KR20220079595A - 평탄화 방법 및 조성물 - Google Patents

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KR20220079595A
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미첼라 코넬
산제이 말릭
라즈 사카무리
아마드 에이. 나이니
스테파니 딜로커
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후지필름 일렉트로닉 머티리얼스 유.에스.에이., 아이엔씨.
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Abstract

본 개시내용은 전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 평탄화 폴리이미드 기반 유전체 막(planarizing polyimide based dielectric film)을 생성하는 공정을 기술하고, 여기서 이 공정은, (a) 적어도 하나의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체와 적어도 하나의 용매를 포함하는 유전체 막 형성 조성물을 제공하는 단계; 및 (b) 전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 유전체 막 형성 조성물을 증착시켜 유전체 막을 형성하는 단계로서, 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이는 약 2 미크론 미만인, 단계를 포함한다.

Description

평탄화 방법 및 조성물
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 4일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/910,766호에 대한 우선권을 주장하고, 그 내용은 본원에 전부 참조로 포함된다.
기판을 패키징(packaging)하기 위한 아키텍처(architecture)는 점점 더 복잡해지고 있다. 다층 구조(multilayer structure)에서는 광범위한 밀도의 전도성 금속 배선(conducting metal wire)(예를 들어, 구리 배선)을 예상할 수 있다. 따라서, 유전체 막 형성 조성물이 다중 밀도(multiple density)의 전도성 금속 배선에 걸친 복잡한 표면 형상(complex topography)을 효과적으로 평탄화하는 것이 중요하다.
회로의 다중 스택(multi-stack) 구축에서, 전도성 금속 증착(deposition) 및 패터닝(patterning)의 여러 단계가 사용된다. 하부 표면 형상(underlying topography)의 양호한 평탄화가 없으면, 유전체 층이 전도성 금속 배선을 충분히 덮지 못해서 전기 고장을 일으킬 수 있다.
현재의 폴리이미드 기반 막 형성 조성물이 우수한 절연 특성을 갖지만, 높은 강성(rigidity) 및 용액/용융물 점도로 인해 양호한 평탄화 특성이 부족하다.
본 발명의 목적은 신규한 막 형성 폴리이미드 기반 조성물을 사용하여 평탄화 특성이 양호한 유전체 막을 형성하는 공정을 제공하는 것이다. 일부 구현예에서, 본원에 기술된 유전체 막의 상단 표면(top surface)의 최고점과 최저점 사이의 차이는 약 2 미크론 미만일 수 있다(도 1).
일부 구현예에서, 본 개시내용은 전도성 금속(예를 들어, 구리) 패턴을 갖는 기판 위에 평탄화 폴리이미드 기반 유전체 막(planarizing polyimide based dielectric film)을 생성하는 공정을 특징으로 하고, 여기서 이 공정은 다음의 단계를 포함한다:
a. 적어도 하나의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체와 적어도 하나의 용매를 포함하는 유전체 막 형성 조성물(dielectric film forming composition)을 제공하는 단계; 및
b. 전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 유전체 막 형성 조성물을 증착시켜 유전체 막을 형성하는 단계로서, 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이는 약 2 미크론 미만인, 단계.
일부 구현예에서, 본 개시내용은 본원에 기술된 공정으로 제조된 3차원 물체를 특징으로 한다.
일부 구현예에서, 본 개시내용은 본원에 기술된 3차원 물체를 포함하는 반도체 디바이스(semiconductor device)를 특징으로 한다.
도 1은 구리 패턴을 갖는 기판의 상단에 있는 유전체 층(dielectric layer)을 예시하는 개략도이다.
본원에 사용된 바와 같이, "완전히 이미드화된(fully imidized)"이라는 용어는 본 개시내용의 폴리이미드 중합체가 적어도 약 90%(예를 들어, 적어도 약 95%, 적어도 약 98%, 적어도 약 99%, 또는 약 100%) 이미드화된 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, "(메트)아크릴레이트'라는 용어는 아크릴레이트와 메타크릴레이트 모두를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 촉매(예를 들어, 개시제)는 열 및/또는 방사선원(source of radiation)에 노출될 때 중합(polymerization) 또는 가교(crosslinking) 반응을 유도할 수 있는 화합물이다. 본원에 사용된 바와 같이, 전자 기판(electronic substrate)은 최종 전자 디바이스의 일부분이 되는 기판(예를 들어, 실리콘 또는 구리 기판)이다. 본원에 사용된 바와 같이, "막(film)"과 "층(layer)"이라는 용어는 호환적으로 사용된다.
본 개시내용의 일부 구현예는 전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 평탄화 폴리이미드 기반 유전체 막을 생성하는 공정을 기술한다. 일부 구현예에서, 이 공정은 전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 유전체 막 형성 조성물(적어도 하나의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체와 적어도 하나의 용매를 포함할 수 있는)을 증착시켜 유전체 막을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 이 공정은 다음의 단계를 포함한다:
a. 적어도 하나의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체와 적어도 하나의 용매를 포함하는 유전체 막 형성 조성물을 제공하는 단계; 및
b. 전도성 금속(예를 들어, 구리) 패턴을 갖는 기판 위에 유전체 막 형성 조성물을 증착시켜 유전체 막을 형성하는 단계로서, 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이는 약 2 미크론 미만(예를 들어, 약 1.5 미크론 미만, 약 1 미크론 미만, 또는 약 0.5 미크론 미만)인, 단계.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 유전체 막 형성 조성물은 적어도 하나(예를 들어, 2종, 3종, 또는 4종)의 용매(예를 들어, 유기 용매)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전체 막 형성 조성물의 용매는 알킬렌 카보네이트, 예컨대, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 글리세린 카보네이트, 또는 이들의 조합을 함유할 수 있다. 일부 구현예에서, 용매 혼합물 중 알킬렌 카보네이트의 양은 유전체 막 형성 조성물의 중량을 기준으로 적어도 약 20%(예를 들어, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 약 90%)이다. 이론에 얽매이기를 원하는 것은 아니지만, 탄산염 용매(예를 들어, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 또는 글리세린 카보네이트)는 평탄화된 표면을 갖는 유전체 막(예를 들어, 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이가 약 2 미크론 미만인)의 형성을 용이하게 할 수 있는 것으로 여겨진다.
일부 구현예에서, 용매의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 40 중량%(예를 들어, 적어도 약 45 중량%, 적어도 약 50 중량%, 적어도 약 55 중량%, 적어도 약 60 중량%, 또는 적어도 약 65 중량%) 및/또는 최대 약 98 중량%(예를 들어, 최대 약 95 중량%, 최대 약 90 중량%, 최대 약 85 중량%, 최대 약 80 중량%, 또는 최대 약 75 중량%)이다.
일부 구현예에서, 적어도 하나(예를 들어, 2종, 3종, 또는 4종)의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체는 적어도 하나의 디카르복시산 이무수물과 적어도 하나의 디아민의 반응에 의해 제조된다. 일부 구현예에서, 생성된 중합체는 본 개시내용의 용매에 용해될 수 있어서 평탄화된 표면을 갖는 유전체 막(예를 들어, 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이가 약 2 미크론 미만인)의 형성을 용이하게 한다.
적합한 디아민의 예는 1-(4-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸인단-5-아민{4,4'-[1,4-페닐렌-비스(1-메틸에틸리덴)]비스아닐린을 포함하는 대체명}, 1-(4-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸-2H-인덴-5-아민, 1-(4-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸-인단-5-아민, [1-(4-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸-인단-5-일]아민, 1-(4-아미노페닐)-2,3-디하이드로-1,3,3-트리메틸-1H-인덴-5-아민, 5-아미노-6-메틸-1-(3'-아미노-4'-메틸페닐)-1,3,3-트리메틸인단, 4-아미노-6-메틸-1-(3'-아미노-4'-메틸페닐)-1,3,3-트리메틸인단, 5,7-디아미노-1,1-디메틸인단, 4,7-디아미노-1,1-디메틸인단, 5,7-디아미노-1,1,4-트리메틸인단, 5,7-디아미노-1,1,6-트리메틸인단, 5,7-디아미노-1,1-디메틸-4-에틸인단, p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, 3-메틸-1,2-벤젠-디아민, 1,2-디아미노에탄, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 1,2-디아미노시클로헥산, 1,4-디아미노시클로헥산, 1,3-시클로헥산비스(메틸아민), 5-아미노-1,3,3-트리메틸시클로헥산메탄아민, 2,5-디아미노벤조트리플루오라이드, 3,5-디아미노벤조트리플루오라이드, 1,3-디아미노-2,4,5,6-테트라플루오로벤젠, 4,4'-옥시디아닐린, 3,4'-옥시디아닐린, 3,3'-옥시디아닐린, 3,3'-디아미노디페닐설폰, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 4,4'-이소프로필리덴디아닐린, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로판, 4,4'-디아미노디페닐프로판, 4,4'-디아미노디페닐설파이드, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 4-아미노페닐-3-아미노벤조에이트, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘, 3,3'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시페닐)]헥사플루오로프로판, 2,2-비스(3-아미노-4-메틸페닐)-헥사플루오로프로판, 2,2-비스(3-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 1,3-비스-(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스-(3-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스-(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스-(3-아미노페녹시)벤젠, 1-(4-아미노페녹시)-3-(3-아미노페녹시)벤젠, 2,2'-비스-(4-페녹시아닐린)이소프로필리덴, 비스(p-베타-아미노-t-부틸페닐)에테르, p-비스-2-(2-메틸-4-아미노펜틸)벤젠, p-비스(1,1-디메틸-5-아미노펜틸)벤젠, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노벤조페논, 3'-디클로로벤지딘, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 4,4'-[1,3-페닐렌비스(1-메틸-에틸리덴)]비스아닐린, 4,4'-[1,4-페닐렌비스(1-메틸-에틸리덴)]비스아닐린, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]설폰, 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)벤젠], 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, (1,3'-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 및 9H-플루오렌-2,6-디아민을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 생성된 폴리이미드 중합체가 본 개시내용의 요건을 충족시키는 한, 이들 디아민 중 임의의 것은 개별적으로 또는 임의의 비율로 조합하여 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 구조에서 비교적 높은 강성을 갖는 디아민은 인다닐기(indanyl group)와 같은 접합 고리(fused ring) 구조(예를 들어, 접합 방향족 또는 비방향족 고리 구조)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 구조에서 비교적 낮은 강성을 갖는 디아민은 접합 고리 구조를 포함하지 않는다.
적합한 테트라카르복시산 이무수물 단량체의 예는 1-(3',4'-디카르복시페닐)-1,3,3-트리메틸인단-5,6-디카르복시산 이무수물, 1-(3',4'-디카르복시페닐)-1,3,3-트리메틸인단-6,7-디카르복시산 이무수물, 1-(3',4'-디카르복시페닐)-3-메틸인단-5,6-디카르복시산 이무수물, 1-(3',4'-디카르복시페닐)-3-메틸인단-6,7-디카르복시산 무수물, 피라진-2,3,5,6-테트라카르복시산 이무수물, 티오펜-2,3,4,5-테트라카르복시산 이무수물, 2,3,5,6-피리딘테트라카르복시산 이무수물, 노르보르난-2,3,5,6-테트라카르복시산 이무수물, 비시클로[2.2.2]옥트-7-엔-3,4,8,9-테트라카르복시산 이무수물, 테트라시클로[4.4.1.0 2,5.0 7,10]운데칸-1,2,3,4-테트라카르복시산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복시산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐설폰 테트라카르복시산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐 에테르 테트라카르복시산 이무수물, 2,3,3',4'-디페닐 에테르 테트라카르복시산 이무수물, 2,2-[비스(3,4-디카르복시페닐)]헥사플루오로프로판 이무수물, 에틸렌글리콜 비스(무수트리멜리테이트), 및 5-(2,5-디옥소테트라하이드로)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복시산 무수물을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 더 바람직한 테트라카르복시산 이무수물 단량체는 2,2-[비스(3,4-디카르복시페닐)]헥사플루오로프로판 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복시산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐설폰 테트라카르복시산 이무수물, 및 3,3',4,4'-디페닐 에테르 테트라카르복시산 이무수물을 포함한다. 생성된 폴리이미드 중합체가 본 개시내용의 요건을 충족시키는 한, 이들 테트라카르복시산 이무수물 중 임의의 것은 개별적으로 또는 임의의 비율로 조합하여 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체는 구조에서 비교적 높은 강성을 갖는 단량체와 구조에서 비교적 낮은 강성을 갖는 단량체에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체는 디카르복시산 이무수물을 비교적 높은 강성을 갖는 제1 디아민 및 비교적 낮은 강성을 갖는 제2 디아민과 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이론에 얽매이기를 원하는 것은 아니지만, 이러한 폴리이미드 중합체는 평탄화된 표면을 갖는 유전체 막(예를 들어, 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이가 약 2 미크론 미만인)의 형성을 용이하게 할 수 있는 것으로 여겨진다.
일부 구현예에서, 완전히 이미드화된 폴리이미드(PI) 중합체를 합성하기 위해, 폴리이미드 전구물질(precursor) 중합체가 먼저 제조된다. 일부 구현예에서, PI 전구물질 중합체는 폴리아믹산(polyamic acid, PAA) 중합체이다. 일부 구현예에서, PI 전구물질은 폴리아믹 에스테르(polyamic ester, PAE) 중합체이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 디아민(들)은 적어도 하나(예를 들어, 2종, 3종, 또는 그 이상)의 중합 용매에서 하나 이상의 테트라카르복시산 이무수물(들)과 조합되어 폴리아믹산(PAA) 중합체를 형성한다. 일부 구현예에서, 형성된 PAA 중합체는 화학적으로 또는 열적으로 이미드화되어 PI 중합체를 형성한다. 일부 구현예에서, PAA 중합체는 중합체 합성 중에 또는 후에 적절한 시약을 사용하여 말단 캡핑(end-capped)된다. 일부 구현예에서, 형성된 PAA 중합체는 에스테르화되어 폴리아믹 에스테르(PAE) 중합체를 형성한다. 일부 구현예에서, PAE 중합체는 적어도 하나의 중합 용매에서 하나 이상의 디아민과 테트라카르복시산 하프 에스테르(tetracarboxylic half ester)의 조합에 의해 형성된다. 일부 구현예에서, PAE 중합체는 적절한 작용제(agent)를 사용하여 말단 캡핑된다. 일부 구현예에서, 말단 캡핑된 PI 중합체는 말단-캡 기(end-cap group)를 함유하는 PAA 중합체 또는 PAE 중합체로부터 합성된다. 일부 구현예에서, 이러한 PI 중합체는 이미드화 후에 말단 캡핑된다.
일부 구현예에서, 화학적 이미드화제(imidizing agent)(예를 들어, 탈수제)가 PAA 중합체에 첨가되어 폴리아믹산 기의 고리 닫기 탈수 과정(ring-closing dehydration process)을 촉매화하여 이미드 작용기를 형성함으로써 PI 중합체를 형성한다. 적합한 탈수제의 예는 트리플루오로메탄설폰산, 메탄설폰산, p-톨루엔설폰산, 에탄설폰산, 부탄설폰산, 퍼플루오로부탄설폰산, 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 및 부티르산 무수물을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 이 탈수 과정은 염기성 촉매의 추가 첨가에 의해 촉매화될 수 있다. 적합한 염기성 촉매의 예는 피리딘, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 디시클로헥실메틸아민, 2,6-루티딘, 3,5-루티딘, 피콜린, 4-디메틸아미노피리딘(DMAP) 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
말단 캡핑 및 비-말단 캡핑된 PI 전구물질 중합체를 합성하는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있다. 이러한 방법의 예는, 예를 들어, 미국 특허 번호 US2,731,447, US3,435,002, US3,856,752, US3,983,092, US4,026,876, US4,040,831, US4,579,809, US4,629,777, US4,656,116, US4,960,860, US4,985,529, US5,006,611, US5,122,436, US5,252,534, US5,478,915, US5,773,559, US5,783,656, US5,969,055, US9617386, 및 미국 출원 공개 번호 US20040265731, US20040235992, 및 US2007083016에 개시되어 있고, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 유전체 막 형성 조성물(예를 들어, 시클로펜타논 중의 20% 폴리이미드 중합체 용액)은 최대 약 1500 센티스토크(centistoke)(예를 들어, 최대 약 1400 센티스토크, 최대 약 1300 센티스토크, 최대 약 1200 센티스토크, 최대 약 1100 센티스토크, 최대 약 1000 센티스토크, 또는 최대 약 900 센티스토크) 및/또는 적어도 약 100 센티스토크(예를 들어, 적어도 약 200 센티스토크, 적어도 약 300 센티스토크, 적어도 약 400 센티스토크, 적어도 약 500 센티스토크, 적어도 약 600 센티스토크, 또는 적어도 약 700 센티스토크)의 동점도(kinematic viscosity)를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 폴리이미드는 구조(II)의 실록산 디아민을 제외한 디아민으로부터 제조될 수 있고:
Figure pct00001
상기 식에서, R41과 R42는 각각 독립적으로 2가 지방족 또는 방향족 기이고, R43, R44, R45 및 R46은 각각 독립적으로 1가 지방족 또는 방향족 기이고, m은 1 ~ 100의 정수이다.
구조(III)의 실록산 디아민의 단량체의 예는 다음을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다:
Figure pct00002
Figure pct00003
일반적으로, 이렇게 형성된 폴리이미드 중합체는 유기 용매(예를 들어, 알킬렌 카보네이트)에 용해될 수 있다. 일부 구현예에서, 폴리이미드 중합체는 25℃에서 적어도 약 50 mg/mL(예를 들어, 적어도 약 100 mg/mL 또는 적어도 약 200 mg/mL)의 유기 용매(예를 들어, 알킬렌 카보네이트)에서의 용해도를 가질 수 있다. 알킬렌 카보네이트와 조합될 수 있는 유기 용매의 예는 감마-부티로락톤, ε-카프로락톤, γ-카프로락톤 및 δ-발레로락톤과 같은 락톤; 시클로펜타논 및 시클로헥사논과 같은 시클로케톤; 메틸에틸케톤(MEK) 및 메틸이소부틸케톤(MIBK)와 같은 선형 케톤; n-부틸 아세테이트와 같은 에스테르; 에틸 락테이트와 같은 에스테르 알코올; 테트라하이드로푸르푸릴 알코올과 같은 에테르 알코올; 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트와 같은 글리콜 에스테르; 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(PGME)와 같은 글리콜 에테르; 테트라하이드로푸란(THF)과 같은 고리형 에테르; 및 n-메틸 피롤리돈과 같은 피롤리돈을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 폴리이미드 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)은 적어도 약 5,000 달톤(예를 들어, 적어도 약 10,000 달톤, 적어도 약 20,000 달톤, 적어도 약 25,000 달톤, 적어도 약 30,000 달톤, 적어도 약 35,000 달톤, 적어도 약 40,000 달톤, 또는 적어도 약 40,000 달톤) 및/또는 최대 약 100,000 달톤(예를 들어, 최대 약 90,000 달톤, 최대 약 80,000 달톤, 최대 약 70,000 달톤, 최대 약 65,000 달톤, 최대 약 60,000 달톤, 최대 약 55,000 달톤, 또는 최대 약 50,000 달톤)이다. 중량 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피 방법에 의해 얻어질 수 있고 폴리스티렌 표준물질(polystyrene standard)을 사용하여 계산될 수 있다. 이론에 얽매이기를 원하는 것은 아니지만, 본원에 기술된 막 형성 조성물에 상술한 범위(예를 들어, 20,000 달톤 내지 100,000 달톤)의 분자량을 갖는 폴리이미드를 포함하는 것은 평탄화된 표면을 갖는 유전체 막(예를 들어, 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이가 약 2 미크론 미만인)의 형성을 용이하게 할 수 있는 것으로 여겨진다.
일부 구현예에서, 유전체 막 형성 조성물은 감광성(photosensitive)이다.
일부 구현예에서, 유전체 막 형성 조성물 중 폴리이미드의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 2 중량%(예를 들어, 적어도 약 5 중량%, 적어도 약 10 중량%, 적어도 약 15 중량%, 또는 적어도 약 20 중량%) 및/또는 최대 또는 최대 약 55 중량%(예를 들어, 최대 약 50 중량%, 최대 약 45 중량%, 최대 약 40 중량%, 최대 약 35 중량%, 최대 약 30 중량%, 또는 최대 약 25 중량%)이다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 선택적으로 적어도 하나(예를 들어, 2종, 3종 또는 4종)의 가교제(crosslinker)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 가교제는 2개 이상의 알케닐 또는 알키닐 기를 함유한다. 일반적으로, 가교제는 촉매의 존재하에 가교 또는 중합 반응을 거칠 수 있다.
일부 구현예에서, 적어도 하나의 가교제는 적어도 하나의 우레탄 아크릴레이트 올리고머이다. "우레탄 아크릴레이트 올리고머"라는 용어는 우레탄 결합(urethane linkage)을 함유하고 우레탄 멀티(메트)아크릴레이트, 멀티우레탄(메트)아크릴레이트, 및 멀티우레탄 멀티(메트)아크릴레이트와 같은 (메트)아크릴레이트(예를 들어, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트) 작용기를 갖는 우레탄 (메트)아크릴레이트 화합물의 한 종류를 나타낸다. 우레탄 (메트)아크릴레이트 올리고머의 유형은, 예를 들어, Coady 등의 미국 특허 번호 US4,608,409 및 Chisholm 등의 미국 특허 번호 US6,844,950에 의해 기술되어 있고, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다. 본 개시내용에 유용한 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 특정한 예는 CN9165US, CN9167US, CN972, CN9782, CN9783 및 CN992를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이들 및 기타 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 Arkema(Sartomer)로부터 상업적으로 입수 가능하다.
일부 구현예에서, 가교제는 적어도 2개의 (메트)아크릴레이트기를 함유한다. 일부 구현예에서, 가교제는 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,12-도데칸디올 디(메트)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 시클로헥산디메탄올 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로폭실화 (3) 글리세롤 트리(메트)아크릴레이트, 디비닐벤젠, 에톡실화 비스페놀-A-디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 비스(알릴카보네이트), 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타-/헥사-(메트)아크릴레이트, 이소시아누레이트 트리(메트)아크릴레이트, 비스(2-히드록시에틸)-이소시아누레이트 디(메트)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 트리(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 트리(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트 변성(modified) 요소-포름알데히드 수지, (메트)아크릴레이트 변성 멜라민-포름알데히드 수지, 및 (메트)아크릴레이트 변성 셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 유전체 막 형성 조성물은 가교제로서 금속 함유 (메트)아크릴레이트(MCA)를 선택적으로 함유할 수 있다. 본 개시내용에 유용한 MCA는 일반적으로 유전체 막 형성 조성물의 다른 성분과 충분한 상용성(compatibility)을 갖고, 혼합 시 조성물에 쉽게 분산되거나 용해된다. MCA는 고체로서 또는 용액으로서 유전체 막 형성 조성물에 혼입될 수 있다. 일반적으로, MCA 함유 조성물은 25℃에서 적어도 24시간 동안 방치 시 상 분리(즉, 가시적으로 불균질해짐)되지 않는다. 또한, MCA 함유 조성물로부터 형성된 막은 전형적으로 가시적으로 투명하고 균질하다.
본 개시내용에서 MCA에 유용한 적합한 금속 원자는 티타늄, 지르코늄, 하프늄 및 게르마늄을 포함한다. 일부 구현예에서, MCA는 적어도 하나의 금속 원자와 적어도 하나(예를 들어, 1개, 2개, 3개, 또는 4개)의 (메트)아크릴레이트기를 포함한다. 바람직한 MCA는 각 금속 원자에 부착된 3개 또는 4개의 (메트)아크릴레이트기를 함유한다. 적합한 MCA의 예는 티타늄 테트라(메트)아크릴레이트, 지르코늄 테트라(메트)아크릴레이트, 하프늄 테트라(메트)아크릴레이트, 티타늄 부톡시드 트리(메트)아크릴레이트, 티타늄 디부톡시드 디(메트)아크릴레이트, 티타늄 트리부톡시드 (메트)아크릴레이트, 지르코늄 부톡시드 트리(메트)아크릴레이트, 지르코늄 디부톡시드 디(메트)아크릴레이트, 지르코늄 트리부톡시드 (메트)아크릴레이트, 하프늄 부톡시드 트리(메트)아크릴레이트, 하프늄 디부톡시드 디(메트)아크릴레이트, 하프늄 트리부톡시드(메트)아크릴레이트, 티타늄 테트라(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 지르코늄 테트라(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 하프늄 테트라(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 티타늄 부톡시드 트리(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 티타늄 디부톡시드 디(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 티타늄 트리부톡시드(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 지르코늄 부톡시드 트리(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 지르코늄 디부톡시드 디(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 지르코늄 트리부톡시드(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 하프늄 부톡시드 트리(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 하프늄 디부톡시드 디(카르복시에틸(메트)아크릴레이트), 및 하프늄 트리부톡시드(카르복시에틸(메트)아크릴레이트)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 일반적으로, MCA의 (메트)아크릴레이트기는 MCA가 유전체 폴리이미드 막 형성 조성물에 존재하는 하나 이상의 촉매에 의해 생성될 수 있는 자유 라디칼에 의해 유도되는 MCA 함유 막의 가교 또는 중합에 참여할 수 있도록 충분히 반응성이 있다. 가교 또는 중합은 유전체 막 형성 조성물에서 적어도 2개의 MCA 사이에서 또는 적어도 하나의 MCA와 적어도 하나의 비-MCA 가교제 사이에서 일어날 수 있다. 일부 구현예에서, MCA는 가교제이다(예를 들어, MCA가 2개 이상의 (메트)아크릴레이트기를 포함하는 경우). 일부 구현예에서, MCA는 중합 또는 사슬 종결제(chain terminator)(예를 들어, MCA가 단 하나의 (메트)아크릴레이트기를 포함하는 경우)로 작용하기에 적합한 단량체이다.
일부 구현예에서, 가교제의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 1 중량%(예를 들어, 적어도 약 2 중량%, 적어도 약 4 중량%, 적어도 약 8 중량%, 적어도 약 12 중량%, 또는 적어도 약 16 중량%) 및/또는 최대 약 50 중량%(예를 들어, 최대 약 45 중량%, 최대 약 40 중량%, 최대 약 35 중량%, 최대 약 30 중량%, 또는 최대 약 20 중량%)이다.
일부 구현예에서, 본원에 기술된 유전체 막 형성 조성물은 선택적으로 적어도 하나(예를 들어, 2종, 3종 또는 4종)의 반응성 희석제(reactive diluent)를 함유할 수 있다. 일부 구현예에서, 반응성 희석제는 하나의 (메트)아크릴레이트기를 함유한다. 적합한 반응성 희석제의 예는 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 에톡실화 o-페닐페놀 아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 이소스테아릴 아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 400 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아크릴레이트, 2-(디메틸아미노)에틸 아크릴레이트, 3,5,5-트리메틸헥실 아크릴레이트, 3-(트리메톡시실릴)프로필 아크릴레이트, 2-테트라하이드로피라닐 아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트, 및 메틸 2-(클로로메틸)아크릴레이트를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 반응성 희석제는 금속 이온을 포함하지 않는다.
일부 구현예에서, 유전체 막 형성 조성물 중 반응성 희석제의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 0.5 중량%(예를 들어, 적어도 약 1 중량%, 적어도 약 2 중량%, 적어도 약 4 중량%, 적어도 약 6 중량%, 또는 적어도 약 8 중량%) 및/또는 최대 약 20 중량%(예를 들어, 최대 약 18 중량%, 최대 약 16 중량%, 최대 약 14 중량%, 최대 약 12 중량%, 또는 최대 약 10 중량%)이다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 적어도 하나(예를 들어, 2종, 3종, 또는 4종)의 촉매(예를 들어, 개시제)를 포함할 수 있다. 촉매는 열 및/또는 방사선원에 노출될 때 가교 또는 중합 반응을 유도할 수 있다.
일부 구현예에서, 사용된 촉매는 광개시제이고, 여기서 광개시제는 고에너지 방사선에 노출될 때 자유 라디칼을 생성할 수 있는 화합물이다. 고에너지 방사선의 비제한적인 예는 전자빔, 자외선, 및 X 선을 포함한다. 이론에 얽매이기를 원하는 것은 아니지만, 광개시제는 가교제(예를 들어, MCA 화합물의 (메트)아크릴레이트기) 및/또는 가교 또는 중합 반응을 거칠 수 있는 조성물에 존재하는 다른 실체(entity)를 포함하는 가교 또는 중합 반응을 유발하는 것으로 여겨진다. 이러한 실체의 예는 알케닐 및 알키닐 작용기를 갖는 폴리이미드와 (메트)아실레이트기를 함유하는 반응성 희석제를 포함한다.
광개시제의 특정한 예는 1,8-옥탄디온, 1,8-비스[9-(2-에틸헥실)-6-니트로-9H-카바졸-3-일]-1,8-비스(O-아세틸옥심), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤(BASF의 Irgacure 184), 1-히드록시시클로헥실페닐케톤과 벤조페논의 블렌드(BASF의 Irgacure 500), 2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 옥사이드(BASF의 Irgacure 1800, 1850, 및 1700), 2,2-디메톡실-2-아세토페논(BASF의 Irgacure 651), 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일)페닐 포스핀 옥사이드(BASF의 Irgacure 819), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르포리노프로판-1-온(BASF의 Irgacure 907), (2,4,6-트리메틸벤조일)디페닐 포스핀 옥사이드(BASF의 Lucerin TPO), 2-(벤조일옥시이미노)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1-옥타논(BASF의 Irgacure OXE-01), 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카바졸-3-일]에타논 1-(O-아세틸옥심)(BASF의 Irgacure OXE-2), 에톡시(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스핀 옥사이드(BASF의 Lucerin TPO-L), 포스핀 옥사이드, 히드록시 케톤, 및 벤조페논 유도체의 블렌드(Arkema의 ESACURE KTO46), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온(Merck의 Darocur 1173), NCI-831(ADEKA Corp.), NCI-930(ADEKA Corp.), N-1919(ADEKA Corp.), 벤조페논, 2-클로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤, 벤조디메틸케탈, 1,1,1-트리클로로아세토페논, 디에톡시아세토페논, m-클로로아세토페논, 프로피오페논, 안트라퀴논, 디벤조수베론 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
비이온성 유형의 광개시제의 특정한 예는 (5-톨루일설포닐옥시이미노-5H-티오펜-2-일리덴)-2-메틸페닐-아세토니트릴(BASF의 Irgacure 121), 페나실 p-메틸벤젠설포네이트, 벤조인 p-톨루엔설포네이트, (p-톨루엔-설포닐옥시)메틸벤조인, 3-(p-톨루엔설포닐옥시)-2-히드록시-2-페닐-1-페닐프로필 에테르, N-(p-도데실벤젠설포닐옥시)-1,8-나프탈이미드, N-(페닐-설포닐옥시)-1,8-나프탈이미드, 비스(시클로헥실설포닐)디아조메탄, 1-p-톨루엔설포닐-1-시클로헥실카르보닐디아조메탄, 2-니트로벤질 p-톨루엔설포네이트, 2,6-디니트로벤질 p-톨루엔설포네이트, 및 2,4-디니트로벤질 p-트리플루오로메틸벤젠설포네이트 등을 포함한다.
일부 구현예에서, 감광제(photosensitizer)가 유전체 막 형성 조성물에 사용될 수 있고, 여기서 감광제는 193 내지 405 nm의 파장 범위의 광을 흡수할 수 있다. 감광제의 예는 9-메틸안트라센, 안트라센메탄올, 아세나프틸렌, 티옥산톤, 메틸-2-나프틸 케톤, 4-아세틸비페닐 및 1,2-벤조플루오렌을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
가교 또는 중합 반응이 열에 의해 개시되는 구현예에서, 사용된 촉매는 열 개시제이고, 여기서 열 개시제는 약 70℃ 내지 약 250℃의 온도에 노출될 때 자유 라디칼을 생성할 수 있는 화합물이다. 이론에 얽매이기를 원하는 것은 아니지만, 열 개시제는, 예를 들어, 가교제와 알케닐 및 알키닐 작용기를 갖는 폴리이미드를 포함하는 가교 또는 중합 반응을 유발하는 것으로 여겨진다.
열 개시제의 특정한 예는 벤조일 퍼옥사이드, 시클로헥사논 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, tert-아밀 퍼옥시벤조에이트, tert-부틸 하이드로퍼옥사이드, 디(tert-부틸)퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 숙신산 퍼옥사이드, 디(n-프로필)퍼옥시디카보네이트, 2,2-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 디메틸-2,2-아조비스이소부티레이트, 4,4-아조비스(4-시아노펜탄산), 아조비스시클로헥산카르보니트릴, 2,2-아조비스(2-메틸부티로니트릴) 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
일부 구현예에서, 둘 이상의 촉매의 조합이 유전체 막 형성 조성물에 사용될 수 있다. 촉매의 조합은 모두 열 개시제, 모두 광개시제, 또는 적어도 하나의 열 개시제와 적어도 하나의 광개시제의 조합일 수 있다.
일부 구현예에서, 촉매의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 0.2 중량%(예를 들어, 적어도 약 0.5 중량%, 적어도 약 0.8 중량%, 적어도 약 1.0 중량%, 또는 적어도 약 1.5 중량%) 및/또는 최대 약 3.0 중량%(예를 들어, 최대 약 2.8 중량%, 최대 약 2.6 중량%, 최대 약 2.3 중량%, 또는 최대 약 2.0 중량%)이다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 선택적으로 적어도 하나(예를 들어, 2종, 3종, 또는 4종)의 무기 충전제(무기 입자)를 함유할 수 있다. 적합한 충전제는 미국 특허 출원 번호 2019/0077913에 기술되어 있고, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다.
일부 구현예에서, 무기 충전제(예를 들어, 실리카 충전제)의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 1 중량%(예를 들어, 적어도 약 2 중량%, 적어도 약 5 중량%, 적어도 약 8 중량%, 또는 적어도 약 10 중량%) 및/또는 최대 약 30 중량%(예를 들어, 최대 약 25 중량%, 최대 약 20 중량%, 또는 최대 약 15 중량%)이다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 하나 이상(예를 들어, 2종, 3종 또는 4종)의 접착 촉진제(adhesion promoter)를 추가로 포함한다. 적합한 접착 촉진제는 "Silane Coupling Agent" Edwin P. Plueddemann, 1982 Plenum Press, New York에 기술되어 있다. 접착 촉진제의 종류는 메르캅토알콕시실란, 아미노알콕시실란, 에폭시알콕시실란, 글리시딜옥시알콕시실란, 메르캅토실란, 시아네이토실란 및 이미다졸 실란을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 구현예에서, 접착 촉진제는 알콕시실릴기와, 치환되거나 비치환된 알케닐기와 치환되거나 비치환된 알키닐기로부터 선택되는 탄소-탄소 다중 결합을 함유하는 작용기 둘 모두를 함유한다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 다음 접착 촉진제 중 하나 이상을, 하나를 초과하는 경우 임의의 조합으로, 구체적으로 배제할 수 있다. 이러한 접착 촉진제는 1차 아민 함유 접착 촉진제(3-아미노프로필 트리에톡시실란 및 m-아미노페닐 트리에톡시실란과 같은), 2차 아민 함유 접착 촉진제(N-시클로헥실아미노 트리메톡시실란과 같은), 3차 아민 함유 접착 촉진제(디에틸아미노에틸 트리에톡시실란과 같은), 요소 함유 접착 촉진제(우레이도프로필 트리메톡시실란과 같은), 무수물 함유 접착 촉진제(3-(트리에톡시실릴)프로필 숙신산 무수물과 같은), 에폭시 함유 접착 촉진제(2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리에톡시실란과 같은), 이소시아네이토 함유 접착 촉진제(3-이소시아네이토프로필트리에톡시 실란과 같은), 및 황 함유 접착 촉진제(3-메르캅토프로필 트리메톡시실란과 같은)로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
일부 구현예에서, 선택적 접착 촉진제의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 0.5 중량%(예를 들어, 적어도 약 0.8 중량%, 적어도 약 1 중량%, 또는 적어도 약 1.5 중량%) 및/또는 최대 약 4 중량%(예를 들어, 최대 약 3.5 중량%, 최대 약 3 중량%, 최대 약 2.5 중량%, 또는 최대 약 2 중량%)이다.
본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 또한 선택적으로 하나 이상(예를 들어, 2종, 3종 또는 4종)의 계면활성제를 함유할 수 있다. 적합한 계면활성제의 예는 JP-A-62-36663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, JP-A-62-170950, JP-A-63-34540, JP-A-7-230165, JP-A-8-62834, JP-A-9-54432 및 JP-A-9-5988에 기술된 계면활성제를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
일부 구현예에서, 계면활성제의 양은 유전체 막 형성 조성물의 총 중량의 적어도 약 0.005 중량%(예를 들어, 적어도 약 0.01 중량% 또는 적어도 약 0.1 중량%) 및/또는 최대 약 1 중량%(예를 들어, 최대 약 0.5 중량% 또는 최대 약 0.2 중량%)이다.
본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 선택적으로 하나 이상(예를 들어, 2종, 3종 또는 4종)의 가소제(plasticizer)를 함유할 수 있다.
본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 선택적으로 하나 이상(예를 들어, 2종, 3종 또는 4종)의 구리 부동태화 시약(copper passivation reagent)을 함유할 수 있다. 구리 부동태화 시약의 예는 트리아졸 화합물, 이미다졸 화합물 및 테트라졸 화합물을 포함한다. 트리아졸 화합물은 트리아졸, 벤조트리아졸, 치환된 트리아졸, 및 치환된 벤조트리아졸을 포함할 수 있다. 트리아졸 화합물의 예는 1,2,4-트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 또는 C1-C8 알킬(예를 들어, 5-메틸트리아졸), 아미노, 티올, 메르캅토, 이미노, 카르복시 및 니트로 기와 같은 치환기로 치환된 트리아졸을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정한 예는 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 5-메틸-1,2,4-트리아졸, 5-페닐-벤조트리아졸, 5-니트로-벤조트리아졸, 3-아미노-5-메르캅토-1,2,4-트리아졸, 1-아미노-1,2,4-트리아졸, 히드록시벤조트리아졸, 2-(5-아미노-펜틸)-벤조트리아졸, 1-아미노-1,2,3-트리아졸, 1-아미노-5-메틸-1,2,3-트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 3-메르캅토-1,2,4-트리아졸, 3-이소프로필-1,2,4-트리아졸, 5-페닐티올-벤조트리아졸, 할로-벤조트리아졸(할로 = F, Cl, Br 또는 I), 나프토트리아졸 등을 포함한다. 이미다졸의 예는 2-알킬-4-메틸 이미다졸, 2-페닐-4-알킬 이미다졸, 2-메틸-4(5)-니트로이미다졸, 5-메틸-4-니트로이미다졸, 4-이미다졸메탄올 염산염, 및 2-메르캅토-1-메틸이미다졸을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 테트라졸의 예는 1-H-테트라졸, 5-메틸-1H-테트라졸, 5-페닐-1H-테트라졸, 5-아미노-1H-테트라졸, 1-페닐-5-메르캅토-1H-테트라졸, 5,5'-비스-1H-테트라졸, 1-메틸-5-에틸테트라졸, 1-메틸-5-메르캅토테트라졸, 1-카르복시메틸-5-메르캅토테트라졸 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 선택적인 구리 부동태화제(copper passivation agent)의 양은, 사용되는 경우, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물의 전체 중량의 적어도 약 0.1 중량%(예를 들어, 적어도 약 0.2 중량% 또는 적어도 약 0.5 중량%) 및/또는 최대 약 3.0 중량%(예를 들어, 최대 약 2.0 중량% 또는 최대 약 1.0 중량%)이다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 선택적으로 하나 이상(예를 들어, 2종, 3종 또는 4종)의 염료 및/또는 하나 이상의 착색제를 함유할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시내용의 유전체 막 형성 조성물은 첨가제 성분 중 하나 이상을, 하나를 초과하는 경우 임의의 조합으로, 구체적으로 배제할 수 있다. 이러한 성분은 비폴리이미드 중합체, 비가교 비폴리이미드 중합체, 계면활성제(예를 들어, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 또는 비이온성 계면활성제), 가소제, 착색제, 염료, 물, pH 조정제, 산소 제거제, 4차 암모늄 화합물(예를 들어, 염 또는 수산화물), 아민, 알칼리 금속 및 알칼리 토류 염기(NaOH, KOH, LiOH, 수산화마그네슘 및 수산화칼슘과 같은), 플루오린화물 함유 화합물(예를 들어, 단량체 또는 중합체 화합물), 산화제(예를 들어, 과산화물, 과산화수소, 질산제2철, 요오드산칼륨, 과망간산칼륨, 질산, 아염소산암모늄, 염소산암모늄, 요오드산암모늄, 과붕산암모늄, 과염소산암모늄, 과요오드산암모늄, 과황산암모늄, 아염소산테트라메틸암모늄, 염소산테트라메틸암모늄, 요오드산테트라메틸암모늄, 과붕산테트라메틸암모늄, 과염소산테트라메틸암모늄, 과요오드산테트라메틸암모늄, 과황산테트라메틸암모늄, 요소 과산화수소, 및 과산화아세트산), 연마제, 규산염, 부식 억제제(예를 들어, 비-아졸 부식 억제제), 구아니딘, 구아니딘염, 무기산(예를 들어, 설폰산, 황산, 아황산, 아질산, 질산, 아인산, 및 인산), 유기산(예를 들어, 히드록시카르복시산, 및 카르복시산과 폴리카르복시산), 피롤리돈, 폴리비닐 피롤리돈, 및 금속 염(예를 들어, 금속 할로겐화물)으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
일부 구현예에서, 전도성 금속 패턴을 갖는 기판은 상술한 유전체 막 형성 조성물로 코팅되어 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점의 차이가 약 2 미크론 미만인 유전체 막을 형성할 수 있다.
일부 구현예에서, 전도성 금속 패턴을 갖는 기판의 코팅은 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 코팅(slit coating), 스프레이 코팅(spray coating), 딥 코팅(dip coating) 및 잉크 젯팅(ink-jetting)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. 당업자는 주어진 적용에 적합한 코팅 방법을 알 것이다.
일부 구현예에서, 전도성 금속 패턴을 갖는 기판의 코팅은 최대 약 230℃(예를 들어, 최대 약 210℃, 최대 약 190℃, 최대 약 170℃, 또는 최대 약 150℃)의 온도에서 열 처리될 수 있다.
일부 구현예에서, 유전체 막의 패터닝 및 열 처리 후 알킬렌 카보네이트의 양은 유전체 막의 최대 약 5 중량%(예를 들어, 최대 약 4 중량%, 최대 약 3 중량%, 최대 약 2 중량%, 또는 최대 약 1 중량%)이다.
일부 구현예에서, 3차원 물체는 상술한 공정에 의해 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, 반도체 디바이스는 이러한 3차원 물체를 사용하여 생산될 수 있다. 이러한 물체의 예는 반도체 기판, 전자장치용 가요성 막(flexible film), 와이어 절연(wire isolation), 와이어 코팅(wire coating), 와이어 에나멜(wire enamel), 또는 잉크 기판(inked substrate)을 포함한다. 일부 구현예에서, 반도체 디바이스는 집적 회로, 발광 다이오드, 태양 전지, 또는 트랜지스터이다.
실시예
스핀 코팅에 의한 시험 기판 코팅의 일반 설명
실시예 1 및 비교예 1에 대한 시험 기판은 100 미크론 간격으로 이격된 구리 피크(copper peak)를 갖는 4인치 실리콘 웨이퍼를 사용하여 제조하였다. 구리 피크의 두께는 3.5 미크론이었다. 유전체 막 형성 조성물을 시험 기판 위에 스핀 코팅으로 증착시켜 유전체 막을 형성하고, 이를 90℃에서 3분 동안 소프트 베이킹(soft-bake)하고, i-선 스텝퍼(i-line stepper)(Cannon i4)를 사용하여 마스크를 통해 노출시키고, 시클로펜타논에서 현상하고(2×70초), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)로 헹구고, 170℃에서 2시간 동안 질소 분위기의 오븐에서 경화하였다.
폴리이미드 기반 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점 사이의 차이는, 코팅 후 한 번, 현상 후 한 번, 및 경화 후 한 번, DEKTAK XT로 3개의 단계로 측정하였다.
실시예 1
아래 도시된 구조를 갖고 중량 평균 분자량이 54,000인, 시클로펜타논 중의 폴리이미드 중합체(P-1)의 30.93% 용액 100부, 프로필렌 카보네이트 51.9부, 프로필렌 카보네이트 중의 PolyFox 6320(OMNOVA Solutions로부터 입수 가능)의 0.5 중량% 용액 1.9부, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란 1.45부, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온(BASF의 Irgacure OXE-1) 0.9부, t-부틸카테콜 0.03부, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 11.6부, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 3.9부, 및 5-메틸 벤조트리아졸 0.15부를 사용하여, 감광성 조성물 FE-1을 제조하였다. 24시간 동안 기계적으로 교반한 후, 이 용액을 0.2 미크론 필터(Meissner Corporation의 Ultradyne, cat# CLTM0.2-552)를 사용하여 여과하였다. 그 다음, 이 유전체 막 형성 조성물을 상술한 일반 절차에 따라 시험하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1
Figure pct00004
Figure pct00005
비교예 1
아래 도시된 구조를 갖고 중량 평균 분자량이 74,000인, 시클로펜타논 중의 폴리이미드 중합체(P-II)의 31.76% 용액 100부, 시클로펜타논 33.2부, GBL 9.4부, GBL 중의 PolyFox 6320(OMNOVA Solutions로부터 입수 가능)의 0.5 중량% 용액 1.9부, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란 1.6부, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온(BASF의 Irgacure OXE-1) 0.95부, p-벤조퀴논 0.06부, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 13.1부, 및 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 4.4부를 사용하여, 감광성 조성물 CFE-1을 제조하였다. 24시간 동안 기계적으로 교반한 후, 이 용액을 0.2 미크론 필터(Meissner Corporation의 Ultradyne, cat# CLTM0.2-552)를 사용하여 여과하였다. 그 다음, 이 유전체 막 형성 조성물을 상술한 일반 절차에 따라 시험하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2
Figure pct00006
Figure pct00007
표 1과 2에 나타난 바와 같이, 조성물 FE-1은 놀랍게도 조성물 CFE-1에 의해 형성된 막보다 현저히 더 매끄러운 표면을 갖는 막을 형성하였다.
스프레이 코팅에 의한 시험 기판 코팅의 일반 설명
실시예 2에 대한 시험 기판은 8/8 미크론, 10/10 미크론 및 15/15 미크론의 L/S 시험 패턴을 갖는 구리 피크를 갖는 8인치 실리콘 산화물 웨이퍼를 사용하여 제조하였다. 웨이퍼에 걸친 평균 구리 라인 높이는 5.1 미크론이고 범위는 1.6 미크론이었다. 유전체 막 형성 조성물을 시험 기판 위에 Ultrasonic Systems, Inc. Prism 800 스프레이 코터(spray coater)를 사용하여 스프레이 코팅으로 증착시켜 막 두께가 약 13 미크론인 유전체 막을 형성하고, 이를 95℃에서 6분 동안 소프트 베이킹하였다.
폴리이미드 기반 유전체 막의 상단 표면 상의 최고점과 최저점 사이의 차이는 코팅 후 DEKTAK XT로 측정하였다.
실시예 2(스프레이 코팅)
90% 시클로펜타논과 10% 프로필렌 카보네이트를 함유하는 용액 중의 중량 평균 분자량이 63,300인 폴리이미드 중합체(P-1)의 32.87% 용액 100부, 프로필렌 카보네이트 100.4부, 시클로펜타논 126부, 프로필렌 카보네이트 중의 PolyFox 6320(OMNOVA Solutions로부터 입수 가능)의 0.5 중량% 용액 1.97부, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트 1.64부, 2-(O-벤조일옥심)-1-[4-(페닐티오)페닐]-1,2-옥탄디온(BASF의 Irgacure OXE-1) 0.99부, 모노메틸 에테르 하이드로퀴논 0.07부, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 13.3부, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 4.1부, 및 5-메틸 벤조트리아졸 0.16부를 사용하여, 감광성 조성물 FE-2를 제조하였다. 24시간 동안 기계적으로 교반한 후, 이 용액을 0.2 미크론 필터(Meissner Corporation의 Ultradyne, cat# CLTM0.2-552)를 사용하여 여과하였다. 그 다음, 이 유전체 막 형성 조성물을 상술한 일반 절차에 따라 시험하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
표 3
Figure pct00008
표 3에 나타난 바와 같이, 조성물 FE-2는 놀랍게도 최고점과 최저점의 차이가 2 미크론 미만인 막을 형성하였다.

Claims (16)

  1. 전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 폴리이미드 기반 유전체 막(polyimide based dielectric film)을 생성하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 완전히 이미드화된 폴리이미드 중합체와 적어도 하나의 용매를 포함하는 유전체 막 형성 조성물(dielectric film forming composition)을 제공하는 단계; 및
    전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 유전체 막 형성 조성물을 증착시켜 유전체 막을 형성하는 단계로서, 유전체 막의 상단 표면(top surface) 상의 최고점과 최저점의 차이는 약 2 미크론 미만인, 단계를
    포함하는, 전도성 금속 패턴을 갖는 기판 위에 폴리이미드 기반 유전체 막을 생성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    전도성 금속은 구리인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 용매는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 또는 글리세린 카보네이트를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    유전체 막 형성 조성물은 감광성(photosensitive)인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    유전체 막 형성 조성물은 적어도 하나의 가교제(cross-linker)를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 가교제는 2개 이상의 알케닐 또는 알키닐 기를 함유하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 가교제는 적어도 2개의 (메트)아크릴레이트기를 함유하는, 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 가교제는 금속 함유 (메트)아크릴레이트를 함유하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    유전체 막 형성 조성물은 하나의 (메트)아크릴레이트기를 함유하는 적어도 하나의 반응성 희석제(reactive diluent)를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    유전체 막 형성 조성물은 적어도 하나의 촉매를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    유전체 막 형성 조성물은 적어도 하나의 계면활성제를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    유전체 막 형성 조성물은 적어도 하나의 가소제(plasticizer)를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    유전체 막 형성 조성물은 적어도 하나의 부식 억제제(corrosion inhibitor)를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제1항의 방법으로 제조된 3차원 물체.
  15. 제14항의 3차원 물체를 포함하는 반도체 디바이스(semiconductor device).
  16. 제15항에 있어서,
    반도체 디바이스는 집적 회로, 발광 다이오드, 태양 전지, 또는 트랜지스터인, 반도체 디바이스.
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Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2731447A (en) 1954-06-11 1956-01-17 Du Pont Novel polyimides
US3435002A (en) 1967-05-15 1969-03-25 Gen Electric Polyamide acid resins and polyimides therefrom
US3856752A (en) 1973-10-01 1974-12-24 Ciba Geigy Corp Soluble polyimides derived from phenylindane diamines and dianhydrides
DE2437348B2 (de) 1974-08-02 1976-10-07 Ausscheidung in: 24 62 105 Verfahren zur herstellung von reliefstrukturen
US3983092A (en) 1975-01-20 1976-09-28 Ciba-Geigy Corporation Phenylindane diamine mixture and epoxy resin therewith
US4026876A (en) 1975-01-20 1977-05-31 Ciba-Geigy Corporation Soluble polyamide-imides derived from phenylindane diamines
US4579809A (en) 1982-10-22 1986-04-01 Ciba-Geigy Corporation Positive image formation
US4629777A (en) 1983-05-18 1986-12-16 Ciba-Geigy Corporation Polyimides, a process for their preparation and their use
US4656116A (en) 1983-10-12 1987-04-07 Ciba-Geigy Corporation Radiation-sensitive coating composition
JPS61226746A (ja) 1985-03-30 1986-10-08 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 半導体集積回路製造用のスピンコート用レジスト組成物
JPS61226745A (ja) 1985-03-30 1986-10-08 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 半導体集積回路製造用のスピンコート用レジスト組成物
US4608409A (en) 1985-05-08 1986-08-26 Desoto, Inc. Polyacrylated oligomers in ultraviolet curable optical fiber coatings
EP0540508B1 (en) 1985-07-31 1996-03-06 Sumitomo Chemical Company, Limited Imide hardeners and their preparation
JPH0616174B2 (ja) 1985-08-12 1994-03-02 三菱化成株式会社 ナフトキノンジアジド系化合物及び該化合物を含有するポジ型フオトレジスト組成物
JPH083630B2 (ja) 1986-01-23 1996-01-17 富士写真フイルム株式会社 感光性組成物
JPS6334540A (ja) 1986-07-30 1988-02-15 Mitsubishi Chem Ind Ltd ポジ型フオトレジスト組成物
CA1326673C (en) 1986-12-26 1994-02-01 Yasuhisa Saito Imide compound and composition containing the same
ES2069052T3 (es) 1989-01-20 1995-05-01 Ciba Geigy Ag Mezclas reticulables de sustancias-resina epoxi que contienen un termoplastico con grupos terminales fenolicos.
US5081005A (en) * 1989-03-24 1992-01-14 The Boeing Company Method for reducing chemical interaction between copper features and photosensitive dielectric compositions
US5122436A (en) 1990-04-26 1992-06-16 Eastman Kodak Company Curable composition
US5248760A (en) * 1991-01-25 1993-09-28 Unc At Charlotte Chemically cured low temperature polyimides
US5252534A (en) 1992-05-29 1993-10-12 Eastman Kodak Company Slipping layer of polyimide-siloxane for dye-donor element used in thermal dye transfer
US5412065A (en) 1993-04-09 1995-05-02 Ciba-Geigy Corporation Polyimide oligomers
JP3112229B2 (ja) 1993-06-30 2000-11-27 東京応化工業株式会社 ポジ型ホトレジスト組成物
JPH0862834A (ja) 1994-08-22 1996-03-08 Mitsubishi Chem Corp フォトレジスト組成物
JP2773660B2 (ja) * 1994-10-27 1998-07-09 日本電気株式会社 半導体装置
JP3257325B2 (ja) 1995-01-31 2002-02-18 ジェイエスアール株式会社 ポリイミド系共重合体の製造方法、薄膜形成剤、並びに液晶配向膜の製造方法
JPH095988A (ja) 1995-06-21 1997-01-10 Mitsubishi Chem Corp 感放射線性塗布組成物
JP3562599B2 (ja) 1995-08-18 2004-09-08 大日本インキ化学工業株式会社 フォトレジスト組成物
US5783656A (en) 1996-02-06 1998-07-21 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Polyamic acid, polyimide and liquid crystal aligning agent
DE69732949T2 (de) 1996-05-16 2006-02-23 Jsr Corp. Flüssigkristallausrichtungsmittel
US6803327B1 (en) * 1999-04-05 2004-10-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Cost effective polymide process to solve passivation extrusion or damage and SOG delminates
US20040235992A1 (en) 2001-05-30 2004-11-25 Koji Okada Photosensitive resin composition and photosensitive dry film resist and photosensitive coverlay film produced therefrom
US7141614B2 (en) * 2001-10-30 2006-11-28 Kaneka Corporation Photosensitive resin composition and photosensitive films and laminates made by using the same
US6844950B2 (en) 2003-01-07 2005-01-18 General Electric Company Microstructure-bearing articles of high refractive index
TWI282127B (en) * 2003-08-20 2007-06-01 Sanken Electric Co Ltd Semiconductor element
US20080260956A1 (en) * 2004-12-21 2008-10-23 Haruaki Sakurai Film, Silica Film and Method of Forming the Same, Composition for Forming Silica Film, and Electronic Part
US7745516B2 (en) 2005-10-12 2010-06-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composition of polyimide and sterically-hindered hydrophobic epoxy
US8415812B2 (en) * 2009-09-03 2013-04-09 Designer Molecules, Inc. Materials and methods for stress reduction in semiconductor wafer passivation layers
SG11201508593QA (en) 2013-05-17 2015-12-30 Fujifilm Electronic Materials Novel polymer and thermosetting composition containing same
US9519221B2 (en) * 2014-01-13 2016-12-13 Applied Materials, Inc. Method for microwave processing of photosensitive polyimides
US9783631B2 (en) * 2014-12-19 2017-10-10 The University Of Akron Synthesis and characterization of UV-curable maleimide-terminated imide oligomers
US20160208097A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Polyimide compositions and methods
CN108027563B (zh) * 2015-04-21 2021-12-03 富士胶片电子材料美国有限公司 光敏性聚酰亚胺组合物
TWI634135B (zh) * 2015-12-25 2018-09-01 日商富士軟片股份有限公司 樹脂、組成物、硬化膜、硬化膜的製造方法及半導體元件
US10563014B2 (en) * 2017-09-11 2020-02-18 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Dielectric film forming composition
JP7308168B2 (ja) * 2019-04-16 2023-07-13 信越化学工業株式会社 有機膜形成用材料、半導体装置製造用基板、有機膜の形成方法、パターン形成方法、及び有機膜形成用化合物

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