JP2001164125A - 絶縁材用樹脂組成物及びこれを用いた絶縁材 - Google Patents

絶縁材用樹脂組成物及びこれを用いた絶縁材

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体用途に優れた熱特性、電気特性を有す
る絶縁材を提供する。 【解決手段】 界面活性能を有する成分(A)と、樹脂
のガラス転移温度が成分(A)の熱分解温度より高い耐
熱性樹脂またはその前駆体(B)とを必須成分とする絶
縁材用樹脂組成物及びこれを用いた絶縁材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁材に関するも
のであり、更に詳しくは、電気・電子機器用、半導体装
置用として優れた特性を有する絶縁材用樹脂組成物及び
これから製造した絶縁材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気・電子機器用、半導体装置用材料に
求められている特性のなかで、電気特性と耐熱性は、最
も重要な特性である。特に、近年、回路の微細化と信号
の高速化に伴い、誘電率の低い絶縁材料が要求されてい
る。この2つの特性を両立させるための材料として、耐
熱性樹脂を用いた絶縁材が期待されている。例えば、従
来から用いられている二酸化シリコン等の無機の絶縁材
は、高耐熱性を示すが、誘電率が高く、要求特性が高度
化している現在では、前述の特性について、両立が困難
になりつつある。ポリイミド樹脂に代表される耐熱性樹
脂は、電気特性と耐熱性に優れ、2つの特性の両立が可
能であり、実際にプリント回路のカバーレイや半導体装
置のパッシベーション膜などに用いられている。
【0003】しかしながら、近年の半導体の高機能化、
高性能化にともない、電気特性、耐熱性について、著し
い向上が必要とされているため、更に、高性能な樹脂
が、必要とされるようになっている。特に、誘電率につ
いて、2.5を下回るような低誘電率材料が期待されて
おり、従来の絶縁材では、必要とされる特性に達してい
ない。これに対して、これまでには、例えば、ポリイミ
ド及び溶剤から成る樹脂組成物に、ポリイミド以外の熱
分解性樹脂を加え、加熱工程により、この熱分解性樹脂
を分解させて空隙を形成することにより、絶縁材の誘電
率を低減させることが試みられている。しかし、ポリイ
ミド等の耐熱性樹脂と熱分解性樹脂とが、相溶するとガ
ラス転移点が低くなってしまうために、熱分解性樹脂を
分解させる際に、空隙が潰れていまい、誘電率を低減さ
せる効果が少ない。一方、ポリイミド等の耐熱性樹脂と
相溶しない熱分解性樹脂を用いた場合は、両樹脂の相分
離構造が大きすぎて半導体の配線用絶縁材料としては使
用することが出来ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、極めて低い
誘電率と良好な絶縁性を示すとともに、耐熱性にも優れ
た絶縁材用樹脂組成物及び絶縁材を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
の問題点を鑑み、鋭意検討を重ねた結果、以下の手段に
より、本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明は、次の1〜4項に記載
の絶縁材用樹脂組成物及び絶縁材を提供する。
【0007】1.界面活性能を有する成分(A)と、樹
脂のガラス転移温度が成分(A)の熱分解温度より高い
耐熱性樹脂またはその前駆体(B)とを必須成分とする
絶縁材用樹脂組成物。
【0008】2.耐熱性樹脂またはその前駆体(B)
が、ポリイミド樹脂またはポリイミド前駆体である前記
1項に記載の絶縁材用樹脂組成物。
【0009】3.耐熱性樹脂またはその前駆体(B)
が、ポリベンゾオキサゾール樹脂またはポリベンゾオキ
サゾール前駆体である前記1項に記載の絶縁材用樹脂組
成物。
【0010】4.前記1〜3項のいずれか1項に記載の
絶縁材用樹脂組成物を用いて、成分(A)と耐熱性樹脂
またはその前駆体(B)により相分離構造を形成させた
後、成分(A)の熱分解温度より高い温度、且つ成分
(B)の耐熱性樹脂もしくはその前駆体を閉環させた樹
脂のガラス転移温度より低い温度で、熱処理する工程を
有する方法で製造されたことを特徴とする絶縁材。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の絶縁材用樹脂組成物は、
界面活性能を有する成分(A)と、樹脂のガラス転移温
度が成分(A)の熱分解温度よりも高い耐熱性樹脂、ま
たは加熱による反応もしくは化学閉環反応により前記耐
熱性樹脂を生成する耐熱性樹脂前駆体(B)とを必須成
分として成るものである。
【0012】本発明の絶縁材用樹脂組成物は、基板等の
上に塗布して加熱・製膜したり、ガラスクロス等に含浸
させて加熱することにより、絶縁材とすることができ
る。この加熱工程において、溶媒を揮発させる初期の加
熱時に、成分(A)は、溶媒の揮発時に濃縮されミセル
構造を形成し、それに伴い耐熱性樹脂またはその前駆体
(B)と相分離を生じることにより、耐熱性樹脂または
その前駆体を閉環させた樹脂が有する本来の高いガラス
転移温度を発現する。さらに、加熱温度を、成分(A)
が熱分解する温度より高い温度且つ成分(B)の樹脂の
ガラス転移温度より低い温度に上昇させることにより、
成分(B)の樹脂のガラス転移温度に到達する前に、成
分(A)が熱分解して揮散することにより、微細な空隙
を形成する。これにより、低い誘電率の絶縁材を得るこ
とが出来るものである。
【0013】本発明に用いる界面活性能を有する成分
(A)は、初期の加熱工程において、溶媒の揮発時に濃
縮されミセル構造を形成し、それに伴い成分(B)との
相分離構造を形成するものであれば、用いることがで
き、その具体例を挙げると、脂肪族せっけん、N−アシ
ルアミノ酸およびその塩、ポリオキシエチレンカルボン
酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸
塩、アシル化ペプチドなどのカルボン酸塩、アルキルス
ルホン酸塩、アルキルベンゼンおよびアルキルナルタレ
ンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩(Na,K,
Li,Caなどの塩)−ホルマリン重縮合物、メラミン
スルホン酸塩(Na,Caなどの塩)−ホルマリン重縮
合物、ジアルキルスルホコハク酸塩、スルホコハク酸ア
ルキル二塩、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク
酸二塩、アルキルスルホ酢酸塩、α−オレフィンスルホ
ン酸塩、N−アシル−N−メチルタウリン塩、ジメチル
−5−スルホイソフタレートナトリウム塩、アシルスル
ホン酸塩などのスルホン酸塩、硫酸化油、高級アルコー
ル硫酸エステル塩、第二級高級アルコール硫酸エステル
塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、第2
級高級アルコールエトキシサルフェート、ポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、モノグリサル
ファート、脂肪族アルキロールアマイドの硫酸エステル
塩、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル硫酸
塩、アルキルアミド硫酸塩などの硫酸エステル塩、アル
キルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリ
ン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルリ
ン酸塩などのリン酸エステル塩等の陰イオン界面活性
剤、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、塩化
ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウ
ム塩、イミダゾリニウム塩等の陽イオン界面活性剤、ベ
タイン類、アミドベタイン類、カルボキシベタイン型、
アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシ
チン、アルキルアミンオキサイド(ジメチルラウリルア
ミンオキサイド、ジメチルステアリルアミンオキサイ
ド、ジヒドロキシエチルラウリルアミンオキサイド)等
の両性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンオレインエーテル、ポリオキシ
エチレン2級アルコールエーテル、ポリオキシエチレン
アルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニル
フェノール、ポリオキシエチレンステロールエーテル、
ポリオキシエチレンラノリン誘導体、アルキルフェノー
ルホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導体、ポリオキシ
エチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポ
リオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオキシエチ
レントリブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオ
キシプロピレンアルキルエーテルなどのエーテル型非イ
オン界面活性剤、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油および硬化ヒマ
シ油、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、
ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリ
オキシエチレン脂肪酸アルカノールアミド硫酸塩などの
エーテルエステル型非イオン界面活性剤、ポリエチレン
グリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸
エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン
脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂
肪酸エステルなどのエステル型非イオン界面活性剤、脂
肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸ア
ミド、ポリエチレンアルキルアミン、アルキルポリエー
テルアミン(ヒドロキシエチルラウリルアミン、ポリエ
チレングルコールラウリルアミン、ポリエチレングリコ
ールアルキル(ヤシ)アミン、ポリエチレングリコール
ステアリルアミン、ポリエチレングリコール牛脂アミ
ン、ポリエチレングリコール牛脂プロピレンジアミン、
ポリエチレングリコールジオレイルアミン、N−ポリオ
キシアルキレンポリアルキレンポリアミン)などの含窒
素型非イオン界面活性剤、フルオロアルキル(C2〜C
10)カルボン酸、N−パーフルオロオクタンスルホニル
グルタミン酸ジナトリウム、3−[フルオロアルキル
(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スル
ホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル
(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスル
ホン酸ナトリウム、N−[3−(パーフルオロオクタン
スルホンアミド)プロピル]−N,N−ジメチル−N−
カルボキシメチレンアンモニウムベタイン、フルオロア
ルキル(C11〜C20)カルボン酸、パーフルオロアルキ
ルカルボン酸(C7〜C11)、パーフルオロオクタンス
ルホン酸ジエタノールアミド、パーフルオロアルキル
(C4〜C12)スルホン酸塩(Li,K,Naなどの
塩)、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パ
ーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアル
キル(C6〜C1 0)スルホンアミドプロピルトリメチル
アンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10
−N−エチルスルホニルグリシン塩(Kなどの塩)、リ
ン酸ビス(N−パーフルオロオクチルスルホニル−N−
エチルアミノエチル)、モノパーフルオロアルキル(C
6〜C16)エチルリン酸エステルなどのフッ素系界面活
性剤、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘ
ニン酸、オレイン酸などの飽和脂肪酸、牛脂脂肪酸、牛
脂微水添脂肪酸、ポリオキシエチレンアリルグリシジル
ノニルフェニルエーテルの硫酸エステル塩、ポリオキシ
エチレンアリルグリシジルノニルフェニルエーテル、ポ
リオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル、
ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル
硫酸エステルアンモニウム塩、アリル化ポリエーテル類
(ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール
アリルエーテル、ブトキシポリエチレングリコールーポ
リプロピレングリコールアリルエーテル等)などの反応
性界面活性剤、ヒマシ硬化脂肪酸(12−ヒドロキシス
テアリン酸)、エルカ酸、塗料用大豆脂肪酸、パルミト
レイン酸、オレイン酸、リノール酸、αーリノレン酸、
γ−リノレン酸などの不飽和脂肪酸、ラルリルアミン、
アルキル(ヤシ)アミン、ミリスチルアミン、セチルア
ミン、ステアリルアミン、アルキル(硬化牛脂)アミ
ン、アルキル(牛脂)アミン、オレイルアミン、アルキ
ル(大豆)アミンなどの脂肪族第1アミン類、ジオレイル
アミンなどの脂肪族第2アミン類、ジメチルラウリルア
ミン、ジメチルアルキル(ヤシ)アミン、ジメチルアル
キル(硬化牛脂)アミンなどの脂肪族第3アミン類、ア
ルキル(硬化牛脂)プロピレンジアミン、アルキル(牛
脂)プロピレンジアミン、オレイルプロピレンジアミ
ン、1、12−ジアミノドデカンなどの脂肪族ジアミン
類などであるが、これらに限定されるものではない。ま
た、これらを2種以上、同時に用いてもかまわない。ま
た、反応性界面活性剤を使用する際には、必要に応じ
て、重合開始剤を添加することも可能である。
【0014】本発明に用いる樹脂のガラス転移温度が成
分(A)の熱分解温度より高い耐熱性樹脂、または加熱
による反応もしくは化学閉環反応により耐熱性樹脂を生
成する耐熱性樹脂前駆体(B)の例を挙げると、ポリイ
ミド樹脂、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリ
ヒドロキシイミド樹脂、ポリヒドロキシアミド酸、ポリ
ヒドロキシアミド酸エステル、ポリイソイミド、ポリア
ミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド樹
脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリヒドロキシアミ
ド、ポリベンゾチアゾール樹脂等であるが、これらに限
られるものではない。これらの中でも、ポリイミド樹
脂、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリイソイ
ミド、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリヒドロキシア
ミド、ポリヒドロキシイミド樹脂、ポリヒドロキシアミ
ド酸、ポリヒドロキシアミド酸エステルは、耐熱性が高
く好ましい。
【0015】本発明の絶縁材用樹脂組成物の成分とし
て、溶剤を添加することが可能であるが、この場合に好
ましい溶剤の例を挙げると、N,N-ジメチルアセトアミ
ド、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレング
リコールモノメチルエーテル、γ-ブチロラクトン、ジ
メチルプロピレン・ウレア、シクロヘキサノン、シクロ
ペンタノン、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、エ
チルカルビトール、ジエチレングリコールジメチルエー
テル等であるが、これらに限定されるものではない。ま
た、これらを2種以上同時に用いてもかまわない。さら
に、塗布性や含浸性を向上させるために、少量の他の添
加剤を添加してもかまわない。
【0016】本発明の絶縁材の誘電率を低減するために
形成される微少な空隙は、その直径が50nm以下のも
のであり、好ましくは10nm以下のものである。ま
た、微少な空隙の割合としては、絶縁材の形成物全体に
対し、5〜90vol%が好ましく、より好ましくは1
0〜70vol%である。下限値より小さいと誘電率の
低減効果がなく、上限値より大きいと絶縁材の機械的強
度が低下する。
【0017】本発明の絶縁材用樹脂組成物は、各成分を
前記空隙を形成する範囲で配合され、これらを均一に混
合して得られる。配合割合は、成分(A)と成分(B)
との重量比A/Bが、好ましくは5/95から90/1
0、より好ましくは10/90から70/30である。
【0018】本発明の絶縁材の製造方法の例としては、
本発明の絶縁材用樹脂組成物を用い、上記溶剤に溶解し
ワニスとした後、適当な支持体、例えば、ガラス、金
属、シリコーンウエハーやセラミック基盤などに塗布す
る。具体的な塗布の方法としては、スピンナーを用いた
回転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、
印刷、ロールコーティングなどが挙げられる。このよう
にして、塗膜形成し、加熱乾燥後、前記の方法により加
熱し、微少な空隙を形成させ硬化させることにより、誘
電率の低い絶縁材を形成することができる。加熱硬化
は、揮散した成分を排気できる加熱装置で行うことが好
ましい。
【0019】
【実施例】以下に、実施例により本発明を具体的に説明
するが、本発明は、実施例の内容になんら限定されるも
のではない。
【0020】実施例1 (1)ポリイミド樹脂の合成 攪拌装置、窒素導入管、原料投入口を備えたセパラブル
フラスコ中で、2,2−ビス(4−(4’−アミノフェ
ノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン5.18g
(0.01mol)と2,2’−ビス(トリフルオロメ
チル)−4,4’−ジアミノビフェニル9.60g
(0.03mol)を、乾燥したN−メチル−2−ピロ
リドン(以下NMPと略す)200gに溶解する。乾燥
窒素下、10℃に溶液を冷却して、3,3’,4,4’
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物2.94g
(0.01mol)と2,2−ビス(3,4−アンハイ
ドロジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン1
3.32g(0.03mol)を投入した。投入から5
時間後に室温まで戻し、室温で2時間攪拌し、ポリイミ
ド前駆体であるポリアミド酸の溶液を得た。このポリア
ミド酸溶液にピリジン50gを加えた後、無水酢酸5.
1g(0.05mol)を滴下し、系の温度を70℃に
保って、7時間イミド化反応を行った。この溶液を20
倍量の水中に滴下して沈殿を回収し、60℃で72時間
真空乾燥して耐熱性樹脂であるポリイミド樹脂の固形物
を得た。ポリイミド樹脂の分子量は、数平均分子量で2
6000,重量平均分子量で54000であった。
【0021】(2)耐熱性樹脂のガラス転移温度の測定 上記により合成したポリイミド樹脂5.0gをNMP1
5.0gに溶解し、離型処理したガラス基板上に塗布し
た後、オーブン中120℃で30分間、230℃で90
分間保持して成膜し、基板から膜を剥がした後、さらに
400℃で90分間加熱し、ポリイミド樹脂のフィルム
とした。このポリイミド樹脂のガラス転移温度を示差走
査熱量計により測定したところ、335℃であった。
【0022】(3)界面活性能を有する成分の熱分解温
度の測定 ポリオキシエチレンオレインエーテル(親水性−親油性
バランス(以下H.L.B.)=8)(第一工業製薬株
式会社製ノイゲンET−80E)の熱分解温度を、窒素
雰囲気下で熱重量分析により測定したところ、250℃
であった。
【0023】(4)絶縁材用樹脂組成物の調製と絶縁材
の製造 上記により合成したポリイミド樹脂10.0gをNMP
50.0gに溶解した後、上記ポリオキシエチレンオレ
インエーテル5.0gを加えて攪拌し、均一に混合し
て、絶縁材用樹脂組成物を得た。厚さ200nmのタン
タルを成膜したシリコンウエハ上に、この絶縁材用樹脂
組成物をスピンコートした後、窒素雰囲気のオーブン中
で加熱硬化した。加熱処理は、120℃で30分間、2
30℃で120分間、315℃で180分間の順で保持
し、さらに335℃より若干低い温度まで上げ後、15
分間で200℃まで温度を下げ、さらに60分間で室温
まで温度を戻して行った。このようにして、厚さ0.8
μmの絶縁材の被膜を得た。この絶縁材の皮膜上に、面
積0.1cm2のアルミの電極を蒸着により形成し、基
板のタンタルとの間のキャパシタンスを、LCRメータ
ーにより測定した。膜厚、電極面積、キャパシタンスか
ら絶縁材皮膜の誘電率を算出したところ、2.4であっ
た。絶縁材皮膜の断面をTEMにより観察したところ、
得られた空隙は、平均孔径9nmで非連続であった。
【0024】実施例2 (1)ポリイミド前駆体の合成 実施例1のポリイミド樹脂の合成において、ポリイミド
前駆体の合成に用いた2,2−ビス(4−(4’−アミ
ノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン5.
18g(0.01mol)と2,2’−ビス(トリフル
オロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル9.60
g(0.03mol)とを4,4’−ジアミノジフェニ
ルエーテル8.01g(0.04mol)に、3,
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
2.94g(0.01mol)と2,2−ビス(3,4
−アンハイドロジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロ
プロパン13.32g(0.03mol)とをピロメリ
ット酸二無水物8.72(0.04mol)に代えた以
外は、実施例1と同様にしてポリイミド前駆体であるポ
リアミド酸の溶液を得た。この溶液を20倍量の水中に
滴下して沈殿を回収し、25℃で72時間真空乾燥して
ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸の固形物を
得た。得られたポリアミド酸の数平均分子量は2700
0、重量平均分子量は55000であった。
【0025】(2)耐熱性樹脂のガラス転移温度の測定 上記により合成したポリアミド酸5.0gをNMP2
0.0gに溶解し、離型処理したガラス基板上に塗布し
た後、オーブン中120℃で30分間、250℃で90
分間保持して成膜し、基板から膜を剥がした後、さらに
450℃で90分間加熱し、耐熱性樹脂であるポリイミ
ド樹脂のフィルムとした。このポリイミド樹脂のガラス
転移温度を示差走査熱量計により測定したところ、41
9℃であった。
【0026】(3)界面活性能を有する成分の熱分解温
度の測定 N−ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン
(分子量約20000、H.L.B.=9)(第一工業
製薬株式会社製ディスコールN−509)の熱分解温度
を、窒素雰囲気下で熱重量分析により測定したところ、
364℃であった。
【0027】(4)絶縁材用樹脂組成物の調製と絶縁材
の製造 上記により合成したポリアミド酸10.0gをNMP5
0.0gに溶解した後、上記界面活性剤8gを加えて攪
拌し、均一に混合して、絶縁材用樹脂組成物を得た。厚
さ200nmのタンタルを成膜したシリコンウエハ上
に、この絶縁材用樹脂組成物をスピンコートした後、窒
素雰囲気のオーブン中で加熱硬化した。加熱処理は、1
20℃で30分間、260℃で120分間の順で保持
し、さらに400℃で90分間保持した後、20分間で
200℃まで温度を下げ、さらに40分間で室温まで温
度を戻して行った。このようにして、厚さ0.7μmの
絶縁材の被膜を得た。以下実施例1と同様にして、この
絶縁材皮膜の誘電率を測定したところ2.4であった。
絶縁材皮膜の断面をTEMにより観察したところ、得ら
れた空隙は、平均孔径8nmで非連続であった。
【0028】実施例3 (1)ポリベンゾオキサゾール樹脂の合成 2,2−ビス(4−カルボキシドロキシフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン25g、塩化チオニル45ml及び
乾燥ジメチルホルムアミド0.5mlを反応容器に入
れ、60℃で2時間反応させた。反応終了後、過剰量の
塩化チオニルを加熱及び減圧により留去した。得られた
残査を、ヘキサンを用いて再結晶させて、2,2−ビス
(4−クロロベンゾイル)ヘキサフルオロプロパンを得
た。攪拌装置、窒素導入管、滴下漏斗を付けたセパラブ
ルフラスコ中で、2,2−ビス(3ーアミノ−4−ヒド
ロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン7.32g
(0.02mol)を乾燥したジメチルアセトアミド1
00gに溶解し、ピリジン3.96g(0.05mo
l)を添加後、乾燥窒素導入下、−15℃でジメチルア
セトアミド50gに、上記により合成した2,2−ビス
(4−クロロベンゾイル)ヘキサフルオロプロパン8.
58g(0.02mol)を溶解したものを、30分間
掛けて滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、室温で5
時間攪拌した。その後、反応液を水1000ml中に滴
下し、沈殿物を集め、40℃で48時間真空乾燥するこ
とにより、ポリベンゾオキサゾール前駆体であるポリヒ
ドロキシアミドの固形物を得た。このポリヒドロキシア
ミドをNMP200gに溶解した溶液に、ピリジン50
gを加えた後、無水酢酸3.1g(0.03mol)を
滴下し、系の温度を70℃に保って7時間オキサゾール
化反応を行った。この溶液を20倍量の水中に滴下して
沈殿を回収し、60℃で72時間真空乾燥して、耐熱性
樹脂であるポリベンゾオキサゾール樹脂の固形物を得
た。得られたポリベンゾオキサゾール樹脂の数平均分子
量は20000、重量平均分子量は40000であっ
た。
【0029】(2)耐熱性樹脂のガラス転移温度の測定 上記により合成したポリベンゾオキサゾール樹脂5.0
gをNMP8.0gとテトラヒドロフラン12.0gの
混合溶媒に溶解し、離型処理したガラス基板上に塗布し
た後、オーブン中で、120℃で30分間、240℃で
90分保持して成膜し、基板から膜を剥がした後、さら
に400℃で90分加熱し、耐熱性樹脂であるポリベン
ゾオキサゾール樹脂のフィルムとした。このポリベンゾ
オキサゾール樹脂のガラス転移温度を示差走査熱量計に
より測定したところ、362℃であった。
【0030】(3)界面活性能を有する成分の熱分解温
度の測定 ポリオキシエチレンノニルフェノール(H.L.B.=
9)(第一工業製薬株式会社製ノイゲンEA−80E)
の熱分解温度を、窒素雰囲気下で熱重量分析により測定
したところ、310℃であった。
【0031】(4)絶縁材用樹脂組成物の調製と絶縁材
の製造 上記により合成したポリベンゾオキサゾール樹脂5.0
gをNMP8.0gとテトラヒドロフラン12.0gの
混合溶媒に溶解した後、上記界面活性剤4.0を添加し
て攪拌し、均一に混合して、絶縁材用樹脂組成物を得
た。厚さ200nmのタンタルを成膜したシリコンウエ
ハ上に、この絶縁材用樹脂組成物をスピンコートした
後、窒素雰囲気のオーブン中で加熱硬化した。加熱処理
は、120℃で30分間、260℃で120分間の順で
保持し、さらに350℃で90分間保持した後、15分
間で200℃まで温度を下げ、さらに40分間で室温ま
で温度を戻して行った。このようにして、厚さ0.7μ
mの絶縁材の被膜を得た。以下実施例1と同様にして、
この絶縁材皮膜の誘電率を測定したところ2.1であっ
た。絶縁材皮膜の断面をTEMにより観察したところ、
得られた空隙は平均孔径6nm非連続であった。
【0032】実施例4 (1)ポリヒドロキシアミドの合成 2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−
4,4’−ジカルボン酸22g、塩化チオニル45ml
及び乾燥ジメチルホルムアミド0.5mlを反応容器に
入れ、60℃で2時間反応させた。反応終了後、過剰量
の塩化チオニルを加熱及び減圧により留去した。得られ
た残査を、ヘキサンを用いて再結晶させて、2,2’−
ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジ
カルボン酸クロリドを得た。攪拌装置、窒素導入管、滴
下漏斗を付けたセパラブルフラスコ中、2,2’−ビス
(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン7.32g(0.02mol)を乾燥したジ
メチルアセトアミド100gに溶解し、ピリジン3.9
6g(0.05mol)を添加後、乾燥窒素導入下、−
15℃でジメチルアセトアミド50gに、上記により合
成した2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニ
ル−4,4’−ジカルボン酸クロリド8.30g(0.
02mol)を溶解したものを、30分掛けて滴下し
た。滴下終了後、室温まで戻し、室温で5時間攪拌し
た。その後、反応液を水1000ml中に滴下し、沈殿
物を集め、40℃で48時間真空乾燥することにより、
ポリベンゾオキサゾール樹脂の前駆体であるポリヒドロ
キシアミドの固形物を得た。得られたポリヒドロキシア
ミドの数平均分子量は20000、重量平均分子量は4
0000であった。
【0033】(2)耐熱性樹脂のガラス転移温度の測定 上記により合成したポリヒドロキシアミド5.0gをN
MP20.0gに溶解し、離型処理したガラス基板上に
塗布した後、オーブン中120℃で30分間、240℃
で90分間保持して成膜し、基板から膜を剥がした後、
さらに400℃で90分間加熱し、耐熱性樹脂であるポ
リベンゾオキサゾールのフィルムとした。このポリベン
ゾオキサゾールのガラス転移温度を示差走査熱量計によ
り測定したところ、410℃であった。
【0034】(3)界面活性能を有する成分の熱分解温
度の測定 ポリエチレングリコールステアリルアミン(日本油脂株
式会社製ナイミ−ンS−210)の熱分解温度を、窒素
雰囲気下で熱重量分析により測定したところ、372℃
であった。
【0035】(4)絶縁材用樹脂組成物の調製と絶縁材
の製造 上記により合成したポリヒドロキシアミド10.0gを
NMP50.0gに溶解した後、ポリエチレングリコー
ルステアリルアミン8.0gを加えて攪拌し、均一に混
合して、絶縁材用樹脂組成物を得た。厚さ200nmの
タンタルを成膜したシリコンウエハ上に、この絶縁材用
樹脂組成物をスピンコートした後、窒素雰囲気のオーブ
ン中で加熱硬化した。加熱処理は、120℃で30分
間、260℃で120分間の順で保持し、さらに400
℃で90分間保持した後、20分間で200℃まで温度
を下げ、さらに40分間で室温まで温度を戻して行っ
た。このようにして、厚さ0.7μmの絶縁材の被膜を
得た。以下実施例1と同様にして、この絶縁材皮膜の誘
電率を測定したところ2.1であった。絶縁材皮膜の断
面をTEMにより観察したところ、得られた空隙は平均
孔径5nmで非連続であった。
【0036】比較例1 実施例4の絶縁材用樹脂組成物の調整において用いた界
面活性剤成分であるポリエチレングリコールステアリル
アミンを添加しなかった以外は、全て実施例4と同様に
絶縁材用樹脂組成物の調整と絶縁材の製造を行った。得
られた絶縁材皮膜の誘電率は2.6であった。
【0037】比較例2 実施例4の絶縁材用樹脂組成物の調整において用いたポ
リエチレングリコールステアリルアミン8.0gのかわ
りに分子量1000のポリエチレングリコール8gを添
加した以外は、全て実施例4と同様に絶縁材用樹脂組成
物の調整と絶縁材の製造を行った。得られた絶縁材皮膜
の誘電率は2.6であった。空隙は観察されなかった。
【0038】比較例3 実施例4の絶縁材用樹脂組成物の調整においてポリベン
ゾオキサゾールの前駆体であるポリヒドロキシアミドの
かわりに、実施例3のポリベンゾオキサゾールの合成で
得たガラス転移温度362℃のポリベンゾオキサゾール
樹脂を用いた以外は、全て実施例4と同様に、絶縁材用
樹脂組成物の調整と絶縁材の製造を行った。得られた絶
縁材皮膜の誘電率は2.6であった。空隙は観察されな
かった。
【0039】実施例1〜4においては、誘電率が2.1
〜2.4と、非常に低い誘電率を有する絶縁材を得るこ
とが出来た。
【0040】比較例1では、界面活性能を有する成分
(A)を、組成物成分中に有していないために、誘電率
を低減できなかった。
【0041】比較例2では、添加したポリエチレングリ
コールが界面活性能を有していないために、誘電率を低
減できなかった。
【0042】比較例3では、耐熱性樹脂のガラス転移温
度が、成分(A)の重合物の熱分解温度より低いため
に、誘電率を低減できなかった。
【0043】
【発明の効果】本発明の絶縁材用樹脂組成物及びこれを
用いた絶縁材は、電気特性、特に誘電特性および耐熱性
に優れたものであり、これらの特性が要求される様々な
分野、例えば半導体用の層間絶縁膜、多層回路の層間絶
縁膜などとして有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 3/30 H01B 3/30 H

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 界面活性能を有する成分(A)と、樹脂
    のガラス転移温度が成分(A)の熱分解温度より高い耐
    熱性樹脂またはその前駆体(B)とを必須成分とする絶
    縁材用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 耐熱性樹脂またはその前駆体(B)が、
    ポリイミド樹脂またはポリイミド前駆体である請求項1
    記載の絶縁材用樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 耐熱性樹脂またはその前駆体(B)が、
    ポリベンゾオキサゾール樹脂またはポリベンゾオキサゾ
    ール前駆体である請求項1記載の絶縁材用樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶
    縁材用樹脂組成物を用いて、成分(A)と耐熱性樹脂ま
    たはその前駆体(B)により相分離構造を形成させた
    後、成分(A)の熱分解温度より高い温度、且つ成分
    (B)の耐熱性樹脂もしくはその前駆体を閉環させた樹
    脂のガラス転移温度より低い温度で、熱処理する工程を
    有する方法で製造されたことを特徴とする絶縁材。
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