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JP3481852B2 - Polysilane and method for synthesizing polysilane - Google Patents

Polysilane and method for synthesizing polysilane

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Publication number
JP3481852B2
JP3481852B2 JP06747298A JP6747298A JP3481852B2 JP 3481852 B2 JP3481852 B2 JP 3481852B2 JP 06747298 A JP06747298 A JP 06747298A JP 6747298 A JP6747298 A JP 6747298A JP 3481852 B2 JP3481852 B2 JP 3481852B2
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JP
Japan
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chemical
polysilane
film
solvent
group
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義彦 中野
佐和子 吉川
修二 早瀬
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシランおよび
ポリシランの合成方法に係り、特に、フォトレジスト、
反射防止膜、絶縁材料の前駆体、光導電体、発光材料、
電荷輸送材料あるいは非線形光学材料として有用なポリ
シランおよびポリシランの合成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to polysilane and a method for synthesizing polysilane, and more particularly, photoresist,
Antireflection film, precursor of insulating material, photoconductor, light emitting material,
The present invention relates to a polysilane useful as a charge transport material or a nonlinear optical material, and a method for synthesizing polysilane.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリ(アルキルヒドロシラン)類の合成
に関して、これまでに種々の方法が報告されているが、
そのほとんどが、ポリ(メチルヒドロシラン)の合成に
関するものである。一般的な合成法であるジクロロシラ
ンを金属ナトリウムで縮重合させる方法では、平均分子
量1000程度のオイル状のポリシランしか得られてい
ない(Mauricio F.Gozziら Macr
omolecules,1995,28,7235)。
Various methods have been reported so far for the synthesis of poly (alkylhydrosilane) s.
Most of them relate to the synthesis of poly (methylhydrosilane). In the general synthetic method of polycondensation of dichlorosilane with sodium metal, only oily polysilane having an average molecular weight of about 1000 is obtained (Mauricio F. Gozzi et al., Macr.
OMolecules, 1995, 28, 7235).

【0003】このような低分子量のポリシランは、膜と
した際の機械的強度が弱いなどの実用上の問題が多い。
他の方法でもポリ(アルキルヒドロシラン)の合成が行
なわれているものの、いずれの方法も種々の欠点を有し
ている。例えば、アルキルシラン(RSiH3 )を用い
てプラズマCVD法によって、ポリ(アルキルヒドロシ
ラン)を合成する方法が報告されている(Timoth
y W.Weidmanら,Appl.Phys.Le
tt.62(4),372,1993)。しかしなが
ら、この方法では、空気中で発火や爆発を起こしやすい
アルキルシランモノマーを使用するため安全性に問題が
あり、さらにCVDを使用するのでコスト高となるなど
の課題がある。
Such low molecular weight polysilane has many practical problems such as weak mechanical strength when formed into a film.
Although other methods have been used to synthesize poly (alkylhydrosilanes), each method has various drawbacks. For example, a method of synthesizing poly (alkylhydrosilane) by a plasma CVD method using alkylsilane (RSiH 3 ) has been reported (Timoth.
y W. Weidman et al., Appl. Phys. Le
tt. 62 (4), 372, 1993). However, this method has a problem in safety because it uses an alkylsilane monomer that easily causes ignition or explosion in the air, and also has a problem that cost is increased because CVD is used.

【0004】また、ポリシランの合成法として一置換シ
ラン(RSiH3 )をチタノセンやジルコネセン系触媒
により脱水素縮合させることでポリシランを得る方法が
ある(J.F.Harrod,ACS,Polym.P
repr.,28,403(1987))。この方法で
合成した場合には、得られるポリシランの重合度が上が
らす20程度にとどまってしまい、さらに精製したポリ
マー中に若干の金属触媒が残って、取り除くことができ
ないと言う欠点がある。
Further, as a method for synthesizing polysilane, there is a method for obtaining polysilane by dehydrogenative condensation of monosubstituted silane (RSiH 3 ) with a titanocene or zirconenecene-based catalyst (JF Harrod, ACS, Polym. P.
repr. , 28, 403 (1987)). When synthesized by this method, the degree of polymerization of the obtained polysilane is increased to about 20, and there is a drawback that some metal catalyst remains in the further purified polymer and cannot be removed.

【0005】一方、ポリシランの合成方法としては、最
も一般的な合成法として、ジクロロシランを金属ナトリ
ウムで縮重合させる方法が主として行なわれてきた。し
かしながら、この縮重合反応は、制御が難しく得られる
高分子量ポリシランの収率が悪いという問題点があっ
た。この問題点を解決するためクラウンエーテルを添加
する方法が提案されている( D.J.Worsfol
dら,Macromolecules,22,2213
(1989))。クラウンエーテルを添加することによ
って収率は増加するものの、分子量分布が大きく変化
し、平均分子量が大幅に小さくなると言う欠点がある。
また、銅化合物存在下で上記の縮重合反応を行なうこと
で、高分子量ポリシランが高収率で得られることが報告
されている(特開平4−185642)。しかし、その
例では、フェニルメチルジクロロシランなどの一般的な
モノマーを使用した縮重合反応だけに限定されており、
反応性の高いSi−H結合を持つアルキルヒドロジクロ
ロシラン(RHSiCl)類からのポリシラン合成につ
いては、その効果は確認されていない。
On the other hand, as a method for synthesizing polysilane, a method of polycondensing dichlorosilane with metallic sodium has been mainly used as the most general synthetic method. However, this polycondensation reaction has a problem in that the control is difficult and the yield of the obtained high molecular weight polysilane is poor. In order to solve this problem, a method of adding a crown ether has been proposed (DJ Worsfol).
d et al., Macromolecules, 22, 2213.
(1989)). Although the yield is increased by adding the crown ether, there are disadvantages that the molecular weight distribution is largely changed and the average molecular weight is significantly reduced.
Further, it has been reported that high-molecular-weight polysilane can be obtained in a high yield by carrying out the above-mentioned polycondensation reaction in the presence of a copper compound (JP-A-4-185642). However, in that example, it is limited to the polycondensation reaction using a general monomer such as phenylmethyldichlorosilane,
The effect of polysilane synthesis from alkylhydrodichlorosilanes (RHSiCl) having a highly reactive Si-H bond has not been confirmed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、反射
防止膜等に好適に使用され得る高い分子量を有し、かつ
金属触媒の残留量の少ないポリシランは依然として得ら
れていないのが現状である。さらに、こうした高分子量
ポリシランを、高い収率で安全かつ容易に合成する方法
も、未だ見出されていない。
As described above, the present situation is that polysilane having a high molecular weight which can be preferably used for an antireflection film and the like, and which has a small residual amount of a metal catalyst has not yet been obtained. . Furthermore, a method for safely and easily synthesizing such a high molecular weight polysilane in a high yield has not been found yet.

【0007】そこで本発明は、有機溶媒に可溶で容易に
薄膜にすることができ、機械的強度の高い膜が形成可能
なポリシランを提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide polysilane which is soluble in an organic solvent, can be easily formed into a thin film, and can form a film having high mechanical strength.

【0008】また本発明は、上述したようなポリシラン
を高い収率で安全かつ容易に合成し得る方法を提供する
ことを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method capable of safely and easily synthesizing the above-mentioned polysilane in a high yield.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、下記一般式(1)または下記一般式
(3)で表わされるポリシランの合成方法であって
In order to solve the above problems, the present invention provides the following general formula (1) or the following general formula.
A method for synthesizing polysilane represented by (3) , comprising:

【化18】 [Chemical 18]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】(上記一般式中、Rは炭素数6以下の置換
または無置換の脂肪族置換基であり、aは0.1以上
0.9以下である。R1およびR2は、同一でも異なって
いてもよく、それぞれ水素原子、置換または無置換の脂
肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基である。)銅化
合物とエーテル化合物とアルカリ金属とを溶媒に加え、
加熱してアルカリ金属分散物を得る工程と、この分散物
の中に、溶媒に溶解したハロシラン化合物を滴下して反
応物を得る工程と、前記反応物中に、溶媒に溶解したト
リメチルシランを加えて、さらに反応させる工程と、得
られた反応物をイオン交換水で洗浄する工程とを具備す
る合成方法を提供する。さらに本発明は、有機溶媒に可
溶性を有し、ガラス転移温度が−40℃以上であり、一
般式(1)で表わされる繰り返し単位0.1〜0.9モ
ル分率と、残部を占める下記に示す化学式で表わされる
繰り返し単位とを含有する共重合体を含むポリシラン
(ただし、一般式(1)におけるRがメチル基であり、
残部を占める繰り返し単位が[1−2]または[1−2
2]である組み合わせ、Rがトリフルオロプロピル基で
あり、残部を占める繰り返し単位が[1−8]である組
み合わせ、Rがヘキシル基であり、残部を占める繰り返
し単位が[1−50]である組み合わせ、およびRがト
リフルオロブチル基であり、残部を占める繰り返し単位
は[1−51]である組み合わせを除く。)を提供す
る。
(In the above general formula, R is a substituted or unsubstituted aliphatic substituent having 6 or less carbon atoms, a is 0.1 or more and 0.9 or less. R 1 and R 2 may be the same. They may be different, and each is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.) A copper compound, an ether compound and an alkali metal are added to a solvent,
A step of heating to obtain an alkali metal dispersion, a step of dropping a halosilane compound dissolved in a solvent into the dispersion to obtain a reaction product, and adding trimethylsilane dissolved in a solvent to the reaction product. And a step of further reacting, and a step of washing the obtained reaction product with ion-exchanged water. Furthermore, the present invention is soluble in an organic solvent, has a glass transition temperature of −40 ° C. or higher, has 0.1 to 0.9 mole fraction of the repeating unit represented by the general formula (1), and occupies the balance below. Polysilane containing a copolymer containing a repeating unit represented by the chemical formula shown in
(However, R in the general formula (1) is a methyl group,
The repeating unit occupying the balance is [1-2] or [1-2]
2] and R is a trifluoropropyl group
Yes, and the repeating unit occupying the balance is [1-8]
Repeat, where R is a hexyl group and occupies the rest
The unit is [1-50], and R is
A repeating unit that is a rifluorobutyl group and occupies the rest
Exclude combinations that are [1-51]. ) Is provided.

【化学式18】 (上記一般式(1)中、Rは炭素数6個以下の置換また
は無置換の脂肪族置換基であり、aは、0.1以上0.
9以下である。)
[Chemical formula 18] (In the general formula (1), R is a substituted or unsubstituted aliphatic substituent having 6 or less carbon atoms, and a is 0.1 or more and 0.
It is 9 or less. )

【化学式19】 [Chemical formula 19]

【化学式20】 [Chemical formula 20]

【化学式21】 [Chemical formula 21]

【化学式22】 [Chemical formula 22]

【化学式23】 [Chemical formula 23]

【化学式24】 [Chemical formula 24]

【化学式25】 [Chemical formula 25]

【化学式26】 [Chemical formula 26]

【化学式27】 [Chemical formula 27]

【化学式28】 [Chemical formula 28]

【化学式29】 [Chemical formula 29]

【化学式30】 [Chemical formula 30]

【化学式31】 [Chemical formula 31]

【化学式32】 [Chemical Formula 32]

【化学式33】 [Chemical Formula 33]

【0013】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0014】本発明のポリシランは、前記一般式(1)
で表わされる繰り返し単位を有する共重合体である。一
般式(1)において、Rは、炭素数6以下の置換または
無置換の脂肪族炭化水素である。Rとして導入され得る
脂肪族炭化水素としては、例えば、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチ
ル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、お
よび3−メトキシプロピル基などが挙げられるが特に限
定されない。
The polysilane of the present invention has the general formula (1) above.
It is a copolymer having a repeating unit represented by In the general formula (1), R is a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon having 6 or less carbon atoms. Examples of the aliphatic hydrocarbon that can be introduced as R include, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, 3,3,3. Examples thereof include 3-trifluoropropyl group and 3-methoxypropyl group, but are not particularly limited.

【0015】前記一般式(1)におけるaは、0.1以
上0.9以下である。aが0.1未満の場合には、ポリ
マーが液状になるばかりか酸化されやすくなり、一方
0.9を越えると不溶化するおそれがある。なおaは、
より好ましくは0.4〜0.7である。
A in the general formula (1) is 0.1 or more and 0.9 or less. When a is less than 0.1, not only the polymer becomes liquid but also it is easily oxidized, while when it exceeds 0.9, it may become insoluble. Note that a is
It is more preferably 0.4 to 0.7.

【0016】ここで、前記一般式(1)で表わされる繰
り返し単位の具体例を以下に示す。
Here, specific examples of the repeating unit represented by the general formula (1) are shown below.

【0017】[0017]

【化6】 [Chemical 6]

【0018】一般式(1)で表わされる繰り返し単位
は、本発明の共重合体であるポリシラン中、ポリシラン
を1としてモル分率で0.1〜0.9程度含有されてい
ることが望まれる。0.1未満の場合には、Si−H結
合の効果がでにくく、一方0.9を越えると酸化されや
すくなるおそれがある。
The repeating unit represented by the general formula (1) is preferably contained in the copolymer of the present invention in a polysilane content of about 0.1 to 0.9 in terms of mole fraction. . If it is less than 0.1, the effect of Si—H bond is difficult to be obtained, while if it exceeds 0.9, it may be easily oxidized.

【0019】本発明において、上記一般式(1)で表わ
される繰り返し単位を含む共重合体の分子量は、500
〜100,000であることが好ましく、1000〜1
0,000であることがより好ましい。500未満の場
合には、ポリマーが液状となり、一方100,000を
越えると不溶化するおそれがある。
In the present invention, the copolymer containing the repeating unit represented by the general formula (1) has a molecular weight of 500.
It is preferably 100 to 100,000, and 1000 to 1
More preferably, it is 10,000. If it is less than 500, the polymer becomes liquid, while if it exceeds 100,000, it may become insoluble.

【0020】前記一般式(1)で表わされる繰り返し単
位と共重合させる共重合成分としては、例えば、下記化
学式で表わされるものが挙げられる。
Examples of the copolymerization component copolymerized with the repeating unit represented by the general formula (1) include those represented by the following chemical formula.

【0021】[0021]

【化7】 [Chemical 7]

【0022】[0022]

【化8】 [Chemical 8]

【0023】[0023]

【化9】 [Chemical 9]

【0024】[0024]

【化10】 [Chemical 10]

【0025】[0025]

【化11】 [Chemical 11]

【0026】[0026]

【化12】 [Chemical 12]

【0027】[0027]

【化13】 [Chemical 13]

【0028】[0028]

【化14】 [Chemical 14]

【0029】[0029]

【化15】 [Chemical 15]

【0030】[0030]

【化16】 [Chemical 16]

【0031】[0031]

【化17】 [Chemical 17]

【0032】[0032]

【化18】 [Chemical 18]

【0033】[0033]

【化19】 [Chemical 19]

【0034】[0034]

【化20】 [Chemical 20]

【0035】[0035]

【化21】 [Chemical 21]

【0036】これらの繰り返し単位のなかでも特に、下
記一般式(2)で表わされる繰り返し単位が好ましい。
この繰り返し単位を含有させることによって、酸化に対
する安定性とSi−H結合の効果(架橋性、反応性)と
を両立させることができる。
Among these repeating units, the repeating unit represented by the following general formula (2) is particularly preferable.
By including this repeating unit, the stability against oxidation and the effect of Si—H bond (crosslinking property, reactivity) can be made compatible.

【0037】[0037]

【化22】 [Chemical formula 22]

【0038】(上記一般式(2)中、R0 は、炭素数2
0以下の置換または無置換の脂肪族炭化水素基または芳
香族炭化水素基を表わし、Arは、炭素数20以下の置
換または無置換の芳香族炭化水素基を表わす。) ここで、R0 としては、例えば、メチル基、エチル基、
プロピル基、ヘキシル基、ドデシル基、およびシクロヘ
キシル基等が挙げられ、Arとしては、例えば、フェニ
ル、メトキシフェニル、ハロゲン化フェノール、ナフチ
ル、およびアントラニル等が挙げられる。
(In the above general formula (2), R 0 is 2 carbon atoms.
It represents a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group or aromatic hydrocarbon group having 0 or less, and Ar represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 20 or less carbon atoms. ) Here, as R 0 , for example, a methyl group, an ethyl group,
Examples thereof include a propyl group, a hexyl group, a dodecyl group, and a cyclohexyl group. Examples of Ar include phenyl, methoxyphenyl, halogenated phenol, naphthyl, and anthranyl.

【0039】こうした一般式(2)で表わされる繰り返
し単位を含有させる場合には、その割合は本発明の共重
合体中20モル%程度含有されていれば、その効果を発
揮する。ただし、過剰に含まれた場合には、Si含有量
の低下を起こすおそれがあるので、その割合は、共重合
体中90モル%程度以下とすることが望まれる。
When the repeating unit represented by the general formula (2) is contained, the effect is exhibited when the content of the repeating unit is about 20 mol% in the copolymer of the present invention. However, when it is contained excessively, the Si content may be lowered, so that the proportion thereof is preferably about 90 mol% or less in the copolymer.

【0040】上述したような一般式(1)で表わされる
繰り返し単位を有する共重合体である本発明のポリシラ
ンは、有機溶媒に可溶であり、−40℃以上のガラス転
移温度を有する。
The polysilane of the present invention, which is a copolymer having the repeating unit represented by the general formula (1) as described above, is soluble in an organic solvent and has a glass transition temperature of -40 ° C or higher.

【0041】なお、本発明の共重合体において、Si−
H結合の含有量は90%以下であることが好ましく、S
i−H結合のうちの10%以上が架橋していることがよ
り好ましい。Si−H結合の含有量が90%を越える
と、酸化されるおそれがあるからである。
In the copolymer of the present invention, Si-
The content of H bonds is preferably 90% or less, and S
More preferably, 10% or more of i-H bonds are crosslinked. This is because if the Si-H bond content exceeds 90%, it may be oxidized.

【0042】本発明のポリシランは、さらに酸化防止剤
がポリマー100重量部に対して0.01〜20重量部
程度含有されていてもよい。酸化防止剤を配合すること
によって、空気中、ベーク中での酸化を防止することが
できる。
The polysilane of the present invention may further contain an antioxidant in an amount of about 0.01 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer. By adding an antioxidant, it is possible to prevent oxidation in air and baking.

【0043】下記化学式に、本発明で用い得る酸化防止
剤の例を示す。
The following chemical formulas show examples of antioxidants that can be used in the present invention.

【0044】[0044]

【化23】 [Chemical formula 23]

【0045】[0045]

【化24】 [Chemical formula 24]

【0046】また本発明のポリシランには、架橋剤が配
合されていてもよい。架橋剤としては、多重結合を有す
る有機物を用いることができる。多重結合を有する有機
物とは、二重結合または三重結合を有する化合物、より
具体的には、ビニル基、アクリル基、アリール基、イミ
ド基、アセチレニル基およびその誘導体などを有する化
合物である。このような多重結合を有する有機基は、モ
ノマー、オリゴマー、ポリマーのいずれでもよい。
A crosslinking agent may be blended with the polysilane of the present invention. As the cross-linking agent, an organic substance having multiple bonds can be used. The organic substance having a multiple bond is a compound having a double bond or a triple bond, and more specifically, a compound having a vinyl group, an acryl group, an aryl group, an imide group, an acetylenyl group and derivatives thereof. The organic group having such a multiple bond may be a monomer, an oligomer or a polymer.

【0047】このような多重結合を有する有機物は、熱
または光によりポリシランのSi−H結合との間で付加
反応を起こし、ポリシランを架橋させる。なお、多重結
合を有する有機物は、自己重合していてもよい。多重結
合を有する有機物の具体例を以下に示す。
The organic substance having such a multiple bond causes an addition reaction with the Si—H bond of polysilane by heat or light to crosslink the polysilane. The organic substance having multiple bonds may be self-polymerized. Specific examples of organic substances having multiple bonds are shown below.

【0048】[0048]

【化25】 [Chemical 25]

【0049】[0049]

【化26】 [Chemical formula 26]

【0050】[0050]

【化27】 [Chemical 27]

【0051】[0051]

【化28】 [Chemical 28]

【0052】[0052]

【化29】 [Chemical 29]

【0053】[0053]

【化30】 [Chemical 30]

【0054】[0054]

【化31】 [Chemical 31]

【0055】[0055]

【化32】 [Chemical 32]

【0056】[0056]

【化33】 [Chemical 33]

【0057】[0057]

【化34】 [Chemical 34]

【0058】上述のように、ポリシランに対して多重結
合を有する化合物を混合した場合、触媒としてラジカル
発生剤または酸発生剤を添加してもよい。これらのラジ
カル発生剤または酸発生剤は、多重結合を有する有機物
とSi−Hの付加反応または自己重合を助ける役割をす
る。
As described above, when a compound having multiple bonds to polysilane is mixed, a radical generator or an acid generator may be added as a catalyst. These radical generators or acid generators play a role of promoting an addition reaction or self-polymerization of an organic substance having a multiple bond with Si—H.

【0059】ラジカル発生剤としては、アゾ化合物(例
えば、アゾビスイソブチロニトリル)、過酸化物、アル
キルアリールケトン、シリルペルオキシド、有機ハロゲ
ン化物などが挙げられる。ラジカル発生剤は、光照射ま
たは加熱により分子中のO−O結合またはC−C結合が
分解してラジカルを発生する。ラジカル発生剤として
は、例えば以下に列挙するものを用いることができる。
Examples of the radical generator include azo compounds (for example, azobisisobutyronitrile), peroxides, alkyl aryl ketones, silyl peroxides, organic halides and the like. The radical generator decomposes an O—O bond or a C—C bond in the molecule by light irradiation or heating to generate a radical. As the radical generator, for example, those listed below can be used.

【0060】[0060]

【化35】 [Chemical 35]

【0061】酸化物を使用する場合は、ポリシランを含
む溶液中に前記酸化物を含有させる。酸化物の含有量
は、ポリシラン100重量部に対して0.01〜50重
量部、好ましくは1〜20重量部である。
When an oxide is used, it is contained in a solution containing polysilane. The content of the oxide is 0.01 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of polysilane.

【0062】次に、本発明のポリシランの合成方法を詳
細に説明する。
Next, the method for synthesizing the polysilane of the present invention will be described in detail.

【0063】本発明の合成方法においては、ハロシラン
化合物を原料として用い、助触媒としての銅化合物とエ
ーテル化合物との存在下、アルカリ金属を触媒として溶
媒中で縮重合反応させる。あるいは、銅化合物と3級ア
ミン化合物との存在下、アルカリ金属を触媒として溶媒
中で縮重合反応させることにより合成することもでき
る。
In the synthesis method of the present invention, a halosilane compound is used as a raw material, and a polycondensation reaction is carried out in a solvent using an alkali metal as a catalyst in the presence of a copper compound as a cocatalyst and an ether compound. Alternatively, it can be synthesized by a polycondensation reaction in a solvent using an alkali metal as a catalyst in the presence of a copper compound and a tertiary amine compound.

【0064】ハロシラン化合物としては、例えば下記一
般式(4)で表わされる化合物が挙げられる。
Examples of the halosilane compound include compounds represented by the following general formula (4).

【0065】[0065]

【化36】 [Chemical 36]

【0066】(上記一般式(4)中、R1 およびR
2 は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素原
子、置換または無置換の脂肪族炭化水素基または芳香族
炭化水素基である。また、Xはハロゲン原子である。) また、ハロシラン化合物のなかには、ハロシランを有機
基で結合させたモノマーを用いることができる。
(In the above general formula (4), R 1 and R
2 may be the same or different and each is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. X is a halogen atom. Further, in the halosilane compound, a monomer in which halosilane is bound with an organic group can be used.

【0067】上記一般式(4)中にR1 またはR2 とし
て導入され得る脂肪族炭化水素基としては、例えば、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキ
シル基、ドデシル基およびその置換体等が挙げられる。
また、R1 またはR2 として導入され得る芳香族炭化水
素基としては、例えば、フェニル、ナフチル、アントラ
ニルおよびその誘導体等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group which can be introduced as R 1 or R 2 in the above general formula (4) include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, cyclohexyl group, dodecyl group and substitution thereof. The body etc. are mentioned.
In addition, examples of the aromatic hydrocarbon group that can be introduced as R 1 or R 2 include phenyl, naphthyl, anthranyl and derivatives thereof.

【0068】またXとして導入され得るハロゲン原子
は、F,Cl、Br、I等が挙げられるが、取り扱いの
容易さからClが特に好ましい。
The halogen atom which can be introduced as X includes F, Cl, Br, I and the like, but Cl is particularly preferable from the viewpoint of easy handling.

【0069】本発明において用い得るハロシラン化合物
の例を、下記化学式に示す。
Examples of halosilane compounds that can be used in the present invention are shown in the chemical formulas below.

【0070】[0070]

【化37】 [Chemical 37]

【0071】[0071]

【化38】 [Chemical 38]

【0072】[0072]

【化39】 [Chemical Formula 39]

【0073】特に、一般式(4)が下記一般式(5)で
表わされる化合物、すなわち、一般式(4)においてR
1 が脂肪族炭化水素基であり、R2 が水素原子である場
合には、上記一般式(1)で表わされるポリシランを合
成することができる。
In particular, a compound represented by the general formula (4) represented by the following general formula (5), that is, R in the general formula (4)
When 1 is an aliphatic hydrocarbon group and R 2 is a hydrogen atom, the polysilane represented by the general formula (1) can be synthesized.

【0074】[0074]

【化40】 [Chemical 40]

【0075】上記一般式(5)において、Rは、炭素数
6個以下の置換または無置換の脂肪族置換基であり、X
はF,Cl,Br,Iである。
In the above general formula (5), R is a substituted or unsubstituted aliphatic substituent having 6 or less carbon atoms, and X is
Is F, Cl, Br, I.

【0076】Rとして導入される脂肪族置換基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、3,3,3−トリ
フルオロプロピル基、および3−メトキシプロピル基な
どが挙げられるが、特に限定されない。なお、一般式
(1)で表わされる繰り返し単位における架橋部分は、
Si−Hが部分的に反応したもので、反応条件およびモ
ノマーの種類等によって変化する。
As the aliphatic substituent introduced as R, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, 3,3 , 3-trifluoropropyl group, 3-methoxypropyl group and the like, but are not particularly limited. The bridging portion in the repeating unit represented by the general formula (1) is
This is a partial reaction of Si-H and changes depending on the reaction conditions, the type of monomer, and the like.

【0077】ここで、一般式(5)で表わされる化合物
の具体例を以下に示す。
Specific examples of the compound represented by the general formula (5) are shown below.

【0078】[0078]

【化41】 [Chemical 41]

【0079】[0079]

【化42】 [Chemical 42]

【0080】上述したようなハロシラン化合物を原料と
して用いて本発明の方法によりポリシランを合成するに
当たっては、まず、例えば有機溶媒中に銅化合物、エー
テル化合物およびアルカリ金属を所定量加え、撹拌しつ
つ100〜120℃程度に加熱して、アルカリ金属分散
物を調製する。
In synthesizing polysilane by the method of the present invention using the above-mentioned halosilane compound as a raw material, first, for example, a predetermined amount of a copper compound, an ether compound and an alkali metal are added to an organic solvent, and 100 Heat to about 120 ° C. to prepare an alkali metal dispersion.

【0081】ここで用いる溶媒としては、1種以上の非
極性溶媒が挙げられ、具体的にはヘキサン、ペプタン、
オクタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、クメ
ン、エチルベンゼン、およびこれらの混合溶媒などが挙
げられるが、特に限定されない。
Examples of the solvent used here include one or more kinds of non-polar solvents, specifically, hexane, peptane,
Examples thereof include octane, toluene, xylene, cyclohexane, cumene, ethylbenzene, and a mixed solvent thereof, but are not particularly limited.

【0082】銅化合物としては、例えばハロゲン化銅、
酢酸銅、銅サセチルアセトナート、およびシアン化銅な
どが挙げられるが特に限定されない。その添加量は、ハ
ロシランモノマーに対して、0.1〜10mol%で用
いられる。
As the copper compound, for example, copper halide,
Examples thereof include, but are not limited to, copper acetate, copper acetylacetonate, and copper cyanide. The addition amount is 0.1 to 10 mol% with respect to the halosilane monomer.

【0083】エーテル化合物としては、例えば、クラウ
ンエーテルおよびその誘導体、テトラヒドロフラン、ジ
グライム等のエチレングリコール誘導体;ジオキサン、
テトラオキサン、およびクリプタントなどが挙げられ
る。例えば、クラウンエーテルとしては、1,4−ジオ
キサン、1,3,5−トリオキサン、15−クラウン−
5、12−クラウン−4、18−クラウン−6、ベンゾ
−18−クラウン−6などが挙げられるが特に限定され
ない。クラウンエーテル誘導体としては、クラウンエー
テル類縁化合物が挙げられ、例えば、N,N′−ジメチ
ルピペラジン、4−メチルモルホリン、N−メチル−1
−アザ−18−クラウン−6、N−メチル−1−アザ−
15−クラウン−5、N,N′−シベンジル−4,13
−ジアザ−18−クラウン−6、1,4,7,10,1
3,16−ヘキサメチル−1,4,7,10,13,1
6−ヘキサアザシクロオクタデカン、4,7,13,1
6,21,24−ヘキサオキシ−1,10−ジアザビシ
クロ[8,8,8]ヘキサコサン、1,4,7,10,
13,16−ヘキサチアシクロオクタデカンなどが挙げ
られるが特に限定されない。クラウンエーテル及びクラ
ウンエーテル類縁化合物の添加量は、ハロシランモノマ
ーに対して、1〜100mol%で用いられる。
Examples of ether compounds include crown ethers and their derivatives, tetrahydrofuran, ethylene glycol derivatives such as diglyme; dioxane,
Tetraoxane, cryptant, etc. are mentioned. For example, crown ethers include 1,4-dioxane, 1,3,5-trioxane, 15-crown-
Examples thereof include 5,12-crown-4, 18-crown-6, benzo-18-crown-6, and the like, but are not particularly limited. Examples of the crown ether derivative include crown ether analogs, such as N, N'-dimethylpiperazine, 4-methylmorpholine and N-methyl-1.
-Aza-18-crown-6, N-methyl-1-aza-
15-crown-5, N, N'-cibenzyl-4,13
-Diaza-18-crown-6,1,4,7,10,1
3,16-hexamethyl-1,4,7,10,13,1
6-hexaazacyclooctadecane, 4,7,13,1
6,21,24-hexaoxy-1,10-diazabicyclo [8,8,8] hexacosane, 1,4,7,10,
Examples thereof include 13,16-hexathiacyclooctadecane, but are not particularly limited. The amount of the crown ether and the crown ether analog compound added is 1 to 100 mol% with respect to the halosilane monomer.

【0084】エチレングリコール誘導体としては、例え
ば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジグライム、エ
チレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。こ
うしたエチレングリコール誘導体の添加量は、ハロシラ
ンモノマーに対して、0.1〜100mol%程度とす
ることが好ましい。
Examples of the ethylene glycol derivative include dioxane, tetrahydrofuran, diglyme, ethylene glycol dimethyl ether and the like. The amount of such ethylene glycol derivative added is preferably about 0.1 to 100 mol% with respect to the halosilane monomer.

【0085】アルカリ金属としては、例えば、金属ナト
リウム、Li、K等が挙げられるが、取り扱いの容易さ
を考慮すると、金属ナトリウムが好ましい。その添加量
は、ハロシランモノマーに対して、0.9〜2.0mo
l%で用いられる。
Examples of the alkali metal include sodium metal, Li, K and the like, but sodium metal is preferable in view of easy handling. The addition amount is 0.9 to 2.0 mo with respect to the halosilane monomer.
Used at 1%.

【0086】一方、溶媒中に所定量のハロシラン化合物
を溶解して溶液を調製しておく。ここで用いられる溶媒
としては、前述したものと同様の溶媒、混合溶媒等が挙
げられる。
On the other hand, a predetermined amount of halosilane compound is dissolved in a solvent to prepare a solution. Examples of the solvent used here include the same solvents and mixed solvents as those described above.

【0087】上述のようにして得られた分散物中に、ハ
ロシラン化合物を含む溶液を還流が続く程度の速度で滴
下し、さらに溶媒還流温度で30分〜5時間反応させ
る。
A solution containing a halosilane compound is added dropwise to the dispersion obtained as described above at a rate at which reflux continues, and the reaction is carried out at the solvent reflux temperature for 30 minutes to 5 hours.

【0088】こうして得られた反応溶液中に、無水トル
エン等の溶媒に溶解したトリクロロメチルシラン等のエ
ンドキャップ剤を加えて30分〜2時間程度反応させた
後、室温まで冷却する。
An end-capping agent such as trichloromethylsilane dissolved in a solvent such as anhydrous toluene is added to the reaction solution thus obtained, and the reaction is carried out for about 30 minutes to 2 hours, followed by cooling to room temperature.

【0089】次いで、冷却後の反応溶液に2倍量のトル
エンを加えてNaClを沈殿させ、この沈殿物を窒素雰
囲気下で加圧濾過して濾液を濃縮する。
Next, twice the amount of toluene is added to the cooled reaction solution to precipitate NaCl, and the precipitate is filtered under pressure in a nitrogen atmosphere to concentrate the filtrate.

【0090】濃縮後の溶液にトルエンの10倍量のエタ
ノールを加えてポリマーを沈殿させた後、得られたポリ
マーを濾過してトルエンに溶解する。このトルエン溶液
をイオン交換水で洗浄し、次いで無水硫酸マグネシウム
等の乾燥剤で乾燥する。
To the concentrated solution was added 10 times the amount of ethanol of toluene to precipitate the polymer, and the obtained polymer was filtered and dissolved in toluene. This toluene solution is washed with ion-exchanged water and then dried with a desiccant such as anhydrous magnesium sulfate.

【0091】次いで、乾燥剤を取り除いた後、減圧下で
溶媒を除去して得られた固形物をトルエンに溶解し、こ
のトルエン溶液をエタノール等に滴下して沈殿物を析出
させる。
Then, after removing the desiccant, the solvent is removed under reduced pressure to obtain a solid product, which is dissolved in toluene. The toluene solution is dropped into ethanol or the like to deposit a precipitate.

【0092】最後に、沈殿物を濾過し、真空乾燥するこ
とにより前記一般式(1)または一般式(3)で表わさ
れる繰り返し単位を有するポリシランが得られる。
Finally, the precipitate is filtered and vacuum dried to obtain a polysilane having a repeating unit represented by the general formula (1) or (3).

【0093】なお、上述したような方法のハロシランを
加える段階で、共重合モノマを同時に加えた場合には、
一般式(1)で表わされる繰り返し単位と、一般式
(2)で表わされる繰り返し単位とを含む共重合体を合
成することができる。
When the copolymerization monomer is added at the same time as the step of adding the halosilane in the above-mentioned method,
A copolymer containing the repeating unit represented by the general formula (1) and the repeating unit represented by the general formula (2) can be synthesized.

【0094】また、エーテル化合物の代わりに3級アミ
ン化合物を用いる以外は上述と同様の手法でポリシラン
を合成することもできる。この場合、使用し得る3級ア
ミン化合物としては、例えば、N,N,N',N’−テト
ラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルアニリ
ン、N,N,N’,N’,N''−ペンタメチルジエチレ
ントリアミン等が挙げられ、その添加量は、ハロシラン
モノマーに対して0.1〜100mol%程度とするこ
とが好ましい。
Polysilane can also be synthesized by the same method as described above except that a tertiary amine compound is used instead of the ether compound. In this case, examples of the tertiary amine compound that can be used include N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N-dimethylaniline, N, N, N ′, N ′, N ″- Pentamethyldiethylenetriamine and the like are mentioned, and the addition amount thereof is preferably about 0.1 to 100 mol% with respect to the halosilane monomer.

【0095】あるいは、ハロシラン化合物と、下記一般
式(6)または(7)で表わされるようなハロゲン原子
が3個以上置換しているシラン化合物とを用いて共重合
させることによって、架橋型ポリシラン共重合体を容易
に合成することができる。
Alternatively, a halosilane compound and a silane compound represented by the following general formula (6) or (7) in which three or more halogen atoms are substituted are used to copolymerize to obtain a crosslinked polysilane copolymer. The polymer can be easily synthesized.

【0096】[0096]

【化43】 [Chemical 43]

【0097】(上記一般式中、R3 は水素原子、ハロゲ
ン原子、置換または無置換の炭化水素基であり、Xはハ
ロゲン原子である。) R3 として導入され得る炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基
およびその置換体等が挙げられ、ハロゲン原子として
は、F,Cl,Br,およびIが挙げられる。
(In the above general formula, R 3 is a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, and X is a halogen atom.) Examples of the hydrocarbon group that can be introduced as R 3 include ,
Examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group, a naphthyl group, an anthranyl group and substituted products thereof, and examples of the halogen atom include F, Cl, Br and I.

【0098】一般式(6)または(7)で表わされる化
合物の具体例を以下に示す。
Specific examples of the compound represented by formula (6) or (7) are shown below.

【0099】[0099]

【化44】 [Chemical 44]

【0100】本発明のポリシランは、ガラス転移温度が
−40℃以上であるので、スピンコートしても溶剤を取
り除いても流動しないという利点が得られる。しかも、
脂肪族炭化水素系、芳香族炭化水素系、エーテル系、お
よびハロゲン系溶媒等の有機溶媒に対する溶解性に優れ
ているために、スピンコーティングなどの塗布法で容易
に成膜できる。さらに本発明のポリシランは十分な架橋
度を有しているので、こうしたポリシランを成膜して得
られた膜は、機械的強度にも優れている。また、本発明
のポリシランは、280nm以下の紫外線の吸収が高
く、リソグラフィーにおける光反射を防止できる点で有
利である。
Since the polysilane of the present invention has a glass transition temperature of -40 ° C. or higher, it has the advantage that it does not flow even when spin-coated or the solvent is removed. Moreover,
Since it has excellent solubility in organic solvents such as aliphatic hydrocarbon type, aromatic hydrocarbon type, ether type, and halogen type solvents, it can be easily formed into a film by a coating method such as spin coating. Furthermore, since the polysilane of the present invention has a sufficient degree of crosslinking, the film obtained by forming such a polysilane is also excellent in mechanical strength. Further, the polysilane of the present invention is advantageous in that it highly absorbs ultraviolet rays having a wavelength of 280 nm or less and can prevent light reflection in lithography.

【0101】上述したような特性を有する本発明のポリ
シランは、反射防止膜材料として好ましく用いることが
できる。
The polysilane of the present invention having the above-mentioned characteristics can be preferably used as an antireflection film material.

【0102】ここで、図1(A)〜(D)を参照して、
本発明のポリシランにより形成された反射防止膜を用い
たシリコン系絶縁膜の加工工程を説明する。なお、Ta
2、RuO2 などの絶縁膜や、AlSi、AlSiC
u、Tiサリサイド、Coサリサイド、Cuなどの導電
膜の加工も同様な工程で行なうことができる。
Here, referring to FIGS. 1A to 1D,
A process of processing a silicon-based insulating film using an antireflection film formed of polysilane according to the present invention will be described. Note that Ta
Insulating films such as O 2 and RuO 2 , AlSi and AlSiC
Processing of a conductive film of u, Ti salicide, Co salicide, Cu or the like can be performed in the same process.

【0103】図1(A)に示すように、シリコン基板1
1上にシリコン系絶縁膜12、ポリシラン膜13、およ
びレジスト膜14を形成する。絶縁膜の膜厚は10μm
以下が好ましく、0.5〜1μmがより好ましい。絶縁
膜の膜厚が10μmを超えるとアスペクト比が高くな
り、エッチングストップなどのマイクロローディング効
果が顕著に起こる。
As shown in FIG. 1A, the silicon substrate 1
A silicon-based insulating film 12, a polysilane film 13, and a resist film 14 are formed on the surface 1. Insulation film thickness is 10 μm
The following is preferable, and 0.5 to 1 μm is more preferable. When the film thickness of the insulating film exceeds 10 μm, the aspect ratio becomes high and the microloading effect such as etching stop remarkably occurs.

【0104】ポリシラン膜の膜厚は20〜500nm程
度が好ましい。ポリシラン膜13の膜厚は、以下の2つ
の条件を満たすように決定する。
The thickness of the polysilane film is preferably about 20 to 500 nm. The film thickness of the polysilane film 13 is determined so as to satisfy the following two conditions.

【0105】(1)露光光の多重反射を考慮に入れてレ
ジストとポリシラン膜との界面での反射率を計算し、反
射率が極力小さくなるような膜厚とする。レジストとポ
リシラン膜との界面における反射率のポリシラン膜厚依
存性は、露光波長におけるレジスト、ポリシラン膜およ
び絶縁膜の複素屈折率を用いて計算する。具体的な計算
方法は、 P. H. Berning, Physics of Thin Film, Vol.
1, pp.69-121(1963);A. E. Bell & F. W. Spong, IEEE
Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-14, pp.487
−495(1978); K. Ohta & H. Isida, Applied Optics,
Vol.29, pp.195 2 −1958(1990) などの文献に記載さ
れている。
(1) The reflectance at the interface between the resist and the polysilane film is calculated in consideration of multiple reflection of exposure light, and the film thickness is set so that the reflectance becomes as small as possible. The polysilane film thickness dependence of the reflectance at the interface between the resist and the polysilane film is calculated using the complex refractive index of the resist, the polysilane film and the insulating film at the exposure wavelength. The specific calculation method is PH Berning, Physics of Thin Film, Vol.
1, pp.69-121 (1963); AE Bell & FW Spong, IEEE
Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-14, pp.487
−495 (1978); K. Ohta & H. Isida, Applied Optics,
Vol.29, pp.1952-1958 (1990) and the like.

【0106】(2)レジストパターンをマスクとして用
いてエッチングできる膜厚で、かつエッチングされたポ
リシラン膜をマスクとして用いて絶縁膜をエッチングで
きる膜厚とする。
(2) The resist pattern is used as a mask for etching, and the etched polysilane film is used as a mask for etching the insulating film.

【0107】ポリシラン膜は、ポリシランを有機溶媒に
溶解した溶液を塗布した後、ベーキングして溶媒を気化
することにより形成される。このとき用いられる有機溶
媒は極性溶媒でも無極性溶媒でもよい。極性溶媒として
は、エーテル系溶媒(たとえばジエチルエーテル、ジブ
チルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール)、セ
ロソルブ系溶媒(たとえばメチルセロソルブ、メチルセ
ロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート)、
エステル系溶媒(たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル、酢
酸イソアミル)などが挙げられる。無極性溶媒として
は、トルエン、キシレン、ヘキサン、オクタン、クメ
ン、ソルベントナフサなどが挙げられる。なお、ポリシ
ランデンドリマーの溶媒としては、ハロゲン系溶媒(塩
化メチレン、クロロベンゼン、クロロホルムなど)を用
いることもできる。本発明のポリシランはこれらの溶媒
に対する溶解性に優れ、スピンコーティングなどの塗布
法で容易に成膜できる。反射防止膜の形成に用いる場合
には、ポリシランの重量平均分子量Mwは、500〜1
000000が好ましく、2000〜100000がよ
り好ましい。これは、Mwが500未満では溶媒に溶解
し塗布して膜を形成した際に機械的強度に劣り、Mwが
1000000を超えると溶媒に対する溶解性が低下す
るためである。ポリシランは単独で用いてもよいし、2
種以上混合して用いてもよい。
The polysilane film is formed by applying a solution in which polysilane is dissolved in an organic solvent and then baking it to vaporize the solvent. The organic solvent used at this time may be a polar solvent or a nonpolar solvent. As the polar solvent, ether solvents (for example, diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, anisole), cellosolve solvents (for example, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate),
Examples thereof include ester solvents (eg ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate). Examples of the nonpolar solvent include toluene, xylene, hexane, octane, cumene, solvent naphtha and the like. A halogen-based solvent (methylene chloride, chlorobenzene, chloroform, etc.) can also be used as the solvent for the polysilane dendrimer. The polysilane of the present invention has excellent solubility in these solvents and can be easily formed into a film by a coating method such as spin coating. When used for forming an antireflection film, the weight average molecular weight Mw of polysilane is 500 to 1
000000 is preferable, and 2000 to 100000 is more preferable. This is because when Mw is less than 500, the mechanical strength is poor when dissolved in a solvent and applied to form a film, and when Mw exceeds 1,000,000, the solubility in the solvent decreases. Polysilane may be used alone or 2
You may use it in mixture of 2 or more types.

【0108】このポリシラン膜には、必要に応じて、下
地との密着性を向上させるための密着性向上剤;絶縁膜
からレジスト膜中への反射光を防ぐための、紫外線を吸
収する染料またはポリマー(たとえばポリスルホン、ポ
リベンズイミダゾール);下地とのぬれ性を向上させる
ための界面活性剤などを添加してもよい。この場合、ベ
ーキングを経て成膜された、添加剤を含むポリシラン膜
中におけるシリコン含有量が1〜50重量%の範囲とな
るように添加剤の配合量を調整する。シリコンの含有量
が1重量%未満になると、露光光を十分に吸収すること
ができず、しかもレジストパターンをマスクとしてポリ
シラン膜をエッチングする際に十分なエッチング速度比
が得られない。一方、シリコン含有量が50重量%を超
える膜は塗布性が悪く、塗膜にピンホールが生じやすく
なる。
If necessary, the polysilane film has an adhesion improver for improving the adhesion to the base; a dye absorbing ultraviolet rays for preventing reflected light from the insulating film into the resist film or A polymer (for example, polysulfone, polybenzimidazole); a surfactant for improving the wettability with the base, or the like may be added. In this case, the compounding amount of the additive is adjusted so that the silicon content in the polysilane film containing the additive formed by baking is in the range of 1 to 50% by weight. If the silicon content is less than 1% by weight, the exposure light cannot be sufficiently absorbed, and furthermore, a sufficient etching rate ratio cannot be obtained when the polysilane film is etched using the resist pattern as a mask. On the other hand, a film having a silicon content of more than 50% by weight has poor coatability, and pinholes are likely to occur in the film.

【0109】レジスト膜は、ポリシラン膜上にレジスト
溶液を塗布した後、ベーキングすることにより形成され
る。レジスト膜の膜厚が薄いほど、露光時の露光量マー
ジン、フォーカスマージン、または解像度を向上させる
ことができる。このため、レジスト膜の膜厚は、ポリシ
ラン膜を寸法制御性よくエッチングできる範囲で、でき
るだけ薄い方がよく、500nm以下が好ましい。レジ
ストは、紫外光、電子線などの露光によってパタ−ニン
グ可能な組成物であれば特に限定されない。また、目的
に応じて、ポジ型またはネガ型のレジストを選択して使
用することができる。ポジ型レジストとしては、たとえ
ばナフトキノンジアジドとノボラック樹脂からなるレジ
スト(IX−770、日本合成ゴム社製)、t−BOC
で保護したポリビニルフェノール樹脂とオニウム塩とか
らなる化学増幅レジスト(APEX−E、シップレー社
製)などが挙げられる。ネガ型レジストとしては、たと
えばポリビニルフェノ−ル、メラミン樹脂および光酸発
生剤からなる化学増幅レジスト(XP−89131、シ
ップレ−社製)、ポリビニルフェノ−ルとビスアジド化
合物とからなるレジスト(RD−200D、日立化成社
製)などが挙げられる。レジスト膜中に発生する定在波
によりレジストパターンの寸法制御性が劣化するのを防
止するために、レジスト中に紫外線を吸収するクマリ
ン、クルクミンなどの染料を添加してレジストの透明度
を低下させてもよい。
The resist film is formed by applying a resist solution on the polysilane film and then baking the resist solution. The thinner the resist film is, the more the exposure dose margin, the focus margin, or the resolution at the time of exposure can be improved. Therefore, the film thickness of the resist film is preferably as thin as possible within the range in which the polysilane film can be etched with good dimension control, and is preferably 500 nm or less. The resist is not particularly limited as long as it is a composition that can be patterned by exposure to ultraviolet light, electron beam or the like. In addition, a positive or negative resist can be selected and used according to the purpose. As the positive resist, for example, a resist composed of naphthoquinonediazide and a novolac resin (IX-770, manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.), t-BOC.
And a chemically amplified resist (APEX-E, manufactured by Shipley Co., Ltd.) composed of a polyvinylphenol resin protected with and an onium salt. As the negative resist, for example, a chemically amplified resist (XP-89131, manufactured by Shipley) consisting of polyvinylphenol, a melamine resin and a photoacid generator, a resist consisting of polyvinylphenol and a bisazide compound (RD-200D) are used. , Manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) and the like. In order to prevent the dimensional controllability of the resist pattern from deteriorating due to standing waves generated in the resist film, a dye such as coumarin or curcumin that absorbs ultraviolet rays is added to the resist to reduce the transparency of the resist. Good.

【0110】なお、下地からレジスト膜への露光光反射
をより確実に防止して現像後のレジストプロファイルを
良好な形状にするために、ポリシラン膜とレジスト膜と
の間に10〜150nm程度の膜厚の薄膜を形成しても
よい。この目的で形成される薄膜の材料およびその成膜
方法としては、以下のようなものが挙げられる。たとえ
ば、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン
膜、シリコンカーバイド膜またはカーボン膜を、スパッ
タ法またはCVD法により成膜する。また、ポリスルホ
ン、ポリアミド、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチ
レンなどのポリマーを乳酸エチル、シクロヘキサノンな
どの有機溶媒に溶解した溶液をスピンコーティングして
成膜する。後者の場合には、クマリン、クルクミンなど
の染料を添加してもよい。
A film having a thickness of about 10 to 150 nm is provided between the polysilane film and the resist film in order to more surely prevent the exposure light reflection from the underlayer to the resist film and form the resist profile after development into a good shape. A thick thin film may be formed. Examples of the material of the thin film formed for this purpose and the film forming method thereof include the following. For example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon carbide film or a carbon film is formed by a sputtering method or a CVD method. Further, a solution of a polymer such as polysulfone, polyamide, novolac resin, or polyhydroxystyrene in an organic solvent such as ethyl lactate or cyclohexanone is spin-coated to form a film. In the latter case, a dye such as coumarin or curcumin may be added.

【0111】また、レジスト膜上に、上層反射防止膜を
形成し、レジスト膜と空気との界面での光反射を低下さ
せることにより、レジスト膜中での定在波の発生を抑え
るようにしてもよい。このような上層反射防止膜として
は、たとえばヘキスト社製のAquatarなどが挙げ
られる。
Further, by forming an upper antireflection film on the resist film to reduce the light reflection at the interface between the resist film and the air, it is possible to suppress the generation of standing waves in the resist film. Good. As such an upper antireflection film, for example, Aquatar manufactured by Hoechst Co. and the like can be mentioned.

【0112】次に、図1(B)に示すように、所望のパ
ターンを有するマスクを通して露光光である紫外光をレ
ジストに照射した後、現像することによりレジストパタ
ーンを形成する。紫外光を照射するための光源として
は、水銀灯、またはXeF(波長=351nm)、Xe
Cl(波長=308nm)、KrF(波長=248n
m)、KrCl(波長=222nm)、ArF(波長=
193nm)、F2 (波長=151nm)などのエキシ
マレーザーが挙げられる。本発明のポリシランはSi−
Siを有し、波長150〜360nmの紫外線に対する
吸収性が高いので、露光光を吸収してレジスト膜中への
反射光を抑制できる。この結果、現像後のレジストプロ
ファイルに定在波に起因する波打ち形状は見られない。
また、レジスト膜厚および絶縁膜厚に変動があっても、
レジストパターン寸法の変動量を抑えることができる。
レジストの現像液としては、水酸化テトラメチルアンモ
ニウムなどの有機アルカリ水溶液、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウムなどの無機アルカリ水溶液、またはキシ
レン、アセトンなどの有機溶媒が用いられる。
Next, as shown in FIG. 1B, a resist pattern is formed by irradiating the resist with ultraviolet light as exposure light through a mask having a desired pattern and developing the resist. A mercury lamp, XeF (wavelength = 351 nm), Xe is used as a light source for irradiating ultraviolet light.
Cl (wavelength = 308 nm), KrF (wavelength = 248n)
m), KrCl (wavelength = 222 nm), ArF (wavelength =
193 nm), F 2 (wavelength = 151 nm) and other excimer lasers. The polysilane of the present invention is Si-
Since it has Si and has high absorptivity to ultraviolet rays having a wavelength of 150 to 360 nm, it can absorb exposure light and suppress light reflected into the resist film. As a result, no wavy shape due to standing waves is observed in the resist profile after development.
In addition, even if the resist film thickness and the insulating film thickness vary,
It is possible to suppress the variation amount of the resist pattern dimension.
As the resist developing solution, an organic alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide,
An inorganic alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide or an organic solvent such as xylene or acetone is used.

【0113】次いで、図1(C)に示すように、レジス
トパターンをマスクとして用いてポリシラン膜(エッチ
ングマスク)をエッチングする。エッチング方式として
は、たとえば反応性プラズマエッチング、マグネトロン
反応性プラズマエッチング、電子ビ−ムプラズマエッチ
ング、TCPプラズマエッチング、ICPプラズマエッ
チング、またはECRプラズマエッチングなどが挙げら
れる。ソースガスとして、CF4 、CF3 Cl、CF2
Cl2 、CF3 Br、CCl4 、C2 5 Cl2 、CF
4 +H2 、(CF4 、C2 6 、CHF3 、SiF4
CF3 Br)+(Cl2 ,Br2 )、Cl2 (+
2 )、SiCl4 、Br2 、I2 、Cl2 +Ar、S
4 (+N2 )、HBr、HI、HCl、Cl2 +He
の群から選択されるいずれかの組合せを使用することが
好ましい。これらのソースガスを用いれば、レジストと
ポリシラン膜とのエッチング速度比を高くとることがで
き、寸法制御性よくポリシラン膜をエッチングできる。
この理由は以下のように考えられる。すなわち、これら
のエッチャントは、レジストを構成する原子とは化学反
応を起こしにくく揮発性生成物を生成しにくいのに対し
て、ポリシラン膜に含まれるシリコンとは化学反応を起
こして蒸気圧が高い揮発しやすい生成物を生じさせるた
めである。特に、Cl2 またはHBrを含むソ−スガス
を用いれば、ポリシラン膜を高速度比でエッチングする
ことができる。その結果、レジストの膜厚を薄くしても
レジストが削れてなくなったり、レジストパタ−ンが後
退してポリシラン膜パターンの寸法制御性が劣化するこ
とがない。
Next, as shown in FIG. 1C, the polysilane film (etching mask) is etched using the resist pattern as a mask. Examples of the etching method include reactive plasma etching, magnetron reactive plasma etching, electron beam plasma etching, TCP plasma etching, ICP plasma etching, and ECR plasma etching. As a source gas, CF 4 , CF 3 Cl, CF 2
Cl 2 , CF 3 Br, CCl 4 , C 2 F 5 Cl 2 , CF
4 + H 2 , (CF 4 , C 2 F 6 , CHF 3 , SiF 4 ,
CF 3 Br) + (Cl 2 , Br 2 ), Cl 2 (+
H 2 ), SiCl 4 , Br 2 , I 2 , Cl 2 + Ar, S
F 4 (+ N 2 ), HBr, HI, HCl, Cl 2 + He
It is preferred to use any combination selected from the group By using these source gases, the etching rate ratio between the resist and the polysilane film can be made high, and the polysilane film can be etched with good dimensional controllability.
The reason for this is considered as follows. That is, these etchants are unlikely to chemically react with the atoms constituting the resist to generate a volatile product, whereas they are chemically reacted with silicon contained in the polysilane film to have a high vapor pressure. This is to produce a product that is easy to handle. In particular, the source gas containing Cl 2 or HBr can be used to etch the polysilane film at a high speed ratio. As a result, even if the resist film thickness is reduced, the resist is not scraped off, and the resist pattern recedes so that the dimensional controllability of the polysilane film pattern does not deteriorate.

【0114】最後に、図1(D)に示すように、レジス
トパターンとポリシラン膜パターンとをマスクとして、
絶縁膜をエッチングする。エッチング方式としては、た
とえば反応性プラズマエッチング、マグネトロン反応性
プラズマエッチング、電子ビ−ムプラズマエッチング、
TCPプラズマエッチング、ICPプラズマエッチン
グ、またはECRプラズマエッチングなどが挙げられ
る。ソースガスとしてはフッ素系ガス、たとえばCHF
3 、C2 6 、C3 8 、CF4 +(H2 、C
2 2 )、C4 8 、CHF3 +CO、C4 8 +CO
などが好ましい。これらのソースガスを用いた場合に
は、シリコン系絶縁膜を高い速度比でエッチングでき
る。このとき、レジストパターンまたはポリシラン膜パ
ターンの表面での重合膜の堆積が顕著でエッチング形状
が劣化する場合には、ソースガスにアルゴンまたは酸素
を添加して重合膜を除去できるようにすることが好まし
い。
Finally, as shown in FIG. 1D, using the resist pattern and the polysilane film pattern as a mask,
Etch the insulating film. As the etching method, for example, reactive plasma etching, magnetron reactive plasma etching, electron beam plasma etching,
Examples include TCP plasma etching, ICP plasma etching, and ECR plasma etching. As the source gas, a fluorine-based gas such as CHF
3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CF 4 + (H 2 , C
2 F 2 ), C 4 F 8 , CHF 3 + CO, C 4 F 8 + CO
Are preferred. When these source gases are used, the silicon-based insulating film can be etched at a high rate ratio. At this time, when the polymer film is remarkably deposited on the surface of the resist pattern or the polysilane film pattern and the etching shape is deteriorated, it is preferable to add argon or oxygen to the source gas so that the polymer film can be removed. .

【0115】ここで、図1(C)の工程の後に、ポリシ
ラン膜パターンの上に残存しているレジストパターンを
除去し、ポリシラン膜パターンのみをマスクとして絶縁
膜をエッチングする方法を採用することもできる。
Here, after the step of FIG. 1C, a method of removing the resist pattern remaining on the polysilane film pattern and etching the insulating film using only the polysilane film pattern as a mask may be adopted. it can.

【0116】なお、本発明のポリシランは、電子線、X
線などの高エネルギー線により分解するので、レジスト
材料としての応用も期待できる。この場合、照射する高
エネルギー線の種類と有機ケイ素ポリマー中の置換基と
の組み合わせに応じて、ポジ型としてもネガ型としても
使用できる。これは、高エネルギー線により分解生成し
た低分子量のシラン系化合物が現像液に対して高い溶解
性を示す場合と、高エネルギー線により新たに活性種が
生成してこの活性種との反応により架橋が進行して現像
液に対する溶解性が低下する場合とがあるからである。
The polysilane of the present invention is prepared by using an electron beam, X
Since it decomposes with high energy rays such as rays, it can be expected to be applied as a resist material. In this case, depending on the combination of the type of high energy ray to be irradiated and the substituent in the organosilicon polymer, it can be used as a positive type or a negative type. This is because when a low-molecular-weight silane-based compound decomposed and produced by high energy rays has high solubility in a developer, active species are newly generated by high energy rays and crosslinking occurs due to reaction with this active species. In some cases, and the solubility in the developing solution may decrease.

【0117】上述したように、本発明のポリシランは、
エッチングマスク材料およびレジスト材料などに好適に
用いることができる。
As mentioned above, the polysilane of the present invention is
It can be suitably used as an etching mask material and a resist material.

【0118】また、本発明のポリシランの製造方法にお
いては、反応性の高いSi−H結合をもつハロシランモ
ノマーを原料として用いることができ、固体のポリシラ
ンを容易に合成することが可能となった。
In addition, in the method for producing polysilane of the present invention, a halosilane monomer having a highly reactive Si-H bond can be used as a raw material, and solid polysilane can be easily synthesized. .

【0119】[0119]

【発明の実施の形態】(実施例1)滴下漏斗と還流冷却
管とを備えた4つ口フラスコ中に、無水トルエン136
mLと無水ヘプタン24mLとの混合溶媒を収容し、こ
の混合溶媒中に塩化銅(I)0.50g、15−クラウ
ン−5−エーテル13.26g(0.0602mo
l)、および金属ナトリウム27.6g(1.20mo
l)を加え、アルゴン雰囲気下、溶媒還流温度まで加熱
してナトリウム分散物を調製した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Example 1) In a four-necked flask equipped with a dropping funnel and a reflux condenser, anhydrous toluene 136 was added.
A mixed solvent of 24 mL of anhydrous heptane was stored, and 0.50 g of copper (I) chloride and 13.26 g of 15-crown-5-ether (0.0602mo) were contained in this mixed solvent.
1), and 27.6 g (1.20 mo) of sodium metal.
1) was added, and the mixture was heated to a solvent reflux temperature under an argon atmosphere to prepare a sodium dispersion.

【0120】この分散物を溶媒還流温度に保持したま
ま、無水トルエン34mLと無水ヘプタン6mLとの混
合溶媒に溶解したメチルジクロロシラン58.53g
(0.500mol)を、約30分間かけて滴下漏斗か
ら前述の分散物中に滴下し、さらに溶媒還流温度で3時
間反応させた。
While maintaining the dispersion at the solvent reflux temperature, 58.53 g of methyldichlorosilane dissolved in a mixed solvent of 34 mL of anhydrous toluene and 6 mL of anhydrous heptane.
(0.500 mol) was added dropwise to the above dispersion through the dropping funnel over about 30 minutes, and further reacted at the solvent reflux temperature for 3 hours.

【0121】次いで、無水トルエン20mLに溶解した
トリメチルクロロシラン10.8g(0.10mol)
を加えて、さらに2時間反応させた後、反応溶液を室温
まで冷却した。冷却後の反応溶液にトルエン500ml
を加えて生成した沈殿物を窒素下で加圧濾過し、得られ
た濾液を濃縮した。その溶液にエタノール500mLを
加えて、ポリマーを沈殿させた。
Then, 10.8 g (0.10 mol) of trimethylchlorosilane dissolved in 20 mL of anhydrous toluene.
Was added and the mixture was reacted for another 2 hours, and then the reaction solution was cooled to room temperature. To the reaction solution after cooling, 500 ml of toluene
Was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was pressure-filtered under nitrogen, and the obtained filtrate was concentrated. 500 mL of ethanol was added to the solution to precipitate the polymer.

【0122】こうして得られたポリマーを濾過した後、
トルエンに溶解して得られた溶液をイオン交換水で洗浄
し、次いで無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を
除いた後、減圧下で溶媒を除去し、トルエン100mL
を加えて溶解し、このトルエン溶液をエタノール100
0ml中に滴下した。
After filtering the polymer thus obtained,
The solution obtained by dissolving in toluene was washed with ion-exchanged water, and then dried over anhydrous magnesium sulfate. After removing the desiccant, remove the solvent under reduced pressure, and add 100 mL of toluene.
Is added and dissolved, and this toluene solution is added with ethanol 100
Dropped into 0 ml.

【0123】最後に、沈殿物を濾過し真空乾燥して、下
記化学式で表わされる繰り返し単位を有する淡黄色固体
のポリマー6.56g(29.7%)を得た。
Finally, the precipitate was filtered and dried under vacuum to obtain 6.56 g (29.7%) of a pale yellow solid polymer having a repeating unit represented by the following chemical formula.

【0124】[0124]

【化45】 [Chemical formula 45]

【0125】得られたポリマーの分析結果を以下にまと
める。
The analytical results of the obtained polymer are summarized below.

【0126】1 H−NMR(C6 6 ) δ 0.26,0.46(SiMe),4.02(Si
H),5.05(SiH2 end group or
SiHCl),5.58(SiOH)。
1 H-NMR (C 6 D 6 ) δ 0.26, 0.46 (SiMe), 4.02 (Si
H), 5.05 (SiH 2 end group or
SiHCl), 5.58 (SiOH).

【0127】積分比(積分領域) 3.00(0.2〜
1.0):0.236(3.6〜4.4):0.138
(4.8〜5.3):trace(5.4〜5.8)13 C−NMR(ppm) −9.58,−1.71,
1.33。
Integration ratio (integration area) 3.00 (0.2 to
1.0): 0.236 (3.6 to 4.4): 0.138
(4.8 to 5.3): trace (5.4 to 5.8) 13 C-NMR (ppm) −9.58, −1.71,
1.33.

【0128】IR(KBr) 2960,2890,2
116,1255,1062,862,768。
IR (KBr) 2960,2890,2
116,1255,1062,862,768.

【0129】GPC(THF) Mw=5000 Tg=30℃ (比較例1)滴下漏斗を還流冷却管とを備えた4つ口フ
ラスコに、無水トルエン160mLを収容し、この溶媒
中に塩化銅(I)0.50gおよび金属ナトリウム2
7.6g(1.20mol)を加え、アルゴンガス雰囲
気下、溶媒還流温度まで加熱してナトリウム分散物を調
製した。
GPC (THF) Mw = 5000 Tg = 30 ° C. (Comparative Example 1) 160 mL of anhydrous toluene was placed in a four-necked flask equipped with a dropping funnel and a reflux condenser, and copper chloride (I ) 0.50 g and sodium metal 2
7.6 g (1.20 mol) was added, and the mixture was heated to a solvent reflux temperature under an argon gas atmosphere to prepare a sodium dispersion.

【0130】この分散物を溶媒還流温度に保持したま
ま、無水トルエン40mLに溶解したメチルジクロロシ
ラン58.53g(0.500mol)を約30分間か
けて滴下漏斗から前述の分散物中に滴下し、さらに溶媒
還流温度で3時間反応させた。
While keeping the dispersion at the solvent reflux temperature, 58.53 g (0.500 mol) of methyldichlorosilane dissolved in 40 mL of anhydrous toluene was dropped into the above dispersion through a dropping funnel over about 30 minutes. Further, the reaction was carried out at the solvent reflux temperature for 3 hours.

【0131】次いで、無水トルエン20mLに溶解した
トリメチルクロロシラン10.8g(0.10mol)
を加えて、さらに2時間反応させた後、反応溶液を室温
まで冷却した。冷却後の反応溶液にトルエン500ml
を加えて生成した沈殿物を窒素下で加圧濾過し、得られ
た濾液を濃縮した。その溶液にエタノール500mLを
加えたが、ポリマーは沈殿しなかった。
Next, 10.8 g (0.10 mol) of trimethylchlorosilane dissolved in 20 mL of anhydrous toluene.
Was added and the mixture was reacted for another 2 hours, and then the reaction solution was cooled to room temperature. To the reaction solution after cooling, 500 ml of toluene
Was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was pressure-filtered under nitrogen, and the obtained filtrate was concentrated. 500 mL of ethanol was added to the solution, but the polymer did not precipitate.

【0132】そこで、混合液を濃縮し、メタノールでポ
リマーを再沈殿させた。得られたポリマーを濾過した
後、トルエンに溶解して得られた溶液をイオン交換水で
洗浄し、次いで無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥
剤を除いた後、減圧下で溶媒を除去し、トルエン50m
Lを加えて溶解し、このトルエン溶液をメタノール50
0mL中に滴下したが、沈殿物は極微量しか得られなか
った。
Therefore, the mixed solution was concentrated and the polymer was reprecipitated with methanol. The obtained polymer was filtered, dissolved in toluene, and the resulting solution was washed with ion-exchanged water and then dried over anhydrous magnesium sulfate. After removing the desiccant, the solvent was removed under reduced pressure, and toluene 50m
L was added and dissolved, and this toluene solution was added with methanol 50
It was added dropwise to 0 mL, but only a very small amount of precipitate was obtained.

【0133】(比較例2)滴下漏斗と還流冷却管とを備
えた4つ口フラスコに、無水トルエン136mLと無水
ヘプタン24mLとの混合溶媒を収容し、この混合溶媒
中に15−クラウン−5−エーテル13.26g(0.
060mol)、および金属ナトリウム27.6g
(1.20mol)を加え、アルゴン雰囲気下、溶媒還
流温度まで加熱してナトリウム分散物を調製した。
(Comparative Example 2) A mixed solvent of 136 mL of anhydrous toluene and 24 mL of anhydrous heptane was placed in a four-necked flask equipped with a dropping funnel and a reflux condenser, and 15-crown-5 was added to this mixed solvent. 13.26 g of ether (0.
060 mol), and 27.6 g of metallic sodium
(1.20 mol) was added, and the mixture was heated to a solvent reflux temperature under an argon atmosphere to prepare a sodium dispersion.

【0134】この分散物を溶媒還流温度に保持したま
ま、無水トルエン34mLと無水ヘプタン6mLとの混
合溶媒に溶解したメチルジクロロシラン58.53g
(0.500mol)を約30分間かけて滴下漏斗から
前述の分散物中に滴下し、さらに溶媒還流温度で3時間
反応させた。
While maintaining the dispersion at the solvent reflux temperature, 58.53 g of methyldichlorosilane dissolved in a mixed solvent of 34 mL of anhydrous toluene and 6 mL of anhydrous heptane.
(0.500 mol) was added dropwise to the above-mentioned dispersion through the dropping funnel over about 30 minutes, and further reacted at the solvent reflux temperature for 3 hours.

【0135】次いで、無水トルエン20mLに溶解した
トリメチルクロロシラン10.8g(0.10mol)
を加えて、さらに2時間反応させた後、反応溶液を室温
まで冷却した。冷却後の反応溶液にトルエン500ml
を加えて生成した沈殿物を窒素下で加圧濾過し、得られ
た濾液を濃縮した。その溶液にエタノール500mLを
加え、ポリマーを沈殿させた。
Then, 10.8 g (0.10 mol) of trimethylchlorosilane dissolved in 20 mL of anhydrous toluene.
Was added and the mixture was reacted for another 2 hours, and then the reaction solution was cooled to room temperature. To the reaction solution after cooling, 500 ml of toluene
Was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was pressure-filtered under nitrogen, and the obtained filtrate was concentrated. 500 mL of ethanol was added to the solution to precipitate the polymer.

【0136】こうして得られたポリマーを濾過した後、
トルエンに溶解して得られた溶液をイオン交換水で洗浄
し、次いで無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を
除いた後、減圧下で溶媒を除去し、トルエン100mL
を加えて溶解し、このトルエン溶液をエタノール100
0ml中に滴下した。
After filtering the polymer thus obtained,
The solution obtained by dissolving in toluene was washed with ion-exchanged water, and then dried over anhydrous magnesium sulfate. After removing the desiccant, remove the solvent under reduced pressure, and add 100 mL of toluene.
Is added and dissolved, and this toluene solution is added with ethanol 100
Dropped into 0 ml.

【0137】最後に、沈殿物を濾過し真空乾燥して、ポ
リマー1.61g(7.3%)を得た。
Finally, the precipitate was filtered and dried under vacuum to obtain 1.61 g (7.3%) of polymer.

【0138】GPC(THF) Mw=2000。GPC (THF) Mw = 2000.

【0139】比較例1の結果から、反応性の高いSi−
H結合をもつジハロシランモノマーの重合において、エ
ーテル化合物としてのクラウンエーテルが存在しなけれ
ば、銅化合物を添加した効果が得られないことが明らか
になった。また、クラウンエーテルを添加した場合で
も、銅化合物が存在しない場合には、得られるポリシラ
ンの重量平均分子量が2000程度と低く、さらに収率
も7%と低いことが比較例2の結果に示されている。
From the results of Comparative Example 1, it was confirmed that Si-
In the polymerization of dihalosilane monomer having H bond, it was revealed that the effect of adding the copper compound cannot be obtained unless the crown ether as the ether compound is present. In addition, the results of Comparative Example 2 show that the weight average molecular weight of the obtained polysilane is as low as about 2000 and the yield is also low as 7% when the copper compound is not present even when the crown ether is added. ing.

【0140】すなわち、エーテル化合物と銅化合物との
存在下で合成された実施例1のポリシランは、比較例2
で得られたものと比較して重量平均分子量で2.5倍で
あり、その収率も約3倍と大幅に改善させることができ
た。
That is, the polysilane of Example 1 synthesized in the presence of an ether compound and a copper compound was the same as Comparative Example 2
The weight-average molecular weight was 2.5 times that of the product obtained in 1., and the yield could be greatly improved to about 3 times.

【0141】(実施例2)滴下漏斗と還流冷却管とを備
えた4つ口フラスコ中に、無水トルエン136mLと無
水ヘプタン24mLとの混合溶媒を収容し、この混合溶
媒中に塩化銅(I)0.50g、15−クラウン−5−
エーテル13.24g(0.0602mol)、および
金属ナトリウム27.6g(1.20mol)を加え、
アルゴン雰囲気下、溶媒還流温度まで加熱してナトリウ
ム分散物を調製した。
Example 2 A mixed solvent of 136 mL of anhydrous toluene and 24 mL of anhydrous heptane was placed in a four-necked flask equipped with a dropping funnel and a reflux condenser, and copper (I) chloride was added to this mixed solvent. 0.50 g, 15-crown-5
13.24 g (0.0602 mol) of ether and 27.6 g (1.20 mol) of sodium metal were added,
A sodium dispersion was prepared by heating to a solvent reflux temperature under an argon atmosphere.

【0142】この分散物を溶媒還流温度に保持したま
ま、無水トルエン34mLと無水ヘプタン6mLとの混
合溶媒に溶解したエチルジクロロシラン64.53g
(0.500mol)を、約30分間かけて滴下漏斗か
ら前述の分散物中に滴下し、さらに溶媒還流温度で3時
間反応させた。
While maintaining the dispersion at the solvent reflux temperature, 64.53 g of ethyldichlorosilane dissolved in a mixed solvent of 34 mL of anhydrous toluene and 6 mL of anhydrous heptane.
(0.500 mol) was added dropwise to the above dispersion through the dropping funnel over about 30 minutes, and further reacted at the solvent reflux temperature for 3 hours.

【0143】次いで、無水トルエン20mLに溶解した
トリメチルクロロシラン10.8g(0.10mol)
を加えて、さらに2時間反応させた後、反応溶液を室温
まで冷却した。冷却後の反応溶液にトルエン500ml
を加えて生成した沈殿物を窒素下で加圧濾過し、得られ
た濾液を濃縮した。その溶液にエタノール500mLを
加えて、ポリマーを沈殿させた。
Then, 10.8 g (0.10 mol) of trimethylchlorosilane dissolved in 20 mL of anhydrous toluene.
Was added and the mixture was reacted for another 2 hours, and then the reaction solution was cooled to room temperature. To the reaction solution after cooling, 500 ml of toluene
Was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was pressure-filtered under nitrogen, and the obtained filtrate was concentrated. 500 mL of ethanol was added to the solution to precipitate the polymer.

【0144】こうして得られたポリマーを濾過した後、
トルエンに溶解して得られた溶液をイオン交換水で洗浄
し、次いで無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を
除いた後、減圧下で溶媒を除去し、トルエン100mL
を加えて溶解し、このトルエン溶液をエタノール100
0ml中に滴下した。
After filtering the polymer thus obtained,
The solution obtained by dissolving in toluene was washed with ion-exchanged water, and then dried over anhydrous magnesium sulfate. After removing the desiccant, remove the solvent under reduced pressure, and add 100 mL of toluene.
Is added and dissolved, and this toluene solution is added with ethanol 100
Dropped into 0 ml.

【0145】最後に、沈殿物を濾過し真空乾燥して、下
記化学式で表わされる繰り返し単位を有する淡黄色固体
のポリマー9.45g(32.5%)を得た。
Finally, the precipitate was filtered and dried under vacuum to obtain 9.45 g (32.5%) of a pale yellow solid polymer having a repeating unit represented by the following chemical formula.

【0146】[0146]

【化46】 [Chemical formula 46]

【0147】(実施例3)滴下漏斗と還流冷却管とを備
えた4つ口フラスコ中に、無水トルエン136mLと無
水ヘプタン24mLとの混合溶媒を収容し、この混合溶
媒中に塩化銅(I)0.50g、15−クラウン−5−
エーテル13.24g(0.0602mol)、および
金属ナトリウム27.6g(1.20mol)を加え、
アルゴン雰囲気下、溶媒還流温度まで加熱してナトリウ
ム分散物を調製した。
Example 3 A mixed solvent of 136 mL of anhydrous toluene and 24 mL of anhydrous heptane was placed in a four-necked flask equipped with a dropping funnel and a reflux condenser, and copper (I) chloride was added to this mixed solvent. 0.50 g, 15-crown-5
13.24 g (0.0602 mol) of ether and 27.6 g (1.20 mol) of sodium metal were added,
A sodium dispersion was prepared by heating to a solvent reflux temperature under an argon atmosphere.

【0148】この分散物を溶媒還流温度に保持したま
ま、無水トルエン34mLと無水ヘプタン6mLとの混
合溶媒に溶解したヘキシルジクロロシラン78.55g
(0.500mol)を、約30分間かけて滴下漏斗か
ら前述の分散物中に滴下し、さらに溶媒還流温度で3時
間反応させた。
While maintaining the dispersion at the solvent reflux temperature, 78.55 g of hexyldichlorosilane dissolved in a mixed solvent of 34 mL of anhydrous toluene and 6 mL of anhydrous heptane.
(0.500 mol) was added dropwise to the above dispersion through the dropping funnel over about 30 minutes, and further reacted at the solvent reflux temperature for 3 hours.

【0149】次いで、無水トルエン20mLに溶解した
トリメチルクロロシラン10.8g(0.10mol)
を加えて、さらに2時間反応させた後、反応溶液を室温
まで冷却した。冷却後の反応溶液にトルエン500ml
を加えて生成した沈殿物を窒素下で加圧濾過し、得られ
た濾液を濃縮した。その溶液にエタノール500mLを
加え、ポリマーを沈殿させた。
Then, 10.8 g (0.10 mol) of trimethylchlorosilane dissolved in 20 mL of anhydrous toluene.
Was added and the mixture was reacted for another 2 hours, and then the reaction solution was cooled to room temperature. To the reaction solution after cooling, 500 ml of toluene
Was added to the reaction mixture, and the resulting precipitate was pressure-filtered under nitrogen, and the obtained filtrate was concentrated. 500 mL of ethanol was added to the solution to precipitate the polymer.

【0150】こうして得られたポリマーを濾過した後、
トルエンに溶解して得られた溶液をイオン交換水で洗浄
し、次いで無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を
除いた後、減圧下で溶媒を除去し、トルエン100mL
を加えて溶解して、このトルエン溶液をエタノール10
00ml中に滴下した。
After filtering the polymer thus obtained,
The solution obtained by dissolving in toluene was washed with ion-exchanged water, and then dried over anhydrous magnesium sulfate. After removing the desiccant, remove the solvent under reduced pressure, and add 100 mL of toluene.
Is added and dissolved, and this toluene solution is added with ethanol 10
It was dripped into 00 ml.

【0151】最後に、沈殿物を濾過し真空乾燥して、下
記化学式で表わされる繰り返し単位を有する淡黄色固体
のポリマー17.67g(41.0%)を得た。
Finally, the precipitate was filtered and dried in vacuum to obtain 17.67 g (41.0%) of a pale yellow solid polymer having a repeating unit represented by the following chemical formula.

【0152】[0152]

【化47】 [Chemical 47]

【0153】(実施例4)前述の実施例1で得られたポ
リ(メチルヒドロシラン)2gをトルエン8gに溶解し
て溶液を調製した。この溶液をシリコン基板上にスピン
コーティングし、120℃で1分間加熱した。この際の
膜厚は0.87μmであった。
Example 4 A solution was prepared by dissolving 2 g of poly (methylhydrosilane) obtained in Example 1 above in 8 g of toluene. This solution was spin-coated on a silicon substrate and heated at 120 ° C for 1 minute. The film thickness at this time was 0.87 μm.

【0154】次いで、空気中、290℃で10分間加熱
した後、窒素雰囲気中で450℃で1時間加熱すること
により、シロキサン系絶縁膜(膜厚0.93μm)が形
成された。この絶縁膜の誘電率を測定したところ、2.
7であった。
Next, after heating in air at 290 ° C. for 10 minutes, it was heated in a nitrogen atmosphere at 450 ° C. for 1 hour to form a siloxane insulating film (film thickness 0.93 μm). When the dielectric constant of this insulating film was measured, 2.
It was 7.

【0155】この膜のFT−IR測定から、Si−Hに
基づく吸収が完全に消失したこと、メチル基に基づく吸
収が2964cm-1に存在し、Si−CH3 に基づく吸
収が1276cm-1に存在し、Si−O−Siに基づく
吸収が1133cm-1、1038cm-1に観測された。
これらの結果から、ポリシラン膜のSi−Si結合とS
i−H結合とが酸化されてSi−O−Si結合となり、
ネットワーク状のシロキサン系絶縁膜を形成しているこ
とが確認された。
[0155] From FT-IR measurement of the membrane, the absorption based on Si-H has completely disappeared, the absorption of the methyl group is present in 2964Cm -1, absorption based on Si-CH 3 is the 1276Cm -1 Absorption due to Si-O-Si present was observed at 1133 cm -1 , 1038 cm -1 .
From these results, the Si-Si bond of the polysilane film and the S
The i-H bond is oxidized to become a Si-O-Si bond,
It was confirmed that a network-shaped siloxane-based insulating film was formed.

【0156】(実施例5)実施例2で得られたポリ(エ
チルヒドロシラン)2gをトルエン8gに溶解して溶液
を調製した。この溶液をシリコン基板上にスピンコーテ
ィングし、120℃で1分間加熱した。その後、空気
中、290℃で10分間加熱した後、窒素雰囲気中、4
50℃で1時間加熱することによりシロキサン系絶縁膜
が形成された。この膜の誘電率を測定したところ、2.
6であった。
Example 5 2 g of the poly (ethylhydrosilane) obtained in Example 2 was dissolved in 8 g of toluene to prepare a solution. This solution was spin-coated on a silicon substrate and heated at 120 ° C for 1 minute. Then, after heating in air at 290 ° C. for 10 minutes, in a nitrogen atmosphere, 4
A siloxane-based insulating film was formed by heating at 50 ° C. for 1 hour. When the dielectric constant of this film was measured, 2.
It was 6.

【0157】(実施例6)実施例1で得られたポリ(メ
チルヒドロシラン)2gをトルエン8gに溶解して溶液
を調製した。この溶液をシリコン基板上にスピンコーテ
ィングして、ポリシラン膜を成膜した。このポリシラン
膜に所定のマスクを介して、254nmの波長の光で4
00mJ露光した後、現像液(エタノール(25vol
%)+テトラブチルアンモニウムハイドロキシド水溶液
(75vol%))で現像して、0.5μmのL/Sの
パターンを形成した。
Example 6 2 g of the poly (methylhydrosilane) obtained in Example 1 was dissolved in 8 g of toluene to prepare a solution. This solution was spin-coated on a silicon substrate to form a polysilane film. This polysilane film is exposed to light with a wavelength of 254 nm through a predetermined mask.
After exposure to 00 mJ, a developing solution (ethanol (25 vol
%) + Tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution (75 vol%)) to form a 0.5 μm L / S pattern.

【0158】得られたパターンを実施例5のシロキサン
膜形成と同様の条件で加熱して酸化させた後、このパタ
ーンを観察した。その結果、クラックや剥がれなどは全
く認められなかった。
The obtained pattern was heated and oxidized under the same conditions as in the formation of the siloxane film of Example 5, and then the pattern was observed. As a result, no crack or peeling was observed.

【0159】(実施例7)カリウムジシリサイド4.0
gを粉砕し、乾燥した四塩化炭素150mLに懸濁させ
た。この懸濁液を、アルゴン雰囲気下、40℃の油浴中
で撹拌しながら、一塩化ヨウ素67.4gの四塩化炭素
(50mL)溶液を30分間かけて滴下した。得られた
混合溶液を40℃で24時間撹拌した後、反応液を濃縮
し、さらにヨウ素を昇華させて除去した。
(Example 7) Potassium disilicide 4.0
g was crushed and suspended in 150 mL of dry carbon tetrachloride. A solution of 67.4 g of iodine monochloride in carbon tetrachloride (50 mL) was added dropwise over 30 minutes while stirring the suspension in an oil bath at 40 ° C. under an argon atmosphere. After stirring the obtained mixed solution at 40 ° C. for 24 hours, the reaction solution was concentrated, and iodine was sublimated and removed.

【0160】次いで、四塩化炭素で抽出、濾過し、濾液
を濃縮して赤褐色樹脂状のクロロポリシラン4.0gを
得た。このクロロポリシランをエーテル100mLに溶
解し、氷水浴中で冷却しながらメチルリチウムのエーテ
ル溶液(1.4M)1.5当量分を滴下した。得られた
混合溶液を室温で20時間撹拌した後、メタノール20
mLを滴下して過剰のメチルリチウムを分解し、溶媒と
メタノールとを減圧で除去し、次いで四塩化炭素で抽出
した。溶媒濃縮後、赤橙色樹脂状のメチルポリシラン
1.5gを得た。トルエン/メタノールで再沈を得た。
Then, the mixture was extracted with carbon tetrachloride, filtered, and the filtrate was concentrated to obtain 4.0 g of a reddish brown resinous chloropolysilane. This chloropolysilane was dissolved in 100 mL of ether, and 1.5 equivalents of methyllithium ether solution (1.4 M) was added dropwise while cooling in an ice-water bath. The resulting mixed solution was stirred at room temperature for 20 hours, then methanol 20
mL was added dropwise to decompose excess methyllithium, the solvent and methanol were removed under reduced pressure and then extracted with carbon tetrachloride. After concentrating the solvent, 1.5 g of red-orange resinous methylpolysilane was obtained. Reprecipitation was obtained with toluene / methanol.

【0161】GPC(THF) Mw=11000 (実施例8)アルゴン雰囲気下、ジシラン(50%、
1,1,2,2−テトラクロロシラン−1,2−ジメチ
ルジシランと50%、1,1,2−トリクロロシラン−
1,2,2−トリメチルジシラン混合物)100gに、
テトラブチルフォスフォニウムクロライド(Bu4 PC
l)1.0gを加えて90℃に加熱し、 Bu4 PCl
を溶解した。得られた溶液を徐々に加熱して250℃ま
で昇温し、250℃で1時間加熱した。
GPC (THF) Mw = 11000 (Example 8) Disilane (50%,
1,1,2,2-tetrachlorosilane-1,2-dimethyldisilane and 50% 1,1,2-trichlorosilane-
1,2,2-trimethyldisilane mixture) 100 g,
Tetrabutylphosphonium chloride (Bu 4 PC
l) Add 1.0 g and heat to 90 ° C., add Bu 4 PCl
Was dissolved. The obtained solution was gradually heated to 250 ° C. and heated at 250 ° C. for 1 hour.

【0162】この反応生成物を蒸留し、揮発成分を取り
除いて黄色固体のポリ(メチルシラン)10gを得た。
ポリ(メチルシラン)の全量をトルエン100mLに溶
解し、氷水浴で冷却しながらメチルリチウムのエーテル
溶液(1.4M)0.5当量分を滴下した。得られた混
合溶液を室温で20時間撹拌した後、メタノール20m
lを滴下して過剰のメチルリチウムを分解し、溶媒とメ
タノールとを減圧で除去し、次いでトルエンで抽出し
た。
The reaction product was distilled to remove volatile components to obtain 10 g of yellow solid poly (methylsilane).
The total amount of poly (methylsilane) was dissolved in 100 mL of toluene, and 0.5 equivalent of an ether solution of methyllithium (1.4 M) was added dropwise while cooling with an ice-water bath. After stirring the obtained mixed solution at room temperature for 20 hours, methanol 20m
l was added dropwise to decompose excess methyllithium, the solvent and methanol were removed under reduced pressure, and then extracted with toluene.

【0163】溶媒濃縮後、黄色樹脂状メチルポリシラン
を得た。トルエン/メタノールで再沈し、黄色樹脂状メ
チルポリシラン2.8gを得た。
After concentrating the solvent, a yellow resinous methylpolysilane was obtained. Reprecipitation with toluene / methanol gave 2.8 g of yellow resinous methylpolysilane.

【0164】GPC(THF) Mw=15000
(実施例9)まず、下記化学式で表わされるポリシラン
(Si−H含有率30%)10gをシクロヘキサノン1
00gに溶解して溶液を調製した。
GPC (THF) Mw = 15000
(Example 9) First, 10 g of polysilane (Si-H content 30%) represented by the following chemical formula was added to cyclohexanone 1
A solution was prepared by dissolving in 00 g.

【0165】[0165]

【化48】 [Chemical 48]

【0166】シリコンウェハー上に膜厚500nmのS
iO2 膜を形成し、このSiO2 膜上に前述の溶液を塗
布し、ベークして膜厚250nmのポリシラン膜を形成
した。
On a silicon wafer, S with a film thickness of 500 nm is formed.
An iO 2 film was formed, and the above solution was applied onto the SiO 2 film and baked to form a polysilane film having a film thickness of 250 nm.

【0167】窒素雰囲気下、240℃で5分間加熱する
ことにより、ポリシラン膜を架橋させて不溶化した。次
いで、このポリシラン膜上にポジ型化学増幅型レジスト
TDUR−P007を塗布し、89℃で120秒間ベー
クして膜厚250nmのレジスト膜を形成した。KrF
エキシマレーザーを光源とする縮小露光型ステッパーを
用い、マスクを通して30mJ/cm2 の露光量で露光
し、98℃で120秒間ベークした。露光後のレジスト
膜を0.21規定のTMAH現像液で現像して、0.1
8μmライン・アンド・スペースのレジストパターンを
形成した。得られたレジストパターンの断面をSEM観
察したところ、レジストパターンの側壁に定在波による
波打ち形状は認められなかった。レジストパターンをマ
スクとして、HBr流量50sccm、真空度80mT
orr、励起電力200Wの条件でポリシラン膜をエッ
チングしたところ、垂直な側壁をもつポリシラン膜のパ
ターンが形成された。この上部にはレジストが残ってお
り、十分なエッチング速度比を有することがわかった。
By heating at 240 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere, the polysilane film was crosslinked and made insoluble. Then, a positive chemically amplified resist TDUR-P007 was applied on this polysilane film and baked at 89 ° C. for 120 seconds to form a resist film having a film thickness of 250 nm. KrF
A reduction exposure type stepper using an excimer laser as a light source was used to expose through a mask at an exposure amount of 30 mJ / cm 2 , and baked at 98 ° C. for 120 seconds. The resist film after exposure is developed with a TMAH developing solution of 0.21 N to obtain 0.1
A resist pattern of 8 μm line and space was formed. As a result of SEM observation of the cross section of the obtained resist pattern, no wavy shape due to standing waves was observed on the sidewall of the resist pattern. Using the resist pattern as a mask, HBr flow rate 50 sccm, vacuum degree 80 mT
When the polysilane film was etched under the conditions of orr and excitation power of 200 W, a pattern of the polysilane film having vertical sidewalls was formed. It was found that the resist remained on the upper portion and had a sufficient etching rate ratio.

【0168】次に、ポリシラン膜をマスクとして、C4
8 流量50sccm、CO流量10sccm、Ar流
量100sccm、O2 流量3sccm、真空度10m
Torr、励起電力200Wの条件でSiO2 膜をエッ
チングした。ポリシラン膜のエッチング耐性は十分であ
り、垂直な側壁をもつSiO2 膜パターンが得られた。
また、残ったポリシラン膜は有機アルカリ水溶液または
希フッ酸水溶液で容易に剥離することができた。
Next, using the polysilane film as a mask, C 4
F 8 flow rate 50 sccm, CO flow rate 10 sccm, Ar flow rate 100 sccm, O 2 flow rate 3 sccm, vacuum degree 10 m
The SiO 2 film was etched under the conditions of Torr and excitation power of 200 W. The polysilane film had sufficient etching resistance, and a SiO 2 film pattern having vertical sidewalls was obtained.
Further, the remaining polysilane film could be easily peeled off with an organic alkali aqueous solution or a dilute hydrofluoric acid aqueous solution.

【0169】(実施例10)まず、下記化学式で表わさ
れるポリシラン(Si−H含有率30%)10g、BT
TB 3g、DAF 3g、およびAA−1 0.1g
をシクロヘキサノン100gに溶解して溶液を調製し
た。
(Example 10) First, 10 g of polysilane (Si-H content 30%) represented by the following chemical formula, BT
TB 3g, DAF 3g, and AA-1 0.1g
Was dissolved in 100 g of cyclohexanone to prepare a solution.

【0170】[0170]

【化49】 [Chemical 49]

【0171】シリコンウェハー上に膜厚500nmのS
iO2 膜を形成し、この SiO2膜上に前述の溶液を
塗布し、ベークして膜厚250nmのポリシラン膜を形
成した。
On a silicon wafer, S with a film thickness of 500 nm is formed.
An iO 2 film was formed, and the above-mentioned solution was applied onto this SiO 2 film and baked to form a polysilane film having a film thickness of 250 nm.

【0172】窒素雰囲気下、200℃で5分間加熱する
ことにより、ポリシラン膜を架橋させて不溶化した。次
いで、このポリシラン膜上にポジ型化学増幅型レジスト
TDUR−P007を塗布し、89℃で120秒間ベー
クして膜厚250nmのレジスト膜を形成した。KrF
エキシマレーザーを光源とする縮小露光型ステッパーを
用い、マスクを通して30mJ/cm2 の露光量で露光
し、98℃で120秒間ベークした。露光後のレジスト
膜を0.21規定のTMAH現像液で現像して、0.1
8μmライン・アンド・スペースのレジストパターンを
形成した。得られたレジストパターンの断面をSEM観
察したところ、レジストパターンの側壁に定在波による
波打ち形状は認められなかった。レジストパターンをマ
スクとして、HBr流量50sccm、真空度80mT
orr、励起電力200Wの条件でポリシラン膜をエッ
チングしたところ、垂直な側壁をもつポリシラン膜のパ
ターンが形成された。この上部にはレジストが残ってお
り、十分なエッチング速度比を有することがわかった。
By heating at 200 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere, the polysilane film was crosslinked and insolubilized. Then, a positive chemically amplified resist TDUR-P007 was applied on this polysilane film and baked at 89 ° C. for 120 seconds to form a resist film having a film thickness of 250 nm. KrF
A reduction exposure type stepper using an excimer laser as a light source was used to expose through a mask at an exposure amount of 30 mJ / cm 2 , and baked at 98 ° C. for 120 seconds. The resist film after exposure is developed with a TMAH developing solution of 0.21 N to obtain 0.1
A resist pattern of 8 μm line and space was formed. As a result of SEM observation of the cross section of the obtained resist pattern, no wavy shape due to standing waves was observed on the sidewall of the resist pattern. Using the resist pattern as a mask, HBr flow rate 50 sccm, vacuum degree 80 mT
When the polysilane film was etched under the conditions of orr and excitation power of 200 W, a pattern of the polysilane film having vertical sidewalls was formed. It was found that the resist remained on the upper portion and had a sufficient etching rate ratio.

【0173】次に、ポリシラン膜をマスクとして、C4
8 流量50sccm、CO流量10sccm、Ar流
量100sccm、O2 流量3sccm、真空度10m
Torr、励起電力200Wの条件でSiO2 膜をエッ
チングした。ポリシラン膜のエッチング耐性は十分であ
り、垂直な側壁をもつSiO2 膜パターンが得られた。
また、残ったポリシラン膜は有機アルカリ水溶液または
希フッ酸水溶液で容易に剥離することができた。
Next, using the polysilane film as a mask, C 4
F 8 flow rate 50 sccm, CO flow rate 10 sccm, Ar flow rate 100 sccm, O 2 flow rate 3 sccm, vacuum degree 10 m
The SiO 2 film was etched under the conditions of Torr and excitation power of 200 W. The polysilane film had sufficient etching resistance, and a SiO 2 film pattern having vertical sidewalls was obtained.
Further, the remaining polysilane film could be easily peeled off with an organic alkali aqueous solution or a dilute hydrofluoric acid aqueous solution.

【0174】(実施例11)まず、下記化学式で表わさ
れるポリシラン(Si−H含有率25%)10g、デカ
フェニルペンタシリル−1,5−ジオール3g、BTT
B 3g、AA−20.1gをシクロヘキサノン100
gに溶解して溶液を調製した。
(Example 11) First, 10 g of polysilane (Si-H content 25%) represented by the following chemical formula, 3 g of decaphenylpentasilyl-1,5-diol, BTT.
B 3g, AA-20.1g to cyclohexanone 100
A solution was prepared by dissolving in g.

【0175】[0175]

【化50】 [Chemical 50]

【0176】シリコンウェハー上に膜厚500nmのS
iO2 膜を形成し、このSiO2 膜上に前述の溶液を塗
布し、ベークして膜厚250nmのポリシラン膜を形成
した。
On a silicon wafer, S with a film thickness of 500 nm is formed.
An iO 2 film was formed, and the above solution was applied onto the SiO 2 film and baked to form a polysilane film having a film thickness of 250 nm.

【0177】窒素雰囲気下、160℃で5分間加熱する
ことにより、ポリシラン膜を架橋させて不溶化した。次
いで、このポリシラン膜上にポジ型化学増幅型レジスト
TDUR−P007を塗布し、89℃で120秒間ベー
クして膜厚250nmのレジスト膜を形成した。KrF
エキシマレーザーを光源とする縮小露光型ステッパーを
用い、マスクを通して30mJ/cm2 の露光量で露光
し、98℃で120秒間ベークした。露光後のレジスト
膜を0.21規定のTMAH現像液で現像し、0.18
μmライン・アンド・スペースのレジストパターンを形
成した。得られたレジストパターンの断面をSEM観察
したところ、レジストパターンの側壁に定在波による波
打ち形状は認められなかった。レジストパターンをマス
クとして、Cl2 流量50sccm、真空度80mTo
rr、励起電力200Wの条件でポリシラン膜をエッチ
ングしたところ、垂直な側壁をもつポリシラン膜のパタ
ーンが形成できた。この上部にはレジストが残ってお
り、十分なエッチング速度比を有することがわかった。
The polysilane film was crosslinked and insolubilized by heating at 160 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere. Then, a positive chemically amplified resist TDUR-P007 was applied on this polysilane film and baked at 89 ° C. for 120 seconds to form a resist film having a film thickness of 250 nm. KrF
A reduction exposure type stepper using an excimer laser as a light source was used to expose through a mask at an exposure amount of 30 mJ / cm 2 , and baked at 98 ° C. for 120 seconds. The resist film after exposure is developed with a TMAH developing solution of 0.21 normal to obtain 0.18.
A resist pattern of μm line and space was formed. As a result of SEM observation of the cross section of the obtained resist pattern, no wavy shape due to standing waves was observed on the sidewall of the resist pattern. Using the resist pattern as a mask, Cl 2 flow rate 50 sccm, vacuum degree 80 mTo
When the polysilane film was etched under the conditions of rr and excitation power of 200 W, a pattern of the polysilane film having vertical sidewalls could be formed. It was found that the resist remained on the upper portion and had a sufficient etching rate ratio.

【0178】次に、ポリシラン膜をマスクとして、C4
8 流量50sccm、CO流量10sccm、Ar流
量100sccm、O2 流量3sccm、真空度10m
Torr、励起電力200Wの条件でSiO2 膜をエッ
チングした。ポリシラン膜のエッチング耐性は十分であ
り、垂直な側壁をもつSiO2 膜パターンが得られた。
また、残ったポリシラン膜は有機アルカリ水溶液または
希フッ酸水溶液で容易に剥離することができた。
Next, using the polysilane film as a mask, C 4
F 8 flow rate 50 sccm, CO flow rate 10 sccm, Ar flow rate 100 sccm, O 2 flow rate 3 sccm, vacuum degree 10 m
The SiO 2 film was etched under the conditions of Torr and excitation power of 200 W. The polysilane film had sufficient etching resistance, and a SiO 2 film pattern having vertical sidewalls was obtained.
Further, the remaining polysilane film could be easily peeled off with an organic alkali aqueous solution or a dilute hydrofluoric acid aqueous solution.

【0179】本発明のポリシランは、絶縁膜材料および
レジスト材料として好適に用いられることが、以上の実
施例の結果から確認された。また、本発明の方法によ
り、こうした用途に好適に使用され得る固体状のポリシ
ランを、反応性の高いSi−H結合を有するハロシラン
モノマーから高い収率で容易に合成することが可能とな
った。
From the results of the above examples, it was confirmed that the polysilane of the present invention is preferably used as an insulating film material and a resist material. In addition, the method of the present invention makes it possible to easily synthesize a solid polysilane that can be suitably used for such applications from a halosilane monomer having a highly reactive Si-H bond in a high yield. .

【0180】[0180]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、有
機溶媒に可溶で容易に薄膜にすることができ、機械的強
度の高い膜が形成可能なポリシランが提供される。また
本発明によれば、こうしたポリシランを高い収率で安全
かつ容易に合成し得る方法が提供される。
As described above in detail, according to the present invention, there is provided polysilane which is soluble in an organic solvent, can be easily formed into a thin film, and can form a film having high mechanical strength. Further, according to the present invention, there is provided a method capable of safely and easily synthesizing such polysilane in a high yield.

【0181】本発明のポリシランは、パターニング可能
な低誘電率絶縁材料、エッチングマスク材料あるいはレ
ジスト材料等として最適な材料であり、また本発明の方
法は、一般的なハロシランモノマーの重合にも極めて有
効な合成法として応用することができ、その工業的価値
は絶大である。
The polysilane of the present invention is the most suitable material as a patternable low dielectric constant insulating material, etching mask material, resist material or the like, and the method of the present invention is extremely suitable for the polymerization of general halosilane monomers. It can be applied as an effective synthetic method and its industrial value is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のポリシランを反射防止膜として用いた
酸化シリコン膜の加工工程を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a process of processing a silicon oxide film using polysilane of the present invention as an antireflection film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…シリコン基板 12…絶縁膜 13…ポリシラン膜 14…レジスト膜 11 ... Silicon substrate 12 ... Insulating film 13 ... Polysilane film 14 ... Resist film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−189652(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 77/00 - 77/62 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-11-189652 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C08G 77/00-77/62

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)または下記一般式
(3)で表わされるポリシランの合成方法であって、 【化1】 (上記一般式中、Rは炭素数6以下の置換または無置換
の脂肪族置換基であり、aは0.1以上0.9以下であ
る。R1およびR2は、同一でも異なっていてもよく、そ
れぞれ水素原子、置換または無置換の脂肪族炭化水素基
または芳香族炭化水素基である。) 銅化合物とエーテル化合物とアルカリ金属とを溶媒に加
え、加熱してアルカリ金属分散物を得る工程と、 この分散物の中に、溶媒に溶解したハロシラン化合物を
滴下して反応物を得る工程と、 前記反応物中に、溶媒に溶解したトリメチルシランを加
えて、さらに反応させる工程と、 得られた反応物をイオン交換水で洗浄する工程とを具備
する合成方法。
1. A method for synthesizing a polysilane represented by the following general formula (1) or the following general formula (3), wherein: (In the above general formula, R is a substituted or unsubstituted aliphatic substituent having 6 or less carbon atoms, and a is 0.1 or more and 0.9 or less. R 1 and R 2 may be the same or different. May be a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, respectively.) A copper compound, an ether compound and an alkali metal are added to a solvent and heated to obtain an alkali metal dispersion. A step, a step of dropping a halosilane compound dissolved in a solvent into the dispersion to obtain a reaction product, a step of adding trimethylsilane dissolved in a solvent to the reaction product, and further reacting, And a step of washing the obtained reaction product with ion-exchanged water.
【請求項2】 前記エーテル化合物は、クラウンエーテ
ルまたはその誘導体、またはエチレングリコール誘導体
である請求項5に記載のポリシランの合成方法。
2. The method for synthesizing polysilane according to claim 5, wherein the ether compound is crown ether or a derivative thereof, or an ethylene glycol derivative.
【請求項3】 有機溶媒に可溶性を有し、ガラス転移温
度が−40℃以上であり、一般式(1)で表わされる繰
り返し単位0.1〜0.9モル分率と、残部を占める下
記に示す化学式で表わされる繰り返し単位とを含有する
共重合体を含むポリシラン(ただし、一般式(1)にお
けるRがメチル基であり、残部を占める繰り返し単位が
[1−2]または[1−22]である組み合わせ、Rが
トリフルオロプロピル基であり、残部を占める繰り返し
単位が[1−8]である組み合わせ、Rがヘキシル基で
あり、残部を占める繰り返し単位が[1−50]である
組み合わせ、およびRがトリフルオロブチル基であり、
残部を占める繰り返し単位は[1−51]である組み合
わせを除く。)。 【化2】 (上記一般式(1)中、Rは炭素数6個以下の置換また
は無置換の脂肪族置換基であり、aは、0.1以上0.
9以下である。) 【化3】 【化4】 【化5】 【化6】 【化7】 【化8】 【化9】 【化10】 【化11】 【化12】 【化13】 【化14】 【化15】 【化16】 【化17】
3. A repeating unit having solubility in an organic solvent, a glass transition temperature of −40 ° C. or higher, a repeating unit of 0.1 to 0.9 represented by the general formula (1), and the balance: A polysilane containing a copolymer containing a repeating unit represented by the chemical formula shown in the formula (1)
R is a methyl group, and the repeating unit occupying the rest is
A combination in which R is [1-2] or [1-22], and R is
A trifluoropropyl group, which occupies the rest
A combination in which the unit is [1-8], R is a hexyl group
Yes, the repeating unit occupying the balance is [1-50]
A combination, and R is a trifluorobutyl group,
A combination in which the repeating unit occupying the balance is [1-51]
Excludes omelet. ) . [Chemical 2] (In the general formula (1), R is a substituted or unsubstituted aliphatic substituent having 6 or less carbon atoms, and a is 0.1 or more and 0.
It is 9 or less. ) [Chemical 3] [Chemical 4] [Chemical 5] [Chemical 6] [Chemical 7] [Chemical 8] [Chemical 9] [Chemical 10] [Chemical 11] [Chemical 12] [Chemical 13] [Chemical 14] [Chemical 15] [Chemical 16] [Chemical 17]
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