活性ガス等のキャリアガスとともに処理室2内に供給してもよい。 The method of supplying the silicon-containing raw material is not particularly limited. The silicon-containing raw material can be supplied by vaporizing the liquid silicon-containing raw material (silicon-containing thin film forming composition) from the liquid phase 5A of the raw material container 5 using the vaporizer 6. Also, the vapor of the silicon-containing raw material can be supplied from the gas phase 5B of the raw material container 5 without using the vaporizer 6. The silicon-containing raw material may be supplied into the processing chamber 2 together with a carrier gas such as an inert gas.

また、キャリアガスによって原料容器5内をバブリングして、シリコン含有原料の蒸気をキャリアガスとともに処理室2内に供給してもよい。 In addition, the inside of the source container 5 may be bubbled with a carrier gas to supply vapor of the silicon-containing source material together with the carrier gas into the processing chamber 2.

なお、シリコン含有原料を供給する際、原料容器5を適宜加熱して、シリコン含有原料の蒸気圧を高くして供給してもよい。 When supplying the silicon-containing raw material, the raw material container 5 may be appropriately heated to increase the vapor pressure of the silicon-containing raw material before supplying it.

シリコン含有原料としては、本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物を用いることができる。 The silicon-containing thin film forming composition of the present invention can be used as the silicon-containing raw material.

キャリアガスは、特に限定されないが、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)などの希ガス、窒素(N)、水素(H)等を1つ以上用いることができる。 The carrier gas is not particularly limited, but may be one or more of rare gases such as helium (He) and argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and hydrogen (H 2 ).

反応ガス供給経路L4は、パージガス供給経路L1を介して処理室2内に反応ガスとして窒素含有原料を供給する。なお、窒素含有原料は、不活性ガス等のキャリアガスとともに処理室2内に供給してもよい。 The reaction gas supply path L4 supplies a nitrogen-containing raw material as a reaction gas into the processing chamber 2 via the purge gas supply path L1. The nitrogen-containing raw material may be supplied into the processing chamber 2 together with a carrier gas such as an inert gas.

窒素含有原料は、1以上の窒素含有化合物を含む。
窒素含有化合物としては、アンモニア、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ターシャリーブチルヒドラジン、ジメチルアミン、モノメチルアミン、及びターシャリーブチルアミン等の窒素含有化合物を用いることができる。
The nitrogen-containing feedstock comprises one or more nitrogen-containing compounds.
Examples of the nitrogen-containing compound that can be used include ammonia, hydrazine, monomethylhydrazine, dimethylhydrazine, tertiary butylhydrazine, dimethylamine, monomethylamine, and tertiary butylamine.

キャリアガスは、特に限定されないが、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)などの希ガス、窒素(N)、水素(H)等を1つ以上用いることができる。 The carrier gas is not particularly limited, but may be one or more of rare gases such as helium (He) and argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and hydrogen (H 2 ).

なお、本発明に適用可能な成膜装置1の構成は一例であり、これに限定されない。例えば、原料ガス供給経路L3は、処理室2内に複数種のシリコン含有化合物をシリコン含有原料として供給するため、複数の分岐経路を有する構成としてもよい。また、反応ガス供給経路L4は、処理室2内に複数種の窒素含有化合物を窒素含有原料として供給するため、複数の分岐経路を有する構成としてもよい。 The configuration of the film forming apparatus 1 applicable to the present invention is an example, and is not limited thereto. For example, the raw material gas supply path L3 may be configured to have multiple branch paths in order to supply multiple types of silicon-containing compounds as silicon-containing raw materials into the processing chamber 2. In addition, the reaction gas supply path L4 may be configured to have multiple branch paths in order to supply multiple types of nitrogen-containing compounds as nitrogen-containing raw materials into the processing chamber 2.

<シリコン含有薄膜の形成方法>
本発明のシリコン含有薄膜の形成方法は、シリコン含有原料として本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物を用いて、化学気相成長法によってシリコン含有薄膜を形成する方法である。
Method for forming silicon-containing thin film
The method for forming a silicon-containing thin film of the present invention is a method for forming a silicon-containing thin film by chemical vapor deposition using the composition for forming a silicon-containing thin film of the present invention as a silicon-containing raw material.

化学気相成長法としては、特に限定されないが、例えば、CVD、プラズマCVD、及びALD、プラズマALDが挙げられる。これらの中でも、CVD、ALDが好ましく、ALDがより好ましい。 Chemical vapor deposition methods include, but are not limited to, CVD, plasma CVD, ALD, and plasma ALD. Among these, CVD and ALD are preferred, and ALD is more preferred.

シリコン含有薄膜としては、上述したように、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン膜、シリコン酸炭窒化膜が好ましく、シリコン窒化膜、及びシリコン炭窒化膜がより好ましく、シリコン窒化膜がさらに好ましい。 As described above, silicon-containing thin films are preferably silicon nitride film, silicon carbonitride film, silicon oxide film, silicon oxynitride film, silicon film, and silicon oxycarbonitride film, more preferably silicon nitride film and silicon carbonitride film, and even more preferably silicon nitride film.

上述した成膜装置1を用いたシリコン含有薄膜の形成方法として、以下の方法1~方法4について、具体的に説明する。 The following methods 1 to 4 are specifically described as methods for forming a silicon-containing thin film using the above-described film formation apparatus 1.

(方法1)
先ず、処理室2内に搬送された基板(被処理基材)Pの表面温度を所要の温度に制御する。具体的には、温度制御装置3を用いて、基板Pの表面温度を500℃未満に制御する。制御温度としては、450℃以下がより好ましい。
(Method 1)
First, the surface temperature of the substrate (substrate to be processed) P transferred into the processing chamber 2 is controlled to a required temperature. Specifically, the surface temperature of the substrate P is controlled to less than 500° C. using the temperature control device 3. The controlled temperature is more preferably 450° C. or less.

次に、以下のステップを行う。
・ステップA:処理室2内の基板Pに、シリコン含有化合物を含む原料ガスを供給する。
・ステップB:処理室2内の基板Pに、窒素含有化合物を含む反応ガスを供給する。
Next, perform the following steps:
Step A: A source gas containing a silicon-containing compound is supplied to the substrate P in the processing chamber 2 .
Step B: A reaction gas containing a nitrogen-containing compound is supplied to the substrate P in the processing chamber 2 .

ステップAでは、上述した化合物1からなる群のうち、いずれか1種、又は2種以上のクロロアミノジシラン化合物を含むシリコン含有薄膜形成用組成物を原料ガスとして用いる。
原料ガスは、シリコン含有薄膜形成用組成物以外に、上述したキャリアガスを共存ガスとして含んでもよい。
In step A, a composition for forming a silicon-containing thin film containing one or more chloroaminodisilane compounds selected from the group consisting of the above-mentioned compound 1 is used as a source gas.
The source gas may contain the above-mentioned carrier gas as a coexisting gas in addition to the silicon-containing thin film-forming composition.

ステップBでは、上述した窒素含有化合物からなる群のうち、いずれか1種、又は2種以上の窒素含有化合物を含む窒素含有原料を反応ガスとして用いる。
反応ガスは、窒素含有原料以外に、上述したキャリアガスを共存ガスとして含んでもよい。
In step B, a nitrogen-containing source containing one or more nitrogen-containing compounds selected from the group consisting of the above-mentioned nitrogen-containing compounds is used as a reaction gas.
The reaction gas may contain the above-mentioned carrier gas as a coexisting gas in addition to the nitrogen-containing raw material.

方法1では、基板P上の薄膜が所要の膜厚となるまでステップA及びステップBを行う。ステップAとステップBは、同時に行ってもよいし(CVD法)、交互に行ってもよい(ALD法)。 In method 1, steps A and B are performed until the thin film on the substrate P reaches the required thickness. Steps A and B may be performed simultaneously (CVD method) or alternately (ALD method).

(方法2)
方法2は、ALD法によるシリコン窒化膜の形成方法である。
先ず、方法1と同様に、処理室2内に搬送された基板Pの表面温度を所要の温度に制御する。
(Method 2)
Method 2 is a method for forming a silicon nitride film by the ALD method.
First, similarly to method 1, the surface temperature of the substrate P transferred into the processing chamber 2 is controlled to a required temperature.

次に、以下のステップを含むサイクルを行う。
・ステップA:処理室2内の基板Pに、シリコン含有化合物を含む原料ガスを供給する。
・ステップB:原料ガスの供給を停止し、処理室2内に残留する原料ガスを除去する。
・ステップC:処理室2内の基板Pに、窒素含有化合物を含む反応ガスを供給する。
・ステップD:反応ガスの供給を停止し、処理室2内に残留する反応ガスを除去する。
A cycle is then performed which includes the following steps:
Step A: A source gas containing a silicon-containing compound is supplied to the substrate P in the processing chamber 2 .
Step B: The supply of the source gas is stopped, and the source gas remaining in the processing chamber 2 is removed.
Step C: A reactive gas containing a nitrogen-containing compound is supplied to the substrate P in the processing chamber 2 .
Step D: The supply of the reaction gas is stopped, and the reaction gas remaining in the processing chamber 2 is removed.

ステップAでは、処理室2内の基板Pに対して、真空下で原料ガスを供給する。原料ガスとしては、上述した方法1のステップAで示した原料ガスを適用できる。これにより、基板Pの表面とクロロアミノジシラン化合物との化学吸着反応が生じる。 In step A, a source gas is supplied under vacuum to the substrate P in the processing chamber 2. The source gas may be the same as that shown in step A of the method 1 described above. This causes a chemical adsorption reaction between the surface of the substrate P and the chloroaminodisilane compound.

ステップBでは、上述した化学吸着反応後に原料ガスの供給を停止し、処理室2内に残留する未反応のクロロアミノジシラン化合物を除去するためにパージを行う。 In step B, the supply of the source gas is stopped after the above-mentioned chemical adsorption reaction, and purging is performed to remove any unreacted chloroaminodisilane compound remaining in the processing chamber 2.

ステップCでは、処理室2内の基板Pに対して、真空下で反応ガスを供給する。反応ガスとしては、上述した方法1のステップBで示した反応ガスを適用できる。これにより、ステップAにおいて基板Pの表面に吸着したクロロアミノジシラン化合物を窒化させる。 In step C, a reactive gas is supplied under vacuum to the substrate P in the processing chamber 2. The reactive gas shown in step B of the above-mentioned method 1 can be used as the reactive gas. This causes the chloroaminodisilane compound adsorbed on the surface of the substrate P in step A to be nitrided.

ステップDでは、上述したクロロアミノジシラン化合物の窒化反応後に反応ガスの供給を停止し、処理室2内に残留する未反応の窒素含有化合物を除去するためにパージを行う。 In step D, after the nitridation reaction of the chloroaminodisilane compound described above, the supply of the reaction gas is stopped, and purging is performed to remove any unreacted nitrogen-containing compound remaining in the processing chamber 2.

なお、ステップB及びステップ2Dでは、ヘリウム(He)、窒素(N)、アルゴン(Ar)などの不活性ガスをパージガスとして適用できる。 In step B and step 2D, an inert gas such as helium (He), nitrogen (N 2 ), or argon (Ar) can be used as a purge gas.

方法2では、上述したサイクルを複数回(例えば、300サイクル)繰り返すことで、基板P上に所望の膜厚のシリコン窒化膜を形成できる。 In method 2, the above-described cycle is repeated multiple times (e.g., 300 cycles) to form a silicon nitride film of the desired thickness on the substrate P.

なお、方法2では、上述したサイクルにおいてステップA~Dをこの順に行うが、直前のステップの完了後に次のステップを開始してもよいし、直前のステップが完了する前に次のステップを開始してもよいし、ステップB、Dのステップを省略してもよい。このように、一部のステップをオーバーラップさせたり、一部のステップを省略したりすることで、1サイクル当たりの時間を短縮できる。さらに、成膜速度が所要の速度となるように制御することができる。 In method 2, steps A to D are performed in this order in the cycle described above, but the next step may be started after the previous step is completed, or before the previous step is completed, or steps B and D may be omitted. In this way, by overlapping some steps or omitting some steps, the time per cycle can be shortened. Furthermore, the film formation speed can be controlled to the required speed.

(方法3)
先ず、方法1と同様に、処理室2内に搬送された基板Pの表面温度を所要の温度に制御する。
(Method 3)
First, similarly to method 1, the surface temperature of the substrate P transferred into the processing chamber 2 is controlled to a required temperature.

次に、以下のステップを含むサイクルを複数回繰り返して行う。
・ステップA:処理室2内に、シリコン含有化合物を含む第1原料ガスを供給する。
・ステップB:第1原料ガスの供給を停止し、残留する第1原料ガスを除去する。
・ステップC:処理室2内に、窒素含有化合物を含む第1反応ガスを供給する。
・ステップD:第1反応ガスの供給を停止し、残留する第1反応ガスを除去する。
・ステップC-2:処理室2内に、第1反応ガスとは異なる第2反応ガスを供給する。
・ステップD-2:第2反応ガスの供給を停止し、残留する第2反応ガスを除去する。
A cycle including the following steps is then repeated multiple times.
Step A: A first source gas containing a silicon-containing compound is supplied into the processing chamber 2 .
Step B: The supply of the first source gas is stopped, and the remaining first source gas is removed.
Step C: A first reaction gas containing a nitrogen-containing compound is supplied into the processing chamber 2 .
Step D: The supply of the first reaction gas is stopped, and the remaining first reaction gas is removed.
Step C-2: A second reactive gas different from the first reactive gas is supplied into the processing chamber 2.
Step D-2: The supply of the second reaction gas is stopped, and the remaining second reaction gas is removed.

(方法4)
先ず、方法1と同様に、処理室2内に搬送された基板Pの表面温度を所要の温度に制御する。
(Method 4)
First, similarly to method 1, the surface temperature of the substrate P transferred into the processing chamber 2 is controlled to a required temperature.

次に、以下のステップを含むサイクルを複数回繰り返して行う。
・ステップA:処理室2内に、シリコン含有化合物を含む第1原料ガスを供給する。
・ステップB:第1原料ガスの供給を停止し、残留する第1原料ガスを除去する。
・ステップA-2:処理室2内に、第1原料ガスとは異なる第2原料ガスを供給する。
・ステップB-2:第2原料ガスの供給を停止し、残留する第2原料ガスを除去する。
・ステップC:処理室2内に、窒素含有化合物を含む第1反応ガスを供給する。
・ステップD:第1反応ガスの供給を停止し、残留する第1反応ガスを除去する。
A cycle including the following steps is then repeated multiple times.
Step A: A first source gas containing a silicon-containing compound is supplied into the processing chamber 2 .
Step B: The supply of the first source gas is stopped, and the remaining first source gas is removed.
Step A-2: A second source gas different from the first source gas is supplied into the processing chamber 2.
Step B-2: The supply of the second source gas is stopped, and the remaining second source gas is removed.
Step C: A first reaction gas containing a nitrogen-containing compound is supplied into the processing chamber 2 .
Step D: The supply of the first reaction gas is stopped, and the remaining first reaction gas is removed.

方法3及び4では、第1原料ガスとして、上述した方法1のステップAで示した原料ガスを適用できる。また、第1反応ガスとして、上述した方法1のステップBで示した反応ガスを適用できる。 In methods 3 and 4, the raw material gas shown in step A of method 1 described above can be used as the first raw material gas. Also, the reactive gas shown in step B of method 1 described above can be used as the first reactive gas.

方法3では、第1反応ガスの窒素含有原料として用いたものとは異なる、いずれか1種、又は2種以上の窒素含有化合物を含む窒素含有原料を第2反応ガスとして用いる。この方法を用いることで、表面改質をしながら成膜できる、すなわちより緻密な膜を形成できる可能性がある。 In method 3, a nitrogen-containing raw material containing one or more nitrogen-containing compounds different from the nitrogen-containing raw material used in the first reaction gas is used as the second reaction gas. By using this method, it is possible to form a film while modifying the surface, i.e., it is possible to form a denser film.

第2反応ガスの窒素含有原料として用いる窒素含有化合物は、上述したアンモニア、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ターシャリーブチルヒドラジン、ジメチルアミン、モノメチルアミン、及びターシャリーブチルアミンからなる群から選択してもよいし、これらの群以外から選択してもよい。第2反応ガスは、第1反応ガスと同様に、窒素含有化合物以外に共存ガスを含んでもよい。 The nitrogen-containing compound used as the nitrogen-containing raw material of the second reactive gas may be selected from the group consisting of ammonia, hydrazine, monomethylhydrazine, dimethylhydrazine, tertiary butylhydrazine, dimethylamine, monomethylamine, and tertiary butylamine described above, or may be selected from a group other than these. The second reactive gas may contain coexisting gases in addition to the nitrogen-containing compound, as in the first reactive gas.

方法4では、第1原料ガスのシリコン含有原料として用いたクロロアミノジシラン化合物とは異なる、いずれか1種、又は2種以上のシリコン含有化合物を含むシリコン含有原料を第2原料ガスとして用いる。この方法を用いることで、表面改質をしながら成膜できる、すなわちより緻密な膜を形成できる可能性がある。 In method 4, a silicon-containing raw material containing one or more silicon-containing compounds different from the chloroaminodisilane compound used as the silicon-containing raw material of the first raw material gas is used as the second raw material gas. By using this method, it is possible to form a film while modifying the surface, that is, it is possible to form a denser film.

第2原料ガスのシリコン含有原料として用いるシリコン含有化合物は、上述した化合物1からなる群から選択してもよいし、化合物1以外から選択してもよい。例えば、DCS、HCDS、BTBAS、SiHCl、SiCl、SiHCl、その他のアルキルアミノシラン、アルキルシランおよび、その他のクロロシラン化合物等、従来のシリコン含有薄膜形成に用いるシリコン含有化合物を用いてもよい。 The silicon-containing compound used as the silicon-containing raw material of the second raw material gas may be selected from the group consisting of the above-mentioned compound 1, or may be selected from compounds other than compound 1. For example, silicon-containing compounds used in conventional silicon-containing thin film formation, such as DCS, HCDS, BTBAS, SiHCl 3 , SiCl 4 , SiH 3 Cl, other alkylaminosilanes, alkylsilanes, and other chlorosilane compounds, may be used.

第2原料ガスは、第1原料ガスと同様に、シリコン含有化合物以外に共存ガスを含んでもよい。 The second source gas, like the first source gas, may contain coexisting gases in addition to the silicon-containing compound.

本発明のシリコン含有薄膜の形成方法としてALD法を適用する場合、上記方法2に示したように、1サイクル中に原料ガスを供給するステップ(以下、「第1ステップ」ともいう)と、反応ガスを供給するステップ(以下、「第2ステップ」ともいう)とを1つずつ含む、2ステップ反応によって成膜してもよいし、上記方法3及び4に示したように、1サイクル中に第1ステップ及び第2ステップのいずれか一方又は両方を2つ以上含む、3ステップ以上の反応によって成膜してもよい。 When the ALD method is applied as a method for forming a silicon-containing thin film of the present invention, the film may be formed by a two-step reaction including one step of supplying a source gas (hereinafter also referred to as the "first step") and one step of supplying a reactant gas (hereinafter also referred to as the "second step") in one cycle, as shown in the above method 2, or by a three-step or more reaction including two or more of either or both of the first step and the second step in one cycle, as shown in the above methods 3 and 4.

本発明のシリコン含有薄膜の形成方法は、2ステップ反応及び3ステップ以上の反応によって薄膜を成膜する際、少なくとも最初の第1ステップにおいて本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物(すなわち、式1で表されるクロロアミノジシラン化合物からなる群のから選択された、いずれか1種又は2種以上のクロロアミノジシラン化合物を含む)を用いるため、良質なシリコン含有薄膜を形成できる。 The method for forming a silicon-containing thin film of the present invention uses the composition for forming a silicon-containing thin film of the present invention (i.e., contains any one or more chloroaminodisilane compounds selected from the group consisting of chloroaminodisilane compounds represented by formula 1) in at least the first step when forming a thin film by a two-step reaction or a three-step or more reaction, so that a high-quality silicon-containing thin film can be formed.

また、本発明のシリコン含有薄膜の形成方法では、3ステップ以上の反応による成膜とすることで、基板表面構造を改質しながら薄膜を形成することができる。例えば、方法3でアンモニアを第2ステップに用いた際、窒化反応が不十分な反応サイトを第3ステップでヒドラジンを用いることで補うことができる可能性がある。ヒドラジンのみを用いる場合では、N-N結合の残留等の理由で粗な膜となる可能性がある。同様に、例えば、方法4でクロロアミノジシラン化合物を第1ステップに用いた際、より分子サイズの小さいジクロロシランを第2ステップで用いることで、吸着反応が不十分な反応サイトに到達することができ、吸着反応を補うことができる可能性がある。上記の理由により、3ステップ反応を用いることで、2ステップ反応による一般的な成膜よりもSiまたはNの割合を増加させることができ、より緻密で良質なシリコン含有薄膜を形成できる場合もある。 In addition, in the method for forming a silicon-containing thin film of the present invention, a thin film can be formed while modifying the substrate surface structure by forming the film by a reaction of three or more steps. For example, when ammonia is used in the second step in method 3, it is possible to compensate for the reaction sites where the nitriding reaction is insufficient by using hydrazine in the third step. When only hydrazine is used, a rough film may be formed due to the remaining N-N bonds. Similarly, for example, when a chloroaminodisilane compound is used in the first step in method 4, it is possible to reach the reaction sites where the adsorption reaction is insufficient by using dichlorosilane, which has a smaller molecular size, in the second step, and it is possible to compensate for the adsorption reaction. For the above reasons, by using a three-step reaction, the proportion of Si or N can be increased compared to general film formation by a two-step reaction, and in some cases a denser and better silicon-containing thin film can be formed.

なお、方法1~4は、本発明のシリコン含有薄膜の形成方法の一例であり、これらに限定されない。例えば、上記方法1~4の他、様々な方法によって、クロロアミノジシラン化合物および窒素含有化合物を供給してもよい。 Note that methods 1 to 4 are merely examples of the method of forming a silicon-containing thin film of the present invention, and are not limited to these. For example, the chloroaminodisilane compound and the nitrogen-containing compound may be supplied by various methods other than the above methods 1 to 4.

<シリコン含有薄膜の評価方法>
本発明のシリコン含有薄膜の形成方法によって得られた薄膜は、以下の方法により、膜質、成膜量、及び膜の緻密性を評価できる。
<Method for evaluating silicon-containing thin films>
The thin film obtained by the method for forming a silicon-containing thin film of the present invention can be evaluated for film quality, film formation amount, and film denseness by the following methods.

(膜質の評価)
薄膜の膜質は、市販の分光エリプソメトリー(例えば、SOPRA社製分光エリプソメーター、「GES5E」等)を用いた膜厚及び屈折率の測定値から評価できる。
(Evaluation of film quality)
The quality of the thin film can be evaluated from the measured film thickness and refractive index using a commercially available spectroscopic ellipsometer (for example, a spectroscopic ellipsometer "GES5E" manufactured by SOPRA Corporation).

例えば、シリコン含有薄膜がシリコン窒化膜の場合、屈折率が1.8~2.1の範囲内であるとき、一般的に良質なシリコン窒化膜であると評価できる。 For example, if the silicon-containing thin film is a silicon nitride film, a refractive index within the range of 1.8 to 2.1 can generally be evaluated as a good quality silicon nitride film.

一方、屈折率が1.8未満であるとき、シリコン窒化膜は粗な膜構造であると評価できる。なお、屈折率の数値が小さいほど、膜中に酸素成分が混入していることを意味する。 On the other hand, when the refractive index is less than 1.8, the silicon nitride film can be evaluated as having a coarse film structure. Note that the smaller the refractive index, the more oxygen components are mixed into the film.

また、屈折率が1.6以下の場合には、一般的にシリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜の性質を示す。 Also, when the refractive index is 1.6 or less, it generally exhibits the properties of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film.

なお、屈折率が1.8を超えている場合、膜中に炭素成分が含まれている場合があり、炭素成分の含有量が多いほど、屈折率の数値が大きくなる傾向がある。 When the refractive index exceeds 1.8, the film may contain carbon components, and the higher the carbon content, the higher the refractive index tends to be.

(成膜量)
得られた膜厚から、1サイクルあたりの成膜量であるGPC(Growth per cycle)を算出できる。
(Amount of film formed)
From the obtained film thickness, the growth per cycle (GPC), which is the amount of film formed per cycle, can be calculated.

(膜の緻密性)
膜の緻密性は、市販のフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR;例えば、パーキンエルマー社製フーリエ赤外分光光度計装置、「spectrum400」等)を用いた赤外吸収スペクトル測定の結果から評価できる。
(Film Density)
The denseness of the film can be evaluated from the results of infrared absorption spectrum measurement using a commercially available Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR; for example, PerkinElmer's Fourier infrared spectrophotometer device, "Spectrum 400", etc.).

赤外吸収スペクトル測定の結果、一般的に「Si-N」結合由来の振動が800~900cm-1付近に観測され、「Si-O」結合由来の振動が1000~1100cm-1付近に観測される。「Si-O」結合由来の振動が観測されないこと、そしてSiNの強度を測定することにより、膜の緻密性を評価できる。 Infrared absorption spectrum measurement generally shows that vibrations derived from "Si-N" bonds are observed around 800 to 900 cm -1 , and vibrations derived from "Si-O" bonds are observed around 1000 to 1100 cm -1 . The denseness of the film can be evaluated by not observing vibrations derived from "Si-O" bonds and by measuring the intensity of SiN.

ところで、シリコン含有化合物として既知の材料であるヘキサクロロジシラン(HCDS、SiCl)と、窒素含有化合物としてアンモニア(NH)とを用いてシリコン含有薄膜を形成した場合、500℃未満の成膜温度では、HCDS由来の塩素が膜中に多く残留して粗な膜が形成される。
以下に、その理由について説明する。
Incidentally, when a silicon-containing thin film is formed using hexachlorodisilane ( HCDS , Si2Cl6 ), which is a known material as a silicon-containing compound, and ammonia ( NH3 ) as a nitrogen-containing compound, at a film formation temperature of less than 500°C, a large amount of chlorine derived from HCDS remains in the film, resulting in the formation of a rough film.
The reasons for this are explained below.

シリコン含有化合物及び窒素含有化合物として、HCDS及びNHを用いた場合、第1ステップにおける化学吸着反応(以下、「第1反応」ともいう)、及び第2ステップにおける窒化反応(以下、「第2反応」ともいう)ともに、以下に示す反応で薄膜を形成する。
なお、以下のΔHfは反応の生成熱、ΔEaは反応の活性化エネルギーをそれぞれ示す。
When HCDS and NH3 are used as the silicon-containing compound and the nitrogen-containing compound, a thin film is formed by the following reactions in both the chemical adsorption reaction in the first step (hereinafter also referred to as the "first reaction") and the nitridation reaction in the second step (hereinafter also referred to as the "second reaction").
In the following, ΔHf represents the heat of reaction and ΔEa represents the activation energy of the reaction.

(第1反応)
=N-H(基板表面)+SiCl → =N-SiCl+HCl
ΔHf=+18kJ/mol、ΔEa=57kJ/mol
(First reaction)
=NH (substrate surface) +Si 2 Cl 6 → =N-Si 2 Cl 5 +HCl
ΔHf=+18kJ/mol, ΔEa=57kJ/mol

(第2反応)
=N-SiCl+5NH → =N-Si(NH+5HCl
ΔHf=+105kJ/mol、ΔEa=65kJ/mol
(Second reaction)
=N-Si 2 Cl 5 +5NH 3 → =N-Si 2 (NH 2 ) 5 +5HCl
ΔHf=+105kJ/mol, ΔEa=65kJ/mol

上記第1反応及び第2反応はいずれも吸熱反応であり、これらの吸熱反応が所定の膜厚となるまで繰り返される。 The first and second reactions are both endothermic reactions, and these endothermic reactions are repeated until the film thickness reaches the specified value.

一方、上記第1反応及び第2反応の際に副生する塩化水素(HCl)は、以下に示すように、HCDSが吸着した基板表面(第1’反応)、及びNHが窒化した基板表面(第2’反応)とそれぞれ反応する場合がある。 On the other hand, hydrogen chloride (HCl) produced as a by-product during the first and second reactions may react with the substrate surface to which HCDS is adsorbed (first reaction) and with the substrate surface to which NH3 is nitrided (second reaction) as shown below.

(第1’反応)
=N-SiCl+HCl → =N-H+SiCl
ΔHf=-18kJ/mol、ΔEa=39kJ/mol
(First reaction)
=N-Si 2 Cl 5 +HCl → =N-H+Si 2 Cl 6
ΔHf=-18kJ/mol, ΔEa=39kJ/mol

(第2’反応)
=N-Si(NH+HCl → =N-SiCl(NH+NH
ΔHf=-44kJ/mol、ΔEa=56kJ/mol
(Second reaction)
=N-Si 2 (NH 2 ) 5 +HCl → =N-Si 2 Cl(NH 2 ) 4 +NH 3
ΔHf=-44kJ/mol, ΔEa=56kJ/mol

上記第1’反応及び第2’反応の活性化エネルギーΔEaは、上記第1反応及び第2反応の活性化エネルギーと比べて低いだけでなく、発熱反応を示す。
このため、上記第1反応及び第2反応の際に副生したHClが基板表面に衝突した場合、容易に第1’反応及び第2’反応が進行する。その結果、成膜された膜中には塩素が残留し、粗な膜が形成される。
The activation energy ΔEa of the first' and second' reactions is not only lower than the activation energy of the first and second reactions, but also indicates an exothermic reaction.
Therefore, when the HCl by-product produced during the first and second reactions collides with the substrate surface, the first and second reactions proceed easily, resulting in the formation of a rough film with residual chlorine in the formed film.

特に、500℃未満の成膜温度では、上記第1反応及び第2反応が吸熱反応であるため、副生したHClと基板表面との反応が顕著に起こる。 In particular, at film formation temperatures below 500°C, the first and second reactions are endothermic, and the reaction between the by-product HCl and the substrate surface occurs significantly.

また、上記第2反応は大きな吸熱反応であるため、500℃未満の低い熱エネルギーである場合、窒化反応が全て進行しないことがある。これによって、膜中に塩素が残留し、粗な膜を形成する一因となる。 In addition, because the second reaction is a large endothermic reaction, if the thermal energy is low, less than 500°C, the nitriding reaction may not proceed completely. This causes chlorine to remain in the film, which is one of the factors that leads to the formation of a rough film.

一方、ビスターシャリーブチルアミノシラン(BTBAS)のようなアミノシラン化合物は、Si-Cl結合を含有しないため、膜中に塩素が残留しない。しかしながら、アミノシラン化合物は、基板表面に対する化学吸着反応の活性化エネルギー(ΔEa=130kJ/mol)が高いため、500℃未満の成膜温度では薄膜を形成できない。 On the other hand, aminosilane compounds such as bis-tertiary butyl aminosilane (BTBAS) do not contain Si-Cl bonds, so no chlorine remains in the film. However, because aminosilane compounds have a high activation energy (ΔEa = 130 kJ/mol) for the chemical adsorption reaction with the substrate surface, they cannot form thin films at film formation temperatures below 500°C.

上述したHCDSやBTBAS等の既知のシリコン含有化合物に対して、本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物に含まれる、式1で示すクロロアミノジシラン化合物は、基板表面への吸着特性が良好であり、かつ大きな吸熱反応を生じないため、500℃未満の成膜温度であっても良質なシリコン窒化膜を形成できる。 Compared to the known silicon-containing compounds such as HCDS and BTBAS mentioned above, the chloroaminodisilane compound represented by formula 1 contained in the composition for forming a silicon-containing thin film of the present invention has good adsorption characteristics to the substrate surface and does not cause a large endothermic reaction, so that a high-quality silicon nitride film can be formed even at a film formation temperature of less than 500°C.

例えば、本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物に含まれるクロロアミノジシラン化合物が「SiCl(NHtBu)(化合物111)」の場合、第1反応はΔHf=+15kJ/mol、ΔEa=85kJ/mol、第2反応はΔHf=-15kJ/mol、ΔEa=120kJ/molである。第1反応ではHCDS/NHの場合の反応エネルギーと同等であり、第2反応では発熱反応であることから、本発明の化合物111がシリコン含有薄膜形成用のシリコン含有化合物として有望であることが示唆される。 For example, when the chloroaminodisilane compound contained in the silicon-containing thin film forming composition of the present invention is "Si 2 H 2 Cl 2 (NHtBu) 2 (compound 111)", the first reaction has ΔHf = +15 kJ/mol, ΔEa = 85 kJ/mol, and the second reaction has ΔHf = -15 kJ/mol, ΔEa = 120 kJ/mol. Since the first reaction has the same reaction energy as HCDS/NH 3 and the second reaction is an exothermic reaction, it is suggested that compound 111 of the present invention is promising as a silicon-containing compound for forming a silicon-containing thin film.

なお、本発明の化合物11~14が有するアルキルアミノ基(以下、単に「置換基」と称することがある)は、上記第2反応において全て発熱反応を示すため、窒化反応が起こりやすい。 The alkylamino groups (hereinafter sometimes simply referred to as "substituents") contained in compounds 11 to 14 of the present invention all exhibit an exothermic reaction in the second reaction described above, and therefore are prone to nitridation reactions.

また、本発明の化合物11~14のうち、化合物111~113及び化合物121~123、131~133、141~143が、蒸気圧が高く、材料供給に優れるため、シリコン含有薄膜形成用のシリコン含有化合物として好ましい。 Of the compounds 11 to 14 of the present invention, compounds 111 to 113 and compounds 121 to 123, 131 to 133, and 141 to 143 have high vapor pressure and excellent material supply, and are therefore preferred as silicon-containing compounds for forming silicon-containing thin films.

さらに、上記式1で示されるクロロアミノジシラン化合物(化合物1)は、HCDSと比べて1モル当たりのHCl生成量が少ない。したがって、本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物は、配管閉塞の要因となるNHCl等の副生成物の生成量が少ないため、シリコン含有薄膜形成用のシリコン含有化合物として有用である。 Furthermore, the chloroaminodisilane compound (compound 1) represented by the above formula 1 produces less HCl per mole than HCDS. Therefore, the composition for forming a silicon-containing thin film of the present invention produces less by-products such as NH 4 Cl, which can cause pipe clogging, and is therefore useful as a silicon-containing compound for forming a silicon-containing thin film.

更にまた、化合物11及び化合物12のうち、Si-Cl結合を1個又は2個含有するクロロアミノジシラン化合物が、1モルあたりのHClの生成量が少ないため、シリコン含有薄膜形成用のシリコン含有化合物としてより好ましい。 Furthermore, among compounds 11 and 12, chloroaminodisilane compounds containing one or two Si-Cl bonds are more preferable as silicon-containing compounds for forming silicon-containing thin films because they produce a smaller amount of HCl per mole.

以上説明したように、本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物、及びこれをシリコン含有原料として用いるシリコン含有薄膜の形成方法によれば、化学気相成長法において500℃未満の成膜温度で良質なシリコン含有薄膜を形成可能であり、副生成物の生成量が少ない。 As described above, the silicon-containing thin film forming composition of the present invention and the method for forming a silicon-containing thin film using the composition as a silicon-containing raw material make it possible to form a high-quality silicon-containing thin film at a film formation temperature of less than 500°C by chemical vapor deposition, and produce a small amount of by-products.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.

<クロロアミノジシラン化合物の合成>
後述する例1~例36のシリコン窒化膜を形成する際、シリコン含有原料として用いるシリコン含有薄膜形成用組成物に含まれるクロロアミノジシラン化合物は、以下に示す手順によって合成した。
なお、合成したクロロアミノジシラン化合物は、以下の手法によって同定した。
<Synthesis of chloroaminodisilane compound>
In forming the silicon nitride films of Examples 1 to 36 described later, the chloroaminodisilane compound contained in the silicon-containing thin film forming composition used as the silicon-containing raw material was synthesized by the following procedure.
The synthesized chloroaminodisilane compounds were identified by the following method.

[NMR測定]
NMR測定は、核磁気共鳴装置(日本電子社製、「JNM-ECS400」)を用いて行った。サンプル調整には、重水素化ベンゼン溶液を用いた。
[NMR Measurement]
The NMR measurement was carried out using a nuclear magnetic resonance apparatus (manufactured by JEOL Ltd., "JNM-ECS400") A deuterated benzene solution was used for sample preparation.

[GC分析]
GC分析は、ガスクロマトグラフ(島津製作所社製、「GC-2014」)を用いて行った。検出器にはFIDを用いた。保持時間により、目的生成物、およびその純度を確認した。
[GC analysis]
The GC analysis was carried out using a gas chromatograph (Shimadzu Corporation, "GC-2014"). An FID was used as the detector. The target product and its purity were confirmed based on the retention time.

(合成例1)
「SiCl(NHtBu)」の合成
-70℃に冷却した反応容器に、ジエチルエーテル900mLと、SiCl(20.35g、0.102mol、CAS No.:20536-16-7)とをフラスコに添加した。
よく撹拌されたこの溶液に、ジエチルエーテル100mLに溶かしたtBuNH(29.77g、0.41mol、CAS No.:13465-77-5)をゆっくり滴下した。徐々に室温まで昇温した後、8時間撹拌した。
減圧下でジエチルエーテルを留去後、ヘキサン1000mLを入れて抽出し、アミン塩酸塩をろ過によって取り除いた。
その後、-30℃で再結晶を行い、残留するヘキサンを留去することで、目的物であるSiCl(NHtBu)を6.40g得た。収率は23%であった。
なお、目的物は、NMRおよびGC分析によって確認した。GCにおける目的物の保持時間および純度は、それぞれ19min、88%であった。
(Synthesis Example 1)
Synthesis of "Si 2 H 2 Cl 2 (NHtBu) 2 " In a reaction vessel cooled to -70°C, 900 mL of diethyl ether and Si 2 H 2 Cl 4 (20.35 g, 0.102 mol, CAS No.: 20536-16-7) were added to a flask.
To this well-stirred solution, tBuNH 2 (29.77 g, 0.41 mol, CAS No.: 13465-77-5) dissolved in 100 mL of diethyl ether was slowly added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature, followed by stirring for 8 hours.
After distilling off diethyl ether under reduced pressure, 1000 mL of hexane was added for extraction, and the amine hydrochloride was removed by filtration.
Thereafter, recrystallization was carried out at −30° C., and the remaining hexane was distilled off to obtain 6.40 g of the target product, Si 2 H 2 Cl 2 (NHtBu) 2. The yield was 23%.
The target product was confirmed by NMR and GC analysis. The retention time and purity of the target product in GC were 19 min and 88%, respectively.

(合成例2)
「SiCl(NHtBu)」(化合物111)の合成
-70℃に冷却した反応容器に、ジエチルエーテル900mLと、SiCl(24.79g、0.0922mol、CAS No.:13465-77-5)とをフラスコに添加した。
よく撹拌されたこの溶液に、ジエチルエーテル100mLに溶かした(tBu)NH(42.12g、0.738mol)をゆっくり滴下した。徐々に室温まで昇温した後、8時間撹拌した。
減圧下でジエチルエーテルを留去後、ヘキサン1000mLを入れて抽出し、アミン塩酸塩をろ過によって取り除いた。
その後、-30℃で再結晶を行い、残留するヘキサンを留去することで、目的物であるSiCl(NHtBu)を9.58g得た。収率は25%であった。
なお、目的物は、NMRおよびGC分析によって確認した。GCにおける目的物の保持時間および純度は、それぞれ19min、69%であった。
(Synthesis Example 2)
Synthesis of "Si 2 Cl 2 (NHtBu) 4 " (Compound 111) In a reaction vessel cooled to -70°C, 900 mL of diethyl ether and Si 2 Cl 6 (24.79 g, 0.0922 mol, CAS No.: 13465-77-5) were added to a flask.
To this well-stirred solution, (tBu) 2 NH 2 (42.12 g, 0.738 mol) dissolved in 100 mL of diethyl ether was slowly added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature, followed by stirring for 8 hours.
After distilling off diethyl ether under reduced pressure, 1000 mL of hexane was added for extraction, and the amine hydrochloride was removed by filtration.
Thereafter, recrystallization was carried out at −30° C., and the remaining hexane was distilled off to obtain 9.58 g of the target product, Si 2 Cl 2 (NHtBu) 4. The yield was 25%.
The target product was confirmed by NMR and GC analysis. The retention time and purity of the target product in GC were 19 min and 69%, respectively.

(合成例3)
「SiCl(NtBu」(化合物122)の合成
-70℃に冷却した反応容器に、ジエチルエーテル900mLと、SiCl(20.12g、0.100mol、CAS No.:20536-16-7)とをフラスコに添加した。
よく撹拌されたこの溶液に、ジエチルエーテル100mLに溶かした(tBu)NH(52.01g、0.402mol)をゆっくり滴下した。徐々に室温まで昇温した後、8時間撹拌した。
減圧下でジエチルエーテルを留去後、ヘキサン1000mLを入れて抽出し、アミン塩酸塩をろ過によって取り除いた。
その後、-30℃で再結晶を行い、残留するヘキサンを留去することで、目的物であるSiCl(NtBu2)を8.53g得た。収率は22%であった。
なお、目的物は、NMRおよびGC分析によって確認した。 GCにおける目的物の保持時間および純度は、それぞれ19min、82%であった。
(Synthesis Example 3)
Synthesis of "Si 2 H 2 Cl 2 (NtBu 2 ) 2 " (Compound 122) In a reaction vessel cooled to -70°C, 900 mL of diethyl ether and Si 2 H 2 Cl 4 (20.12 g, 0.100 mol, CAS No.: 20536-16-7) were added to a flask.
To this well-stirred solution, (tBu) 2 NH (52.01 g, 0.402 mol) dissolved in 100 mL of diethyl ether was slowly added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature, followed by stirring for 8 hours.
After distilling off diethyl ether under reduced pressure, 1000 mL of hexane was added for extraction, and the amine hydrochloride was removed by filtration.
Thereafter, recrystallization was carried out at −30° C., and the remaining hexane was distilled off to obtain 8.53 g of the target product, Si 2 H 2 Cl 2 (NtBu2) 2. The yield was 22%.
The target product was confirmed by NMR and GC analysis. The retention time and purity of the target product in GC were 19 min and 82%, respectively.

(合成例4)
「SiCl(NtBu」(化合物122)の合成
-70℃に冷却した反応容器に、ジエチルエーテル900mLと、SiCl(20.22g、0.075mol、CAS No.:20536-16-7)とをフラスコに添加した。
よく撹拌されたこの溶液に、ジエチルエーテル100mLに溶かした(tBu)NH(77.75g、0.602mol)をゆっくり滴下した。徐々に室温まで昇温した後、8時間撹拌した。
減圧下でジエチルエーテルを留去後、ヘキサン1000mLを入れて抽出し、アミン塩酸塩をろ過によって取り除いた。
その後、-30℃で再結晶を行い、残留するヘキサンを留去することで、目的物であるSiCl(N(C(CHを9.63g得た。収率は20%であった。
なお、目的物は、NMRおよびGC分析によって確認した。GCにおける目的物の保持時間および純度の結果は、それぞれ21min、81%であった。
(Synthesis Example 4)
Synthesis of "Si 2 Cl 2 (NtBu 2 ) 4 " (Compound 122) In a reaction vessel cooled to -70°C, 900 mL of diethyl ether and Si 2 H 2 Cl 4 (20.22 g, 0.075 mol, CAS No.: 20536-16-7) were added to a flask.
To this well-stirred solution, (tBu) 2 NH (77.75 g, 0.602 mol) dissolved in 100 mL of diethyl ether was slowly added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature, followed by stirring for 8 hours.
After distilling off diethyl ether under reduced pressure, 1000 mL of hexane was added for extraction, and the amine hydrochloride was removed by filtration.
Thereafter, recrystallization was carried out at −30° C., and the remaining hexane was distilled off to obtain 9.63 g of the target product, Si 2 Cl 2 (N(C(CH 3 ) 3 ) 2 ) 4. The yield was 20%.
The target product was confirmed by NMR and GC analysis. The retention time and purity of the target product in GC were 21 min and 81%, respectively.

(合成例5)
「SiCl(NHtBu)」(化合物131)の合成
-70℃に冷却した反応容器に、ジエチルエーテル900mLと、SiCl(25.16g、0.094mol、CAS No.:13465-77-5)とをフラスコに添加した。
よく撹拌されたこの溶液に、ジエチルエーテル100mLに溶かしたtBuNH(27.44g、0.38mol)をゆっくり滴下した。徐々に室温まで昇温した後、8時間撹拌した。
減圧下でジエチルエーテルを留去後、ヘキサン1000mLを入れて抽出し、アミン塩酸塩をろ過によって取り除いた。
その後、-30℃で再結晶を行い、残留するヘキサンを留去することで、目的物であるSiCl(NHtBu)を7.29g得た。収率は23%であった。
なお、目的物は、NMRおよびGC分析によって確認した。GCにおける目的物の保持時間および純度は、それぞれ19min、60%であった。
(Synthesis Example 5)
Synthesis of "Si 2 Cl 4 (NHtBu) 2 " (Compound 131) In a reaction vessel cooled to -70°C, 900 mL of diethyl ether and Si 2 Cl 6 (25.16 g, 0.094 mol, CAS No.: 13465-77-5) were added to a flask.
To this well-stirred solution, tBuNH 2 (27.44 g, 0.38 mol) dissolved in 100 mL of diethyl ether was slowly added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature, followed by stirring for 8 hours.
After distilling off diethyl ether under reduced pressure, 1000 mL of hexane was added for extraction, and the amine hydrochloride was removed by filtration.
Thereafter, recrystallization was carried out at −30° C., and the remaining hexane was distilled off to obtain 7.29 g of the target product, Si 2 Cl 4 (NHtBu) 2. The yield was 23%.
The target product was confirmed by NMR and GC analysis. The retention time and purity of the target product in GC were 19 min and 60%, respectively.

(合成例6)
「SiCl(NtBu」(化合物141)の合成
-70℃に冷却した反応容器に、ジエチルエーテル900mLと、SiCl(25.23g、0.094mol)とをフラスコに添加した。
よく撹拌されたこの溶液に、ジエチルエーテル100mLに溶かした(tBu)NH(48.51g、0.375mol)をゆっくり滴下した。徐々に室温まで昇温した後、8時間撹拌した。
減圧下でジエチルエーテルを留去後、ヘキサン1000mLを入れて抽出し、アミン塩酸塩をろ過によって取り除いた。
その後、-30℃で再結晶を行い、残留するヘキサンを留去することで、目的物であるSiCl(N(C(CHを9.38g得た。収率は22%であった。
なお、目的物は、NMRおよびGC分析によって確認した。GCにおける目的物の保持時間および純度は、それぞれ20min、64%であった。
(Synthesis Example 6)
Synthesis of "Si 2 Cl 4 (NtBu 2 ) 2 " (Compound 141) In a reaction vessel cooled to -70°C, 900 mL of diethyl ether and Si 2 Cl 6 (25.23 g, 0.094 mol) were added to a flask.
To this well-stirred solution, (tBu) 2 NH (48.51 g, 0.375 mol) dissolved in 100 mL of diethyl ether was slowly added dropwise, and the temperature was gradually raised to room temperature, followed by stirring for 8 hours.
After distilling off diethyl ether under reduced pressure, 1000 mL of hexane was added for extraction, and the amine hydrochloride was removed by filtration.
Thereafter, recrystallization was carried out at −30° C., and the remaining hexane was distilled off to obtain 9.38 g of the target product, Si 2 Cl 4 (N(C(CH 3 ) 3 ) 2 ) 2. The yield was 22%.
The target product was confirmed by NMR and GC analysis. The retention time and purity of the target product in GC were 20 min and 64%, respectively.

<シリコン窒化膜の形成>
図1に示す成膜装置1を用い、ALD法により、下表1~3に示す原料及び成膜条件を用いて、比較例1~3、及び例1~46のシリコン窒化膜をそれぞれ形成(成膜)した。
なお、成膜したシリコン窒化膜は、以下に示す方法により、測定、評価した。結果を下表1~3にそれぞれ示す。
<Formation of Silicon Nitride Film>
Using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, silicon nitride films of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 46 were formed (deposited) by the ALD method using the raw materials and film forming conditions shown in Tables 1 to 3 below.
The formed silicon nitride film was measured and evaluated by the following methods, and the results are shown in Tables 1 to 3 below.

(測定方法・評価方法)
[膜厚]
分光エリプソメトリーを用いて測定した。
(Measurement and evaluation methods)
[Film thickness]
The measurements were made using spectroscopic ellipsometry.

[屈折率]
分光エリプソメトリーを用いて測定した。
[Refractive index]
The measurements were made using spectroscopic ellipsometry.

[赤外吸収スペクトル]
フーリエ変換赤外分光光度計を用い、検出器:TGS、分解能:4cm-1の条件によって、赤外吸収スペクトルを測定した。
[Infrared absorption spectrum]
The infrared absorption spectrum was measured using a Fourier transform infrared spectrophotometer under the conditions of a detector: TGS and a resolution: 4 cm -1 .

[膜質の評価]
屈折率の測定値が1.8~2.1の範囲内であるとき、良質なシリコン窒化膜であると評価した。
一方、屈折率の測定値が1.8未満であるとき、シリコン窒化膜は粗な膜構造であると評価した。
[Evaluation of film quality]
When the measured refractive index was within the range of 1.8 to 2.1, the silicon nitride film was evaluated as being of good quality.
On the other hand, when the measured refractive index was less than 1.8, the silicon nitride film was evaluated to have a coarse film structure.

[成膜量]
膜厚の測定値から、1サイクルあたりの成膜量であるGPC(Growth per cycle)を算出した。
[Film formation amount]
From the measured film thickness, the growth per cycle (GPC), which is the amount of film formed per cycle, was calculated.

[膜の緻密性]
測定した赤外吸収スペクトルの結果から、1000~1100cm-1付近の「Si-O」結合由来の振動、及び800~900cm-1付近の「Si-N」の結合由来の振動を確認した。
また、赤外吸収スペクトルから得られた「Si-N」結合由来のピーク強度を用い、比較例1に対する例1~43のSi-Nピーク強度比を算出して、膜の緻密性を評価した。
[Film density]
From the results of the measured infrared absorption spectrum, vibrations derived from "Si--O" bonds in the vicinity of 1000 to 1100 cm -1 and vibrations derived from "Si--N" bonds in the vicinity of 800 to 900 cm -1 were confirmed.
In addition, the Si--N peak intensity ratios of Examples 1 to 43 to Comparative Example 1 were calculated using the peak intensities derived from the "Si--N" bond obtained from the infrared absorption spectrum, and the denseness of the film was evaluated.

(比較例1)
[成膜条件]
・成膜温度(基板の表面温度):450℃
・シリコン含有化合物:ヘキサクロロジシラン(HCDS)
・窒素含有化合物:アンモニア(NH
・サイクルの繰り返し回数:300回
(Comparative Example 1)
[Film formation conditions]
Film formation temperature (substrate surface temperature): 450°C
Silicon-containing compound: hexachlorodisilane (HCDS)
Nitrogen-containing compounds: ammonia ( NH3 )
Number of cycles repeated: 300 times

[サイクル]
・ステップ1:シリコン含有化合物を処理室内に10秒間供給し、基板表面に吸着させる。
・ステップ2:Nによるパージを10秒間行い、未反応のシリコン含有化合物を除去する。
・ステップ3:窒素含有化合物を処理室内に10秒間供給し、基板表面を窒化させる。
・ステップ4:Nによるパージを10秒間行い、未反応の窒素含有化合物を除去する。
[cycle]
Step 1: A silicon-containing compound is supplied into the processing chamber for 10 seconds and allowed to adsorb onto the substrate surface.
Step 2: Purge with N2 for 10 seconds to remove unreacted silicon-containing compounds.
Step 3: A nitrogen-containing compound is supplied into the processing chamber for 10 seconds to nitride the substrate surface.
Step 4: Purge with N2 for 10 seconds to remove unreacted nitrogen-containing compounds.

[評価結果]
・GPC:0.10(Å/cycle)
・屈折率:1.48
・FT-IR:
Si-N振動のほかにSi-O振動が確認された。
数日間経過後のサンプルを測定した結果、Si-Nピーク強度が減少し、Si-Oピーク強度が増加した。これは、粗なシリコン窒化膜が形成されたことを示しており、さらに経時変化したことを示している。
[Evaluation Results]
・GPC: 0.10 (Å/cycle)
Refractive index: 1.48
・FT-IR:
In addition to Si--N vibrations, Si--O vibrations were observed.
Measurement of the sample after several days showed a decrease in the Si-N peak intensity and an increase in the Si-O peak intensity, indicating the formation of a rough silicon nitride film and further changes over time.

(比較例2)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてビスターシャリーブチルアミノシラン(BTBAS)を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いてシリコン窒化膜の成膜を行った。
(Comparative Example 2)
[Film formation conditions]
A silicon nitride film was formed under the same film formation conditions as in Comparative Example 1, except that bis-tertiarybutylaminosilane (BTBAS) was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.

[評価結果]
比較例2では、薄膜を形成せず、シリコン窒化膜を得ることができなかった。
[Evaluation Results]
In Comparative Example 2, a thin film was not formed, and a silicon nitride film could not be obtained.

(比較例3)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてクロロジイソプロピルアミノシランを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
(Comparative Example 3)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that chlorodiisopropylaminosilane was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.

[評価結果]
・GPC:0.11(Å/cycle)
・屈折率:1.68
・Si-N振動のほかにSi-O振動が確認された。
数日間経過後のサンプルを測定した結果、Si-Nピーク強度が減少し、Si-Oピーク強度が増加した。これは、粗なシリコン窒化膜が形成されたことを示しており、さらに経時変化したことを示している。
[Evaluation Results]
・GPC: 0.11 (Å/cycle)
Refractive index: 1.68
In addition to Si--N vibration, Si--O vibration was observed.
Measurement of the sample after several days showed a decrease in the Si-N peak intensity and an increase in the Si-O peak intensity, indicating the formation of a rough silicon nitride film and further indicating changes over time.

(例1)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHC(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.40(Å/cycle)
・屈折率:2.02
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例1/比較例1):1.85
例1のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.85であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 1)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 3 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.40 (Å/cycle)
Refractive index: 2.02
Si-N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 1/Comparative Example 1): 1.85
The silicon nitride film of Example 1 had a Si—N peak intensity ratio of 1.85, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved compared to Comparative Example 1.

(例2)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHC(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.23(Å/cycle)
・屈折率:1.90
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例2/比較例1):1.63
例2のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.71であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 2)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 3 ) 4 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.23 (Å/cycle)
Refractive index: 1.90
Si-N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 2/Comparative Example 1): 1.63
The silicon nitride film of Example 2 had a Si—N peak intensity ratio of 1.71, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved compared to Comparative Example 1.

(例3)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.42(Å/cycle)
・屈折率:2.05
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例3/比較例1):1.90
例3のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.90であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 3)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (NHCH(CH 3 ) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.42 (Å/cycle)
Refractive index: 2.05
Si-N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 3/Comparative Example 1): 1.90
The silicon nitride film of Example 3 had a Si—N peak intensity ratio of 1.90, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

(例4)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.36(Å/cycle)
・屈折率:1.94
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例4/比較例1):1.66
例4のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.66であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 4)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (NHCH(CH 3 ) 2 ) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.36 (Å/cycle)
Refractive index: 1.94
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 4/Comparative Example 1): 1.66
The silicon nitride film of Example 4 had a Si—N peak intensity ratio of 1.66, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例5)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NH(CH(CH))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.39(Å/cycle)
・屈折率:2.04
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例5/比較例1):1.88
例5のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.88であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 5)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (NH(CH 2 ) 2 (CH 3 )) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.39 (Å/cycle)
Refractive index: 2.04
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 5/Comparative Example 1): 1.88
The silicon nitride film of Example 5 had a Si—N peak intensity ratio of 1.88, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

(例6)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NH(CH(CH))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.23(Å/cycle)
・屈折率:1.93
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例6/比較例1):1.68
例6のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.68であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 6)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (NH(CH 2 ) 2 (CH 3 )) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.23 (Å/cycle)
Refractive index: 1.93
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 6/Comparative Example 1): 1.68
The silicon nitride film of Example 6 had a Si—N peak intensity ratio of 1.68, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例7)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHC(CH(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.36(Å/cycle)
・屈折率:1.94
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例7/比較例1):1.70
例7のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.70であり、例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 7)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 2 (C 2 H 5 )) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.36 (Å/cycle)
Refractive index: 1.94
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 7/Comparative Example 1): 1.70
The silicon nitride film of Example 7 had a Si—N peak intensity ratio of 1.70, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Example 1.

(例8)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHC(CH(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.21(Å/cycle)
・屈折率:1.86
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例8/比較例1):1.55
例8のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.55であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 8)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 2 (C 2 H 5 )) 4 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.21 (Å/cycle)
Refractive index: 1.86
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 8/Comparative Example 1): 1.55
The silicon nitride film of Example 8 had a Si—N peak intensity ratio of 1.55, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例9)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(CH)(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.42(Å/cycle)
・屈折率:2.02
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例9/比較例1):1.85
例9のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.85であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 9)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (NHCH(CH 3 )(C 2 H 5 )) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.42 (Å/cycle)
Refractive index: 2.02
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 9/Comparative Example 1): 1.85
The silicon nitride film of Example 9 had a Si—N peak intensity ratio of 1.85, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

(例10)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(CH)(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.22(Å/cycle)
・屈折率:1.90
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例10/比較例1):1.63
例10のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.63であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 10)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (NHCH(CH 3 )(C 2 H 5 )) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.22 (Å/cycle)
Refractive index: 1.90
Si-N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 10/Comparative Example 1): 1.63
The silicon nitride film of Example 10 had a Si—N peak intensity ratio of 1.63, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例11)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(Cを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.37(Å/cycle)
・屈折率:1.98
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例11/比較例1):1.77
例11のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.77であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 11)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (NHCH(C 2 H 5 ) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.37 (Å/cycle)
Refractive index: 1.98
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 11/Comparative Example 1): 1.77
The silicon nitride film of Example 11 had a Si—N peak intensity ratio of 1.77, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

(例12)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(Cを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.20(Å/cycle)
・屈折率:1.86
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例12/比較例1):1.55
例12のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.55であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 12)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (NHCH(C 2 H 5 ) 2 ) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.20 (Å/cycle)
Refractive index: 1.86
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 12/Comparative Example 1): 1.55
The silicon nitride film of Example 12 had a Si—N peak intensity ratio of 1.55, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例13)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(C(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.21(Å/cycle)
・屈折率:1.88
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例13/比較例1):1.59
例13のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.59であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 13)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (N(C(CH 3 ) 3 ) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.21 (Å/cycle)
Refractive index: 1.88
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 13/Comparative Example 1): 1.59
The silicon nitride film of Example 13 had a Si—N peak intensity ratio of 1.59, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例14)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(C(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.09(Å/cycle)
・屈折率:1.83
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例14/比較例1):1.50
例14のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.50であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 14)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (N(C(CH 3 ) 3 ) 2 ) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.09 (Å/cycle)
Refractive index: 1.83
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 14/Comparative Example 1): 1.50
The silicon nitride film of Example 14 had a Si—N peak intensity ratio of 1.50, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例15)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.22(Å/cycle)
・屈折率:1.90
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例15/比較例1):1.63
例15のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.63であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 15)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (N(CH(CH 3 ) 2 ) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.22 (Å/cycle)
Refractive index: 1.90
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 15/Comparative Example 1): 1.63
The silicon nitride film of Example 15 had a Si—N peak intensity ratio of 1.63, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例16)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.10(Å/cycle)
・屈折率:1.85
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例16/比較例1):1.54
例16のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.54であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 16)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (N(CH(CH 3 ) 2 ) 2 ) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.10 (Å/cycle)
Refractive index: 1.85
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 16/Comparative Example 1): 1.54
The silicon nitride film of Example 16 had a Si—N peak intensity ratio of 1.54, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例17)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N((CH(CH))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.20(Å/cycle)
・屈折率:1.91
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例17/比較例1):1.64
例17のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.64であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 17)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (N((CH 2 ) 2 (CH 3 )) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.20 (Å/cycle)
Refractive index: 1.91
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 17/Comparative Example 1): 1.64
The silicon nitride film of Example 17 had a Si—N peak intensity ratio of 1.64, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例18)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N((CH(CH))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.07(Å/cycle)
・屈折率:1.84
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例18/比較例1):1.52
例18のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.52であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 18)
[Film formation conditions]
Film formation was performed under the same film formation conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (N((CH 2 ) 2 (CH 3 )) 2 ) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.07 (Å/cycle)
Refractive index: 1.84
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 18/Comparative Example 1): 1.52
The silicon nitride film of Example 18 had a Si—N peak intensity ratio of 1.52, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例19)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(C(CH(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.18(Å/cycle)
・屈折率:1.82
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例19/比較例1):1.48
例19のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.48であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 19)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si2H2Cl2 ( N(C( CH3 ) 2 (C2H5))2)2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.18 (Å/cycle)
Refractive index: 1.82
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 19/Comparative Example 1): 1.48
The silicon nitride film of Example 19 had a Si—N peak intensity ratio of 1.48, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例20)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(C(CH(C))(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.05(Å/cycle)
・屈折率:1.80
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例20/比較例1):1.44
例20のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.44であり、例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 20)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si2Cl2 (N( C ( CH3 ) 2 ( C2H5 )) 2 ) 4 ( C2H5 )) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.05 (Å/cycle)
Refractive index: 1.80
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 20/Comparative Example 1): 1.44
The silicon nitride film of Example 20 had a Si—N peak intensity ratio of 1.44, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with that of Example 1.

(例20)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(CH)(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.19(Å/cycle)
・屈折率:1.87
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例21/比較例1):1.57
例21のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.57であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 20)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (N(CH(CH 3 )(C 2 H 5 )) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.19 (Å/cycle)
Refractive index: 1.87
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 21/Comparative Example 1): 1.57
The silicon nitride film of Example 21 had a Si—N peak intensity ratio of 1.57, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例22)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(CH)(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.10(Å/cycle)
・屈折率:1.82
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例22/比較例1):1.48
例22のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.48であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 22)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (N(CH(CH 3 )(C 2 H 5 )) 2 ) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.10 (Å/cycle)
Refractive index: 1.82
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 22/Comparative Example 1): 1.48
The silicon nitride film of Example 22 had a Si—N peak intensity ratio of 1.48, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例23)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(Cを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.16(Å/cycle)
・屈折率:1.83
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例23/比較例1):1.50
例23のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.50であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 23)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 H 2 Cl 2 (N(CH(C 2 H 5 ) 2 ) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.16 (Å/cycle)
Refractive index: 1.83
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 23/Comparative Example 1): 1.50
The silicon nitride film of Example 23 had a Si—N peak intensity ratio of 1.50, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例24)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(Cを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.06(Å/cycle)
・屈折率:1.82
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例24/比較例1):1.48
例24のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.48であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 24)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 2 (N(CH(C 2 H 5 ) 2 ) 2 ) 4 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.06 (Å/cycle)
Refractive index: 1.82
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 24/Comparative Example 1): 1.48
The silicon nitride film of Example 24 had a Si—N peak intensity ratio of 1.48, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例25)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHC(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.33(Å/cycle)
・屈折率:1.82
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例25/比較例1):1.48
例25のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.48であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 25)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (NHC(CH 3 ) 3 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.33 (Å/cycle)
Refractive index: 1.82
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 25/Comparative Example 1): 1.48
The silicon nitride film of Example 25 had a Si—N peak intensity ratio of 1.48, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例26)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(CH)2を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.35(Å/cycle)
・屈折率:1.84
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例26/比較例1):1.52
例26のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.52であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 26)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (NHCH(CH 3 ) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.35 (Å/cycle)
Refractive index: 1.84
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 26/Comparative Example 1): 1.52
The silicon nitride film of Example 26 had a Si—N peak intensity ratio of 1.52, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例27)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NH(CH(CH))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.32(Å/cycle)
・屈折率:1.83
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例27/比較例1):1.50
例27のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.50であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 27)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (NH(CH 2 ) 2 (CH 3 )) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.32 (Å/cycle)
Refractive index: 1.83
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 27/Comparative Example 1): 1.50
The silicon nitride film of Example 27 had a Si—N peak intensity ratio of 1.50, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例28)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NC(CH(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.30(Å/cycle)
・屈折率:1.80
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例28/比較例1):1.44
例28のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.44であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 28)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (NC(CH 3 ) 2 (C 2 H 5 )) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.30 (Å/cycle)
Refractive index: 1.80
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 28/Comparative Example 1): 1.44
The silicon nitride film of Example 28 had a Si—N peak intensity ratio of 1.44, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例29)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(CH)(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.34(Å/cycle)
・屈折率:1.82
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例29/比較例1):1.48
例29のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.48であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 29)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (NHCH(CH 3 )(C 2 H 5 )) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.34 (Å/cycle)
Refractive index: 1.82
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 29/Comparative Example 1): 1.48
The silicon nitride film of Example 29 had a Si—N peak intensity ratio of 1.48, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例30)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(NHCH(Cを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.33(Å/cycle)
・屈折率:1.81
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例30/比較例1):1.46
例30のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.46であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 30)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (NHCH(C 2 H 5 ) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.33 (Å/cycle)
Refractive index: 1.81
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 30/Comparative Example 1): 1.46
The silicon nitride film of Example 30 had a Si—N peak intensity ratio of 1.46, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例31)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(C(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.19(Å/cycle)
・屈折率:1.77
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例31/比較例1):1.39
例31のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.39であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 31)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (N(C(CH 3 ) 3 ) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.19 (Å/cycle)
Refractive index: 1.77
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 31/Comparative Example 1): 1.39
The silicon nitride film of Example 31 had a Si—N peak intensity ratio of 1.39, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例32)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(CHを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.20(Å/cycle)
・屈折率:1.79
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例32/比較例1):1.43
例32のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.43であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 32)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (N(CH(CH 3 ) 2 ) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.20 (Å/cycle)
Refractive index: 1.79
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 32/Comparative Example 1): 1.43
The silicon nitride film of Example 32 had a Si—N peak intensity ratio of 1.43, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例33)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N((CH(CH))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.18(Å/cycle)
・屈折率:1.79
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例33/比較例1):1.43
例33のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.43であり、例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 33)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (N((CH 2 ) 2 (CH 3 )) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.18 (Å/cycle)
Refractive index: 1.79
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 33/Comparative Example 1): 1.43
The silicon nitride film of Example 33 had a Si—N peak intensity ratio of 1.43, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with that of Example 1.

(例34)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(C(CH(C))を用いた以外は、例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.16(Å/cycle)
・屈折率:1.75
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例34/比較例1):1.35
例34のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.35であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 34)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Example 1, except that Si 2 Cl 4 (N(C(CH 3 ) 2 (C 2 H 5 )) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.16 (Å/cycle)
Refractive index: 1.75
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 34/Comparative Example 1): 1.35
The silicon nitride film of Example 34 had a Si—N peak intensity ratio of 1.35, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例35)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(CH)(C))を用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.17(Å/cycle)
・屈折率:1.78
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例35/比較例1):1.41
例35のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.41であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 35)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (N(CH(CH 3 )(C 2 H 5 )) 2 ) 2 was used instead of HCDS as the silicon-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.17 (Å/cycle)
Refractive index: 1.78
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 35/Comparative Example 1): 1.41
The silicon nitride film of Example 35 had a Si—N peak intensity ratio of 1.41, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例36)
[成膜条件]
シリコン含有化合物として、HCDSに換えてSiCl(N(CH(Cを用いた以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.14(Å/cycle)
・屈折率:1.76
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例36/比較例1):1.37
例36のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.37であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 36)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that Si 2 Cl 4 (N(CH(C 2 H 5 ) 2 ) 2 ) 2 was used as the silicon-containing compound instead of HCDS.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.14 (Å/cycle)
Refractive index: 1.76
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 36/Comparative Example 1): 1.37
The silicon nitride film of Example 36 had a Si—N peak intensity ratio of 1.37, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

Figure 0007541466000031
Figure 0007541466000031

(評価結果1)
例1~36のシリコン窒化膜では、赤外吸収スペクトルを測定した結果、いずれもSi-O振動は検出されず、きれいなSi-N振動を確認できた。したがって、例1~36のシリコン窒化膜は、いずれも良質なSiN膜であることを確認した。
(Evaluation result 1)
Infrared absorption spectroscopy was performed on the silicon nitride films of Examples 1 to 36, and it was confirmed that no Si—O vibration was detected and that clean Si—N vibration was observed. Therefore, it was confirmed that all of the silicon nitride films of Examples 1 to 36 were good quality SiN films.

(評価結果2)
例1~26のうち、同一の置換基を含む化合物同士をそれぞれ比較して、各種置換基の数と膜質との関係を評価した。
例1~26では、いずれも良質なシリコン窒化膜が形成されたが、置換基の数が増加するにつれて、GPC、屈折率、及びSi-N強度比が減少した。これらは、各種置換基の分子構造が大きく、上述した化学吸着反応(第1反応)及び窒化反応(第2反応)において立体障害の影響があったことが原因と考えられる。
(Evaluation result 2)
Among Examples 1 to 26, compounds containing the same substituents were compared with each other to evaluate the relationship between the number of various substituents and the film quality.
In Examples 1 to 26, good quality silicon nitride films were formed, but as the number of substituents increased, the GPC, refractive index, and Si-N intensity ratio decreased. This is believed to be due to the large molecular structures of the various substituents, which caused steric hindrance in the above-mentioned chemical adsorption reaction (first reaction) and nitridation reaction (second reaction).

以上の結果から、成膜温度500℃未満で良質なシリコン窒化膜を形成する上で、シリコン含有化合物として、置換基による立体障害の影響が少ないクロロアミノジシラン化合物(例3、5、7、9、11、13、27~32)を用いることが好ましいことを確認した。 From these results, it was confirmed that in order to form a high-quality silicon nitride film at a film formation temperature of less than 500°C, it is preferable to use a chloroaminodisilane compound (examples 3, 5, 7, 9, 11, 13, 27 to 32) as a silicon-containing compound, which is less affected by steric hindrance due to substituents.

(評価結果3)
例1~38の結果を比較して、本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物に含まれるクロロアミノジシラン化合物が有する置換基の種類の影響を評価した。
結果、「-NH(tBu)」基≧「-NHCH(CH」基≧「-NH(CHCH」基≧「-N(CH(CH」基≧「-N((C)CH」基の順で、良質なシリコン窒素化膜が形成されることを確認した。これは、置換基の各分子構造による立体障害の影響が原因と考えられる。
(Evaluation result 3)
The results of Examples 1 to 38 were compared to evaluate the influence of the type of substituent group possessed by the chloroaminodisilane compound contained in the composition for forming a silicon-containing thin film of the present invention.
As a result, it was confirmed that a good quality silicon nitride film was formed in the following order: "-NH(tBu ) " group ≧ "-NHCH(CH 3 ) 2 " group ≧ "-NH(CH 2 ) 2 CH 3 " group ≧ "-N(CH(CH 3 ) 2 ) 2 " group ≧ "-N((C 2 H 4 )CH 3 ) 2 " group. This is thought to be due to the effect of steric hindrance caused by the molecular structure of each substituent.

以上の結果より、式12で表されるクロロアミノジシラン化合物(化合物12)と比べて、式11で表されるクロロアミノジシラン化合物(化合物11)の方が分子構造による立体障害の影響が少なく、良質なシリコン窒化膜が形成されることを確認した。 These results confirm that the chloroaminodisilane compound represented by formula 11 (compound 11) is less affected by steric hindrance due to its molecular structure than the chloroaminodisilane compound represented by formula 12 (compound 12), and therefore forms a high-quality silicon nitride film.

(評価結果4)
例1~24の結果と例25~36の結果とを比較して、本発明のシリコン含有薄膜形成用組成物に含まれるクロロアミノジシラン化合物が有する塩素の数の影響を評価した。
結果、塩素数が4個の化合物よりも、2個の化合物の方が良質なシリコン窒素化膜が形成されることを確認した。これは、膜中に残留する塩素および、副生成する塩化水素の影響が原因と考えられる。
(Evaluation result 4)
The results of Examples 1 to 24 were compared with the results of Examples 25 to 36 to evaluate the effect of the number of chlorines contained in the chloroaminodisilane compound contained in the composition for forming a silicon-containing thin film of the present invention.
As a result, it was confirmed that a better quality silicon nitride film was formed with a compound with two chlorines than with a compound with four chlorines. This is thought to be due to the effects of the chlorine remaining in the film and the hydrogen chloride produced as a by-product.

以上の結果より、式13および14で表されるクロロアミノジシラン化合物と比べて、式11および12で表されるクロロアミノジシラン化合物の方が、膜中に残留する塩素および、副生成する塩化水素の影響が少なく、良質なシリコン窒化膜が形成されることを確認した。 These results confirm that, compared to the chloroaminodisilane compounds represented by formulas 13 and 14, the chloroaminodisilane compounds represented by formulas 11 and 12 are less susceptible to residual chlorine in the film and to the by-product hydrogen chloride, resulting in the formation of high-quality silicon nitride films.

(評価結果5)
比較例3の結果と例17の結果とを比較して、クロロアミノシラン化合物とクロロアミノジシラン化合物との違いを評価した。どちらの化合物も、Si原子一つに対して一つのジイソプロピルアミノ基を有するが、クロロアミノジシラン化合物の方が、良質な膜を速い成膜速度で形成した。
比較例3のシリコン窒化膜では未反応のSi-H結合の残留が多くなるのに対し、例17のシリコン窒化膜ではSi-Si結合を有しており、その結合が切れてSi-N-Si結合になる場合、切れずに残る場合のいずれにおいても、膜中に残るSi-H結合よりもSi又はNの膜中の割合が増えるため、緻密で良質な膜が得られることが原因と考えられる。
また、化合物1mol当たりから生じるSi-N結合の数および分子の大きさから、成膜速度はクロロアミノジシラン化合物の方が大きくなったと考えられる。
(Evaluation result 5)
The difference between the chloroaminosilane compound and the chloroaminodisilane compound was evaluated by comparing the results of Comparative Example 3 and Example 17. Both compounds have one diisopropylamino group per Si atom, but the chloroaminodisilane compound formed a better quality film at a faster film formation rate.
In the silicon nitride film of Comparative Example 3, many unreacted Si-H bonds remain, whereas the silicon nitride film of Example 17 has Si-Si bonds. In either case where these bonds are broken to become Si-N-Si bonds or remain unbroken, the proportion of Si or N in the film is greater than the Si-H bonds remaining in the film, and this is believed to be the reason why a dense and good quality film can be obtained.
In addition, it is believed that the film formation rate was faster for the chloroaminodisilane compound, based on the number of Si--N bonds generated per mol of the compound and the size of the molecule.

(評価結果6)
HCDSをシリコン含有化合物とし、NHを窒素含有化合物としてそれぞれ用い、450~700℃の成膜温度で数十回のALD法による成膜実験を行った。
成膜実験後、成膜装置1の排出経路L2における減圧装置(減圧ポンプ)4の後段側の排気配管を開放したところ、塩化アンモニウムによる配管閉塞が確認された。
(Evaluation result 6)
Using HCDS as the silicon-containing compound and NH3 as the nitrogen-containing compound, several tens of film formation experiments were carried out by the ALD method at film formation temperatures of 450 to 700°C.
After the film formation experiment, when the exhaust pipe downstream of the pressure reducing device (pressure reducing pump) 4 in the exhaust path L2 of the film formation apparatus 1 was opened, it was confirmed that the pipe was clogged with ammonium chloride.

これに対して、例3~38の成膜条件により、数十回のALD法による成膜実験を行った後、減圧装置(減圧ポンプ)4の後段側の排気配管を開放したところ、塩化アンモニウムが堆積していないことを確認した。 In response to this, after several dozen ALD film formation experiments were performed under the film formation conditions of Examples 3 to 38, the exhaust piping downstream of the pressure reduction device (pressure reduction pump) 4 was opened, and it was confirmed that no ammonium chloride had accumulated.

(例37)
[成膜条件]
窒素含有化合物として、アンモニア(NH)に換えてヒドラジン(NHNH)を用いた以外は、上述した例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.64(Å/cycle)
・屈折率:2.07
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例37/比較例1):2.02
例37のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が2.02であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 37)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Example 1 above, except that hydrazine (NH 2 NH 2 ) was used instead of ammonia (NH 3 ) as the nitrogen-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.64 (Å/cycle)
Refractive index: 2.07
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 37/Comparative Example 1): 2.02
The silicon nitride film of Example 37 had a Si—N peak intensity ratio of 2.02, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

(例38)
[成膜条件]
窒素含有化合物として、アンモニア(NH)に換えてモノメチルヒドラジン(NHNH(CH))を用いた以外は、例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.53(Å/cycle)
・屈折率:2.10
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例38/比較例1):1.95
例38のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.95であり、比較例1と比較してシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 38)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Example 1, except that monomethylhydrazine (NH 2 NH(CH 3 )) was used as the nitrogen-containing compound instead of ammonia (NH 3 ).
[Evaluation Results]
・GPC: 0.53 (Å/cycle)
Refractive index: 2.10
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 38/Comparative Example 1): 1.95
The silicon nitride film of Example 38 had a Si—N peak intensity ratio of 1.95, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved as compared with Comparative Example 1.

(例39)
[成膜条件]
窒素含有化合物として、ヒドラジン(NHNH)とアンモニア(NH)との混合原料を用いた以外は、例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.61(Å/cycle)
・屈折率:1.99
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例39/比較例1):2.01
例39のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が2.01であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 39)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Example 1, except that a mixed raw material of hydrazine (NH 2 NH 2 ) and ammonia (NH 3 ) was used as the nitrogen-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.61 (Å/cycle)
Refractive index: 1.99
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 39/Comparative Example 1): 2.01
The silicon nitride film of Example 39 had a Si—N peak intensity ratio of 2.01, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

(例40)
[成膜条件]
窒素含有化合物として、モノメチルヒドラジン(NHNH(CH))とアンモニア(NH)との混合原料を用いた以外は、例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.49(Å/cycle)
・屈折率:2.04
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例40/比較例1):1.90
例40のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.90であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 40)
[Film formation conditions]
A film was formed under the same film forming conditions as in Example 1, except that a mixed raw material of monomethylhydrazine (NH 2 NH(CH 3 )) and ammonia (NH 3 ) was used as the nitrogen-containing compound.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.49 (Å/cycle)
Refractive index: 2.04
Si-N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 40/Comparative Example 1): 1.90
The silicon nitride film of Example 40 had a Si—N peak intensity ratio of 1.90, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

(例41)
[成膜条件]
成膜温度を400℃に変更した以外は、例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.27(Å/cycle)
・屈折率:1.96
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例43/比較例1):1.58
例41のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.58であり、比較例1と比較して、50℃低温になっているのにも関わらず、シリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 41)
[Film formation conditions]
The film was formed under the same film forming conditions as in Example 1, except that the film forming temperature was changed to 400°C.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.27 (Å/cycle)
Refractive index: 1.96
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 43/Comparative Example 1): 1.58
The silicon nitride film of Example 41 had a Si—N peak intensity ratio of 1.58, and it was confirmed that the density of the silicon nitride film was improved, even though the temperature was 50° C. lower than that of Comparative Example 1.

(例42)
[成膜条件]
成膜温度を350℃に変更した以外は、例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.17(Å/cycle)
・屈折率:1.86
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例44/比較例1):1.51
例42のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.51であり、比較例1と比較して、100℃低温になっているのにも関わらず、シリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 42)
[Film formation conditions]
The film was formed under the same film forming conditions as in Example 1, except that the film forming temperature was changed to 350°C.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.17 (Å/cycle)
Refractive index: 1.86
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 44/Comparative Example 1): 1.51
The silicon nitride film of Example 42 had a Si—N peak intensity ratio of 1.51, and it was confirmed that the density of the silicon nitride film was improved, even though the temperature was 100° C. lower than that of Comparative Example 1.

(例43)
[成膜条件]
・成膜温度(基板の表面温度):450℃
・シリコン含有化合物:SiHCl(NHtBu)
・窒素含有化合物:NH、NHNH
・サイクルの繰り返し回数:300回
(Example 43)
[Film formation conditions]
Film formation temperature (substrate surface temperature): 450°C
Silicon-containing compound: SiH2Cl (NHtBu)
・Nitrogen-containing compounds: NH 3 , NH 2 NH 2
Number of cycles repeated: 300 times

[サイクル]
・ステップ1:シリコン含有化合物を処理室内に10秒間供給する。
・ステップ2:Nによるパージを10秒間行い、未反応のシリコン含有化合物を除去する。
・ステップ3:NH(第1反応ガス)を処理室内に10秒間供給する。
・ステップ4:Nによるパージを10秒間行い、未反応のNHを除去する。
・ステップ5:NHNH(第2反応ガス)を処理室内に10秒間供給する。
・ステップ6:Nによるパージを10秒間行い、未反応のNHNHを除去する。
[cycle]
Step 1: A silicon-containing compound is supplied into the process chamber for 10 seconds.
Step 2: Purge with N2 for 10 seconds to remove unreacted silicon-containing compounds.
Step 3: NH 3 (first reactive gas) is supplied into the processing chamber for 10 seconds.
Step 4: Purge with N2 for 10 seconds to remove unreacted NH3 .
Step 5: NH 2 NH 2 (second reaction gas) is supplied into the processing chamber for 10 seconds.
Step 6: Purge with N2 for 10 seconds to remove unreacted NH2NH2 .

[評価結果]
・GPC:0.52(Å/cycle)
・屈折率:2.06
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例43/比較例1):2.03
例43のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が2.03であり、比較例1と比較して大幅にシリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
[Evaluation Results]
・GPC: 0.52 (Å/cycle)
Refractive index: 2.06
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 43/Comparative Example 1): 2.03
The silicon nitride film of Example 43 had a Si—N peak intensity ratio of 2.03, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was significantly improved as compared with Comparative Example 1.

Figure 0007541466000032
Figure 0007541466000032

(評価結果7)
表2に示すように、例37~40は、窒素含有原料として用いた窒素含有化合物が例1とはそれぞれ異なる。例1の結果と、例37~40の結果とを比較して、異なる窒素含有化合物を含む窒素含有原料を用いた場合の成膜量および膜質を評価した。
(Evaluation result 7)
As shown in Table 2, in Examples 37 to 40, the nitrogen-containing compounds used as the nitrogen-containing raw materials were different from those in Example 1. The results of Example 1 were compared with the results of Examples 37 to 40 to evaluate the film formation amount and film quality when nitrogen-containing raw materials containing different nitrogen-containing compounds were used.

例37に示すように、窒素含有化合物としてヒドラジン(NHNH)を用いた場合、アンモニア(NH)を用いた場合と比較して、GPCが大きく向上し、緻密性も向上した。これは、ヒドラジン類化合物の高い反応性が寄与したと考えられる。 As shown in Example 37, when hydrazine (NH 2 NH 2 ) was used as the nitrogen-containing compound, the GPC was significantly improved and the density was also improved compared to when ammonia (NH 3 ) was used. This is believed to be due to the high reactivity of hydrazine compounds.

また、例38に示すように、窒素含有化合物としてモノメチルヒドラジン(NHNH(CH))を用いた場合、アンモニア(NH)を用いた場合と比較して、GPCおよび屈折率が向上し、緻密性がわずかに減少した。これは、モノメチルヒドラジン中のメチル基により、緻密な膜構造形成がわずかに阻害されることが原因と考えられる。しかしながら、モノメチルヒドラジンは、メチル基を含有するため、膜中の炭素量を適宜制御できる利点がある。 In addition, as shown in Example 38, when monomethylhydrazine (NH 2 NH(CH 3 )) is used as a nitrogen-containing compound, GPC and refractive index are improved, and denseness is slightly decreased, compared with the case of using ammonia (NH 3 ). This is considered to be due to the methyl group in monomethylhydrazine slightly inhibiting the formation of a dense film structure. However, since monomethylhydrazine contains a methyl group, it has the advantage of being able to appropriately control the amount of carbon in the film.

また、例39及び例40に示すように、窒素含有化合物として2以上の窒素含有化合物の混合物を用いた場合も、例37及び例38と同様の効果が得られることを確認した。特に、アンモニア(NH)とヒドラジン類化合物との混合物は、危険性の高いヒドラジン類化合物の濃度を下げる点で有効である。 In addition, as shown in Examples 39 and 40, it was confirmed that when a mixture of two or more nitrogen-containing compounds was used as the nitrogen-containing compound, the same effects as those of Examples 37 and 38 could be obtained. In particular, a mixture of ammonia (NH 3 ) and a hydrazine compound is effective in reducing the concentration of the highly dangerous hydrazine compound.

以上説明したように、シリコン窒化膜を成膜する際の窒素含有化合物としてヒドラジン類化合物を用いた場合、アンモニアを用いた場合と比較して緻密性、成膜量、及び屈折率のいずれか1つ以上が向上するため、有効であることを確認した。 As explained above, it has been confirmed that using a hydrazine compound as a nitrogen-containing compound when forming a silicon nitride film is effective because it improves one or more of the following: density, film formation amount, and refractive index, compared to when ammonia is used.

また、シリコン含有化合物としてSiCl(NHC(CH以外の、式1に示すクロロアミノジシラン化合物を用いた場合も、例1及び例37~40と同様の傾向であることを確認した。 It was also confirmed that when a chloroaminodisilane compound represented by formula 1 other than Si 2 H 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 3 ) 2 was used as the silicon-containing compound, the same tendency as in Example 1 and Examples 37 to 40 was observed.

また、窒素含有化合物として、その他のヒドラジン類化合物、及びアミン類化合物を用いた場合も、窒素含有化合物としてアンモニアを単独で用いた場合と比較して、成膜量が向上することを確認した。 It was also confirmed that when other hydrazine compounds and amine compounds were used as the nitrogen-containing compound, the amount of film formed was improved compared to when ammonia was used alone as the nitrogen-containing compound.

(評価結果8)
例41及び例42は、シリコン含有原料として用いたシリコン含有化合物が例1とは異なる。
また、例41及び例42は、成膜温度が比較例1及び例1とは異なる。
比較例1、例1、例41及び例42の比較により、クロロアミノジシラン化合物とアンモニア(NH)とを用いた成膜の温度依存性を評価した。
(Evaluation result 8)
Examples 41 and 42 are different from Example 1 in the silicon-containing compound used as the silicon-containing raw material.
Moreover, Examples 41 and 42 differ from Comparative Example 1 and Example 1 in the film formation temperature.
By comparing Comparative Example 1, Example 1, Example 41, and Example 42, the temperature dependency of film formation using a chloroaminodisilane compound and ammonia (NH 3 ) was evaluated.

表2に示すように、例3、例41及び例42を比較すると、成膜温度が低温になるにつれて、GPC、屈折率、緻密性が減少する傾向であった。しかしながら、比較例1との比較では、例3、例41及び例42のいずれも良好な成膜量、膜質、緻密性が得られることを確認した。本結果より、式1に示すクロロアミノジシラン化合物は、350℃の低温領域においても、シリコン含有薄膜形成用組成物に含まれるシリコン含有化合物として有望な材料であることを確認した。 As shown in Table 2, when comparing Examples 3, 41, and 42, there was a tendency for the GPC, refractive index, and density to decrease as the film formation temperature decreased. However, when compared with Comparative Example 1, it was confirmed that good film formation amount, film quality, and density were obtained in all of Examples 3, 41, and 42. From these results, it was confirmed that the chloroaminodisilane compound shown in Formula 1 is a promising material as a silicon-containing compound to be included in a composition for forming a silicon-containing thin film, even in the low temperature range of 350°C.

なお、350℃よりも低い成膜温度で成膜した場合において、比較例1と比較した結果、良質なシリコン窒化膜が形成されたことを確認した。 In addition, when the film was formed at a film formation temperature lower than 350°C, it was confirmed that a high-quality silicon nitride film was formed as a result of comparison with Comparative Example 1.

また、SiCl(NHC(CH以外の、式1に示すクロロアミノジシラン化合物を用いた場合も、同様の傾向が得られることを確認した。 It was also confirmed that the same tendency was obtained when a chloroaminodisilane compound represented by formula 1 other than Si 2 H 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 3 ) 2 was used.

さらに、窒素含有化合物としてアンモニア以外のその他の窒素含有化合物を用いた場合も、同様の傾向が得られることを確認した。特に、窒素含有原料としてヒドラジン類化合物を用いた場合、アンモニアを用いた場合と比較して、GPC、緻密性が向上することを確認した。 Furthermore, it was confirmed that the same tendency was obtained when using nitrogen-containing compounds other than ammonia as the nitrogen-containing compound. In particular, it was confirmed that when a hydrazine compound was used as the nitrogen-containing raw material, GPC and denseness were improved compared to when ammonia was used.

(評価結果9)
例1は、窒素含有化合物に含まれる窒素含有化合物として、アンモニア(NH)を単独で用いた例(2ステップ反応)である。
例37は、窒素含有化合物に含まれる窒素含有化合物として、ヒドラジン(NHNH)を単独で用いた例(2ステップ反応)である。
例43は、反応ガスとして、アンモニア(NH)を含む窒素含有化合物からなる第1反応ガスと、ヒドラジンを含む窒素含有化合物からなる第2反応ガスとを交互に供給する例(3ステップ反応)である。
例1、例37及び例43の結果を比較して、3ステップ反応(第2反応ガスの供給)について評価した。
(Evaluation result 9)
Example 1 is an example (two-step reaction) in which ammonia (NH 3 ) was used alone as the nitrogen-containing compound contained in the nitrogen-containing compound.
Example 37 is an example (two-step reaction) in which hydrazine (NH 2 NH 2 ) was used alone as the nitrogen-containing compound contained in the nitrogen-containing compound.
Example 43 is an example (three-step reaction) in which a first reaction gas consisting of a nitrogen-containing compound containing ammonia (NH 3 ) and a second reaction gas consisting of a nitrogen-containing compound containing hydrazine are alternately supplied as reaction gases.
The results of Examples 1, 37 and 43 were compared to evaluate the three-step reaction (feeding of a second reactant gas).

表2に示すように、例43に示す3ステップ反応は、例3及び例37に示す2ステップ反応と比較して、同等以上の良好なシリコン窒化膜が形成されることを確認した。特に、シリコン窒化膜の緻密性は2ステップ反応と比較して向上したため、第2反応ガスの供給による効果を確認した。 As shown in Table 2, it was confirmed that the three-step reaction shown in Example 43 formed a silicon nitride film of equal or better quality than the two-step reactions shown in Examples 3 and 37. In particular, the density of the silicon nitride film was improved compared to the two-step reaction, confirming the effect of supplying the second reaction gas.

なお、シリコン含有化合物として、SiCl(NHC(CH以外の式1に示すクロロアミノジシラン化合物を用いた場合も、同様の傾向が得られることを確認した。
また、第2反応ガスとして、その他の窒素含有化合物を用いた場合も、同様の傾向が得られることを確認した。その中でも、特にヒドラジン類化合物を用いた場合、GPC、緻密性が良好であることを確認した。
It was confirmed that the same tendency was obtained when a chloroaminodisilane compound represented by formula 1 other than Si 2 H 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 3 ) 2 was used as the silicon-containing compound.
It was also confirmed that similar trends were obtained when other nitrogen-containing compounds were used as the second reactive gas. Among them, it was confirmed that the GPC and denseness were particularly good when a hydrazine compound was used.

(例44)
[成膜条件]
成膜温度を550℃に変更した以外は、比較例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.15(Å/cycle)
・屈折率:1.90
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例44/比較例1):1.64
例44のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.64であり、比較例1(成膜温度450℃)と比較して、成膜温度100℃上げることで、シリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 44)
[Film formation conditions]
The film was formed under the same film forming conditions as in Comparative Example 1, except that the film forming temperature was changed to 550°C.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.15 (Å/cycle)
Refractive index: 1.90
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 44/Comparative Example 1): 1.64
The silicon nitride film of Example 44 had a Si—N peak intensity ratio of 1.64, and it was confirmed that the denseness of the silicon nitride film was improved by increasing the film formation temperature by 100° C. compared to Comparative Example 1 (film formation temperature 450° C.).

(例45)
[成膜条件]
成膜温度を550℃に変更した以外は、例1と同じ成膜条件を用いて成膜を行った。
[評価結果]
・GPC:0.80(Å/cycle)
・屈折率:2.05
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例45/比較例1):2.10
例45のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が2.10であり、例1(成膜温度450℃)と比較して、成膜温度100℃上げることで、シリコン窒化膜の緻密性が向上することを確認した。
(Example 45)
[Film formation conditions]
The film was formed under the same film forming conditions as in Example 1, except that the film forming temperature was changed to 550°C.
[Evaluation Results]
・GPC: 0.80 (Å/cycle)
Refractive index: 2.05
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 45/Comparative Example 1): 2.10
The silicon nitride film of Example 45 had a Si—N peak intensity ratio of 2.10, and it was confirmed that the density of the silicon nitride film was improved by increasing the film formation temperature by 100° C. compared to Example 1 (film formation temperature 450° C.).

Figure 0007541466000033
Figure 0007541466000033

(評価結果10)
比較例1、例1、例44及び例45の結果を比較して、成膜温度500℃以上における成膜量および膜質を評価した。成膜温度は、450℃と比較して550℃の方が、GPC、屈折率、緻密性が向上することを確認した。
(Evaluation result 10)
The results of Comparative Example 1, Example 1, Example 44, and Example 45 were compared to evaluate the amount of film formed and the film quality at a film formation temperature of 500° C. or higher. It was confirmed that the GPC, refractive index, and denseness were improved at a film formation temperature of 550° C. compared to 450° C.

比較例1と例44とを比較すると、原料ガスに含まれるシリコン含有化合物がHCDSの場合、成膜温度を550℃とすることにより、大きく膜質が改善されることを確認した。 Comparing Comparative Example 1 and Example 44, it was confirmed that when the silicon-containing compound contained in the source gas was HCDS, the film quality was significantly improved by setting the film formation temperature to 550°C.

また、表3に示すように、例44と例45とを比較すると、原料ガスに含まれるシリコン含有化合物がSiCl(NHC(CHの場合のほうが、より良質なシリコン窒化膜が形成されることを確認した。 In addition, as shown in Table 3, when Example 44 and Example 45 are compared, it was confirmed that a better quality silicon nitride film was formed when the silicon-containing compound contained in the source gas was Si2H2Cl2 (NHC( CH3 ) 3 ) 2 .

なお、シリコン含有原料としてSiCl(NHC(CH以外の式1に示すクロロアミノジシラン化合物を用いた場合も、同様の傾向が得られることを確認した。 It was confirmed that the same tendency was obtained when a chloroaminodisilane compound represented by formula 1 other than Si 2 H 2 Cl 2 (NHC(CH 3 ) 3 ) 2 was used as the silicon-containing raw material.

以上説明したように、式1に示すクロロアミノジシラン化合物は、成膜温度500℃以上の高温領域においても、シリコン含有薄膜形成用組成物に含まれるシリコン含有化合物として有望な材料であることを確認した。 As explained above, it has been confirmed that the chloroaminodisilane compound shown in formula 1 is a promising material as a silicon-containing compound to be included in a composition for forming a silicon-containing thin film, even in the high-temperature range of film formation temperatures of 500°C or higher.

(例46)
[成膜条件]
・成膜温度(基板の表面温度):450℃
・シリコン含有化合物:SiCl(NHtBu)
・窒素含有化合物:NH
・処理時間:30分間
(Example 46)
[Film formation conditions]
Film formation temperature (substrate surface temperature): 450°C
Silicon - containing compound: Si2H2Cl2 ( NHtBu ) 2
・Nitrogen-containing compound: NH3
Processing time: 30 minutes

[成膜方法]
下記のようにシリコン含有化合物および窒素含有化合物を供給し、CVD法により成膜した。
・ステップ1:SiHCl(NHtBu)を処理室内に供給する。
・ステップ2:NHを処理室内に供給する。
[Film formation method]
A silicon-containing compound and a nitrogen-containing compound were supplied as described below, and a film was formed by a CVD method.
Step 1: SiH 2 Cl(NHtBu) 2 is supplied into a processing chamber.
Step 2: NH3 is supplied into the processing chamber.

[評価結果]
・成膜量:20(Å/min)
・屈折率:2.02
・膜厚30nmにおけるSi-Nピーク強度比(例49/比較例1):1.88
例49のシリコン窒化膜は、Si-Nピーク強度比が1.88であり、CVD法による成膜においても、良質なシリコン窒化膜を得ることを確認した。
[Evaluation Results]
・Deposition amount: 20 (Å/min)
Refractive index: 2.02
Si—N peak intensity ratio at a film thickness of 30 nm (Example 49/Comparative Example 1): 1.88
The silicon nitride film of Example 49 had a Si—N peak intensity ratio of 1.88, and it was confirmed that a good quality silicon nitride film could be obtained even when formed by the CVD method.

なお、シリコン含有薄膜形成用組成物に含まれるシリコン含有化合物として、SiCl(NHtBu)以外の、式1に示すクロロアミノジシラン化合物を用いた場合も同様に、良質なシリコン窒化膜が形成されることを確認した。 In addition, it was confirmed that a high-quality silicon nitride film was formed when a chloroaminodisilane compound represented by formula 1 other than Si 2 H 2 Cl 2 (NHtBu) 2 was used as the silicon-containing compound contained in the composition for forming a silicon-containing thin film.

1・・・成膜装置
2・・・処理室
3・・・温度制御装置
4・・・減圧装置
5・・・原料容器
6・・・気化器
7・・・加熱器
P・・・被処理基材(基板)
L1・・・パージガス供給経路
L2・・・排気経路
L3・・・原料ガス供給経路
L4・・・反応ガス供給経路
1: Film forming apparatus 2: Processing chamber 3: Temperature control device 4: Pressure reducing device 5: Source material container 6: Vaporizer 7: Heater P: Substrate to be processed
L1: Purge gas supply path L2: Exhaust path L3: Raw material gas supply path L4: Reactant gas supply path

Claims (11)

化学気相成長法によってシリコン含有薄膜を形成する際、シリコン含有原料として用いるシリコン含有薄膜形成用組成物であって、
下式11及び13で表されるクロロアミノジシラン化合物からなる群のうち、いずれか1種類以上を含むシリコン含有薄膜形成用組成物。
Figure 0007541466000034

Figure 0007541466000035

ただし、式11及び13中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して選択される、炭素数1~5の直鎖または分枝の飽和アルキル基である。
また、式11中、xおよびyは、1≦x+yを満たし、0~2の中から選択される整数である。
A composition for forming a silicon-containing thin film, which is used as a silicon-containing raw material when forming a silicon-containing thin film by chemical vapor deposition, comprising:
A composition for forming a silicon-containing thin film, comprising at least one selected from the group consisting of chloroaminodisilane compounds represented by the following formulas 11 and 13 :
Figure 0007541466000034

Figure 0007541466000035

In formulas 11 and 13 , R1, R2, and R3 are each independently selected linear or branched saturated alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms.
In addition, in formula 11 , x and y are integers selected from 0 to 2 and satisfy 1≦x+y.
化学気相成長法によってシリコン含有薄膜を形成する、シリコン含有薄膜の形成方法であって、
シリコン含有原料として、請求項1に記載のシリコン含有薄膜形成用組成物を用いる、シリコン含有薄膜の形成方法。
A method for forming a silicon-containing thin film by chemical vapor deposition, comprising the steps of:
A method for forming a silicon-containing thin film, comprising using the composition for forming a silicon-containing thin film according to claim 1 as a silicon-containing raw material.
処理室内の被処理基材の表面温度を所要の温度に制御し、前記処理室内の前記被処理基材に、前記シリコン含有原料を供給するステップと、
前記処理室内の前記被処理基材に、窒素含有原料を供給するステップと、を含む、請求項2に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
controlling a surface temperature of a substrate to be processed in a processing chamber to a required temperature, and supplying the silicon-containing source material to the substrate to be processed in the processing chamber;
The method for forming a silicon-containing thin film according to claim 2 , further comprising: supplying a nitrogen-containing source to the substrate in the processing chamber.
処理室内の被処理基材の表面温度を所要の温度に制御し、前記処理室内の前記被処理基材に、前記シリコン含有原料を供給するステップと、
前記シリコン含有原料の供給を停止するステップと、
前記処理室内の前記被処理基材に、窒素含有原料を供給するステップと、
前記窒素含有原料の供給を停止するステップと、を含むサイクルを繰り返す、請求項2に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。
controlling a surface temperature of a substrate to be processed in a processing chamber to a required temperature, and supplying the silicon-containing source material to the substrate to be processed in the processing chamber;
stopping the supply of the silicon-containing source material;
supplying a nitrogen-containing source to the substrate in the treatment chamber;
and stopping the supply of the nitrogen-containing source material.
前記サイクルが、前記処理室内に残留する前記シリコン含有原料を前記処理室内から除去するステップをさらに含む、請求項4に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 The method for forming a silicon-containing thin film according to claim 4, wherein the cycle further includes a step of removing the silicon-containing source material remaining in the processing chamber from the processing chamber. 前記サイクルが、前記処理室内に残留する前記窒素含有原料を前記処理室内から除去するステップをさらに含む、請求項4又は5に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 The method for forming a silicon-containing thin film according to claim 4 or 5, wherein the cycle further includes a step of removing the nitrogen-containing source remaining in the processing chamber from the processing chamber. 前記サイクルが、前記処理室内の前記被処理基材に、前記シリコン含有原料とは異なる他のシリコン含有原料を供給するステップをさらに含む、請求項4乃至6のいずれか一項に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of claims 4 to 6, wherein the cycle further includes a step of supplying a silicon-containing raw material different from the silicon-containing raw material to the substrate to be processed in the processing chamber. 前記サイクルが、前記処理室内の前記被処理基材に、前記窒素含有原料とは異なる他の窒素含有原料を供給するステップをさらに含む、請求項4乃至7のいずれか一項に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of claims 4 to 7, wherein the cycle further includes a step of supplying a nitrogen-containing source different from the nitrogen-containing source to the substrate to be treated in the treatment chamber. 前記窒素含有原料が、アンモニア、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ターシャリーブチルヒドラジン、ジメチルアミン、モノメチルアミン、及びターシャリーブチルアミンからなる群から選択される1つ以上の窒素含有化合物を含む、請求項3乃至8のいずれか一項に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of claims 3 to 8, wherein the nitrogen-containing source contains one or more nitrogen-containing compounds selected from the group consisting of ammonia, hydrazine, monomethylhydrazine, dimethylhydrazine, tertiary butylhydrazine, dimethylamine, monomethylamine, and tertiary butylamine. 前記シリコン含有薄膜は、シリコン窒化膜又はシリコン炭窒化膜である、請求項2乃至9のいずれか一項に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of claims 2 to 9, wherein the silicon-containing thin film is a silicon nitride film or a silicon carbonitride film. 処理室内の被処理基材の表面温度を、500℃未満の温度に制御する、請求項2乃至10のいずれか一項に記載のシリコン含有薄膜の形成方法。 The method for forming a silicon-containing thin film according to any one of claims 2 to 10, wherein the surface temperature of the substrate to be treated in the treatment chamber is controlled to a temperature less than 500°C.
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