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JP4904047B2 - Method for producing borazine compound and reaction vessel for borazine compound synthesis - Google Patents

Method for producing borazine compound and reaction vessel for borazine compound synthesis Download PDF

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JP4904047B2
JP4904047B2 JP2005337685A JP2005337685A JP4904047B2 JP 4904047 B2 JP4904047 B2 JP 4904047B2 JP 2005337685 A JP2005337685 A JP 2005337685A JP 2005337685 A JP2005337685 A JP 2005337685A JP 4904047 B2 JP4904047 B2 JP 4904047B2
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哲也 山本
卓也 神山
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

本発明は、ボラジン化合物に関する。ボラジン化合物は、例えば、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層、エッチストッパー層を形成するために用いられる。   The present invention relates to a borazine compound. The borazine compound is used, for example, to form an interlayer insulating film for semiconductor, a barrier metal layer, and an etch stopper layer.

情報機器の高性能化に伴い、LSIのデザインルールは、年々微細になっている。微細なデザインルールのLSI製造においては、LSIを構成する材料も高性能で、微細なLSI上でも機能を果たすものでなければならない。   As the performance of information equipment increases, LSI design rules become finer year by year. In the manufacture of LSIs with fine design rules, the materials that make up LSIs must also have high performance and function on fine LSIs.

例えば、LSI中の層間絶縁膜に用いられる材料に関していえば、高い誘電率は信号遅延の原因となる。微細なLSIにおいては、この信号遅延の影響が特に大きい。このため、層間絶縁膜として用いられ得る、新たな低誘電率材料の開発が所望されていた。また、層間絶縁膜として使用されるためには、誘電率が低いだけでなく、耐湿性、耐熱性、機械的強度などの特性にも優れている必要がある。   For example, regarding materials used for interlayer insulating films in LSIs, a high dielectric constant causes signal delay. In a fine LSI, the influence of this signal delay is particularly great. For this reason, development of a new low dielectric constant material that can be used as an interlayer insulating film has been desired. Further, in order to be used as an interlayer insulating film, it is necessary not only to have a low dielectric constant but also to be excellent in characteristics such as moisture resistance, heat resistance and mechanical strength.

かような要望に応えるものとして、分子内にボラジン環骨格を有するボラジン化合物が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。ボラジン化合物は分子分極率が小さいため、形成される被膜は低誘電率である。その上、形成される被膜は、耐熱性にも優れる。   As a response to such a demand, a borazine compound having a borazine ring skeleton in the molecule has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Since the borazine compound has a low molecular polarizability, the formed film has a low dielectric constant. In addition, the formed film is excellent in heat resistance.

ボラジン化合物としては、これまでに種々の化合物が提案されている。例えば、ホウ素部位がアルキル基で置換されたアルキルボラジン化合物は、低誘電率材料として非常に優れた特性を有する(例えば、特許文献2を参照)。
特開2000−340689号公報 特開2003−119289号公報
Various compounds have been proposed as borazine compounds so far. For example, an alkyl borazine compound in which a boron site is substituted with an alkyl group has very excellent characteristics as a low dielectric constant material (see, for example, Patent Document 2).
JP 2000-340689 A JP 2003-119289 A

従来、ボラジン化合物はフラスコ等を反応容器として用い、実験室レベルで少量合成されるのみであった。一方、ボラジン化合物の有用性に鑑み、今後の大量生産を念頭に置くと、スケールアップされたより大きな反応容器中で大量に合成する必要が生じることが予想される。   Conventionally, borazine compounds have only been synthesized in a small amount at a laboratory level using a flask or the like as a reaction vessel. On the other hand, in view of the usefulness of borazine compounds, it is expected that it will be necessary to synthesize a large amount in a larger scaled-up reaction vessel with future mass production in mind.

ここで、ボラジン化合物を合成する際の温度条件の上限値は、通常200〜250℃程度である。一方、例えばボラジン化合物の1つであるN,N’,N”−トリメチルボラジンの発火点は192℃である。従って、反応中にボラジン化合物が反応容器外へ流出して酸素と接触すると、場合によっては流出したボラジン化合物が発火してしまい、ボラジン化合物の製造を中止せざるを得ない状況も生じうる。   Here, the upper limit of the temperature condition when synthesizing the borazine compound is usually about 200 to 250 ° C. On the other hand, for example, N, N ′, N ″ -trimethylborazine, which is one of borazine compounds, has an ignition point of 192 ° C. Therefore, when the borazine compound flows out of the reaction vessel and contacts oxygen during the reaction, Depending on the situation, the borazine compound that has flowed out may ignite, and the production of the borazine compound must be stopped.

ここで、ボラジン化合物を大量に製造するに当たって、一般的な化合物の合成に用いられる金属製の反応容器などを反応容器として採用する場合を考えてみる。かような反応容器は通常、大気圧程度の雰囲気下においては呼吸しており、反応容器内の気体と外気とは容器の内外をある程度行き来している。従って、化合物の合成に従来一般的に用いられている反応容器をそのまま用いてボラジン化合物を合成しようとすると、合成されたボラジン化合物が反応容器外へ流出し、発火する危険性がある。   Here, when manufacturing a borazine compound in large quantities, the case where the reaction container made from a metal used for the synthesis | combination of a general compound is employ | adopted as a reaction container is considered. Such a reaction vessel normally breathes in an atmosphere of about atmospheric pressure, and the gas in the reaction vessel and the outside air are moved back and forth between the inside and outside of the vessel to some extent. Therefore, if an attempt is made to synthesize a borazine compound using a reaction vessel generally used for synthesis of the compound as it is, the synthesized borazine compound may flow out of the reaction vessel and ignite.

そこで本発明は、ボラジン化合物を合成する際に、反応中のボラジン化合物の反応容器外への流出を抑制し、合成中のボラジン化合物の発火を防止する手段を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide means for suppressing the outflow of the borazine compound during the reaction out of the reaction vessel and preventing the borazine compound from being ignited during the synthesis of the borazine compound.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、所定の値以上の耐圧圧力を有する容器をボラジン化合物合成用の反応容器として採用することにより、反応中のボラジン化合物の反応容器外への流出、およびこれに伴う合成中のボラジン化合物の発火が効果的に防止されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems. As a result, by adopting a container having a pressure pressure higher than a predetermined value as a reaction container for borazine compound synthesis, outflow of the borazine compound during the reaction to the outside of the reaction container, and the accompanying borazine compound during the synthesis. It has been found that ignition can be effectively prevented, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、0.1MPa以上の耐圧圧力を有する反応容器中でボラジン化合物を合成する段階を有する、ボラジン化合物の製造方法である。   That is, this invention is a manufacturing method of a borazine compound which has the step which synthesize | combines a borazine compound in the reaction container which has a pressure-resistant pressure of 0.1 Mpa or more.

また、本発明は、0.1MPa以上の耐圧圧力を有する、ボラジン化合物合成用反応容器である。   Moreover, this invention is a reaction container for borazine compound synthesis | combination which has a proof pressure of 0.1 Mpa or more.

本発明によれば、ボラジン化合物を合成する際に、反応中のボラジン化合物の反応容器外への流出が抑制され、合成中のボラジン化合物の発火が防止されうる。   According to the present invention, when synthesizing a borazine compound, the outflow of the borazine compound during the reaction to the outside of the reaction vessel is suppressed, and the ignition of the borazine compound during the synthesis can be prevented.

本発明の第1は、0.1MPa以上の耐圧圧力を有する反応容器中でボラジン化合物を合成する段階を有する、ボラジン化合物の製造方法である。   The first of the present invention is a method for producing a borazine compound, comprising a step of synthesizing the borazine compound in a reaction vessel having a pressure resistance of 0.1 MPa or more.

本発明の製造方法では、所定の耐圧圧力を有する反応容器中において、ボラジン化合物を合成する。これにより、ボラジン化合物を合成する際に、反応中のボラジン化合物の反応容器外への流出が抑制され、合成中のボラジン化合物の発火が防止されうる。従って、本発明によれば、極めて安全なボラジン化合物の製造方法が提供されうる。また、本発明によれば、合成中の反応容器中への外気の流入が抑制されうるが、外気は酸素以外の不純物をも含む。従って、本発明の製造方法によれば、高純度のボラジン化合物が製造されうる。   In the production method of the present invention, a borazine compound is synthesized in a reaction vessel having a predetermined pressure resistance. Thereby, when synthesizing the borazine compound, the outflow of the borazine compound during the reaction to the outside of the reaction vessel is suppressed, and the ignition of the borazine compound during the synthesis can be prevented. Therefore, according to the present invention, a very safe method for producing a borazine compound can be provided. In addition, according to the present invention, the inflow of outside air into the reaction vessel being synthesized can be suppressed, but the outside air also contains impurities other than oxygen. Therefore, according to the production method of the present invention, a high-purity borazine compound can be produced.

続いて、本発明の製造方法について、詳細に説明する。   Then, the manufacturing method of this invention is demonstrated in detail.

本発明の製造方法において合成されるボラジン化合物の合成方法の具体的な形態は特に制限されず、従来公知の知見が適宜参照されうる。   The specific form of the synthesis method of the borazine compound synthesized in the production method of the present invention is not particularly limited, and conventionally known knowledge can be appropriately referred to.

一例を挙げると、ボラジン化合物は、下記化学反応式1に示すように、MBH(Mは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である)で表される水素化ホウ素アルカリと、(RNHX(Rは水素原子またはアルキル基であり、n=1のときXはハロゲン原子であり、n=2のとき硫酸基である)で表されるアミン塩とを、溶媒中で反応させることにより合成可能である(例えば、Howard Steinberg,ORGANOBORON CHEMISTRY Volume 2,Interscience Publishers,p.221−222を参照)。 As an example, the borazine compound has an alkali borohydride represented by MBH 4 (M is a lithium atom, a sodium atom or a potassium atom) and (RNH 3 ) as shown in the following chemical reaction formula 1. reacting with an amine salt represented by n X (R is a hydrogen atom or an alkyl group, X is a halogen atom when n = 1, and a sulfate group when n = 2) in a solvent. (See, for example, Howard Steinberg, ORGANOBORON CHEMISTRY Volume 2, Interscience Publishers, p. 221-222).

Figure 0004904047
Figure 0004904047

以下、かような合成方法を例に挙げて詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はかような合成方法によりボラジン化合物を合成する形態のみには限定されない。   Hereinafter, although such a synthesis method will be described in detail as an example, the technical scope of the present invention is not limited to only a form in which a borazine compound is synthesized by such a synthesis method.

水素化ホウ素アルカリ(MBH)において、Mは、リチウム原子、ナトリウム原子またはカリウム原子である。水素化ホウ素アルカリの例としては、水素化ホウ素ナトリウムおよび水素化ホウ素リチウムが挙げられる。 In the alkali borohydride (MBH 4 ), M is a lithium atom, a sodium atom or a potassium atom. Examples of alkali borohydrides include sodium borohydride and lithium borohydride.

アミン塩((RNHX)において、Rは水素原子またはアルキル基であり、Xは硫酸基またはハロゲン原子である。そして、Xがハロゲン原子である場合にはnは1であり、Xが硫酸基である場合にはnは2である。ハロゲン原子は、好ましくは塩素原子である。n=2のとき、Rは、同一であっても異なっていてもよい。合成反応の収率や取り扱いの容易性を考慮すると、Rは好ましくは同一のアルキル基である。アルキル基は、直鎖であっても、分岐であっても、環状であってもよい。アルキル基の有する炭素数は、特に限定されないが、好ましくは1〜8個、より好ましくは1〜4個、さらに好ましくは1個である。アルキル基の具体例としては、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。これら以外のアルキル基が用いられてもよい。アミン塩の例としては、塩化アンモニウム(NHCl)、モノメチルアミン塩酸塩(CHNHCl)、モノエチルアミン塩酸塩(CHCHNHCl)、モノメチルアミン臭化水素酸塩(CHNHBr)、モノエチルアミンフッ化水素酸塩(CHCHNHF)、硫酸アンモニウム((NHSO)、モノメチルアミン硫酸塩((CHNHSO)が挙げられる。 In the amine salt ((RNH 3 ) n X), R is a hydrogen atom or an alkyl group, and X is a sulfate group or a halogen atom. When X is a halogen atom, n is 1, and when X is a sulfate group, n is 2. The halogen atom is preferably a chlorine atom. When n = 2, R may be the same or different. In consideration of the yield of the synthesis reaction and ease of handling, R is preferably the same alkyl group. The alkyl group may be linear, branched or cyclic. Although carbon number which an alkyl group has is not specifically limited, Preferably it is 1-8, More preferably, it is 1-4, More preferably, it is one. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, hexyl group, heptyl group. Octyl group, nonyl group, decyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and the like. Alkyl groups other than these may be used. Examples of amine salts include ammonium chloride (NH 4 Cl), monomethylamine hydrochloride (CH 3 NH 3 Cl), monoethylamine hydrochloride (CH 3 CH 2 NH 3 Cl), monomethylamine hydrobromide (CH 3 NH 3 Br), monoethylamine hydrofluoride (CH 3 CH 2 NH 3 F), ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), monomethylamine sulfate ((CH 3 NH 3 ) 2 SO 4 ) Can be mentioned.

使用する水素化ホウ素アルカリおよびアミン塩は、合成するボラジン化合物の構造に応じて選択すればよい。例えば、ボラジン環を構成する3つの窒素原子にメチル基が結合しているN,N’,N”−トリメチルボラジンを製造する場合には、アミン塩として、モノメチルアミン塩酸塩などの、Rがメチル基であるアミン塩を用いればよい。   What is necessary is just to select the alkali borohydride and amine salt to be used according to the structure of the borazine compound to synthesize | combine. For example, when N, N ′, N ″ -trimethylborazine in which a methyl group is bonded to three nitrogen atoms constituting the borazine ring is produced, R is methyl as the amine salt, such as monomethylamine hydrochloride. An amine salt that is a group may be used.

水素化ホウ素アルカリとアミン塩との混合比は、特に限定されないが、アミン塩の使用量を1モルとした場合に、水素化ホウ素アルカリの使用量を1〜1.5モルとすることが好ましい。   The mixing ratio of alkali borohydride and amine salt is not particularly limited, but when the amount of amine salt used is 1 mol, the amount of alkali borohydride used is preferably 1 to 1.5 mol. .

さらに、ホウ素原子に結合した水素原子(水素化ホウ素アルカリ由来)をさらにアルキル基により置換することも可能である。かような手法としては、例えば、上記化学反応式1で得られたボラジン化合物をグリニャール試薬と反応させればよい。   Furthermore, a hydrogen atom bonded to a boron atom (derived from an alkali borohydride) can be further substituted with an alkyl group. As such a technique, for example, the borazine compound obtained by the above chemical reaction formula 1 may be reacted with a Grignard reagent.

合成用の溶媒としては、特に制限されないが、例えば、テトラヒドロフラン、モノエチレングリコールジメチルエーテル(モノグライム)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライム)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグライム)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(テトラグライム)等が挙げられる。   The solvent for synthesis is not particularly limited, and examples thereof include tetrahydrofuran, monoethylene glycol dimethyl ether (monoglyme), diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), triethylene glycol dimethyl ether (triglyme), and tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraglyme). .

水素化ホウ素アルカリとアミン塩との反応条件は、特に限定されない。反応温度は、好ましくは20〜250℃、より好ましくは50〜240℃、さらに好ましくは100〜220℃である。さらには、反応後にも200〜250℃程度の温度で熟成させることが好ましい。上記範囲で反応させると、水素発生量の制御が容易である。反応温度は、K熱電対などの温度センサーを用いて測定されうる。   The reaction conditions between the alkali borohydride and the amine salt are not particularly limited. Reaction temperature becomes like this. Preferably it is 20-250 degreeC, More preferably, it is 50-240 degreeC, More preferably, it is 100-220 degreeC. Furthermore, it is preferable to age at a temperature of about 200 to 250 ° C. even after the reaction. When the reaction is performed within the above range, the amount of hydrogen generation can be easily controlled. The reaction temperature can be measured using a temperature sensor such as a K thermocouple.

また、アルキルボラジン化合物は、出発物質としてB,B’,B”−トリクロロ−N,N’−N”−トリアルキルボラジンなどのハロゲン化ボラジン化合物を原料として、グリニャール試薬を用いて当該化合物の塩素原子をアルキル基で置換することによっても合成されうる(D.T.HOWORTH and L.F.HOHNSTEDT,J.Am.Chem.Soc.,82,3860(1960)を参照)。   The alkyl borazine compound is prepared by using a halogenated borazine compound such as B, B ′, B ″ -trichloro-N, N′-N ″ -trialkylborazine as a starting material, and using the Grignard reagent as a chlorine. It can also be synthesized by substituting an atom with an alkyl group (see DT HOWORTH and LF HOHNSTEDT, J. Am. Chem. Soc., 82, 3860 (1960)).

以上の合成方法により合成されたボラジン化合物は、下記化学式1で表される。   The borazine compound synthesized by the above synthesis method is represented by the following chemical formula 1.

Figure 0004904047
Figure 0004904047

式中、各Rおよび各Rは、それぞれ同一であってもよいし異なってもよく、水素原子またはアルキル基である。ボラジン化合物の例としては、ボラジン、N,N’,N”−トリメチルボラジン、N,N’,N”−トリエチルボラジン、N,N’,N”−トリ(n−プロピル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(iso−プロピル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(n−ブチル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(sec−ブチル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(iso−ブチル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(tert−ブチル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(1−メチルブチル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(2−メチルブチル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(neo−ペンチル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(1,2−ジメチルプロピル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(1−エチルプロピル)ボラジン、N,N’,N”−トリ(n−ヘキシル)ボラジン、N,N’,N”−トリシクロヘキシルボラジン、N,N’−ジメチル−N”−エチルボラジン、N,N’−ジエチル−N”−メチルボラジン、N,N’−ジメチル−N”−プロピルボラジン、B,B’,B”−トリメチルボラジン、B,B’,B”−トリエチルボラジン、B,B’,B”−トリ(n−プロピル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(イソプロピル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(n−ブチル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(イソブチル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(tert−ブチル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(1−メチルブチル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(2−メチルブチル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(ネオペンチル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(1,2−ジメチルプロピル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(1−エチルプロピル)ボラジン、B,B’,B”−トリ(n−ヘキシル)ボラジン、B,B’,B”−トリシクロヘキシルボラジン、B,B’−ジメチル−B”−エチルボラジン、B,B’−ジエチル−B”−メチルボラジン、B,B’−ジメチル−B”−プロピルボラジンなどが挙げられる。なお、製造されるボラジン化合物の耐水性等の安定性や取扱い性を考慮すると、ボラジン化合物は、N−アルキルボラジンであることが好ましい。 In the formula, each R 1 and each R 2 may be the same or different, and are a hydrogen atom or an alkyl group. Examples of borazine compounds include borazine, N, N ′, N ″ -trimethylborazine, N, N ′, N ″ -triethylborazine, N, N ′, N ″ -tri (n-propyl) borazine, N, N ', N ″ -tri (iso-propyl) borazine, N, N ′, N ″ -tri (n-butyl) borazine, N, N ′, N ″ -tri (sec-butyl) borazine, N, N ′, N ″ -tri (iso-butyl) borazine, N, N ′, N ″ -tri (tert-butyl) borazine, N, N ′, N ″ -tri (1-methylbutyl) borazine, N, N ′, N ″ -Tri (2-methylbutyl) borazine, N, N ', N "-tri (neo-pentyl) borazine, N, N', N" -tri (1,2-dimethylpropyl) borazine, N, N ', N "-Tri (1-ethylpropyl) borazine, N, N ', N" -tri (n-he Syl) borazine, N, N ′, N ″ -tricyclohexylborazine, N, N′-dimethyl-N ″ -ethylborazine, N, N′-diethyl-N ″ -methylborazine, N, N′-dimethyl-N "-Propylborazine, B, B ', B" -trimethylborazine, B, B', B "-triethylborazine, B, B ', B" -tri (n-propyl) borazine, B, B', B " -Tri (isopropyl) borazine, B, B ', B "-tri (n-butyl) borazine, B, B', B" -tri (isobutyl) borazine, B, B ', B "-tri (tert-butyl) ) Borazine, B, B ′, B ″ -tri (1-methylbutyl) borazine, B, B ′, B ″ -tri (2-methylbutyl) borazine, B, B ′, B ″ -tri (neopentyl) borazine, B , B ′, B ″ -tri (1,2-dimethylpropyl) bo Razine, B, B ′, B ″ -tri (1-ethylpropyl) borazine, B, B ′, B ″ -tri (n-hexyl) borazine, B, B ′, B ″ -tricyclohexylborazine, B, B Examples include '-dimethyl-B "-ethylborazine, B, B'-diethyl-B" -methylborazine, and B, B'-dimethyl-B "-propylborazine. In view of such stability and handleability, the borazine compound is preferably N-alkylborazine.

合成されたボラジン化合物は、必要に応じて精製されうる。ボラジン化合物の精製方法としては、例えば、蒸留精製が用いられる。   The synthesized borazine compound can be purified as necessary. As a purification method of the borazine compound, for example, distillation purification is used.

蒸留精製装置の大きさや種類は、環境や規模に応じて決定されればよい。例えば、大量のボラジン化合物を処理するのであれば、工業的規模の蒸留塔が用いられうる。少量のボラジン化合物を処理するのであれば、蒸留管を用いた蒸留精製が用いられうる。例えば、少量のボラジン化合物を処理する蒸留装置の具体例としては、3つ口フラスコにクライゼン型の連結管でリービッヒ冷却管を取り付けた蒸留装置が用いられうる。ただし、このような蒸留装置を用いる実施形態に、本発明の技術的範囲が限定されるわけではない。   The size and type of the distillation purification apparatus may be determined according to the environment and scale. For example, if a large amount of borazine compound is to be processed, an industrial scale distillation column can be used. If a small amount of borazine compound is to be treated, distillation purification using a distillation tube can be used. For example, as a specific example of a distillation apparatus for treating a small amount of a borazine compound, a distillation apparatus in which a Liebig cooling pipe is attached to a three-necked flask with a Claisen type connecting pipe can be used. However, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiment using such a distillation apparatus.

蒸留精製の際の温度は特に制限されず、合成されたボラジン化合物の種類に応じて適宜設定されうる。一例を挙げると、通常は100〜150℃程度である。   The temperature at the time of distillation purification is not particularly limited, and can be appropriately set according to the type of borazine compound synthesized. For example, the temperature is usually about 100 to 150 ° C.

本発明の製造方法は、ボラジン化合物を、0.1MPa以上の耐圧圧力を有する反応容器中において合成する点に特徴を有する。   The production method of the present invention is characterized in that the borazine compound is synthesized in a reaction vessel having a pressure resistance of 0.1 MPa or more.

「耐圧圧力」とは、密閉された容器をある一定の初期圧力(本願では0.1MPaとする)を有する雰囲気下に置いて当該雰囲気の圧力を上昇させた場合に、当該雰囲気が当該容器の内部に流入しうる時点の雰囲気圧力から、初期圧力(0.1MPa)を減じた圧力を意味する。つまり、雰囲気の圧力が「耐圧圧力+初期圧力(0.1MPa)」を超えると、当該雰囲気が容器の内部に流入しうるのである。従って、本発明において、初期圧力が0.1MPa(ほぼ大気圧に等しい)である雰囲気下にてボラジン化合物を合成する場合には、雰囲気の圧力が0.2MPa以上となっても当該雰囲気が流入しない反応容器中でボラジン化合物を合成することになる。   “Pressure pressure” means that when a sealed container is placed in an atmosphere having a certain initial pressure (0.1 MPa in the present application) and the pressure of the atmosphere is increased, It means the pressure obtained by subtracting the initial pressure (0.1 MPa) from the atmospheric pressure at the time when it can flow into the interior. That is, when the pressure of the atmosphere exceeds “pressure resistance + initial pressure (0.1 MPa)”, the atmosphere can flow into the container. Therefore, in the present invention, when the borazine compound is synthesized under an atmosphere where the initial pressure is 0.1 MPa (approximately equal to atmospheric pressure), the atmosphere flows even if the atmospheric pressure becomes 0.2 MPa or more. The borazine compound is synthesized in a reaction vessel that does not.

本発明の第2は、本発明の第1の合成方法に用いられうる合成用容器をも提供する。すなわち、本発明の第2は、0.1MPa以上の耐圧圧力を有する、ボラジン化合物合成用反応容器である。   The second aspect of the present invention also provides a synthesis container that can be used in the first synthesis method of the present invention. That is, the second of the present invention is a borazine compound synthesis reaction vessel having a pressure resistance of 0.1 MPa or more.

本発明の合成用反応容器の耐圧圧力は、上述した通り0.1MPa以上であり、好ましくは0.2MPa以上であり、さらに好ましくは0.3MPa以上である。なお、反応容器の耐圧圧力が0.1MPa未満であると、ボラジン化合物の合成時にボラジン化合物が反応容器外へ流出し、酸素との接触により発火する虞がある。   As described above, the pressure resistance of the synthesis reaction vessel of the present invention is 0.1 MPa or more, preferably 0.2 MPa or more, and more preferably 0.3 MPa or more. If the pressure resistance of the reaction vessel is less than 0.1 MPa, the borazine compound may flow out of the reaction vessel during the synthesis of the borazine compound and may ignite due to contact with oxygen.

ここで、反応容器の内部への雰囲気の流入防止という観点からは、反応容器の耐圧圧力の上限値は特に制限されない。ただし、反応容器の重量等の取扱い易さという観点からは、反応容器の耐圧圧力は、好ましくは2.0MPa以下であり、より好ましくは0.5MPa以下である。ただし、これらの範囲を外れる形態もまた、採用されうる。   Here, from the viewpoint of preventing the atmosphere from flowing into the reaction vessel, the upper limit value of the pressure resistance of the reaction vessel is not particularly limited. However, from the viewpoint of ease of handling such as the weight of the reaction vessel, the pressure resistance of the reaction vessel is preferably 2.0 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or less. However, forms outside these ranges can also be employed.

反応容器のサイズや材質等の具体的な形態については特に制限はない。実験室レベルで少量のボラジン化合物を合成するためには、小さい反応容器を用いればよい。また、工業レベルで大量のボラジン化合物を合成するためには、大きい反応容器を用いればよい。また、反応容器の耐圧圧力は、反応容器を構成する材料の種類を適切に選択し、容器壁の厚みなどを適切に調節することにより、制御されうる。なお、反応容器は、労働安全衛生法に基づく第二種圧力容器の定義に適合しているものであることが好ましい。   There are no particular restrictions on the specific form such as the size and material of the reaction vessel. In order to synthesize a small amount of borazine compound at the laboratory level, a small reaction vessel may be used. In addition, a large reaction vessel may be used to synthesize a large amount of borazine compounds at an industrial level. Further, the pressure resistance of the reaction vessel can be controlled by appropriately selecting the type of material constituting the reaction vessel and appropriately adjusting the thickness of the vessel wall. In addition, it is preferable that the reaction container is compatible with the definition of the second type pressure container based on the Industrial Safety and Health Law.

反応容器の材質については、例えば、ハステロイ類、ステンレス類などの金属材料などが採用されうる。なかでも、耐圧圧力が高いという観点からは、反応容器はハステロイ類から構成されることが好ましい。   As the material of the reaction vessel, for example, metal materials such as hastelloys and stainless steels can be employed. Among these, from the viewpoint of high pressure resistance, the reaction vessel is preferably composed of Hastelloys.

ボラジン化合物は、特に限定されないが、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層、エッチストッパー層などの形成に用いられうる。その際には、ボラジン化合物がそのまま用いられてもよいし、ボラジン化合物に改変を加えた化合物が用いられてもよい。ボラジン化合物またはボラジン化合物の誘導体を重合させた重合体を、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層またはエッチストッパー層の原料として用いてもよい。以下、「ボラジン化合物」、「ボラジン化合物の誘導体」および「これらに起因する重合体」をまとめて、「ボラジン環含有化合物」と称する。   The borazine compound is not particularly limited, but can be used for forming an interlayer insulating film for a semiconductor, a barrier metal layer, an etch stopper layer, and the like. In that case, the borazine compound may be used as it is, or a compound obtained by modifying the borazine compound may be used. A polymer obtained by polymerizing a borazine compound or a borazine compound derivative may be used as a raw material for an interlayer insulating film for a semiconductor, a barrier metal layer, or an etch stopper layer. Hereinafter, the “borazine compound”, “derivative of borazine compound”, and “polymer derived therefrom” are collectively referred to as “borazine ring-containing compound”.

ボラジン環含有化合物を用いて、半導体用層間絶縁膜、バリアメタル層またはエッチストッパー層を形成する手法としては、例えば、ボラジン環含有化合物を含む溶液状またはスラリー状の組成物を調製し、これを所望の部位に塗布することによって、塗膜を形成する手法が用いられうる。   As a method for forming an interlayer insulating film for semiconductor, a barrier metal layer, or an etch stopper layer using a borazine ring-containing compound, for example, a solution-like or slurry-like composition containing a borazine ring-containing compound is prepared. A technique of forming a coating film by applying to a desired site can be used.

以下、実施例および比較例を用いて本発明の実施の形態をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の形態のみには制限されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

<実施例>
まず、ボラジン化合物合成用反応容器として、ハステロイC製の反応容器を準備した。準備した反応容器の耐圧圧力を測定したところ、1.0MPaであった。この際、反応容器の耐圧圧力の測定は、当該反応容器にリークバルブを設置し、23℃にて当該反応容器中に窒素ガスを充填して、当該反応容器からリークバルブを介して窒素ガスがリークを開始する際の充填圧力を圧力計を用いて測定し、測定値から雰囲気圧力を減じることにより算出した。
<Example>
First, a Hastelloy C reaction vessel was prepared as a reaction vessel for borazine compound synthesis. When the pressure resistance of the prepared reaction vessel was measured, it was 1.0 MPa. At this time, the pressure resistance of the reaction vessel is measured by installing a leak valve in the reaction vessel, filling the reaction vessel with nitrogen gas at 23 ° C., and supplying nitrogen gas from the reaction vessel through the leak valve. The filling pressure at the start of the leak was measured using a pressure gauge, and calculated by subtracting the atmospheric pressure from the measured value.

上記で準備した反応容器に冷却管を設置し、窒素置換しながら、脱水処理したアミン塩であるメチルアミン塩酸塩(33.5g)、および溶媒であるトリグライム(98.6g)を仕込み、反応系を100℃まで昇温した。   The reaction vessel prepared above was set up with a cooling tube, charged with methylamine hydrochloride (33.5 g) as a dehydrated amine salt and triglyme (98.6 g) as a solvent while purging with nitrogen, and the reaction system The temperature was raised to 100 ° C.

一方、水素化ホウ素アルカリである水素化ホウ素ナトリウム(21.0g)を準備し、これを別途準備したトリグライム(88.7g)中に添加して、スラリーを調製した。   On the other hand, sodium borohydride (21.0 g), which is an alkali borohydride, was prepared and added to separately prepared triglyme (88.7 g) to prepare a slurry.

上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムのスラリーを、上記で100℃に昇温した反応容器に1時間かけてゆっくりと添加した。   The sodium borohydride slurry prepared above was slowly added to the reaction vessel heated to 100 ° C. over 1 hour.

スラリー添加終了後、反応系を200℃まで2時間かけて昇温し、さらに200℃にて2時間熟成して、N,N’,N”−トリメチルボラジンを合成した。   After the addition of the slurry, the reaction system was heated to 200 ° C. over 2 hours and further aged at 200 ° C. for 2 hours to synthesize N, N ′, N ″ -trimethylborazine.

なお、上記合成中、反応容器に北式検知管を設置することにより合成中の反応容器からのN,N’,N”−トリメチルボラジンの漏れの有無をモニターしたが、合成中のボラジン化合物の漏れは検知されなかった。 Incidentally, in the above synthesis, N from the reaction vessel during the synthesis by installing Kitagawa type detecting tube into the reaction vessel, N ', N "- was monitored for leakage trimethyl borazine, a borazine compound in the synthesis No leakage was detected.

<比較例>
まず、ボラジン化合物合成用反応容器として、ハステロイC製の反応容器を準備した。準備した反応容器の耐圧圧力を上記の実施例と同様の手法により測定したところ、0.05MPaであった。
<Comparative example>
First, a Hastelloy C reaction vessel was prepared as a reaction vessel for borazine compound synthesis. The pressure resistance of the prepared reaction vessel was measured by the same method as in the above example and found to be 0.05 MPa.

その後、上記の実施例と同様の手法によりN,N’,N”−トリメチルボラジンを合成した。しかしながら、反応系を100℃に昇温した時点で、北式検知管により反応容器からのN,N’,N”−トリメチルボラジンの漏れが検知されたため、反応容器を冷却させることにより反応を中止させた。なお、100℃の時点で反応を中止させたのは、100℃にてボラジン化合物が反応容器から漏れることにより容器外へ流出する場合、反応および熟成の一般的な条件である200℃程度の温度条件下では当然に容器外へボラジン化合物が流出し、発火することが予想されるためである。 Then, N by the same method as the above example, N ', N "-. Was synthesized trimethyl borazine However, when raising the temperature of the reaction system to 100 ° C., N from the reaction vessel by Kitagawa type detecting tube , N ′, N ″ -trimethylborazine was detected and the reaction was stopped by cooling the reaction vessel. The reaction was stopped at 100 ° C. when the borazine compound leaked out of the reaction vessel at 100 ° C., and the temperature was about 200 ° C., which is a general condition for reaction and aging. This is because the borazine compound naturally flows out of the container under conditions and is expected to ignite.

従って、以上の実施例および比較例に示す結果から、所定の値以上の耐圧圧力を有する反応容器中でボラジン化合物を合成することで、合成中のボラジン化合物の発火が防止され、極めて安全にボラジン化合物が合成されうることが示される。   Therefore, from the results shown in the above Examples and Comparative Examples, by synthesizing a borazine compound in a reaction vessel having a pressure pressure higher than a predetermined value, ignition of the borazine compound during synthesis is prevented, and borazine is very safely used. It is shown that the compound can be synthesized.

Claims (2)

0.1MPa以上の耐圧圧力を有する金属製の反応容器中で、アミン塩((RNHX)と水素化ホウ素アルカリ(MBH)とを反応させてボラジン化合物を合成する段階を有する、ボラジン化合物の製造方法;
Rは水素原子または直鎖状、分岐状もしくは環状の炭素数1〜8のアルキル基であり、Xは硫酸基またはハロゲン原子であり、Xがハロゲン原子である場合にはnは1であり、Xが硫酸基である場合にはnは2であり、n=2のときは、Rは、同一または異なる。
Having a step of synthesizing a borazine compound by reacting an amine salt ((RNH 3 ) n X) and an alkali borohydride (MBH 4 ) in a metal reaction vessel having a pressure pressure of 0.1 MPa or more, A method for producing a borazine compound;
R is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, X is a sulfate group or a halogen atom, and when X is a halogen atom, n is 1. When X is a sulfate group, n is 2. When n = 2, Rs are the same or different.
前記反応容器の耐圧圧力が0.2〜2.0MPaである、請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the pressure resistance of the reaction vessel is 0.2 to 2.0 MPa.
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