Способ анализа полимерной матрицы в тонком слое

 

Способ анализа полимерной матрицы в тонком слое. Сущность заключается в том, что в полимерную матрицу вводят гетероциклические силокси-звенья в количестве 1-30 мол.%, возбуждают импульсным лазерным излучением люминесценцию полученной модифицированной матрицы при комнатнрой температуре и о жесткости матрицы судят по наличию ее длительного свечения . В качестве гетероциклических силокси-звеньев используются силафлуоренильные, силаоксодигилрофенантренильные, дисиладигидроантраценильные звенья. В качестве источника импульсного лазерного излучения УФ-диапазона используется эксимерный Xe-Cf лазер, 4 з.п.ф-лы.

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СК ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4779294/25 (22) 08.01.90 (46) 30.06.92. Бюл. N 24 (71) МГУ им. М.В,Ломоносова (72) Л.Н.Панкратова и А.Ю.Поройков (53} 543.42 (088.8). (56) Гиллет Дж. Фотофизика и фотохимия пол-, имеров. Введение в изучение фотопроцессов в макромолекулах.М.: Мир, 1988, с. 224.

Авторское свидетельство СССР

М 533243; кл. 6 01 N 21/04, 1976, (54) СПОСОБ АНАЛИЗА ПОЛИМЕРНОЙ

МАТРИЦЫ В ТОНКОМ СЛОЕ (57) Способ анализа полимерной матрицы в тонком слое. Сущность заключается в том, Изобретение относится к использова-. нию полимерных покрытий, в частности материалов из полиорганосилоксанов для создания межслойной изоляции в микроэлектронике. Покрытия используются в качестве диэлектрического изолирующего слоя с повышенной устойчивостью к электромагнитному и ионизирующему излучениям. Для использования таких покрытий в микроэлектронике необходимо провести оценку прочности (достаточной жесткости) полимерной матрицы, в частности, в случае тонкослойной изоляции.

Известен способ оценки механической прочности покрытия, заключающийся в измерении модуля упругости, который определяется отношением прироста напряжения к приросту деформации на начальном упругом участке деформации. В эту характеристику включается изменение степени Ы 1744606 А1 что в полимерную матрицу вводят гетероциклические силокси-звенья в количестве

1 — 30 мол., возбуждают импульсным лазерным излучением. люминесценцию полученной модифицированной матрицы при комнатнрой температуре и о жесткости MBTрицы.судят по наличию ее длительного свечения. В качестве гетероциклических силокси-звеньев используются силафлуоренильные, силаоксодигилрофенантренильные, дисиладигидроантраценильные звенья. В качестве источника импульсного лазерного излучения УФ-диапазона используется эксимерный Хе-Cf ëàçåð, 4 з;п.ф-лы. кристалличности, надмолекулярной структуры, дефектности и образования пространственной сетки. Однако в случае тонких слоев (от микрометра или долей микрона до десятков микрон) такие измерения осуществить практически не представляется возможным.

Известен способ оценки жесткости полимерной матрицы путем измерения вязкости.

Однако измерение вязкости сшитых предварительно отверждающих полимеров в тонком слое представляет весьма сложную и практически неразрешимую задачу.

Наиболее близким к предлагаемому, является способ определения жесткости полимерной матрицы в тонком слое, основанный на измерении гель-фракции.

Способ реализуется следующим образом: образец (полимерная пленка вместе с

1744606 подложкой) взвешивается, помещается в растворитель, например в толуол. Затем нерастворившуюся часть высушивают, взвешивают и по разности масс определяют массовую долю гель-фракции.

Недостатками упомянутого способа определения жесткости полимерной матрицы в тонком слое являются: способ сложен в реализации, требуется работа с растворителями; многократные взвешивания, сушка образца; проведение экстракции требует значительного времени (до 10 ч); при работе с очень тонкими(микрон и менее) пленками, масса которых мала, становится значительной статистическая ошибка; в результате осуществления способа покрытие перестает существовать как таковое.

Цель изобретения — упрощение способа, сокращение времени осуществления способа, повышение точности способа при контроле .îíêèõ (микрон и менее) пленок; осуществление неразрушающего контроля покрытий.

Цель изобретения достигается тем, что в полимерную матрицу вводят гетероциклические силокси-звенья в количестве 1-30 мол., возбуждают импульсный лазерным излучением люминесценцию полученной модифицированной матрицы при комнатной температуре и судят о жесткости матрицы по наличию длительного свечения.

По и, 1 в качестве гетероцикличес::их силокси.звеньев используются силафлуоренильные, силаоксадигидрофенатренильные, дисиладигидроантраценильные звенья: по и. 1 в качестве источника импульсного лазерного излучения используется Хе-С! лазер.

Предлагаемый способ определения жесткости полимерной матрицы не требует проведения экстракции с использованием растворителей и многократных взвешиваний, т.е. является более простым в реализации. Кроме того, наличие длительного свечения может быть зарегистрировано даже визуально, т,е, предлагаемый способ является более экспрессным, так как его осуществление требует не более 10 сек. Чув. ствительность предлагаемого способа не зависит от толщины пленки, так как глубина проникновения УФ излучения мала, т.е. повышается точность способа при контроле очень топких микрон и менее) пленок. Наконец, контролируемый образец не разрушается, так как требуемая интенсивность возбуждающего излучения значительно (на несколько порядков) ниже порога разрушения материала.

Сущность изобретения заключается в следующем: образец полимерного покрытия с введенными гетероциклическими силокси-звеньями наносят на подложку иэ

5 разбавленного 6 -ного раствора в толуоле, подсушивают и отверждают либо в термостате при 200 С в течение 2 ч либо при помощи сшивающих агентов (применяли огвердитель у-аминопропилтриэтоксилан).

10 Гетероциклические силокси-звенья вводили в количестве 1 — 30 моль.,4, Нижний предел обусловлен тем, что меньшее количество ввести нельзя, а верхний — тем, что при введении гетероциклических силокси15 звеньев в количестве более 30 моль. нарушается гомогенность покрытия, Отвержденные полимерные покрытия зондируют при помощи стандартного метода регистрации люминесцентного отклика

20 образца на возбуждающее лазерное излучение. В качестве источника лазерного излучения испольэовали импульсный эксимерный Хе-CI лазер (Л = 308 нм).

Спектр и динамику люминесценции пол25 имерной пленки регистрировали многоканальным оптическим анализатором, Кроме того, наличие длительного свечения контролировали визуально.

Пример 1. Полиметилфенилсилаок30 содигидрофенантренилсилоксаи наносят на подложку из 6%-ного раствора в толуоле, подсушивают и отверждают при 200 С, определяют массовую долю гель-фракции, которая равна 10 — 12 при содержании 1 — 5

35 моль, силаоксодигидрофенантренильных звеньев, возбуждают Xe-CI лазером, длительного свечения не наблюдается, Пример 2. Полиметилфенилсилаоксодигидрофенантренилсилоксан наносят

40 на подложку (пример 1), отверждают при добавлении 1 — Hoão "-аминопропилтриэтоксисилана, содержание гель-фракции равно 28 — 30% при возбуждении Хе-Cf проявляется слабое длительное свечение.

45 Пример 3. ПМФСФА наносят на подложку (пример 1) и отверждают при добавлении 5 1 -аминопропилтриэтоксисилана, затем возбуждают при помощи Xe-CI лазера, наблюдается длительное свечение

50 Iz = 0,9 с), содержание гель-фракции равно

68 7.

Пример 4. ПМФСФА с содержанием

ФА-звеньев вколичестве 10,,15 и 30 моль. наносят на подложку (пример 1), отвержда55 ют при повышенной температуре (содержание гель-фракции соответственно равно

-7-8; - 6 и - 4, при возбуждении Хе-С1 лазером длительного свечения не наблюдается, 1744606

Формула изобретения

1. Способ анализа полимерной матрицы в тонком слое, включающий вынесение сужСоставитель О, Бадтиева

Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор А. Долинич

Заказ 2193 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.;,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Пример 5. При исследовании тех же полимеров с добавкой отвердителя в количестве 5 длительное свечение наблюдается, содержание гель-.фракции соответственно равно 80,8; 84,0; 87,0 .

Пример 6.. ПМФСФА,.отвержденный при повышенной температуре, помещают в криостат и при 77 возбуждают Хе-СКлазером, при этом наблюдается длительное свечение.

Пример 7. Образец ПМФСФА с содержанием ФА звеньев 2,5 моль. с добавкой отвердителя нагревали до 100 С, при этом длительное свечение исчезало, а при охлаждении образца до комнатной температуры восстанавливалось.

Вышеприведенные примеры показывают, что при содержании гель-фракции ниже

30 длительного свечения при возбуждении Хе-С! лазером не наблюдается, в жестких полимерных матрицах при содержании гель-фракции 68 — 87 длительное свечение наблюдается. дения о жесткости анализируемой матрицы, отличающийся тем, что, с целью упрощения и сокращения времени анализа, в полимерную матрицу вводят гетероцикли5 ческие силокси-звенья в количестве 1 — 30 мол., возбуждают импульсным лазерным излучением люминесценцию полученной модифицированной матрицы при комнатной температуре, и в случае наличия дли10 тельного свечения матрицы считают ее жесткой, 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что в качестве гетероциклических силокси-звеньев используют силафлуорениль15 ные звенья, 3. Способ по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что в качестве гетероциклических силокси-звеньев используют силаоксодигидрофенантренильные звенья.

20 4. Способ по п. 1, отл и ч а ю шийся тем, что в качестве гетероциклических силокси-звеньев используют дисиладигидроантраценильные звенья.

5, Способ по п.1,отл ича ю шийся

25 тем, что в качестве источника импульсного лазерного излучения УФ-диапазона используется зксимерный Хе-О лазер.