Октавинилсилсесквиоксан в качестве мате-риала, чувствительного k действию электрон-ного облучения и способ его получения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и1668281

Со1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.06.77 (21) 2491634/23-04

51) Ч Кч з С 07 Е 7 21

1-1 01 С 7/00 с присоединением заявки—

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет— (43) Опубликовано 23.06.81. Бюллетень № 23 (45) Дата опубликования описания 03.08.81 (53) УДК 547.245.07 (088.8) ио делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Т. Н. Мартынова (71) Заявители Институт неорганической химии Сибирского отделения

AH СССР и Новосибирский государственный университет (54) ОКТАВИ НИЛ СИЛ СЕСКВ ИОКСАН

В КАЧЕСТВЕ МАТЕРИАЛА, ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО

К ДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ, И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

1 2

Изобретение относится к о бласти кремнийорганической химии, .к новому производному силсесквиоксанов, а имен но к октавинилсилсесквиоксану формулы (С2Н33101) 5) 81 обладающему BblcoKQH чувств ительность1о к действию электрон ного облучения и в то же время устойчивостью к действию мине ральных кислот. Октавинилсилсесквиоксан может быть, использован 1в м икроэлектро,нике в качестве чувствительного слоя при записи информации электронным лучом и защитной маской при травлении минеральными кислотами. Кроме того, указанные свойства дают .возможность пр1именения его в качестве электронного 1резиста в электРонолитографи и.

Известные алкил- и арилсилсесквиоксаны также являются электронночувствительными веществами, однако чувствительность

Нх к действию электронно го о блучения .на

1 — 4 порядка ниже, BGM y OKTBHHHIHJICHJIсесквиоксана. Известный электронный резист — полиметилметакрилат, обладает на порядок меньшей чу1встьительностью к действию электронного облучения, чем октавинилсилсескв1иоксан и разрушается при действи1и минеральных кислот.

Известен способ получения арилсилсесквиоксана гидролизом арилтрихлорсилана водой, с последующим разложением высокололимерной массы щелочью пр1и высо кой температуре и пониженном давлении.

Известен способ получения арил- и алкилсплсесквиоксанов гидролизом соответствующих,арил- или алв1илтрихлорсиланов водными растворами соляной кислоты.

Цель изобретения — повышение чувствительности веществ к действию электрон10 ного облучения при сохранензви,их к1ислотостойкости, синтез октавинилсилсесквиоксана высокочувствительного к действию электронного облучения,,который можно использовать в качестве чувствительного

15 слоя при записи информации электронным лучом, защитной маской при травлении и в качестве электро нного 1резиста.

Для достижения этой цели предлагают октавинилсилсеоквиоксан, обладающий чув20 ствительностью к действию электронного облучен1ия, который получают гидролизом винилтрихлорсилана в спи|ртовой среде при температуре от комнатной до температуры замерзания спи1рта, 25 Гидролиз .винилтрихлорсила на,предкточтительно проводят в большом объеме спирта, с 0,1 — 0,2 н. концентрацией исходного реагента, в гомогенной среде. Оппимальный выход целевого продукта .получается в

30 низших спиртах, например в метаноле, 668281

Для гидролиза 1 моля бейрут 3 моля воды. При проведении гидролиза с избытком воды, выход целевого продукта значительно уменьшается, Целевой продукт очищают пересублимацией в вакууме. При этом целесообразно,поддер>кивать температуру в пределах 160 — 180 С, не допуская перегрева. Перегревание продукта ведет к полимериза ции — образованию высокополимер ных .не сублпмирующих в вакууме продук- !О тов.

Пример 1. 1,61 г (0,01 г/моль) винилтрихлорсллана медленно прикалывают к

100» л метанола при комIIатной темпсратуре. Перемешивают полученную смесь 1 ч и I5 медленно (в течение 0,5 ч) приливают смесь„ состоящую из 10 мл метанола и 0,5 мл воды, пе ремеши вают при комнатной температуре в течение 20 ч, экстрагируют бензолом, упаривают бензольный экстракт,досу- 2О хВ и сублимируют,полученный остаток в вакууме.

Т, б„, 180 С (1» м рт. ст.). Выход

17% от теоретического.

Найдено, %". С 30,36; Н 3,70; Si 35,42. 25

С «Н24S ц О д.

Вычислено, %: С 30,37; Н 3,79; Si 35,44.

Мол. вес. 629 (вычислено 632).

Пр имер 2. 1,61 г (0,01 гЪоль) винилтрихлорсилана медленно прикалывают к 100 мл охлажденного до 0 — 5 С метанола. Полученную смесь пе|ремешивают 1 ч, при этой >ке температуре .и медленно (в течение 0,5 ч) приливают смесь, состоящую ,из 10 мл метанола и 0,5 мл. воды. Затем реакционную массу помещают в холодильник на 20 ч, отфильтровывают выпавший осадок. Для очистки продукт сублимируют в вакууме.

Т, „„180 С (1 мм рт. ст.). Выход 30% от теоретического.

Найдено, %: С 30,39; Н 3,80; Si 35,50.

С>ьН»4Я\цОд.

Вычислено, %: С 30,37; Н 3,79; Si 35,44. 45

П р и м е.р 3. 1,61 г (0,91 г/моль), винилтрихлорсилана медленно прикалывают к

100 мл охлажденного до — 50 С метанола.

Перемешивают полученную смесь 1 ч при — 50 С и медленно (в течение 0,5 ч) при- 5о ливают смесь, состоящую из 10 мл метанола и 0,5 л л воды,и lIIepeMBIlIHBBþò еще 1 ч, при этой же температуре. Затем реакционную массу помещают в холодильник на

20 ч. Отфильтровывают выпавший осадок. 55

Для очистки, продукт сублими руют в вакууме.

Тс,,ь„180 С (1 мм рт, ст.1. Выход 48% от теоретического.

Найдено, %: С 30,40; Н 3,81, Si 35,02. 60

С,.Н„540„.

Вычислено, %; С 30,37; Н 3,79; Si 35,44.

Мол. вес. 635 (вычислено 632).

Полученное соединение октавинилсилсесквоксан. подвергают химическому, спектральному и рентгеноструктурному анализу. Данные анализа подтверждают, что полученное, вещество соответствует октавинилсилсескьиоксану.

При химическом анализе проводят определение процентного содержания С, Н, Si, которое соответствует брутто-формуле актавинилсилсесквиоксана ClgHg4SigOl9.

ИК-спектр, снятый с таблеток образцов зало:-.:.:.ванных в КВч B обласпи 400—

3600,; -одтверждает силсесквиоксановую стручктуру полученного соед ине ния и наличие двойных связей в ней.

ИК-спектр, сл : 400 — 565 — б — колебания силсесквиоксанового скелета, 780 — v (Si — С); 1120 — ъ (Si — Π— Si) тет рациклические; 1280 — б (Si — С); 1610— (С = С); 3020 — 3070 — т (== СН) .

Рентгеновским дифрикционпым методом для 4-х кристаллов октавинилсилсескв иоксана определены параметры кристаллической решетки. Установлено, по метрике ячейка близка к кубической (т. е.,вс. т ри о параметра имеют одинаковую величину 9 А) но отклонение по углам от куба более значительное 84, 94 и 96,при палном отсутствии элементов симметрии, т. е. сингония триклинная.

Проведены лабораторные, испытания .по определению чувствительностями, разрешающей спосо|бности и защитных свойств,пленок октавинилсилсесквиоксана. Пленки наносят на подложки крсмпия методом вакуумного испарения. Облучение электронным лучом проводят в растровом электронном микроскопе ISM — US в режиме сканирован|ия луча по подложке. Энергия электронного луча 20 кэВ. Ток луча 3,.10 "А.

Результаты испытаний известных электронночувств ительных веществ и лредлагаемого октавинилсилсесквиоксана даны в табл. 1 и 2.

Из табл. 1,и 2 в идно, чпо доза, необходимая для полимеризации плен ки QKTBB(Hнилсилсесквиоксана, равна 10- Кл/сл, что на порядок выше, чем у наиболее широко применяемого полиметилметакрилата. Это создает возможность сократить в 10 раз время облучения электронами чувствительного слоя, Минимальный, размер линии составляет 0,2 — 0,3 мкм. После действия электронного облучения пленки окта винилсилсесквиоксана служат защитной маской.

Они выдерживают действие минеральных кислот, в том числе и HF, а также действие плазмохимическото травления.

Таким образом октавинилсилсесквиоксан является веществом высокочувствительным .к . сйствию электронного облучения и может .кпользоваться в качестве чувствитель .î "u слоя при записи информации электр иным лучом, защитной маски при травлении минеральными кислотами, а также в качестве электронного резиста в электр; ." ографии.

668281

Таблица 1

Время облучения площадки

9)(10 - см"", с

Разрешающая способность, мкм

Лоза

Название соединения, облучения, Толщина пленки, мкм

Ел/см-

0,2 — 0,3

О,l — 0,2

9000

0,1 — 0,2

450

0,1

0,1

1O-

0,1 — 0,2

0,1 — 0,2

0,3

0,2 — 0,3

0,9

* Известные соединения

Таблица 2

Результаты определения устойчивости пленок электронночувствительных веществ к действию кислотных травителей (толщина пленок 0,2 — 0,3 мкм) Название соединения

HF: Н1ЧОа (1: 3) HCI

Устойчив в течение

15 — 20 мин

Устойчив в течение 20 мин

Октаметилснлсесквиоксан

Устойчив в течение 1 ч

Стравливается в течение.3-х мин

Стравливается сразу

Полиметилметакрилат

Стра вливается сразу

Устойчив в течение 15 — 20 мин

Октавиннлсплсесквиоксан

Устойчив в течение 1 ч

Устойчив 0,5 ч

Формула изобретения

1, Октавннилоилсесквиоксан в качестве материала, чувствительного к действию электронного облучения.

Составитель О. Минаева

Текред A. Камышникова

Редактор Л. Письман

Корректор С. Файн

Заказ 990/763 Изд. Уа 451 Т.нраж 419 Подписное

НПО сПонск> Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тнп. Харьк. фил. пред. сПатеить

". О к таф "нн л силсесквиок

4 Ок к.аэтнлсилсесквиоксан

Октаве: нлснлсесквиокcaп

Полнмет«лметакрилат

Ок авнннлснлсесквноксан

10 — 2

l 0 — 3 10-4

4.10

2. Способ получения соединения по п. 1, з а ключа ющийся в том, что винилтриэлорсилан подвергают гидролизу в спиртовой сред при температуре от комнатной до температуры замерзания спирта.