СОПОЛИМЕРЫ ЭФИРОВ 2-ЦИАНАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ С КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИМИ МЕТАКРИЛАТАМИ ДЛЯ ПЛАЗМОСТОЙКИХ РЕЗИСТНЫХ СВЕРХТОНКИХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1995 года по МПК C08F230/08 C09D133/02 C08F230/08 C08F220/04 

Изобретение относится к органической химии и представляет собой новое соединение, а именно сополимеры эфиров 2-цианакриловой кислоты с кремнийсодержа- щими метакрилатами общей формулы
-CH₂--CH₂- где R C₂H₅ C₁₀H₂₁, CH₂CH=CH₂, CH₂CH₂ OCH₂CH=CH₂,
CH₂CF₂CF₂H, CH₂COOCH₂CF₂H, CH₂ COOCH₂CH=CH₂;
R₁- CH₂-O-CH₃,CH₂-CH₃,CH₂CH₂CH₂CH₂-O-CH₃
m 99-1 мол. n=1-99 мол. k m + n.

Это соединение наиболее эффективно может быть использовано для изготовления сверхтонких плазмостойких резистных полимерных покрытий, которые находят применение в молекулярной электронике.

Указанные соединения, их свойства в литературе не описаны.

Резистные сверхтонкие полимерные покрытия в виде пленок Лэнгмюра-Блоджетт (ЛБ-пленки) толщиной 8-15 получают путем последовательного нанесения на водную поверхность раствора предварительно полученного полимера и переноса полученной пленки с водной поверхности на твердую подложку. Полученные пленки обладают следующими преимуществами:
контролируемая толщина, определяемая длиной углеводородной части поверхностно-активного вещества и количеством нанесенных слоев,
высокая однородность на больших площадях подложки,
упорядочность в расположении молекул в мономолекулярных слоях на водной поверхности.

Полимерные ЛБ-пленки обладают большой термостабильностью и механической прочностью.

Известны полимеры на основе альфа-цианакриловой кислоты, которые используются в качестве ЛБ-пленок (1).

Они обладают хорошей адгезией к гидрофильной и гидрофобной поверхности, что обеспечивает им хорошее осаждение на различного типа подложки.

Однако эти пленки не обладают плазмостойкостью при травлении в атмосфере кислорода.

Целью изобретения является получение нового соединения сополимеров эфиров 2-цианакриловой кислоты с кремнийсодержащими метакрилатами, указанной формулы, обладающих плазмостойкостью при травлении в атмосфере кислорода, что позволяет их использовать в молекулярной электронике для изготовления сверхтонких плазмостойких резистных материалов. Их можно использовать в качестве маски при плазмохимическом травлении пленок из органических соединений, полупроводников, окислов и т.д. в атмосфере кислорода.

Эта задача решается тем, что вещество, указанной формулы, получают путем сополимеризации эфиров 2-цианакриловой кислоты с кремнийсодержащими метакрила- тами в массе или растворе в присутствии радикальных инициаторов при 30-100^оС.

Сополимеризацию в массе проводят в запаянных стеклянных вакуумированных ампулах в присутствии 0,2-0,5 мол. перкарбонатов, перекиси бензоила или динитрила азоизомасляной кислоты при 30-100^оС в течение 3-20 ч.

Получение сополимера в растворе проводят в реакторе с перемешиванием в присутствии перкарбонатов при соотношении мономер:растворитель 1:5-5:1.

Сополимеры очищают высаживанием из нитрометана, ацетона или бензола в спирт или петролейный эфир.

Сополимеры представляют собой белые или слегка окрашенные порошки, растворимые в нитрометане, ацетоне, диметилформамиде, диоксане с приведенной вязкостью 0,1-2,5 дл/г.

Сополимеры стойки к термоокислительной деструкции на воздухе до 250^оС.

Полимерные мономолекулярные ЛБ-пленки формируют путем нанесения раствора сополимера в смеси бензол:хлороформ на поверхность дистиллированной воды. Толщина одного монослоя составляет 8-15 Полимерную пленку переносят с водной поверхности на твердую кремниевую подложку. Количество нанесенных слоев варьируют от 10 до 150.

Полученный в результате нанесения монослоев на кремниевую подложку резистный материал использовался в качестве маски при плазмохимическом травлении кремния.

В таблице приведены примеры получения и свойства сополимеров по изобретению. Эти сополимеры, обладают способностью образовывать мономолекулярные ЛБ-пленки, стойкие в кислородной плазме. Плазмостойкость по кремнию около 100, т. е. резистный материал на основе сополимера в 100 раз более стоек к плазмохимическому травлению, чем чистый кремний.

Сополимеры могут применяться в технологии изготовления микроприборов.

Использование: для сверхтонких плазмостойких резистных полимерных покрытий в молекулярной электронике. Сущность: сополимеры эфиров 2-цианакриловой кислоты с кремнийсодержащими метакрилатами общей формулы {[-CH₂-C(CN)/COOR-]_m-[-CH₂-C(CH₃)-(COOR₁)-]_n}_k где R C₂H₅-C₁₀H₂₁ CH₂-CH=CH₂ CH₂-CH₂-OCH₂-CH=CH₂ CH₂CF₂-CF₂H CH₂COOCH₂CF₂CF₂H CH₂COOCH₂=CH₂ R₁ CH₂-Si(CH₃)₂-O-Si-(CH₃)₃ CH₂-Si(CH₃)₃ CH₂CH₂CH₂CH₂-Si(CH₃)₂-O-Si-(CH₃)₃ m 99 1 мол. n 1 99 мол. k m + n. Получают их сополимеризацией эфиров 2-цианакриловой кислоты с кремнийсодержащими метакрилатами в массе или растворе в присутствии радикальных инициаторов при 30 - 100°С, в течение 3 20 ч. Плазмостойкость по кремнию 40 100, приведенная вязкость 0,1 2,5 дл/г, температура 5%-ной массы 200 - 250°С, выход 48 85% 1 табл.

Сополимеры эфиров 2-цианакриловой кислоты с кремнийсодержащими метакрилатами общей формулы

где R-C₂H₅ C₁₀H₂₁, CH₂CH=CH₂, CH₂CH₂OCH₂CH=CH₂,CH₂CF₂CF₂H,
CH₂COOCH₂CF₂CF₂H, CH₂COOCH₂CH=CH₂;

m=99-1 мол.

n=1-99 мол.

k m + n,
для плазмостойких резистных сверхтонких покрытий.