JP3069655B2 - Polysilmethylene film forming method - Google Patents

Polysilmethylene film forming method

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JP3069655B2
JP3069655B2 JP33113097A JP33113097A JP3069655B2 JP 3069655 B2 JP3069655 B2 JP 3069655B2 JP 33113097 A JP33113097 A JP 33113097A JP 33113097 A JP33113097 A JP 33113097A JP 3069655 B2 JP3069655 B2 JP 3069655B2
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film
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正昭 鈴木
善徳 中田
秀明 永井
猛 奥谷
信男 櫛引
正志 村上
▲琢▼哉 小川
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工業技術院長
ダウ コーニング アジア株式会社
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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、耐熱性を有しかつ
溶解性の乏しいポリシルメチレン膜を基板上に容易に構
築するためのポリシルメチレンの製膜方法及びポリシル
メチレンのパターン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polysilmethylene film forming method and a polysilmethylene pattern forming method for easily constructing a polysilmethylene film having heat resistance and poor solubility on a substrate. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ケイ素を分子骨格中に含む高分子
がケイ素系のセラミックの先駆体としてのみならず、耐
熱性、難燃性を有する材料として注目され、その活発な
開発が進められている。最近、ポリジフェニルシルメチ
レンに紫外光レーザを照射すると発光することが見出さ
れ、その発光作用を使用して、新しい用途の開発が注目
されている。しかしながら、ポリシルメチレンは高い結
晶性を有する熱可塑性高分子であるため、通常の熱可塑
性樹脂同様の成形が理論的には可能であるが、融点が高
く約400〜500℃という高温で成形する必要が有
り、その成形には実際上はかなりの困難を伴う。高分子
材料を電気素子や光素子の部材へ応用する際、基板上へ
薄いフィルムを形成することが重要な技術要素であるこ
とは周知である。溶融成形で形成したフィルムを基板上
に張り合わせるよりも、溶媒に高分子を溶解して塗布す
るのが一般的である。結晶性高分子に共通の短所であり
かつ長所でもある特徴として、有機溶媒に対する溶解性
が極めて乏しいことが挙げられる。ポリシルメチレン、
特に耐熱性の高いポリジフェニルシルメチレンは、ジフ
ェニルスルホンのような特殊な化合物を溶媒として用い
かつ高温でのみで溶解させることが可能である。従っ
て、バーコート、スピンコートという一般的なコーティ
ング技術が適用できず、電子素子、光素子等に使用する
のには問題点が多い。また、無機或いは金属では広く行
われている真空蒸着を始めとするドライプロセスでは、
高分子鎖の切断、劣化が生じるため一般的方法とはいえ
ず、ポリシルメチレンに適用することは困難である。
2. Description of the Related Art In recent years, polymers containing silicon in the molecular skeleton have been attracting attention not only as precursors of silicon-based ceramics but also as materials having heat resistance and flame retardancy. I have. Recently, it has been found that polydiphenylsilmethylene emits light when irradiated with an ultraviolet laser, and the development of new applications using the light-emitting action has attracted attention. However, since polysilmethylene is a thermoplastic polymer having high crystallinity, molding similar to ordinary thermoplastic resin is theoretically possible, but molding is performed at a high melting point and a high temperature of about 400 to 500 ° C. Required, and its molding involves considerable difficulty in practice. It is well known that forming a thin film on a substrate is an important technical element when a polymer material is applied to a member of an electric element or an optical element. In general, rather than laminating a film formed by melt molding on a substrate, a polymer is dissolved in a solvent and applied. One of the common disadvantages and advantages of crystalline polymers is that they have very poor solubility in organic solvents. Polysilmethylene,
Particularly, polydiphenylsilmethylene having high heat resistance can be dissolved only at a high temperature using a special compound such as diphenylsulfone as a solvent. Therefore, general coating techniques such as bar coating and spin coating cannot be applied, and there are many problems in using them for electronic devices, optical devices, and the like. In addition, in a dry process such as vacuum deposition which is widely performed for inorganic or metal,
This method cannot be said to be a general method because the polymer chain is cut or deteriorated, and it is difficult to apply the method to polysilmethylene.

【0003】産業科学技術研究開発第2回ケイ素系高分
子材料シンポジュウム予稿集99ページには、ポリシル
メチレンはジシラシクロブタンを加熱或いは銅或いは銅
化合物を触媒として加え、融解或いは溶液中で開環重合
することで生成することができると開示されている。ポ
リシルメチレンの中で特に高い耐熱性を与えるポリジフ
ェニルシルメチレンは、通常の有機溶媒には全く溶解せ
ず、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルホン等に15
0℃以上の高温で溶解するが、低濃度のものしか得られ
なかった。これは実質的に通常のコーティング法の適用
が困難であることを意味する。
On page 99 of the 2nd Symposium on Silicon Polymer Materials for Industrial Science and Technology Research and Development, polysilmethylene is heated to disilacyclobutane or added with copper or a copper compound as a catalyst, melted or ring-opened in solution. It is disclosed that it can be produced by polymerization. Among polysilmethylenes, polydiphenylsilmethylene, which gives particularly high heat resistance, is not dissolved at all in ordinary organic solvents, and is dissolved in diphenyl ether, diphenylsulfone, etc.
Although dissolved at a high temperature of 0 ° C. or more, only a low concentration was obtained. This means that it is practically difficult to apply ordinary coating methods.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板上にポ
リシルメチレンを製膜する方法及びそのポリシルメチレ
ンのパターンを基板上に形成する方法を提供することを
その課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a polysilmethylene film on a substrate and a method for forming a pattern of the polysilmethylene on the substrate.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、基板上にジシラシク
ロブタン膜を形成し、該膜上に金、白金、パラジウム、
銅及び銀からなる群から選ばれた金属からなる金属微粒
子層を形成した後、該ジシラシクロブタン膜を該ジシラ
シクロブタンから得られるポリシルメチレンの融点未満
の温度で加熱して該ジシラシクロブタンを開環重合させ
ることを特徴とするポリシルメチレンの製膜方法が提供
される。また、本発明によれば、基板上にジシラシクロ
ブタン膜を形成し、該膜上に金、白金、パラジュウム、
銅及び銀からなる群から選ばれた金属からなる金属微粒
子層をパターン状に形成した後該ジシラシクロブタンか
ら得られるポリシルメチレンの融点未満の温度で加熱し
て該ジシラシクロブタンを開環重合させ、次いで金属パ
ターンが施されていないジシラシクロブタン膜を除去す
ることを特徴とするポリシルメチレンのパターン形成方
法が提供される。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have completed the present invention. That is, according to the present invention, a disilacyclobutane film is formed on a substrate, and gold, platinum, palladium,
After forming a metal fine particle layer made of a metal selected from the group consisting of copper and silver, the disilacyclobutane film is heated at a temperature lower than the melting point of polysilmethylene obtained from the disilacyclobutane to form the disilacyclobutane. A polysilmethylene film-forming method characterized by subjecting a compound to ring-opening polymerization. According to the present invention, a disilacyclobutane film is formed on a substrate, and gold, platinum, palladium,
A metal fine particle layer made of a metal selected from the group consisting of copper and silver is formed in a pattern, and then heated at a temperature lower than the melting point of polysilmethylene obtained from the disilacyclobutane to cause ring-opening polymerization of the disilacyclobutane. And then removing the disilacyclobutane film on which the metal pattern has not been applied, thereby providing a method for forming a pattern of polysilmethylene.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明で用いるジシラシクロブタ
ンは下記一般式(1)で表される環状化合物であり、そ
の重合体であるポリシルメチレンは下記一般式(2)で
表される繰返し構造単位を有するポリマーである。 一般式(1):
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The disilacyclobutane used in the present invention is a cyclic compound represented by the following general formula (1), and its polymer, polysilmethylene, is a cyclic compound represented by the following general formula (2). It is a polymer having a structural unit. General formula (1):

【化1】 一般式(2):Embedded image General formula (2):

【化2】 Embedded image

【0007】前記一般式(1)及び(2)において、R
1とR2は同一又は異なるアリール基(aryl group)であ
る。このアリール基は置換アリール基でも非置換アリー
ル基であっても構わない。具体的にはフェニル基、トリ
ル基、ナフチル基等が好ましい。
In the above general formulas (1) and (2), R
1 and R 2 are the same or different aryl groups. This aryl group may be a substituted aryl group or an unsubstituted aryl group. Specifically, a phenyl group, a tolyl group, a naphthyl group and the like are preferable.

【0008】前記一般式(2)で表される繰返し構造単
位を有するポリシルメチレンは、高い耐熱性を有すると
同時に、紫外光レーザ照射によって発光を生じる。その
原料となる芳香族基置換ジシラシクロブタンは、例えば
アウナーら報告の方法により合成することができる
(N.Auner,&J.Grobe,J.Organ
ometal.Chem.,188,151(198
0))。即ち、クロロメチルジフェニルシランを金属マ
グネシウム存在下で2量化することによって合成するこ
とができる。因みに、1,1,3,3−テトラフェニル
−1,3−ジシラシクロブタンの融点は133〜137
℃である。ジシラシクロブタンのケイ素上の置換基は必
ずしも同一種の芳香族基である必要はない。その芳香族
基の種類を変えることによってポリマーの結晶性あるい
は物性が変化するため、目的用途に応じてケイ素上の置
換基を適宜選択する。
The polysilmethylene having a repeating structural unit represented by the general formula (2) has high heat resistance and emits light by irradiation with an ultraviolet laser. The aromatic group-substituted disilacyclobutane used as the raw material can be synthesized, for example, by the method reported by Auner et al. (N. Auner, & J. Grobe, J. Organ).
ometal. Chem. , 188, 151 (198
0)). That is, it can be synthesized by dimerizing chloromethyldiphenylsilane in the presence of metallic magnesium. Incidentally, the melting point of 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-disilacyclobutane is 133 to 137.
° C. The substituents on the silicon of disilacyclobutane need not necessarily be of the same aromatic group. Since the crystallinity or physical properties of the polymer are changed by changing the type of the aromatic group, a substituent on silicon is appropriately selected according to the intended use.

【0009】本発明は基板上にジシラシクロブタン膜を
形成し、その上に所定の金属微粒子層を形成し、これを
加熱して開環重合によりポリシルメチレンを得るもので
ある。前記ジシラシクロブタン膜は、好適には、蒸着法
により形成される。この場合には、ジシラシクロブタン
を減圧下において加熱気化させ、基板上に推積させる。
この方法においては、基板表面を蒸着速度を速めるため
ジシラシクロブタンの開環反応を起こさない温度に加熱
しておいても構わない。前記蒸着法には、スパッタ法
や、CVD法、真空蒸着法等が包含される。また、基板
上にジシラシクロブタン膜を形成する他の方法として
は、ジシラシクロブタンの有機溶媒溶液をスピンコート
法やバーコート法、浸漬法等によって基板上に塗布し、
乾燥する方法が挙げられる。ジシラシクロブタンを溶解
させるための有機溶媒としては、トルエン、キシレン等
の芳香族炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、塩化
エチレン等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。その
乾燥雰囲気としては、大気、不活性ガス、真空雰囲気等
が採用される。ジシラシクロブタン膜の厚さは重要では
なく、目的、用途に応じて設定される。
According to the present invention, a disilacyclobutane film is formed on a substrate, a predetermined metal fine particle layer is formed thereon, and this is heated to obtain polysilmethylene by ring-opening polymerization. The disilacyclobutane film is preferably formed by an evaporation method. In this case, the disilacyclobutane is heated and vaporized under reduced pressure and deposited on the substrate.
In this method, the substrate surface may be heated to a temperature at which the ring-opening reaction of disilacyclobutane does not occur in order to increase the deposition rate. The vapor deposition method includes a sputtering method, a CVD method, a vacuum vapor deposition method, and the like. Further, as another method of forming a disilacyclobutane film on the substrate, an organic solvent solution of disilacyclobutane is applied on the substrate by a spin coating method, a bar coating method, an immersion method, or the like,
Drying method is mentioned. Examples of the organic solvent for dissolving disilacyclobutane include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and ethylene chloride. As the drying atmosphere, air, an inert gas, a vacuum atmosphere, or the like is used. The thickness of the disilacyclobutane film is not important and is set according to the purpose and use.

【0010】前記基板としては、シリコンウエハー、金
属、セラミックス、プラスチック等の各種の材料からな
るものが使用される。基板の表面形状は、平面状や、曲
面状、球面状等の各種の形状であることができる。
As the substrate, those made of various materials such as silicon wafers, metals, ceramics, plastics and the like are used. The surface shape of the substrate can be various shapes such as a flat shape, a curved shape, and a spherical shape.

【0011】前記のようにして基板上に形成されたジシ
ラシクロブタン膜上には、金属微粒子層を形成するが、
このためには、蒸着法、スパッタリング法、レーザーア
ブレーション法等を用いることができる。使用される金
属は、金、白金、パラジウム、銅及び銀から選ばれる1
種の金属または2種以上の金属の組合せでもよい。
A metal fine particle layer is formed on the disilacyclobutane film formed on the substrate as described above.
For this purpose, an evaporation method, a sputtering method, a laser ablation method, or the like can be used. The metal used is selected from gold, platinum, palladium, copper and silver.
One kind of metal or a combination of two or more kinds of metals may be used.

【0012】次に、前記のようにして基板上に形成さ
れ、表面層として金属微粒子層が形成されたジシラシク
ロブタン膜は、これを該ジシラシクロブタンから得られ
るポリシルメチレンの融点未満の温度で加熱する。この
加熱によって、金属微粒子が、ジシラシクロブタン膜中
に拡散してそのジシラシクロブタンの開環重合を誘起さ
せる。これによって、基板上のジシラシクロブタン膜
は、ポリシルメチレン膜に変換される。尚、該金属微粒
子層は、金属微粒子がジシラシクロブタン膜中に拡散し
うるならば、その厚さは重要でなく、連続相であること
もない。前記ジシラシクロブタン膜の加熱温度は、その
ジシラシクロブタンが開環重合する温度であればよく、
その融点より低い温度でもよいが、得られる重合体膜の
内部応力を除去した安定な構造の重合膜を迅速に形成す
るには、その融点以上の温度であることが好ましい。ま
た、得られる重合膜の融点以上の温度では、その重合膜
の流動変形が起るので好ましくない。従って、前記加熱
温度は、そのジシラシクロブタンの融点よりも30〜5
0℃低い温度から、重合体の融点より低い温度であり、
好ましくはジシラシクロブタンの融点以上でその重合体
(ポリシルメチレン)の融点より低い温度である。ジシ
ラシクロブタンがテトラフェニルジシラシクロブタンの
場合には、その融点である137℃からその重合体(ポ
リジフェニルシルメチレン)の融点である350℃の範
囲の温度の使用が好ましい。さらに、重合速度の点から
は、高い温度の使用が好ましく、特に、テトラフェニル
ジシラシクロブタンがポリジフェニルシルメチレンに完
全に相転移する温度は約210℃であることから、20
0〜300℃の温度の使用がより好ましい。加熱雰囲気
は特に制約されず、不活性ガス雰囲気、真空雰囲気、空
気雰囲気等である。
Next, the disilacyclobutane film formed on the substrate as described above and having the fine metal particle layer formed thereon as the surface layer is heated to a temperature lower than the melting point of polysilmethylene obtained from the disilacyclobutane. Heat with. By this heating, the metal fine particles diffuse into the disilacyclobutane film to induce ring-opening polymerization of the disilacyclobutane. Thus, the disilacyclobutane film on the substrate is converted into a polysilmethylene film. The thickness of the metal fine particle layer is not important as long as the metal fine particles can diffuse into the disilacyclobutane film, and the metal fine particle layer is not a continuous phase. The heating temperature of the disilacyclobutane film may be a temperature at which the disilacyclobutane undergoes ring-opening polymerization,
Although the temperature may be lower than the melting point, the temperature is preferably higher than the melting point in order to quickly form a polymer film having a stable structure from which the internal stress of the obtained polymer film has been removed. Further, at a temperature higher than the melting point of the obtained polymer film, the polymer film is undesirably deformed by flowing. Therefore, the heating temperature is 30 to 5 times lower than the melting point of the disilacyclobutane.
0 ° C. lower than the melting point of the polymer,
Preferably, the temperature is higher than the melting point of disilacyclobutane and lower than the melting point of the polymer (polysilmethylene). When the disilacyclobutane is tetraphenyldisilacyclobutane, it is preferable to use a temperature in the range of 137 ° C, which is the melting point, to 350 ° C, which is the melting point of the polymer (polydiphenylsilmethylene). Further, from the viewpoint of the polymerization rate, it is preferable to use a high temperature. In particular, since the temperature at which tetraphenyldisilacyclobutane completely undergoes a phase transition to polydiphenylsilmethylene is about 210 ° C., it is preferable to use a high temperature.
It is more preferred to use a temperature of 0-300C. The heating atmosphere is not particularly limited, and may be an inert gas atmosphere, a vacuum atmosphere, an air atmosphere, or the like.

【0013】前記加熱によるジシラシクロブタンの重合
は、酸素によって禁止されない機構で重合が進行してい
ることを示す。加熱によってジシラシクロブタンの開環
重合が生じ、ポリシルメチレンが生成したことは、その
赤外吸収スペクトルを観測することにより確認すること
ができる。即ち、その赤外吸収スペクトルを測定する
と、ポリシルメチレン構造に由来するブロードなピーク
が900cm-1〜1000cm-1に、ジシラシクロブタ
ンに特徴的な950cm-1付近の鋭いピークに代わって
現われることからジシラシクロブタンが開環重合したこ
とが容易に確認される。
The above-mentioned polymerization of disilacyclobutane by heating indicates that the polymerization is proceeding by a mechanism not inhibited by oxygen. The fact that ring-opening polymerization of disilacyclobutane occurs by heating and polysilmethylene is formed can be confirmed by observing its infrared absorption spectrum. That is, when measuring the infrared absorption spectrum, the broad peaks 900cm -1 ~1000cm -1 derived from polysilsesquioxane methylene structure, to appear on behalf of the sharp peak around characteristic of 950 cm -1 to disilacyclobutane From this, it is easily confirmed that ring-opening polymerization of disilacyclobutane was performed.

【0014】このようにして得られたポリシルメチレン
膜表面からは金属微粒子層が消失することが確認されて
いる。つまり、加熱による重合工程中に金属微粒子がジ
シラシクロブタン中に拡散し、その結果、重合膜中に分
散する。ESCAを用いて表面観測したとき金属原子を
示すピーク強度は極端に微弱であるが、その膜をエッチ
ングしていくと膜内部に金属が分布していることが認め
られている。
It has been confirmed that the fine metal particle layer disappears from the surface of the polysilmethylene film thus obtained. That is, the metal fine particles diffuse into the disilacyclobutane during the polymerization step by heating, and as a result, are dispersed in the polymerized film. When the surface is observed using ESCA, the peak intensity indicating a metal atom is extremely weak, but it is recognized that the metal is distributed inside the film as the film is etched.

【0015】因みに、予め本発明で使用される金属微粒
子膜を基板上に形成させておき、その上にテトラフェニ
ルジシラシクロブタン膜を形成させて同様の加熱条件で
処理しても、目的とするポリジフェニルシルメチレンは
実質上生成しない。また、金属微粒子層を有していない
テトラフェニルジシラシクロブタン膜は同一条件では重
合しない。本発明におけるテトラフェニルジシラシクロ
ブタンの重合機構は現時点では定かでないが、金属微粒
子がテトラフェニルジシラシクロブタン膜中に拡散し、
酸素に影響されない機構で重合が進行するものと考えら
れている。
Incidentally, even if a metal fine particle film used in the present invention is previously formed on a substrate, and a tetraphenyldisilacyclobutane film is formed thereon and then treated under the same heating conditions, the object can be achieved. Substantially no polydiphenylsilmethylene is formed. Further, the tetraphenyldisilacyclobutane film having no metal fine particle layer does not polymerize under the same conditions. The polymerization mechanism of tetraphenyldisilacyclobutane in the present invention is not known at present, but metal fine particles diffuse into the tetraphenyldisilacyclobutane film,
It is believed that the polymerization proceeds by a mechanism that is not affected by oxygen.

【0016】本発明では、金属微粒子層をパターン状に
ジシラシクロブタン膜上に形成させて上記と同様に加熱
することによって、ポリシルメチレンのパターンを容易
に作成することができる。金属微粒子層が施されていな
い部分のジシラシクロブタン膜は、上述の温度処理だけ
では重合しないため、ジシラシクロブタンを溶解する溶
媒で溶解除去するか、或いは、ジシラシクロブタンの蒸
気圧が190℃において10-3mmHg程度であるから
真空中で加熱して蒸発或いは昇華させて除去することが
できる。
In the present invention, a polysilmethylene pattern can be easily formed by forming a metal fine particle layer in a pattern on a disilacyclobutane film and heating it in the same manner as described above. Since the disilacyclobutane film in the portion where the metal fine particle layer is not applied is not polymerized only by the above-described temperature treatment, the disilacyclobutane film is dissolved and removed with a solvent that dissolves disilacyclobutane, or the vapor pressure of disilacyclobutane is 190 ° C. Is about 10 −3 mmHg, it can be removed by heating in a vacuum to evaporate or sublimate.

【0017】上述のように基板上に形成されたポリジフ
ェニルシルメチレンはKrFレーザ光を照射すると青白
い発光を呈する。即ち、通常のポリジフェニルシルメチ
レンと同様に、0.01W/cm2の出力で5Hzの周
波数のレーザを1秒照射すると、550nm付近に発光
極大を有するブロードな発光が観測され、発光の減衰も
まったく同様に0.5秒後には最初の発光強度の約50
%に減衰し、従来公知の方法で得られたポリジフェニル
シルメチレン単体の場合と差異のない発光挙動が確認さ
れた。
The polydiphenylsilmethylene formed on the substrate as described above emits pale light when irradiated with KrF laser light. That is, similarly to ordinary polydiphenylsilmethylene, when a laser having a frequency of 5 Hz is irradiated for 1 second at an output of 0.01 W / cm 2 , broad emission having an emission maximum near 550 nm is observed, and attenuation of emission is also observed. Similarly, after 0.5 seconds, the initial luminescence intensity is about 50%.
%, And a luminescence behavior not different from that of the polydiphenylsilmethylene simple substance obtained by a conventionally known method was confirmed.

【0018】ポリシルメチレン膜の表面粗さは、ジシラ
シクロブタン膜上に形成する金属微粒子層の種類によっ
て調節することができる。即ち、金属微粒子層の厚さが
一定の場合、金属が銅では表面粗さは500nm、金で
は100〜200nm、白金では10nm以下となる。
紫外光レーザを照射して発光を検出する際に、表面粗さ
が小さいときは表面における散乱が少ないため発光像が
鮮明になる効果が有る。前記表面粗さは、AFMで測定
される。なお、ポリシルメチレン膜の紫外レーザーの照
射による発光については、特開平9−208945号公
報に詳述されている。
The surface roughness of the polysilmethylene film can be adjusted by the type of the fine metal particle layer formed on the disilacyclobutane film. That is, when the thickness of the metal fine particle layer is constant, the surface roughness is 500 nm for copper, 100 to 200 nm for gold, and 10 nm or less for platinum.
When detecting the light emission by irradiating an ultraviolet laser, when the surface roughness is small, there is little scattering on the surface, so that there is an effect that the emission image becomes clear. The surface roughness is measured by AFM. The emission of the polysilmethylene film by ultraviolet laser irradiation is described in detail in JP-A-9-208945.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明により、基板上への薄膜形成を含
めてポリシルメチレン膜の形成が可能となり、レーザ照
射による発光現象を利用したレーザ光検出素子等への応
用が容易になる。更に、ポリシルメチレンを炭化ケイ素
前駆体として利用することによって気相法以外での炭化
ケイ素膜形成が可能となり、新たな炭化ケイ素膜形成法
が示唆される。
According to the present invention, it is possible to form a polysilmethylene film including the formation of a thin film on a substrate, and it is easy to apply the present invention to a laser light detecting element utilizing a light emission phenomenon by laser irradiation. Furthermore, by using polysilmethylene as a silicon carbide precursor, a silicon carbide film can be formed by a method other than the gas phase method, and a new silicon carbide film formation method is suggested.

【0020】[0020]

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳述する。Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.

【0021】参考例1 1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジシラシク
ロブタン([Ph2SiCH22)の合成 クロロメチルジフェニルクロロシランをクロロメチルト
リクロロシランとフェニルマグネシウムクロリドとから
常法にしたがって得た。このクロロメチルジフェニルク
ロロシラン(20g)を2.5gのマグネシウム削り状
片を含む100mlのテトラヒドロフラン中に2時間か
けて滴下した。滴下終了後、撹拌しながら5時間加熱還
流したあとトルエン80mlを加え、冷却後100ml
の水を加えた。有機相を分液し水洗した後、硫酸マグネ
シウム上で乾燥した。減圧下に有機相より溶媒をロータ
リーエバポレーターにて留去してテトラフェニルジシラ
シクロブタンの粗結晶14g(ほぼ定量的)を得た。こ
の粗結晶をエーテルから再結晶して融点133〜137
℃(DSC測定、昇温速度10℃/min)を示す結晶
を得た。
Reference Example 1 Synthesis of 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-disilacyclobutane ([Ph 2 SiCH 2 ] 2 ) Chloromethyldiphenylchlorosilane was prepared from chloromethyltrichlorosilane and phenylmagnesium chloride. Obtained according to a conventional method. This chloromethyldiphenylchlorosilane (20 g) was dropped into 100 ml of tetrahydrofuran containing 2.5 g of magnesium shavings over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was refluxed for 5 hours while stirring, and then 80 ml of toluene was added.
Water was added. The organic phase was separated, washed with water and dried over magnesium sulfate. The solvent was distilled off from the organic phase under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 14 g (almost quantitative) of crude crystals of tetraphenyldisilacyclobutane. The crude crystals were recrystallized from ether to give a melting point of 133-137.
Crystals having a temperature of 10 ° C (DSC measurement, heating rate 10 ° C / min) were obtained.

【0022】実施例1 再結晶した1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−
ジシラシクロブタンを更に昇華精製した後、シリコーン
ウエハー上に10-3Torrで真空蒸着して厚さ約4ミ
クロンの膜を形成し、その上に銅を10-3Torrの空
気プラズマでスパッタして約4nmの銅微粒子層を形成
した。これを真空チャンバーから取り出し、予め280
℃に加熱した加熱炉で、10分間空気中で加熱した。
生成した膜の赤外吸収スペクトルを測定した。4員環構
造のC−Si結合に基づく937cm-1の吸収帯が消失
し、ポリシルメチレン骨格に起因する1074,105
1,779cm-1の吸収帯の出現により、テトラフェニ
ルジシラシクロブタンが開環重合したことが確認され
た。また、同赤外吸収スペクトルが、熱重合で得たポリ
ジフェニルシルメチレンの赤外吸収スペクトルと同じで
あることからも、ポリジフェニルシルメチレンが生成し
たことが確認された。
Example 1 Recrystallized 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-
After further sublimating and purifying the disilacyclobutane, a film having a thickness of about 4 μm is formed on the silicone wafer by vacuum deposition at 10 −3 Torr, and copper is sputtered thereon with air plasma of 10 −3 Torr. A copper fine particle layer of about 4 nm was formed. This is taken out of the vacuum chamber and 280
Heated in air in a heating furnace heated to 10 ° C for 10 minutes.
The infrared absorption spectrum of the formed film was measured. The absorption band at 937 cm -1 based on the C-Si bond of the 4-membered ring structure disappears, and 1074 and 105 due to the polysilmethylene skeleton.
The appearance of an absorption band at 1,779 cm −1 confirmed that ring opening polymerization of tetraphenyldisilacyclobutane had occurred. In addition, it was confirmed that polydiphenylsilmethylene was formed, since the infrared absorption spectrum was the same as that of polydiphenylsilmethylene obtained by thermal polymerization.

【0023】実施例2 実施例1と同様に製膜した1,1,3,3−テトラフェ
ニル−1,3−ジシラシクロブタン膜上に金を10-3
orrで空気プラスマでスパッタして約3nmの金微粒
子層を形成した。これをアルゴン中、280℃で10分
加熱した。得られた重合体膜の赤外吸収スペクトルを測
定した。前記実施例1の場合と同じスペクトルが観測さ
れ、ポリジフェニルシルメチレンの生成が確認された。
Example 2 Gold was deposited on a 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-disilacyclobutane film formed in the same manner as in Example 1 by 10 -3 T.
A gold particle layer of about 3 nm was formed by sputtering with an air plasma at orr. This was heated at 280 ° C. for 10 minutes in argon. The infrared absorption spectrum of the obtained polymer film was measured. The same spectrum as in Example 1 was observed, and the formation of polydiphenylsilmethylene was confirmed.

【0024】実施例3 プラチナを蒸着したほかは実施例1同様に実験を行い、
重合体膜を得た。その赤外吸収スペクトルを測定した。
実施例1及び実施例2と同じスペクトルが観測され、ポ
リジフェニルシルメチレンの生成が確認された。
Example 3 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that platinum was deposited.
A polymer film was obtained. The infrared absorption spectrum was measured.
The same spectrum as in Example 1 and Example 2 was observed, and formation of polydiphenylsilmethylene was confirmed.

【0025】実施例4 実施例2と同様の条件でマスクを介して金微粒子層を形
成した。これを真空中、250℃で15分加熱したとこ
ろ、金属パターンが施されていない膜部分は加熱中に昇
華し、その金属パターンに対応するポリジフェニルシル
メチレンパターンが基板上に形成された。マスクで覆わ
れていた部分の赤外吸収スペクトルでは、1,1,3,
3−テトラフェニル−1,3−ジシラシクロブタン及び
ポリジフェニルシルメチレンの赤外吸収スペクトルはい
ずれも観測されず、マスクで覆われていない部分(金属
パターンが施された部分)では前記実施例2の場合とま
ったく同じ赤外吸収スペクトルが観測された。これにK
rFレーザ(AQX−150、MPB社製、)を用い、
248nmの光を0.11W/cm2の出力で5Hzの
パルスを1秒照射したところ、400〜600nmにか
けて発光が観測された。これは、熱重合で生成したポリ
ジフェニルシルメチレンの発光と同一の発光であった。
Example 4 A gold fine particle layer was formed through a mask under the same conditions as in Example 2. When this was heated in a vacuum at 250 ° C. for 15 minutes, the portion of the film where no metal pattern was applied sublimated during heating, and a polydiphenylsilmethylene pattern corresponding to the metal pattern was formed on the substrate. In the infrared absorption spectrum of the portion covered by the mask,
None of the infrared absorption spectra of 3-tetraphenyl-1,3-disilacyclobutane and polydiphenylsilmethylene were observed, and the portion not covered by the mask (the portion on which the metal pattern was applied) was the same as in Example 2 above. The same infrared absorption spectrum as in the case of was observed. To this
Using an rF laser (AQX-150, manufactured by MPB),
When a 248 nm light was irradiated with a 5 Hz pulse at an output of 0.11 W / cm 2 for 1 second, light emission was observed from 400 to 600 nm. This was the same light emission as that of polydiphenylsilmethylene generated by thermal polymerization.

【0026】実施例5 実施例1において、白金/パラジュウム=80/20
(重量比)の組成の合金をスパッタしたほかはまったく
同様にして実験を行った。得られた重合体膜の赤外吸収
スペクトルを測定したところ、ポリジフェニルシルメチ
レンと同じスペクトルが観測され、ポリジフェニルシル
メチレンが生成したことが確認された。
Example 5 In Example 1, platinum / palladium = 80/20
The experiment was performed in exactly the same manner except that an alloy having a composition (weight ratio) was sputtered. When the infrared absorption spectrum of the obtained polymer film was measured, the same spectrum as that of polydiphenylsilmethylene was observed, and it was confirmed that polydiphenylsilmethylene was generated.

【0027】実施例6 実施例1、実施例2、実施例3で生成したポリジフェニ
ルシルメチレン膜の表面粗さをAFMで測定した。銅で
は表面粗さはおおよそ430nm、金では135nm、
白金では2nmであった。テトラフェニルジシラシクロ
ブタン膜上にスパッタする金属によって表面粗さが異な
った。尚、表面粗さの測定には、セイコーインスソルメ
ンツ社製SPA300を使用した。
Example 6 The surface roughness of the polydiphenylsilmethylene films formed in Examples 1, 2 and 3 was measured by AFM. The surface roughness is approximately 430 nm for copper, 135 nm for gold,
For platinum, it was 2 nm. The surface roughness varied depending on the metal sputtered on the tetraphenyldisilacyclobutane film. The surface roughness was measured using a SPA300 manufactured by Seiko Instruments Inc.

【0028】比較例1 銅微粒子層をシリコン基板上に形成しておき、その上に
1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジシラシク
ロブタンを蒸着し、実施例1と同じ条件で加熱したが、
ポリジフェニルシルメチレンは生成しなかった。
Comparative Example 1 A copper fine particle layer was formed on a silicon substrate, and 1,1,3,3-tetraphenyl-1,3-disilacyclobutane was deposited thereon. But heated,
No polydiphenylsilmethylene was formed.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正昭 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 中田 善徳 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 永井 秀明 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 奥谷 猛 北海道札幌市豊平区月寒東2条17丁目2 番1号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 櫛引 信男 神奈川県藤沢市辻堂元町2−21−10− 305 (72)発明者 村上 正志 神奈川県秦野市尾尻389−3 (72)発明者 小川 ▲琢▼哉 神奈川県秦野市千村286−10 審査官 原田 隆興 (56)参考文献 特開 平8−109266(JP,A) 特開 平7−196807(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08G 77/60 G08J 5/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masaaki Suzuki 2-17-1, Tsukikan East, Toyohira-ku, Sapporo-city, Hokkaido Inside the Institute of Industrial Technology, Hokkaido Institute of Industrial Technology (72) Inventor Yoshinori Nakata Tsukikan, Toyohira-ku, Sapporo, Hokkaido Higashi 2-Jo 17-2-1, Hokkaido Institute of Industrial Technology, Hokkaido Institute of Industrial Technology (72) Inventor Hideaki Nagai Hokkaido Sapporo City, Toyohira-ku, Tsukikan Higashi 2-Jo 17-2-1, Hokkaido Institute of Technology, Hokkaido Institute of Industrial Technology (72) Inventor Takeshi Okutani 2-1-1-17 Tsukikan-Higashi, Toyohira-ku, Sapporo-city, Hokkaido In-house Hokkaido Institute of Industrial Technology (72) Inventor Nobuo Kushibiki 2-21-10-305, Tsujido Motomachi, Fujisawa-shi, Kanagawa-ken (72) Inventor Masashi Murakami 389-3 Ojiri, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor ▲ Taku ▼ ya 286-10 Chimura, Hadano-shi, Kanagawa Examiner Takayuki Harada (56 References JP-A-8-109266 (JP, A) JP-A-7-196807 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G08G 77/60 G08J 5/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上にジシラシクロブタン膜を形成
し、該膜上に金、白金、パラジウム、銅及び銀からなる
群から選ばれた金属からなる金属微粒子層を形成した
後、該ジシラシクロブタン膜を該ジシラシクロブタンか
ら得られるポリシルメチレンの融点未満の温度で加熱し
て該ジシラシクロブタンを開環重合させることを特徴と
するポリシルメチレンの製膜方法。
1. A disilacyclobutane film is formed on a substrate, and a metal fine particle layer made of a metal selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, copper and silver is formed on the film. A method for forming a polysilmethylene film, comprising heating a cyclobutane film at a temperature lower than the melting point of polysilmethylene obtained from the disilacyclobutane to cause ring-opening polymerization of the disilacyclobutane.
【請求項2】 金属粒子層を形成する金属が金、白金、
パラジュウム、銅及び銀からなる群から選択され、0.
5〜1000nmの範囲で表面粗さが調節される請求項
1項記載のポリシルメチレンの製膜方法。
2. The method according to claim 1, wherein the metal forming the metal particle layer is gold, platinum,
Selected from the group consisting of palladium, copper and silver;
The method for forming a polysilmethylene according to claim 1, wherein the surface roughness is adjusted within a range of 5 to 1000 nm.
【請求項3】 基板上にジシラシクロブタン膜を形成
し、該膜上に金、白金、パラジュウム、銅及び銀からな
る群から選ばれた金属からなる金属微粒子層をパターン
状に形成した後、該ジシラシクロブタンから得られるポ
リシルメチレンの融点未満の温度で加熱して該ジシラシ
クロブタンを開環重合させ、次いで金属パターンが施さ
れていないジシラシクロブタン膜を除去することを特徴
とするポリシルメチレンのパターン形成方法。
3. A disilacyclobutane film is formed on a substrate, and a metal fine particle layer made of a metal selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, copper and silver is formed on the film in a pattern. Heating the polysilmethylene obtained from the disilacyclobutane at a temperature lower than the melting point of the disilacyclobutane to cause ring-opening polymerization of the disilacyclobutane, and then removing the disilacyclobutane film on which the metal pattern is not applied. A method for forming a lmethylene pattern.
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