用于稳定不饱和烃基前体的稳定剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于稳定不饱和烃基前体的稳定剂。稳定化组合物基本由不饱和烃基材料和选自羟基二苯甲酮和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂构成。稳定化组合物基本由不饱和烃基前体材料、至少一种极性液体和选自羟基二苯甲酮、硝酰游离基型稳定剂和氢醌基稳定剂的稳定剂构成。使不饱和烃基前体材料稳定以防聚合的方法包括提供选自羟基二苯甲酮和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂。使不饱和烃基前体材料与至少一种极性液体的混合物稳定以防聚合的方法包括向该混合物中加入选自羟基二苯甲酮和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂。
【专利说明】用于稳定不饱和烃基前体的稳定剂
[0001]本申请是申请号为200810178055.6母案的分案申请。该母案的申请日为2008年
12月19日；发明名称为“用于稳定不饱和烃基前体的稳定剂”。
[0002]对相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2007年12月19曰提交的美国临时申请N0.61 / 015，028的权益，并且是2008年2月27日提交的美国申请系列号12 / 038, 409的部分继续。
【技术领域】
[0004]本发明一般地涉及稳定剂，更具体地涉及用于稳定不饱和烃基前体的稳定剂。
【背景技术】
[0005]未来的介电薄膜采用与有机娃酸盐前体结合的致孔剂(porogens)产生多孔低k薄膜。为此，使饱和或不饱和烃基致孔剂与有机硅酸盐共沉积以产生包含有机硅酸盐前体与有机致孔剂的混合物的初始复合薄膜。随后对该薄膜施以各种处理法以分解致孔剂。在此固化法过程中，致孔剂副产物作为气态物释放出来，留下在致孔剂空出的空间中含有空隙的有机硅酸盐基质。所得空隙或气穴具有为I的固有介电常数，其影响是使得多孔固体的总介电常数降至低于致密基质材料。 [0006]在微电子工业中使用有机前体的其它领域是碳硬掩模的沉积和抗反射涂层的沉积。这些薄膜通过使用烃前体，尤其是不饱和有机烃的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)法沉积。
[0007]不饱和烃基材料已经作为与适当的有机硅酸盐前体一起用于沉积多孔低k薄膜的致孔剂前体进行了评测。
[0008]但是，容易聚合的许多不饱和烃在环境温度下或在特定化学品的正常加工、提纯或应用过程中常遇到的中等温度下逐渐降解或聚合。现有技术公开了用于使烃基致孔剂稳定化以防烯属烃(包括几大类有机化合物，如酚、胺、羟胺、硝基化合物、奎宁化合物和某些无机盐)聚合的各种化学品。其实例是公知在储罐中或在环境温度下运输的过程中发生逐渐聚合的单体，如丁二烯和异戊二烯。
[0009]在共同转让给本发明受让人的美国专利N0.6，846，515中描述了一些不饱和烃基前体材料，该专利全文在此引用作为参考。
[0010]2，5-降冰片二烯(NBDE)是作为使用化学气相沉积(CVD)法制造低介电常数薄膜用的致孔剂、碳硬掩模和抗反射涂层的前体评测的主要材料之一。异戊二烯是用于沉积碳硬掩模和抗反射涂层的一种有前景的前体。但是，NBDE和异戊二烯在低聚/聚合方面是热不稳定的。
[0011]NBDE和异戊二烯在环境温度下以显著速率降解以形成可溶的NBDE和异戊二烯低聚降解产物。异戊二烯也已知发生相对迅速的二聚反应。因此，NBDE和异戊二烯中溶解的低聚物的浓度预计在其用作介电材料前体之前的运输和储存过程中随时间逐渐升高。此外，可溶低聚物在与更极性的液体如二乙氧基甲基硅烷(DEMS)接触时立即沉淀。这种不稳定性预计造成前体输送问题和薄膜品质问题。
[0012]化学品卖主通常供应含有百万分之100-1000份(ppm) 2，6- 二叔丁基_4_甲基苯酚(也称作丁基化羟基甲苯或以首字母缩写词BHT表示)的NBDE。BHT目前被用作为运输和储存用途而减缓NBDE降解速率的工业标准品。但是，BHT具有有限的抑制NBDE降解的效力。
[0013]最近公开的Teff等人的美国专利申请20070057235教导了使用酚式抗氧化剂使NBDE稳定化。
[0014]为使NBDE或异戊二烯在制造环境中耐久，关键的是，使低聚物(即非挥发性残留物)含量最小化以避免加工问题和使制造商能够达到半导体工业设定的苛刻的薄膜品质规格。
[0015]本发明公开了可用于减缓不饱和烃前体的降解速率的有效稳定剂，由此减轻可能由前体不稳定性引起的潜在工艺问题和薄膜品质问题，由此提高这类材料用作制造高品质低介电常数薄膜用的致孔剂、碳硬掩模材料和抗反射涂层的前体的耐久性。
【发明内容】
[0016]本发明的一个实施方案是基本由不饱和烃基前体材料和选自羟基二苯甲酮基稳定剂和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂构成的稳定化组合物。
[0017]本发明的另一实施方案是基本由不饱和烃基材料、至少一种极性液体和选自羟基二苯甲酮基稳定剂、硝酰游离基型稳定剂和氢醌基稳定剂的稳定剂构成的稳定化组合物。
[0018]本发明的另 一实施方案是基本由2，5-降冰片二烯(NBDE)和选自羟基二苯甲酮基稳定剂和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂构成的稳定化组合物。
[0019]本发明的再一实施方案是使不饱和烃基前体材料稳定以防聚合的方法。该方法包括提供选自羟基二苯甲酮基稳定剂和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂。
[0020]本发明的又一实施方案是使2，5-降冰片二烯(NBDE)稳定以防其聚合的方法，包括提供选自羟基二苯甲酮基稳定剂和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂。
[0021]本发明的又一实施方案是使不饱和烃基前体稳定以免在该不饱和烃与至少一种极性液体接触时固体沉淀的方法，包括
[0022](a)向不饱和烃基前体中加入选自羟基二苯甲酮基稳定剂、硝酰游离基型稳定剂和氧醒基稳定剂的稳定剂；和
[0023](b)使(a)中的混合物与至少一种极性液体接触。
[0024]本发明的再一实施方案是使不饱和烃基前体稳定以免在DLI (直接液体注射)期间在经由加热孔流入沉积室的过程中原位形成固体的方法。
[0025]对于上述实施方案，
[0026]不饱和烃基前体材料可以具有环状或无环结构，其中环状结构选自(a)至少一种具有式CnH2n_2x的单或多不饱和环烃，其中X是不饱和位点数，η是4至14，该环状结构中的碳数为4至10 ;和(b)至少一种具有式CnH2n_(2+2x)的多不饱和双环烃，其中X是不饱和位点数，η是4至14，该双环结构中的碳数为4至12 ;
[0027]羟基二苯甲酮基稳定剂由下列结构所示:
[0028]
【权利要求】
1.基本由不饱和烃基前体材料和选自羟基二苯甲酮基稳定剂和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂构成的稳定化组合物。
2.权利要求1的组合物，其中不饱和烃基前体材料是环状结构，选自: (a)至少一种具有式CnH2n_2x的单或多不饱和环烃，其中X是不饱和位点数，η是4至14，该环状结构中的碳数为4至10 ;和 (b)至少一种具有式CnH2n_(2+2x)的多不饱和双环烃，其中X是不饱和位点数，η是4至14，该双环结构中的碳数为4至12。
3.权利要求2的组合物，其中不饱和烃基前体材料(a)选自环己烯、乙烯基环己烷、二甲基环己烯、叔丁基环己烯、α -萜品烯、菔烯、I，5- 二甲基-1，5-环辛二烯、乙烯基-环己烯及其组合。
4.权利要求2的组合物，其中不饱和烃基前体材料(b)选自莰烯、降冰片烯、降冰片二烯及其组合物。
5.权利要求1的组合物，其中不饱和烃基前体材料选自2，5-降冰片二烯(NBDE)和异戊二烯。
6.权利要求5的组合物，其中不饱和烃基前体材料是2，5-降冰片二烯(NBDE)。
7.权利要求1或6的组合物，其中羟基二苯甲酮基稳定剂具有以下结构:
8.权利要求7的组合物，其中其余R1至Rki各自选自氢、羟基、甲基、乙基、正丙基、正丁基、异丙基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基及其组合。
9.权利要求1或6的组合物，其中羟基二苯甲酮基稳定剂选自2-羟基-4-(正辛氧基)二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(2H4MB)、2，4-二羟基二苯甲酮(24DHB)、2_羟基-4-(正十二烷氧基)二苯甲酮、2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(22DH4MB)、2，2’_ 二羟基_4，4’ - 二甲氧基二苯甲酮、2，2’，4，4’ -四羟基二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮及其组合。
10.权利要求1或6的组合物，其中硝酰游离基型稳定剂具有以下结构:
11.权利要求10的组合物，其中R5和R6中的烷基或链烯基通过桥连基团连接形成饱和、部分不饱和或芳族环的环状结构。
12.权利要求10的组合物，其中R1至R4各自选自甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、异丙基、异丁基、异戍基、叔丁基、新戍基、十八烷基、丙烯基、丁烯基、戍烯基及其组合。
13.权利要求10的组合物，其中R5和R6各自选自甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、异丙基、异丁基、异戍基、叔丁基、新戍基、十八烷基、丙烯基、丁烯基、戍烯基，和6_兀喊唳或5-元吡咯烷酮的环状结构及其取代环状结构的一部分。
14.权利要求1或6的组合物，其中硝酰游离基型稳定剂选自2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(TEMPO)、4_羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(4H-TEMP0)、二叔丁基硝酰基、1_氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-酮、乙酸1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶_4_基酯、2-乙基己酸1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基酯、硬脂酸1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基酯、苯甲酸1-氧基_2，2, 6, 6-四甲基哌唳-4-基酯、4-叔丁基苯甲酸1-氧基-2，2,6,6-四甲基哌啶-4-基酯、双(1-氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)琥珀酸酯、双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己二酸酯、双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)癸二酸酯、双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)正丁基丙二酸酯、双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)邻苯二甲酸酯、双(1-氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)间苯二甲酸酯、双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)对苯二甲酸酯、双(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)六氢对苯二甲酸酯、N，N’ -双(1-氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己二酰胺、N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)己内酰胺、N-(l-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)_十二烷基琥珀酰亚胺、2，4，6-三(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)异氰脲酸酯、2，4，6-三-[N- 丁基-N-(1-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶_4_基)_s_三嗪、和4，4’ -亚乙基双(1-氧基_2，2，6，6-四甲基哌嗪-3-酮)及其组合。
15.权利要求1或6的组合物，其中硝酰游离基型稳定剂选自2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(TEMPO)和4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(4H-TEMP0)。
16.权利要求1或6的组合物，其中稳定剂以I至10，000ppm存在。
17.权利要求16的组合物，其中稳定剂以200至10，000ppm存在。
18.权利要求17的组合物，其中稳定剂以1000至5000ppm存在。
19.基本由不饱和烃基材料、至少一种极性液体和选自羟基二苯甲酮基稳定剂、硝酰游离基型稳定剂和氢醌基稳定剂的稳定剂构成的稳定化组合物。
20.权利要求19的组合物，其中稳定剂以I至10，OOOppm存在。
21.权利要求19的组合物，其中稳定剂以200至10，OOOppm存在。
22.权利要求19的组合物，其中稳定剂以1000至5000ppm存在。
23.权利要求19的组合物，其中: 不饱和烃基前体材料选自2，5-降冰片二烯(NBDE)和异戊二烯； 硝酰游离基型稳定剂选自2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(TEMPO)、4_羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(4H-TEMP0)及其组合； 羟基二苯甲酮基稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(2H4MB)、2，4- 二-羟基二苯甲酮(24DHB)、2，2，- 二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(22DH4MB)及其组合； 氢醌基稳定剂选自甲基氢醌(MHQ)、氢醌单甲醚(HQMME)及其组合；且 至少一种极性液体选自二乙氧基甲基硅烷(DEMS)、异丙醇(IPA)及其混合物。
24.权利要求19的组合物，进一步包括与氢醌基稳定剂结合的选自NO、NO2、N2O、CO2、O2及其混合物的氧化气体。
25.使不饱和烃基前体材料稳定以防止其聚合的方法，包括提供选自羟基二苯甲酮基稳定剂和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂。
26.权利要求25的方法 ，其中稳定剂以I至10，OOOppm存在。
27.权利要求26的方法，其中稳定剂以200至10，OOOppm存在。
28.权利要求27的方法，其中稳定剂以1000至5000ppm存在。
29.权利要求25的方法，其中: 不饱和烃基前体材料选自2，5-降冰片二烯(NBDE)和异戊二烯； 硝酰游离基型稳定剂选自2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(TEMPO)、4_羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(4H-TEMP0)及其组合；和 羟基二苯甲酮基稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮(2H4MB)、2，4-二羟基二苯甲酮(24DHB)、2，2，- 二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(22DH4MB)及其组合。
30.使2，5_降冰片二烯(NBDE)稳定以防止其聚合的方法，包括提供选自羟基二苯甲酮基稳定剂和硝酰游离基型稳定剂的稳定剂。
31.权利要求30的方法，其中: 羟基二苯甲酮基稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮(2H4MB)、2，4-二.羟基二苯甲酮(24DHB)、2，2’ - 二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(22DH4MB)及其组合； 硝酰游离基型稳定剂选自2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(TEMPO)、4_羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(4H-TEMP0)及其组合。
32.使不饱和烃基前体稳定以免在该不饱和烃与至少一种极性液体接触时固体沉淀的方法，包括 (a)向不饱和烃基前体中加入选自羟基二苯甲酮基稳定剂、硝酰游离基型稳定剂和氢醌基稳定剂的稳定剂；和 (b)使(a)中的混合物与至少一种极性液体接触。
33.权利要求32的方法，其中:不饱和烃基前体材料选自2，5-降冰片二烯(NBDE)和异戊二烯； 硝酰游离基型稳定剂选自2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(TEMPO)、4_羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基(4H-TEMP0)及其组合； 羟基二苯甲酮基稳定剂选自2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮(2H4MB)、2，4-二羟基二苯甲酮(24DHB)、2，2，- 二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(22DH4MB)及其组合； 氢醌基稳定剂选自甲基氢醌(MHQ)、氢醌单甲醚(HQMME)及其组合；且 至少一种极性液体选自二乙氧基甲基硅烷(DEMS)、异丙醇(IPA)及其混合物。
34.权利要求32的方法，进一步包括与氢醌基稳定剂一起向不饱和烃基前体材料中加入选自NO、NO2, N2O, CO2, O2及其混合物的氧化气体。
【文档编号】C07C13/42GK103804115SQ201410042842
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2008年12月19日 优先权日:2007年12月19日
【发明者】S.G.梅厄加, K.A.钱德勒, M.K.哈斯, M.L.奥内尔, D.西纳托尔 申请人:气体产品与化学公司