JP7125972B2 - 低損失誘電体のためのビスマレイミド架橋剤 - Google Patents
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Description
で表すことができる。いくつかの実施形態において、Rは、1~100個の炭素原子、又は10~100個の炭素原子、又は2~50個の炭素原子、又は5~20個の炭素原子を有するアルキレン基であることができる。
K1は、アルキル、アリール、炭素環式アリール、多環式アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、アリールアルキル、カルボニル、エステル、カルボキシル、エーテル、チオエステル、チオエーテル、第三級アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される二価基であり;
L1は、共有結合又は多価連結基であり;
Mは、置換若しくは非置換二価芳香族若しくは多環芳香族ラジカル基、又は置換若しくは非置換二価複素環式芳香族ラジカル基であり;
R2~R5は、同一であるか若しくは異なり、それぞれ、非置換若しくは置換アルキル、非置換若しくは置換アルキルオキシ、非置換若しくは置換アリール、非置換若しくは置換アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、置換アルキルアミノ、置換アリールアミノ、及びそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され;
R6~R8は、同一であるか若しくは異なり、それぞれ、水素、重水素、シアノ、ハロ若しくはメチル、ビニル、アリル、イソプレン、1~100個の炭素原子を有する置換若しくは非置換イソプレン、及びそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され;x及びyは、同じ若しくは異なるものであり、1~5の整数であり、ここで、L1が共有結合である場合、y=1である)
を有する。
Bは、水素、置換若しくは非置換アルキル、置換若しくは非置換芳香族部分、置換若しくは非置換複素環式芳香族部分、ヒドロキシ、又は置換若しくは非置換アルキルオキシであり;
R9~R11は、同一であるか若しくは異なり、それぞれ独立して、水素、メチル、ビニル、アリル、イソプレン、1~100個の炭素原子を有する置換若しくは非置換イソプレン、1~100個の炭素原子を有する置換若しくは非置換アルキル基、ハロゲン、シアノ、6~100個の炭素原子を有する置換若しくは非置換アリール基、6~100個の炭素原子を有する置換若しくは非置換ヘテロアリール基、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される)
で表すことができる。
R12~R14は、出現ごとに同じ若しくは異なるものであり、水素及びC1~5アルキルからなる群から選択され;
R15は、出現ごとに同じ若しくは異なるものであり、水素及びC1~5アルキルからなる群から選択され、ここで、隣接R15基は、結合して縮合6員芳香環を形成することができる)
を有する、芳香族ビニルモノマーであることができる。
芳香族ビニルモノマーの例としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、1-ビニルナフタレン、及び2-ビニルナフタレンを挙げることができるが、それらに限定されない。
R10は、出現ごとに同じ若しくは異なるものであり、水素、C1~5アルキル、C1~5アルコキシ、C1~5チオアルキル、及びC5~12アルケニルからなる群から選択される)
を有することができる。
ジエンモノマーの例としては、ブタジエン、イソプレン、1,3-ペンタジエン、2,4-ヘキサジエン、シクロペンタジエン、β-ミルセン、オシメン、シクロオクタジエン、ファルネセン、及び重合性テルペンを挙げることができるが、それらに限定されない。
R12~R14及びR15aは、出現ごとに同じ若しくは異なるものであり、水素及びC1~5アルキルからなる群から選択される)
を有することができる。
そのような窒素複素環含有モノマーの例としては、4-ビニルピリジン、4-ビニル-1,3-ジアジン、2-ビニル-1,3,5-トリアジン、及び4-メチル-5-ビニル-1,3-チアゾールを挙げることができるが、それらに限定されない。
ビス(トリメトキシシリルエチル)ベンゼンなどのビス(トリアルコキシシリルアルキル)ベンゼン;アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、及びフェニルアミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノアルキルトリアルコキシシラン;並びに他のシランカップリング剤、並びに前述の混合物を挙げることができるが、それらに限定されない。特に好適な接着促進剤としては、AP 3000、AP 8000、及びAP 9000C(Dow Electronic Materials,Marlborough,MA)が挙げられる。本開示の液体組成物は、組成物の総重量を基準として、0~15重量%、又は0.5~10重量%、又は1~10重量%、又は2~10重量%の接着促進剤を含有し得る。
ベータ-ミルセンは、Vigon International.Inc.から購入し、スチレンは、Sigma Aldrichから購入し、ビニルトルエン異性体混合物は、Deltech Corporationから受け取り、Vazo 65開始剤は、Fujifilm Wako Chemicals U.S.A.Corporationから購入した。4-ビニルピリジンは、Vertellusから入手し、受け取ったまま使用した。BMI-689は、Designer Molecules Inc.から受け取った。1,6’-ビスマレイミド-(2,2,4-トリメチル)ヘキサン(TMH-BMI)は、大和化成から受け取った。1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼン(APB-BMI)は、Hampford Research,Incから受け取った。2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、ベンゼンアミン,4,4’-[1,3-フェニレンビス(オキシ)]ビス-、ベンゼンアミン,4,4’-[[2,2,2-トリフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エチリデン]ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ビス-、無水酢酸及び無水マレイン酸は、TCI Americaから購入した。1-(4-ビニルフェノキシベンゾシクロブテン(BCB)は、その全体内容が参照により本明細書に援用される、(特許文献1)に従って調製した。全ての他の溶媒及び化学薬品は、Dow Chemical Companyから受け取り、追加の精製なしに受け取ったまま使用した。
ポリマーサンプルを、テトラヒドロフラン(THF)中の0.5重量%溶液として調製し、0.2ミクロンのテフロンフィルターを通して濾過した。移動相は、0.5%トリエチルアミン、5%メタノール及び94.5%テトラヒドロフランであった。カラムは、Waters Styragel HR5E 7.8×300mm カラムロット番号0051370931であった。注入量は100マイクロリットルであり、ランタイムは27分であった。分子量データは、ポリスチレン標準基準で報告した。
実施例1-ポリマー1
以下のモノマー及び溶媒:1044.59gの1-(4-ビニルフェノキシ)ベンゾシクロブテン、778.34gのビニルトルエン、80.18gのビニルピリジン、447.67gのベータ-ミルセン及び997.04gのシクロヘキサノンを、オーバーヘッド撹拌を備えた5Lジャケット付き反応器に添加し、窒素雰囲気下で80℃に加熱した。888.21gのシクロヘキサノン中の71.67gのV65の開始剤を、20時間一定速度で反応器へ供給し、温度を、追加の2時間80℃に保持し、その後25℃に下げた。この溶液を以下の調合物実施例において直接使用した。GPC Mn 9.03k、Mw 51.18k.
30gの2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンを250ml丸底フラスコに添加し、105mlのテトラヒドロフラン(THF)に溶解させた。磁気撹拌による溶解が完了したときに、7.96gの無水マレイン酸を添加した。溶液を23℃で2時間撹拌し、結果として生じた沈澱白色固体を濾過し、THFで洗浄した。固体を、磁気撹拌付きの新250ml丸底フラスコへ添加し、42mlの無水酢酸及び1.33gの酢酸ナトリウムを添加した。混合物を2時間80℃に加熱し、次いで98mlの水を注いで黄褐色固体を得た(18.2g)。得られたMA-TFMBは、次の一般式を有する。
10gのベンゼンアミン,4,4’-[1,3-フェニレンビス(オキシ)]ビス-;6.71gの無水マレイン酸;33mlのテトラヒドロフラン;70mlの無水酢酸;3.4gの酢酸ナトリウムを使用することを除いて、実施例2と同様の手順を用い、99mlの水中へ沈澱させたた。12.7gの無色固体を得た。得られた1,3 Bis-4PhoBMIは、次の一般式を有する。
10gのベンゼンアミン,4,4’-[[2,2,2-トリフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エチリデン]ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ビス-;3.78gの無水マレイン酸;28mlのテトラヒドロフラン;39mlの無水酢酸;1.9gの酢酸ナトリウムを使用することを除いて、実施例2と同様の手順を用い、99mlの水中へ沈澱させた。11.1gの無色固体を得た。得られたBMP3 CF3は、次の一般式を有する。
実施例5
20mlガラスバイアルに、11.127gのポリマー1溶液(55重量%の実施例1において調製されたポリマー1をシクロヘキサノンに溶解させた)と、1.53gの実施例2において調製されたMA TFMAとを添加した。次いで、2.343gのシクロペンタノンをバイアルに添加した。バイアルを密封し、均質化するために一晩回転させ、次いで5ミクロンのNylonTMフィルターを通して濾過した。溶液を、コーティング前に周囲条件で3時間脱気させた。
実施例5からの調製された9.597gのポリマー1溶液、2.372gのAPB-BMI及び3.031gのシクロペンタノンを使用したことを除いて、実施例5と同じ方法でポリマー調合物を調製した。
最終調合物が51%固形分であり、20重量%のBMP3 CF3を含有するように、実施例4において調製されたBMP3 CF3を使用したことを除いて、実施例5と同じ方法でポリマー調合物を調製した。
最終調合物が51%固形分であり、31重量%のBMI 1,3 Bis 4-PhoBMIを含有するように、実施例5において調製された1,3 Bis 4-PhoBMIを使用したことを除いて、実施例5と同じ方法でポリマー調合物を調製した。
最終調合物が51%固形分であり、40重量%のBMI-689を含有するように、BMI-689を使用したことを除いて、実施例5と同じ方法でポリマー調合物を調製した。
最終調合物が51%固形分であり、8重量%のTMH-BMIを含有するように、TMH-BMIを使用したことを除いて、実施例5と同じ方法でポリマー調合物を調製した。
上記のように調製されたポリマー調合物を銅被覆ウエハー基板上へ直径200mmでスピンコーティングすることによってフィルムを調製した。スピンコーティング後に、コートされたウエハーを180秒間120℃でソフトベークした。結果として生じたフィルムを、次いで、フィルムを更に硬化させるために窒素雰囲気下に1時間200℃でベークした。ウエハーを次いで所望のピースへさいの目に切り、5%硫酸アンモニウム水溶液を使用してフィルムをウエハーから層間剥離した。結果として生じたフィルムセクションを分析して、誘電特性及び機械的特性などの、材料特性を測定した。
自立フィルムの誘電特性は、20GHzで動作するスプリットシリンダ-共振器及びKeysight N5224A PNAネットワークアナライザーを用いることによって測定した。スプリットシリンダ-共振器用の適切なサイズの自立フィルムを、フィルムがキャビティの直径よりも大きいように共振器中に置いた。キャビティの周波数及びQ値を、興味のあるフィルムあり及びなしの両方で記録した。周波数及びQ値を用い、誘電特性、誘電率(Dk)及び損失正接(Df)を、MATLABに書き込まれているソフトウェアを用いて計算した。
1cm×6cmにカットしたフィルムサンプルを、Instron引張試験装置33R4464を用いる引張試験方法によって分析した。フィルムサンプルを、しっかりとクランプで固定し、所望の速度で引っ張った。力対歪みを記録し、各サンプルの伸び及び引張強度を、適切な分析ソフトウェアを用いて測定した。表1は、試験結果を列挙する。
Claims (10)
- アリールシクロブテンモノマーを含むモノマーを重合させることから製造されたポリマーと;ビスマレイミド化合物とを含む化学組成物であって、前記ビスマレイミド化合物が一般式(I):
で表され、
前記アリールシクロブテンモノマーが、一般式(II)又は式(III)、
K 1 は、アルキル、アリール、炭素環式アリール、多環式アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、アリールアルキル、カルボニル、エステル、カルボキシル、エーテル、チオエステル、チオエーテル、第三級アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される二価基であり;
L 1 は、共有結合又は多価連結基であり;
Mは、置換若しくは非置換二価芳香族若しくは多環芳香族ラジカル基、又は置換若しくは非置換二価複素環式芳香族ラジカル基であり;
R 2 ~R 5 は、同一であるか若しくは異なり、それぞれ、非置換若しくは置換アルキル、非置換若しくは置換アルキルオキシ、非置換若しくは置換アリール、非置換若しくは置換アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、置換アルキルアミノ、置換アリールアミノ、及びそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され;
R 6 ~R 8 は、同一であるか若しくは異なり、それぞれ、水素、重水素、シアノ、ハロ若しくはメチル、ビニル、アリル、イソプレン、1~100個の炭素原子を有する置換若しくは非置換イソプレンからなる群から独立して選択され;
x及びyは、同じ若しくは異なるものであり、1~5の整数であり、ここで、L 1 が共有結合である場合、y=1である)
で表される、化学組成物。 - Rが、アルキレンアリール、シクロアルキレン、シクロアルキレンアリール、シクロアルキルアルキレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される置換若しくは非置換連結基である、請求項1に記載の化学組成物。
- アリールシクロブテンモノマーを含むモノマーを重合させることから製造されたポリマーと;ビスマレイミド化合物とを含む化学組成物であって、
前記ビスマレイミド化合物が、1,1’-((4-ヘキシル-3-オクチルシクロヘキサン-1,2-ジイル)ビス(オクタン-8,1-ジイル))ビス(1H-ピロール-2,5-ジオン)(BMI-689)、1,3-ビス(3-マレイミドフェノキシ)ベンゼン(APB-BMI)、1,1’-[2,2’-ビス(トリフルオロメチル)[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジイル]ビス[1H-ピロール-2,5-ジオン](MA-TFMB)、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン(BMP3 CF3)、及び1,3-ビス(4-マレイミドフェノキシ)ベンゼン(1,3 Bis 4-PhoBMI)からなる群から選択される、化学組成物。 - アリールシクロブテンモノマーを含むモノマーを重合させることから製造されたポリマーと;ビスマレイミド化合物とを含む化学組成物であって、前記ビスマレイミド化合物が一般式(I):
で表され、
前記モノマーが、1つ以上のジエノフィル部分を有するモノマーであって、1つ以上のジエノフィル部分を有する前記モノマーが、一般式(IV)、
で表されるモノマーを更に含む、化学組成物。 - 前記モノマーが、少なくとも1種の窒素複素環含有モノマーを更に含む、請求項5に記載の化学組成物。
- 前記アリールシクロブテンモノマーが、一般式(II)又は式(III)、
K 1 は、アルキル、アリール、炭素環式アリール、多環式アリール、ヘテロアリール、アリールオキシ、アリールアルキル、カルボニル、エステル、カルボキシル、エーテル、チオエステル、チオエーテル、第三級アミン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される二価基であり;
L 1 は、共有結合又は多価連結基であり;
Mは、置換若しくは非置換二価芳香族若しくは多環芳香族ラジカル基、又は置換若しくは非置換二価複素環式芳香族ラジカル基であり;
R 2 ~R 5 は、同一であるか若しくは異なり、それぞれ、非置換若しくは置換アルキル、非置換若しくは置換アルキルオキシ、非置換若しくは置換アリール、非置換若しくは置換アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、置換アルキルアミノ、置換アリールアミノ、及びそれらの組み合わせからなる群から独立して選択され;
R 6 ~R 8 は、同一であるか若しくは異なり、それぞれ、水素、重水素、シアノ、ハロ若しくはメチル、ビニル、アリル、イソプレン、1~100個の炭素原子を有する置換若しくは非置換イソプレンからなる群から独立して選択され;
x及びyは、同じ若しくは異なるものであり、1~5の整数であり、ここで、L 1 が共有結合である場合、y=1である)
で表される、請求項3~6のいずれか一項に記載の化学組成物。 - 請求項1~7のいずれか一項に記載の化学組成物を少なくとも1種の有機溶媒中に含む液体組成物。
- 前記有機溶媒が、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、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、ガンマ-ブチロラクトン、3-メトキシプロピオネート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、3-メトキシブチルアセテート、アニソール、メシチレン、2-ヘプタノン、シメン、2-ブタノン、乳酸エチル、酢酸アミル、酢酸n-ブチル、N-メチル-2-ピロリドン、N-ブチル-2-ピロリドンからなる群から選択される、請求項8に記載の液体組成物。
- 請求項9に記載の液体組成物を基板上へ堆積させ、加熱することによって調製される誘電体フィルムであって、前記基板が、銅、銀、酸化インジウムスズ、ガラス、シリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミニウム、金、ポリイミド及びエポキシモールド化合物からなる群から選択される誘電体フィルム。
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