KR101407452B1 - 광학 건조-필름 및 건조-필름을 구비한 광학장치의 형성방법 - Google Patents

광학 건조-필름 및 건조-필름을 구비한 광학장치의 형성방법 Download PDF

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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨.
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Abstract

광소자를 형성하는데 사용하기에 적합한 건조-필름이 제공된다. 건조-필름은 전면 및 후면을 구비한 캐리어 기판을 포함한다. 비-광이미지성, 열경화성 폴리머 층이 캐리어 기판의 전면 상에 제공된다. 폴리머 층은 열 활성 성분 및 식(RSiO1 .5)의 단위(여기서 R은 치환되거나 비치환된 유기그룹)를 포함한다. 보호 커버층이 캐리어 기판의 전면 또는 후면 상에 배치된다. 건조-필름을 구비한 광학 장비의 형성방법이 또한 제공된다. 본 발명은 광전자 산업에 특히 유용하다.

Description

광학 건조-필름 및 건조-필름을 구비한 광학장치의 형성방법{OPTICAL DRY-FILMS AND METHODS OF FORMING OPTICAL DEVICES WITH DRY-FILMS}
본 발명은 일반적으로 광전자 제품 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 도파로와 같은 광소자를 형성하는데 사용하기에 적합한 건조-필름에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 건조-필름을 구비한 광소자의 형성방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광기능을 구비한 인쇄배선판과 같은 전자장비의 형성방법에 관한 것이다.
고속 통신 및 데이터 전달에 있어서 광의 펄스 시퀀스(pulse sequence)를 이용한 신호 전달이 점점 더 중요해지고 있다. 예를 들어, 광 집적회로(optical integrated circuit)(OIC)가 고 밴드폭 광 연결을 위해 중요성을 더해 가고 있다. 그 결과, 도파로, 필터, 광 인터커넥터, 렌즈, 회절 격자 등과 같은 광 소자 통합이 점점 더 중요해 지고 있다.
인쇄배선판내에 광도파로가 내장된 형태로 광학층을 포함시키는 것이 공지되었다. 셸넛(Shelnut) 등에 의한 미국 특허 제 6,731,857호 및 6,842,577호에 인쇄배선판 기판상에 실세스퀴옥산 화학을 이용하여 형성된 내장된 광도파로가 개시되었다. 광 도파로는 코어 및 코어를 에워싼 클래드를 포함하며, 코어의 굴절율이 클래드의 굴절율보다 크기 때문에 광선은 코어로 전파된다.
내장 광 도파로는 전형적으로 기판상에 하부 클래드층을 코팅하고, 하부 클래드층상에 코어층을 코팅한 후, 코어층을 패턴화화하여 코어 구조를 형성하며, 하부 클래드층 및 코어 구조상에 상부 클래드층을 형성하는 단계에 의해 형성된다. 하부 클래드, 코어 및 상부 클래드 층은 용매 및 폴리머 성분을 포함하는 액체 형태의 조성물로부터 형성된다. 도파로가 인쇄배선판의 일 부분으로 형성되는 경우, 롤러 코터(roller coater), 커텐 코터(curtain coater), 슬롯 코터(slot coater) 또는 스핀-코터(spin-coater)와 같은 특수 코팅 도구를 사용하여 보드를 제작하는 것이 전형적으로 요구된다. 액체 조성물의 코팅후, 건조 공정에 의해 용매가 코팅으로부터 제거된다. 액체 조성물에 사용된 용매는 고유적으로 가연성 및 폭발성일 수 있으며, 또한 환경 오염원인 것으로 생각된다. 그 결과, 보드 제작자는 용매를 함유하거나 처리하는 수단을 강구하여야 하며, 그의 증기 농도를 안전한 수준으로 유지하여야 한다. 이러한 수단은 예를 들어, 용매 수거, 촉매 컨버터를 사용하거나 사용하지 않은 소각 및 내폭발성 장비를 포함한다. 이에 관련된 비용은 상당한 수준일 수 있다. 따라서, 부품 제작자들에게는 광 물질을 용이하게 처리가능한 형태로 폐기하고, 용매를 포함하지 않거나, 극소량으로 용매를 함유할 것이 요망된다.
일련의 예비캐스트(pre-cast) 또는 건조-필름층을 사용하여 인쇄배선판상에 광도파로를 형성하는 방법이 제안되었다. 예를 들어, 국제 공개 제 WO 03/005616호는 전기 연결없이 다른 보드와 광 데이터 전달을 통괄하는 멀티-레벨 인쇄배선판의 형성방법을 개시하였다. 인쇄배선판의 상부 전면에 제 1 폴리머 광 전도층, 제 2 고굴절율 폴리머층 및 제 1층의 폴리머 물질의 제 3층을 라미네이팅하여 인쇄배선판상에 광도파로를 형성한다. 알려진 바와 같이, 개시된 폴리머 물질은 아크릴레이트계이다. 그러나, 광 소자를 형성하는데 아크릴레이트를 사용하는 데에는 많은 결점이 따른다. 예를 들어, 아크릴레이트는 통상, 예컨대 칩-대-칩(chip-to-chip) 응용에서와 같이 고온 응용에 사용하기에 적합치 않다. 200 ℃ 근처의 온도에서, 대부분의 아크릴레이트 물질은 분해 및 탈중합을 시작한다. 또한, 아크릴레이트는 광 섬유 및 피크테일(pigtail) 구조에 현재 선택되는 재료인 글래스와 구조적으로 및 광학적으로 상이하다.
상기 언급된 미국 특허 제 6,731,857호는 건조-필름으로 코팅될 수 있는 실리콘계 광이미지성 도파로 조성물을 개시하였다. 개시된 조성물은 식 (RSiO1 .5)(여기에서, R은 하이드록시페닐 및 하이드록시벤질중에서 선택되는 측쇄 그룹이다)의 실세스퀴옥산 단위를 포함한다. 광이미지성 조성물은 패턴된 광도파로 코어 구조의 형성에 사용된다. 코어 구조의 패터닝은 광이미지성 조성물을 포토마스크를 통하여 화학 방사선에 노출시키고, 노출된 층을 현상하고 경화시켜 진행된다. 그러나 상기 노출 장비와 관련된 비용 및 노동력은 매우 크다. 따라서 실세스퀴옥산을 함유하는 폴리머 건조-필름을 사용하여 광도파로 클래드 층을 형성하는데 있어서 보다 낮은 비용 및 보다 적은 공정의 단계를 가지는 대체 공정이 바람직하다.
따라서, 현재 당업계가 직면한 상술된 하나 이상의 문제를 극복하거나 눈에 띄게 개량시킨 광소자의 형성방법 및 광학 건조-필름이 요망된다.
본 발명의 제 1 측면으로, 광소자를 형성하는데 사용하기에 적합한 건조-필름이 제공된다. 건조-필름은 전면 및 후면을 구비한 캐리어 기판을 포함한다. 비-광이미지성, 열경화성 폴리머 층이 캐리어 기판의 전면 상에 제공된다. 폴리머 층은 열 활성 성분 및 식(RSiO1 .5)의 단위(여기서 R은 치환되거나 비치환된 유기그룹)를 포함한다. 보호 커버층이 캐리어 기판의 전면 또는 후면 상에 배치된다.
본 발명의 제 2 측면으로, 광학 장비의 형성방법이 제공된다. 이 방법은 건조-필름을 제 1 기판상에 도포하는 것을 포함한다. 건조필름은 캐리어 기판 및 비-광이미지성, 열경화성 폴리머 층을 포함한다. 폴리머층은 열 활성 성분 및식(RSiO1 .5)의 단위(여기서 R은 치환되거나 비치환된 유기그룹)를 포함한다. 그후, 폴리머층의 적어도 일부가 열 경화된다.
본 발명의 제 3 측면으로, 광도파로와 같은 광소자가 상술된 건조-필름 및 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 건조-필름은 특히 도파로 클래드를 형성하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 제 4 측면으로, 본 발명의 건조-필름 및 방법을 사용하여, 예를 들어 내장된 광도파로 형태의 광기능을 구비한 인쇄배선판과 같은 전자 소자를 형성할 수 있다.
본 원에 사용된 용어 "폴리머"는 올리고머, 다이머, 트리머, 테트라머 등을 포함하며, 호모폴리머 및 고차 폴리머, 즉 2 이상의 상이한 모노머 단위로부터 형성된 폴리머, 및 헤테로폴리머 모두를 망라한다. 용어들에는 하나 이상이라는 개념이 내포되어 있다. 용어 "상" 및 "위"는 공간적인 관계를 정의하는데 상호 호환적으로 사용되며, 개입층 또는 구조의 존재 또는 부재를 내포한다. 달리 특별한 언급이 없으면, 조성물 성분의 양은 용매를 함유하지 않는 조성물에 기초한 중량%로 주어진다. 또한 본 원에서 폴리머를 기술하기 위해 사용된 용어, "비-광이미지성, 열경활성"은 폴리머층의 실질적인 가교가 광화학 효과가 아니라 열 효과에 영향을 받는다는 것을 의미한다.
본 발명의 건조-필름은 도파로, 필터, 광 인터커넥터, 렌즈, 회절 격자 등과 같은 광 소자를 형성하는데 사용하기에 적합하다.
본 발명이 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명될 것이며, 도면에서 동일한 참조 숫자는 동일한 특징(feature)을 나타낸다.
도 1(a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 광학 건조-필름의 일례를 나타낸다.
도 2(a) 내지 (f)는 본 발명에 따른 여러 형성 단계에서의 광기능성을 구비한 인쇄배선판의 일례를 나타낸다.
이하, 본 발명이 본 발명에 따른 예시적인 건조-필름 (1)의 단면을 나타내는 도 1을 참조로 하여 설명될 것이다. 본 발명의 건조-필름은 도파로, 필터, 광 인터커넥터, 렌즈, 회절 격자 등과 같은 광 소자를 형성하는데 사용하기에 적합하다. 도시된 건조-필름 (1)은 캐리어 기판 (2), 캐리어 기판 전면상의 비-광이미지성, 열경활성 폴리머 층 (4) 및 보호 커버층　(6)을 포함한다. 보호 커버층 (6)은, 예를 들어 도 1a에 도시된 바와 같이, 폴리머 층 (6)상의 건조-필름 전면상에 또는 도 1b에 도시된 바와 같이, 건조-필름 후면상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 다중 건조-필름 시트가 스택(stacked) 배열로 나열되거나, 도 1c에 도시된 바와 같이 건조-필름이 롤-형태 (8)로 저장되는 경우 , 후면 보호 커버층을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
캐리어 기판 (2)은 전형적으로 제작, 저장 및 후속 공정동안 폴리머 층 (4) 및 건조-필름의 임의의 다른 층에 대한 기계적 지지체로 작용한다. 캐리어 기판 (2)은 후속 사용시에 남아 있는 건조-필름으로부터 제거될 수 있거나, 제작된 장비의 최종 구조중 일부를 형성할 수 있다. 캐리어 기판이 실질적으로, 예컨대 필링에 의해 건조-필름으로부터 제거되는 경우, 캐리어 기판과 남아 있는 건조-필름의 부착은 전형적으로 분리에 용이하도록 낮거나 적절한 수준이다. 캐리어 기판이 최종 장비의 일부를 형성하는 경우, 부착은 전형적으로 캐리어 기판이 박리되지 않을 만큼 높다. 캐리어 기판에 사용되는 특정 물질은 광범하게 변할 수 있다. 물질은 천연 또는 합성된 것일 수 있고, 가요성 또는 강성 필름/시트 형태로 존재할 수 있다. 적합한 캐리어 기판 물질은, 예를 들어 다양한 방식, 이를테면 수지-코팅, 불꽃 또는 정전 방전-처리, 또는 슬립-처리에 의해 처리될 수 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 전형적으로 광학적으로 순수한 PET; 페이퍼, 예를 들어 폴리비닐 알콜-코팅 페이퍼, 가교화 폴리에스테르-코팅 페이퍼, 폴리에틸렌-코팅 페이퍼, 셀룰로스 페이퍼, 또는 헤비(heavy) 페이퍼, 예를 들어 리소그래피(lithographic) 페이퍼; 나일론; 글래스; 셀룰로스 아세테이트; 합성 유기 수지; 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌; 폴리이미드; 폴리우레탄; 폴리아크릴레이트, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA); 화이버보드(fiberboard); 금속, 예를 들어 구리, 알루미늄, 주석, 마그네슘, 아연, 니켈, 또는 이들의 합금; 및 2종 이상의 이들 물질 또는 다른 물질의 다층 구조, 예를 들어 구리-코팅 화이버보드 또는 에폭시 라미네이트를 포함한다. 캐리어 기판은 전형적으로 예를 들어 약 25 내지 250 ㎛의 두께를 가진다.
폴리머 층 (4)은 광소자의 형성에 사용하기에 적합한 물질이다. 예를 들어, 광 도파로의 경우, 폴리머 층은 도파로 클래드의 형성에 특히 유용하다. 폴리머 층은 식 (RSiO1 .5)(여기에서, R은 치환되거나 비치환된 유기 그룹이다)의 실세스퀴옥산 단위를 포함하는 조성물로부터 형성된다. 조성물은 열 활성 성분, 예를 들어 서멀 애시드(thermal 산) 또는 서멀 베이스(thermal base) 및 다른 임의적인 성분을 추가로 포함한다. 이하, 폴리머 층 (4)의 형성에 유용한 조성물을 상세히 설명하도록 하겠다. 폴리머 층　(4)의 두께는 전형적으로 약 5 내지 150　㎛이다.
보호 커버층 (6)은 폴리머 층 (4)을 보호할 목적으로 제공되며, 전형적으로 남아 있는 건조-필름으로부터 박리될 수 있는 제거가능한 필름 또는 시트 형태일 수 있다. 도 1a의 예시적인 건조-필름에서, 폴리머 층 (4)에 대한 보호 커버층 (6) 의 부착능은 폴리머 층에 대한 캐리어 기판 (2)의 것보다 작다. 이는 폴리머 층으로부터 보호 커버층을 분리시킬 뿐만 아니라 또한 캐리어 기판으로부터 폴리머 층이 분리되도록 한다. 적합한 보호 커버층 물질은, 예를 들어, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리비닐 알콜, 및 PET를 포함한다. 보호 커버층 (6)은 전형적으로 약 10 내지 100　㎛의 두께를 갖는다. 임의로, 보호 커버층은 폴리머 층과 접촉하는 릴리스(release) 층으로 코팅된 제 1 층을 포함할 수 있다. 적합한 릴리스 층 물질은, 예를 들어, 열 또는 광화학적으로 경화된 실리콘, 폴리비닐 스테아레이트, 폴리비닐 카바메이트, 폴리 N-에틸-퍼플루오로아세틸 설판아미도에틸 메타크릴레이트, 폴리 (테트라플루오로에틸렌), 폴리프로필렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리실록산, 폴리아미드 및 다른 릴리스 물질, 예컨대 Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 2nd ed., Van Nostrand/Reinhold (1989)에 게재된 것을 포함한다. 상술된 바와 같이, 보호 커버층 (6)은 도 1b에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판 (2)의 후면상에 형성될 수 있다. 보호 커버층 및 릴리스 층과 관련하여 상기 언급된 것과 동일한 물질들이 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 캐리어 기판의 후면상에 형성된 보호 커버층은 자체로 상술된 바와 같은 릴리스 층 형태를 취할 수 있다. 그의 내용이 본 원에 참고로 인용되는 셸넛(Shelnut)에 의한 미국 특허 제 6,057,079호에 본 발명의 광학 건조-필름에 사용될 수 있는 적합한 후면 릴리스 코팅이 게재되었다. 폴리머 층에 대해 릴리스 특성을 제공하기 위해 캐리어 기판의 후면을, 이를테면 캐리어 기판 후면의 표면 상태를 변경시키는 것과 같이 표면 처리하여 보호 커버층을 추가로 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 건조-필름은, 예를 들어, 캐리어 기판위에 폴리머 층용 조성물을 예를 들어 메니스커스(meniscus) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 롤러(roller) 코팅, 와이어 롤(wire roll) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade) 코팅, 커텐(curtain) 코팅 등에 의해 전형적으로 5 내지 150 미크론의 건조두께로 코팅하여 제조될 수 있다. 코팅된 캐리어 기판은, 예를 들어 대류식 건조, 적외선 건조, 공기 건조 등에 의해, 전형적으로 폴리머 층을 기준으로 하여 0 내지 10 wt%, 특히 5wt% 이하 또는 2 내지 5wt%의 용매 함량이 되도록으로 건조시킬 수 있다.
캐리어 기판은 전형적으로 폭 2 내지 150　cm 및 길이 2 내지 150 cm의 불연속 시트 형태를 취할 수 있으며, 코팅될 수 있고, 시트로 건조되어 스택될 수 있다. 캐리어 시트는 또한 폭 2 내지 150　cm 및 길이 0.5 내지 1000 m의 롤 형태를 취할 수 있으며, 웹 코팅 공정으로 널리 알려진 바와 같이 코팅되어 릴-대-릴 포맷(reel-to-reel format)으로 건조될 수 있다. 보호 커버층은, 예를 들어 열 및/또는 압력하에 또는 부재하에 라미네이션에 의해 도포될 수 있다. 시트는 보호 커버층의 전면 또는 후면에 분리된 시트 또는 랩으로 웹 롤링되거나 스택될 수 있다.
본 발명은 또한 상술된 바와 같은 건조-필름을 사용하여 광학 장비를 형성하는 방법을 제공한다. 간략하여 설명하면, 이 방법은 상술된 바와 같은 캐리어 기판상에 폴리머층을 포함하는 건조-필름을 제 1 기판상에 도포하고, 폴리머층의 적어도 일부를, 특히 전부를 열 경화시키는 것을 포함한다.
도 2(a) 내지 (f)는 여러 형성 단계에서의 인쇄배선판상의 광도파로 구조를 설명한다. 본 발명이 이러한 구체예를 참조로 하여 기술되나, 도파로 이외의 광소자, 예를 들어 필터, 광 인터커넥터, 렌즈 및 회절 격자가 형성될 수 있음은 자명한 사실이다. 마찬가지로, 인쇄배선판 기판 이외의 전자 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼 및 비전자 기판이 사용될 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 인쇄배선판 기판 (10)이 제공된다. 인쇄배선판 기판은, 예를 들어 에칭된 전자회로, 전도성 트레이스(traces) 및 전자 부품이 한 면 또는 양 면상에 형성되거나 형성될 일련의 에폭시 수지 및 구리층을 포함하는 라미네이트 시트일 수 있다. 보드 디자인에 따라, 광 도파로 구조는 보드 제작 공정의 초기 단계 또는 나중 단계에 보드에 포함될 수 있다.
상술된 건조-필름 (1)을 인쇄배선판 기판 (10)에 고정시켜 광 도파로 하부 클래드 층을 형성한다. 기판 (10)에 건조-필름을 고정시키기에 적합한 기술은 예를 들어 핫 롤 라미네이션(hot roll lamination)과 같은 라미네이션 기술을 포함한다. 예시적인 방법으로, 건조-필름 (1)을 핫 롤 라미네이터에 배치하고, 보호 커버층 (6)을 폴리머 층 (4)으로부터 박리시킨 후, 폴리머 층 (4)을 열 및 압력을 이용하여 인쇄배선판 기판 (10)과 접촉시키고 라미네이팅한다. 라미네이션 온도는 전형적으로 약 21 내지 150 ℃, 예를 들어 약 25 내지 110 ℃이다. 압력은 전형적으로 약 0.1 내지 5 kg/cm2(1.4 내지 71 psi), 예를 들어 약 0.3 내지 2 kg/cm2(4.3 내지 28.5　psi)이다. 롤러 (11)의 속도는 전형적으로 약 1.5 내지 600 cm/분, 예를 들어 약 30 내지 150　cm/분이다. 이어서, 폴리머 층 (4)을 열처리하여 열 경화시킨다. 전형적인 경화 온도는 약 120 내지 200 ℃, 예를 들어 약 145 내지 180 ℃이고, 경화 시간은 전형적으로 약 0.5 내지 5 시간, 예를 들어 약 1 내지 3 시간이다. 열 처리에 사용되는 분위기(atmosphere)는 제한되지 않으나 특히 공기 또는 불활성 기체를 사용할 수 있다. 캐리어 기판 (2)은 전형적으로 열처리 전에 예를 들어 필링에 의해 폴리머 층 (4) 및 인쇄배선판 기판 (10)으로부터 제거된다.
그 다음에 도파로 코어 구조는 하부 클래드 층 상에 형성된다. 도파로 코어는 그 내용이 본 원의 참고로 인용되는 미국특허 제6731857호 및 제6842577호에 개시되어 있는 것과 같은 광이미지성 물질로 형성될 수 있다.
도 2(b)는 도파로 코어 구조를 형성하는데 사용될 수 있는 광이미지성 건조-필름 (1')을 도시하고 있다. 하부 클래드 건조-필름 (1)에 대해 상술된 방법과 유사한 방식으로 코어 건조-필름 (1')이 하부 클래드 층 (4)에 고정된다. 코어 건조-필름 (1')은 하부 클래드 건조-필름　(1)과 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있으나, 단 코어 건조-필름내 광이미지성 폴리머 층은 최종 도파로 구조에 클래딩의 것보다 큰 굴절율을 제공하여야 한다.
이어서, 제 2 폴리머 층 (12)이 도 2c 및 d에 도시된 바와 같이 패턴화된다. 도 2c에 예시된 바와 같이, 광이미지성 코어층 (12)은 포토마스크 (16)을 통해 화학 조사선 (14)에 노광됨으로써 이미지화될 수 있다. 네거티브 작용성 물질의 경우, 중합코어층 (12)의 노광 영역에서 중합은 현상액에서의 용해도를 감소시킨다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 코어층 (12)의 비노광 부분을 현상액으로 제거하여 하나 이상의 코어 구조(12')를 남긴다.
코어 구조 (12')의 형성후, 도 2(e)에 도시된 바와 같이 다른 건조-필름 (1")을 도포하여 하부 클래드 층 (4) 및 코어 구조 (12') 상에 상부 클래드 층 (18)을 형성한다. 하부 클래드 폴리머 층 (4)의 처리에 사용된 것과 동일한 물질 및 절차가 상부 클래드 폴리머 층 (18)에 사용될 수 있다. 최종 도파로 구조내 상부 클래드 폴리머 층 (18)의 굴절율은 코어 구조 (12')의 것보다 작고, 전형적으로 하부 클래드 층 (4)과 동일하다. 도 2(f)에 도시된 바와 같이, 하부 클래드 층 (4), 코어　구조 (12') 및 상부 클래드 층 (18)을 포함하는 도파로 구조 (20)가 형성된다.
인쇄배선판 기판 (10)상에 광 도파로 구조를 형성한 후, 인쇄배선판이 추가로 처리될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 유전층 및/또는 금속층을 도파로 구조상에 형성하여 신호 경로를 위한 금속화 구조를 형성할 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 추가의 광 도파로 구조, 광 비어(via) 또는 다른 광소자를 형성하기 위하여 하나 이상의 추가의 광학층이 제공될 수 있다. 광전자 장치, 예컨대 광검출기 또는 레이저 방출 장치, 이를테면 VCSEL 칩을 전기 연결하는 것이 본 단계에 행해질 수 있다. 공지 기술, 예를 들어 Coombs, Printed Circuit Handbook, 5th ed., McGraw-Hill (2001)에 게재된 방법을 이용하여 인쇄배선판을 처리하여 완성시킨다.
건조-필름 폴리머 층은 식 (RSiO1 .5)(여기에서, R은 치환되거나 비치환된 유기 그룹이다)의 중합 실세스퀴옥산 단위를 가지는 광활성 성분을 포함하는 조성물로부터 형성된다. 폴리머 성분은 전형적으로 조성물내에 1 내지 99.5 wt%, 예를 들어 60 내지 98.5　wt%의 양으로 존재한다.
유기 그룹 R은 예를 들어 치환되거나 비치환된 지방족, 방향족 및 헤테로사이클릭 그룹을 포함한다. 지방족 그룹은 포화되거나 불포화된 직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 그룹일 수 있다. 적합한 지방족 그룹은 예를 들어 1 내지 20개의 탄소원자를 가지며, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, t-부틸, t-아밀, 옥틸, 데실, 도데실, 세틸, 스테아릴, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, (C 2-C6)알케닐, 노르보닐 및 아다만틸을 포함한다. 지방족 그룹은 치환될 수 있으며, 예를 들어 측쇄 그룹상의 하나 이상의 수소 원자가 헤테로원자 또는 다른 그룹, 예를 들어 중수소, 하이드록시, 불소, 브롬 및 염소와 같은 할로겐, (C1-C6)알킬, (C1-C6)할로알킬, (C1-C10)알콕시, (C1-C10)알킬카보닐, (C1-C10)알콕시카보닐, (C1-C10)알킬카보닐옥시, 알킬아민, 알킬황 함유 물질 등에 의해 대체된다. 추가로 또는 택일적으로, 알킬쇄의 하나 이상의 탄소원자가 헤테로 원자, 예를 들어 질소, 산소, 황, 인 및 비소로 치환될 수 있다. 이러한 헤테로 원자에 의해 치환된 지방족 그룹은 예를 들어 피페리디닐 및 테트라하이드로푸라닐을 포함한다.
사용될 수 있는 방향족 그룹은 예를 들어 6 내지 20개의 탄소원자를 가지며, 예컨대 페닐, 비페닐, 톨릴, 1-나프틸, 2-나프틸 및 2-페난트릴을 포함한다. 본 발명에서 방향족 성분을 포함하는 측쇄 그룹이 방향족 그룹으로 고려된다. 따라서, 벤질, 메틸벤질 및 에틸벤질과 같은 아릴 및 알킬 성분을 둘 다 포함하는 그룹은 방향족 그룹이다. 방향족 그룹은 헤테로원자 또는 다른 그룹, 예를 들어 중수소, 하이드록시, 불소, 브롬 및 염소와 같은 할로겐, (C1-C6)알킬, (C1-C6)할로알킬, (C1-C10)알콕시, (C1-C10)알킬카보닐, (C1-C10)알콕시카보닐, (C1-C10)알킬카보닐옥시, 알킬아민, 알킬황 함유 물질 등에 의해 치환될 수 있다. 추가로 또는 택일적으로, 아릴 그룹의 하나 이상의 탄소원자가 헤테로 원자, 예를 들어 질소, 산소, 황, 인 및 비소로 치환될 수 있다. 이러한 헤테로 원자에 의해 치환된 방향족 그룹은 예를 들어 티오펜, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 포스폴, 아르솔 및 푸란을 포함한다.
또한 특정 응용에서 실세스퀴옥산 단위는 식 (R1SiO1 .5) 및 식 (R2SiO1 .5)의 단위(여기에서, R1은 치환되거나 비치환된 지방족 그룹이며, R2은 치환되거나 비치환된 방향족 그룹이다)를 포함하는 것이 바람직하다.
특정 응용에서는 조성물 내에서 지방족 및 방향족의 양 실세스퀴옥산 단위의 존재는 지방족 실세스퀴옥산 단위만을 또는 방향족 실세스퀴옥산 단위만을 포함하는 경우보다 더 바람직한 물성을 가지는 폴리머를 제공할 수 있다고 믿어진다. 예를 들어, 지방족 그룹은 가교 밀도 및/또는 현상 용액 내에서 강화된 용해성을 제공할 수 있는 반면, 방향족 그룹은 보다 질기고(toough) 내클랙성(crack-resistant)의 폴리머를 제공할 수 있다고 믿어진다.
특정 응용에서는 폴리머의 각 실세스퀴옥산 단위 R은 하이드록시 그룹이 존재하지 않는 것이 바람직하다. 하이드록시가 측쇄에 존재하지 않는 결과로, 광손실 특성은 측쇄 그룹에 하이드록시를 포함하는 물질을 사용하는 경우에 비하여 강화되는 것으로 믿어진다. 이와 관련하여 하이드록시를 포함하는 측쇄 그룹은 예를 들어 광전자 산업에서 널리 사용되고 있는 1550nm에서 광 흡수로 인하여 광손실에 기여하는 것으로 믿어진다.
폴리머는 랜덤- 또는 블록-형태의 코폴리머 또는 고차 폴리머의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 폴리머는 실세스퀴옥산, 케이지(caged) 실록산 및 이들의 조합중에서 선택된 하나 이상의 추가의 단위와 같은 하나 이상의 추가의 실리콘-함유 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리머는 식 (R3SiO1 .5)의 단위(여기에서, R3은 치환되거나 비치환된 유기 그룹이며, 하이드록시 그룹을 가지 않는다)의 하나 이상의 추가의 단위를 포함할 수 있다. 폴리머는 예를 들어 메틸, 부틸 및 페닐 실세스퀴옥산 단위; 에틸, 페닐 및 트리플루오로메틸페닐 실세스퀴옥산 단위 또는 메틸, 벤질 및 페닐 실세스퀴옥산 단위를 함유할 수 있다. 적합한 실록산은 예를 들어 식 ((R4)2SiO)(여기에서, R4는 치환되거나 비치환된 유기 그룹, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필 등의 알킬 그룹, 또는 페닐, 톨릴 등의 아릴 그룹이다)의 단위를 포함한다.
폴리머는 다양한 범위의 반복 단위를 함유할 수 있다. 따라서, 폴리머의 분자량은 광범위하게 달라질 수 있다. 전형적으로, 폴리머는 약 500 내지 15,000, 보다 전형적으로 약 1,000 내지 10,000의 중량 평균 분자량(Mw)을 가진다.
폴리머는 광활성화후 조성물에서의 용해도를 변경시킬 수 있는 2 이상의 작용 말단기를 포함할 수 있다. 이러한 말단 그룹은 예를 들어 하이드록시; 알콕시, 예컨대 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시; 카복시에스테르, 아미노, 아미도, 에폭시, 이미노, 카복시산, 무수물, 올레핀, 아크릴, 아세탈, 오르토에스테르, 비닐 에테르 및 이들의 조합일 수 있다. 작용 말단기 함량은 예를 들어 폴리머에 대해 약 0.5 내지 35 중량%일 수 있다.
조성물 및 형성된 비-광이미지성, 열경화성 폴리머층은 열 활성화시에 폴리머 내의 가교반응에 영향을 주는 성분을 포함한다. 열 활성 성분은 예를 들어 열 활성화시에 가교를 유발하여 폴리머를 경화시키는 킬 수 있는 애시드(산) 또는 베이스(base)를 발생시킬 수 있다. 서멀애시드(therma 산) 발생제 및 서멀베이스(thermal base) 발생제를 포함하나, 이에만 한정되지 않는 다양한 활성 성분이 본 발명에 사용될 수 있다.
본 발명에 유용한 서멀애시드 발생제는 가열시, 특히 25 내지 220℃에 산을 유리하는 임의의 화합물(들)일 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 적합한 서멀애시드 발생제는 예를 들어, 2,4,4,6- 테트라브로모사이클로헥사디에논; 유기황산, 예를 들어 디노닐나프탈렌디설폰산, 디노닐나프탈렌설폰산, 도데실벤젠 설폰산 및 p-톨루엔 설폰산; 유기 설폰산의 알킬 에스테르, 예를 들어 벤조인 토실레이트, 및 2-니트로벤질 토실레이드; 벤질릭 할로겐화 방향족 화합물; 모노- 및 디- 알킬 산 포스페이트; 모노- 및 디-페닐 산 포스페이트; 알킬 페닐 산 포스페이트, 및 이들의 조합을 포함한다. 서멀 애시드 발생제는 차단된 산 에스테르, 예를 들어 차단된 도데실 설폰산 에스테르 및 차단된 포스폰 산 에스테르와 같이 차단(blocked)될 수 있다. 서멀 애시드 발생제는 상업적으로 구입할 수 있고, 예를 들어 상표명 NACURE의 차단된 산 발생제는 킹 인더스트리(King Industries, Norwalk, Connecticut)사로부터 구입할 수 있다.
본 발명에 유용한 서멀베이스 발생제는 가열시, 특히 25 내지 220℃에 염기를 유리하는 임의의 화합물(들)일 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 적합한 서멀베이스 발생제는 예를 들어, 그 내용이 본 원에 참고로 인용되는 일본 특허공보 5-158242에 개시되어 있다.
열활성 성분의 양은 가열시에 폴리머 층의 가교에 영향을 주기에 충분한 양이다. 열활성 성분은 조성물중에 전형적으로 0.1 내지 10 중량%, 보다 전형적으로 0.1 내지 5 중량%의 양으로 존재한다.
조성물로부터 형성된 구조의 가요성을 향상시키기 위한 하나 이상의 성분이 조성물에 존재할 수 있다. 이들 가요성-향상 물질은 전형적으로 하이드록시, 아미노, 티올, 설포네이트 에스테르, 카복실레이트 에스테르, 실릴 에스테르, 언하이드라이드, 아지리딘, 메틸올메틸, 실릴 에테르, 에폭사이드, 옥세탄, 비닐 에테르, 실란올 및 이들의 조합중에서 선택된 다수의 작용기를 함유한다. 가요성-향상 물질에서, 작용기는 전형적으로 백본 물질에 부착된다. 예시적인 백본 물질은 치환 및 비치환 알킬 및 아릴 탄화수소, 에테르, 아크릴레이트, 노볼락, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리설폰, 폴리케톤, 풀러렌, POSS 실리콘, 나노입자 및 이들의 조합을 포함한다. 작용기는 백본상에 및/또는 백본을 따라 하나 이상의 위치에 말단기로 존재할 수 있다.
가요화 성분의 예에는 식 R5(OH)x(여기에서, R5는 치환되거나 비치환된 (C2-C25)알킬, (C7-C25)아릴, (C8-C25)아르알킬, (C6-C25)사이클로알킬 및 이들의 조합중에서 선택된 유기 그룹이고, x는 2 이상이나 탄소원자수보다 크지 않다)의 폴리올이 있다. x가 2인 경우, 가요화 성분의 예에는 HO-CH2-CHOH-(CH2)y-CH3(여기에서, y는 예를 들어 0 내지 22일 수 있다)와 같은 1,2-디올인 글리콜, 예컨대 프로필렌 글리콜 및 부틸렌 글리콜이 포함된다. 다른 예는 HO-(CH2)z-OH(여기에서, z는 예를 들어 2 내지 25이다)와 같은 α,ω-디올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올 및 1,4-부탄디올을 포함한다. x가 3인 경우, 가요화 성분의 예에는 글리세린 및 트리메틸올프로판이 포함된다.
R5는 또한 식 -O-(CR6 2)w(여기에서, w는 예를 들어 1 내지 13이고, R6는 동일하거나 상이하며 예를 들어 H, 또는 식 C1-C12 알킬, 아릴, 아르알킬 또는 사이클로알킬의 치환 또는 비치환 유기 그룹일 수 있다)의 폴리에테르일 수 있다. 가요화 성분의 예에는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 폴리부틸렌 옥사이드 및 폴리테트라하이드로푸란의 폴리에테르 디올이 포함된다.
가요성-향상 성분은 중량 평균 분자량이 예를 들어 62 내지 5,000, 예를 들어 62 내지 2,000일 수 있다. 이 성분은 활성화 전후에 건조 상태의 조성물의 가요성을 향상시키기에 효과적인 양으로 존재한다. 특정량은 예를 들어 백본, 및 가요성-향상 성분의 작용기 타입 및 수에 따라 달라질 것이다. 이 성분은 예를 들어 조성물에 0.5 내지 35 중량%, 예를 들어 2 내지 20 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 언급된 가요화제 이외에, 식 ((R4)2SiO)의 단위를 가지는 폴리머와 관련하여 상기 설명된 실록산이 사용될 수 있다.
표면 평탄화제(leveling agent), 습윤제, 소포제, 접착 촉진제, 틱소트로프제(thixotropic agent), 충전제, 점도 변경제 등을 포함하나 이들로만 한정되지 않는 다른 첨가제가 본 발명의 조성물에 임의로 존재할 수 있다. 이러한 첨가제들은 코팅 조성물용으로 당업계에 널리 알려져 있다. 본 발명의 조성물에 표면 평탄화제, 예를 들어 Dow Chemical Company로부터 입수가능한 SILWET L-7604 실리콘계 오일와 같은 실리콘계 오일이 사용될 수 있다. 복수개의 첨가제가 본 발명의 조성물중에 배합될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 습윤제가 틱소트로프제와 배합될 수 있다. 본 발명의 조성물에 사용되는 이러한 임의적인 첨가제의 양은 특정 첨가제 및 목적하는 효과에 따라 달라질 것이며, 당업자의 능력에 의한다. 이와 같은 다른 첨가제는 전형적으로 조성물중에 5 중량% 미만, 예를 들어 2.5 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 발명의 방법에 유용한 조성물은 임의로 하나 이상의 유기 가교결합제를 함유할 수 있다. 가교결합제는 예를 들어 조성물의 성분들을 삼차원적으로 연결하는 물질을 포함한다. 실리콘-함유 폴리머와 반응하는 방향족 또는 지방족 가교결합제가 본 발명에 사용하기에 적합하다. 이러한 유기 가교결합제는 경화하여 실리콘-함유 폴리머와 함께 중합망을 형성함으로써 현상액에 대한 용해도를 감소시킬 것이다. 이와 같은 유기 가교결합제는 모노머 또는 폴리머일 수 있다. 가교결합제의 배합물이 본 발명에서 성공적으로 사용될 수 있음이 당업자들에 의해 인지될 것이다.
본 발명에 유용한 적합한 유기 가교결합제로는 아민 함유 화합물, 에폭시 함유 물질, 적어도 두 개의 비닐 에테르 그룹을 함유하는 화합물, 알릴 치환된 방향족 화합물, 및 이들의 배합물이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 대표적인 가교결합제로는 아민 함유 화합물 및 에폭시 함유 물질이 포함된다.
본 발명에서 가교결합제로서 유용한 아민 함유 화합물로는 멜라민 모노머, 멜라민 폴리머, 알킬올메틸 멜라민, 벤조구아나민 수지, 벤조구아나민-포름알데하이드 수지, 우레아-포름알데하이드 수지, 글리콜우릴-포름알데하이드 수지 및 이들의 배합물이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다.
적합한 유기 가교제 농도가 가교제의 반응성 및 조성물의 특정 응용예와 같은 요인에 따라 달라질 것임을 당업자들은 인지할 것이다. 사용시, 가교결합제(들)는 전형적으로 조성물중에 0.1 내지 50 중량%, 예를 들어 0.5 내지 25 중량%, 또는 1 내지 20 중량%의 양으로 존재한다.
하나 이상의 첨가제가, 예를 들어 광도파로 클래드층에서 폴리머층의 굴절율을 조정하기 위하여 제공될 수 있다.
본 발명의 조성물은 전형적으로 용매를 추가로 함유할 수 있다. 각종 용매, 예를 들어 글리콜 에테르, 예를 들어 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르; 에스테르, 예를 들어 메틸 셀로솔브 아세테이트, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트; 이염기성 에스테르; 카보네이트, 예를 들어 프로필렌 카보네이트, γ-부티로락톤; 에스테르, 예를 들어 에틸 락테이트, n-아밀 아세테이트 및 n-부틸 아세테이트; 알콜, 예를 들어 n-프로판올, 이소프로판올; 케톤, 예를 들어 사이클로헥사논, 메틸 이소부틸 케톤, 디이소부틸 케톤 및 2-헵타논; 락톤, 예를 들어 γ-부티로락톤 및 γ-카프로락톤; 에테르, 예를 들어 디페닐 에테르 및 아니솔; 탄화수소, 예를 들어 메시틸렌, 톨루엔 및 크실렌; 및 헤테로사이클릭 화합물, 예를 들어 N-메틸-2-피롤리돈, N,N'-디메틸프로필렌우레아, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
패턴되는 광학 층을 형성하는데 유용한 층을 포함하고 있는 광이미지성 폴리머층 및 건조-필름은 열활성 성분 대신에 포토애시드(photoacid) 발생제 및 포토베이스(photobase) 발생제를 사용한다는 점을 제외하고는 상기 비-광이미지성 조성물 및 건조-필름에 대해 상술한 것과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 본 발명에 유용한 포토애시드 발생제는 광에 노광시 산을 유리하는 임의의 화합물(들)일 수 있다. 적합한 포토애시드 발생제는 공지되었으며, 할로겐화 트리아진, 오늄 염, 설폰화 에스테르, 치환된 하이드록시이미드, 치환된 하이드록실이민, 아지드, 나프토퀴논, 예를 들어 디아조나프토퀴논, 디아조 화합물 및 이들의 배합물을 포함하나 이들로만 한정되지 않는다.
유용한 할로겐화 트리아진으로는 예를 들어 트리할로메틸-s-트리아진과 같은 할로겐화 알킬 트리아진이 포함된다. s-트리아진 화합물은 특정의 메틸-트리할로메틸-s-트리아진과 특정의 알데하이드 또는 알데하이드 유도체의 축합 반응 생성물이다. 이러한 s-트리아진 화합물은 미국 특허 제 3,954,475호 및 Wakabayashi 등에 의한 Bulletin of the Chemical Society of Japan, 42, 2924-30(1969)에 개시된 방법에 따라 제조될 수 있다. 본 발명에 유용한 다른 트리아진 타입의 포토애시드 발생제가 예를 들어 미국 특허 제5,366,846호에 기술되어 있다.
약 친핵성 음이온과의 오늄 염이 본 발명에서 포토애시드 발생제로서 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 음이온의 예에는 2 내지 7 가 금속 또는 비-금속(예를 들어 안티몬, 주석, 철, 비스무스, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 티탄, 지르콘, 스칸듐, 크롬, 하프늄, 구리, 붕소, 인 및 비소)의 할로겐 착 음이온이다. 적합한 오늄 염의 예로는 주기율표 VA 및 B 족, IIA 및 B 족 및 I 족의 디아릴-디아조늄 염 및 오늄 염, 예를 들어, 요오도늄과 같은 할로늄 염, 4급 암모늄, 포스포늄 및 아르소늄 염, 방향족 설포늄 염과 같은 설포늄 염, 설폭소늄 염 또는 셀레늄 염이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 적합한 오늄의 예가, 예를 들어 미국 특허 제 4,442,197호; 4,603,101호 및 4,624,912호에 개시되어 있다. 트리페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트와 같은 설포늄 염 및 이들의 혼합물이 전형적이다.
본 발명에서 포토애시드 발생제로서 유용한 설폰화 에스테르에는 예를 들어 설포닐옥시 케톤이 포함된다. 적합한 설폰화 에스테르에는 벤조인 토실레이트, t-부틸페닐 알파-(p-톨루엔설포닐옥시)-아세테이트, 2,6-디니트로벤질 토실레이트 및 t-부틸 알파-(p-톨루엔설포닐옥시)-아세테이트가 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 이러한 설폰화 에스테르가 예를 들어 문헌 [Journal of Photopolymer Science and Technology, vol. 4, No. 3, 337-340 (1991)]에 개시되어 있다.
사용될 수 있는 치환된 하이드록시이미드에는 예를 들어 n-트리플루오로메틸설포닐옥시-2,3-디페닐말레이미드 및 2-트리플루오로메틸벤젠설포닐옥시-2,3-디페닐말레이미드가 포함된다. 적합한 치환된 하이드록실이민에는 예를 들어 2-(니트릴로-2-메틸벤질리덴)-(5-하이드록시이미노부틸설포닐)-티오펜이 포함된다. 본 발명에 유용한 아지드는 예를 들어 2,6-(4-아지도벤질리덴)사이클로헥사논을 포함한다. 나프토퀴논은 예를 들어 2,3,4-트리하이드록시벤조페논의 2,1-디아조나프토퀴논-4-설포네이트 에스테르를 포함할 수 있다. 디아조 화합물중에서 1,7-비스(4-클로로설포닐 페닐)-4-디아조-3,5-헵탄디온이 사용될 수 있다.
본 발명에 유용한 포토베이스 발생제는 광에 노광시 염기를 유리하는 임의의 화합물(들)일 수 있다. 적합한 포토베이스 발생제로는 벤질 카바메이트, 벤조인 카바메이트, O-카바모일하이드록시아민, O-카바모일옥심, 방향족 설폰아미드, 알파-락탐, N-(2-알릴에테닐)아미드, 아릴아지드 화합물, N-아릴포름아미드, 4-(오르토-니트로페닐)디하이드로피리딘 및 이들의 배합물이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다.
광이미지성 폴리머층의 현상액은 수성 또는 비수성 현상액 또는 이들의 배합물일 수 있고, 임의로 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 소포제, 계면활성제 등을 포함할 수 있다. 전형적인 수성 현상액으로는, 예를 들어 수중 수산화나트륨 및 수산화칼륨과 같은 알칼리 금속 하이드록사이드, 및 수중 테트라메틸암모늄 하이드록사이드와 같은 테트라알킬암모늄 하이드록사이드가 포함된다. 이러한 현상액은 전형적으로 0.1 내지 2N, 예를 들어 0.15 내지 1N, 또는 0.26 내지 0.7N의 농도로 사용된다.
전형적인 비수성 현상액에는, 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 사이클로헥사논, 2-옥타논, 2-헵타논 및 메틸 이소아밀 케톤과 같은 케톤; 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올, 이소부탄올 및 벤질알콜과 같은 알콜; 에틸 아세테이트, 에틸 프로피오네이트 및 에틸 락테이트와 같은 에스테르; 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 에틸 에테르 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르와 같은 글리콜 에테르; 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트와 같은 글리콜 에테르 에스테르; 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등과 같은 방향족 및 이들의 배합물이 포함된다.
현상은 전형적으로 20 내지 85 ℃, 예를 들어 21 내지 49 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 활발한 교반시 현상 시간은 10 분 이내, 예를 들어 5 분 이내, 2 분 이내, 1 분 이내, 또는 30 초 이내일 수 있다. 현상은, 예를 들어 정전 현상 챔버 또는 스프레이 챔버내에서 수행될 수 있다. 전형적인 스프레이 압은 5 내지 40 psi(0.35 내지 2.8 kg/㎠), 예를 들어 10 내지 25 psi(0.7 내지 1.8 kg/㎠)일 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명의 다양한 측면을 상세히 설명하고자 하나, 본 발명을 어떤 식으로든 제한할 의도는 없다. 실시예에서, 각종 성분들의 양은 용매를 포함한 전체 조성물에 대한 중량%로 주어진다.
1. 비- 광이미지성 , 열 경화성 광학 건조-필름의 제조
실시예 1-6
*실시예 각각에 하기 성분들을 배합하여 조성물을 형성하였다. 조성물을 50 ㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 캐리어 기판 필름상에 100 ㎛의 습윤 두께로 롤러 코팅하고, 90 ℃, 대류식 오븐에서 30 분동안 50 ㎛의 두께로 건조시켰다. 25 ㎛ 두께의 폴리에틸렌(PE) 보호 커버층을 롤러에 의해 코팅층 표면에 도포하여 건조-필름을 형성하였다. 건조-필름을 도 1c에 도시된 바와 같이 롤 구조로 감았다.
실시예 1 ( 실시예 7, 13) wt%
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45.00
페닐-메틸-트리플루오로메틸실세스퀴옥산(47.5:47.5:5.0) 52.99
킹 인더스트리사의 NACURE 522 아민 차단된 도데실설폰 산 2.00
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
실시예 2 ( 실시예 8, 14) wt%
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45.00
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(47.5:47.5:5.0) 52.99
킹 인더스트리사의 NACURE 1323
아민 차단된 디노닐나프탈렌디설폰 산 2.00
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
실시예 3 ( 실시예 9, 15) wt%
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45.00
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(48:48:2) 52.99
킹 인더스트리사의 NACURE XP-386
아민 차단된 파라-톨루엔디설폰 산 2.00
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
실시예 4 ( 실시예 10, 16) wt%
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45.00
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(45:45:10) 52.99
킹 인더스트리사의 NACURE 4176
아민 차단된 알킬페닐 산 포스페이트 2.00
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
실시예 5 ( 실시예 11, 17) wt%
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45.00
페닐-메틸-벤질실세스퀴옥산(48:48:2) 42.99
폴리테트라하이드로푸란 10.00
킹 인더스트리사의 NACURE 4176
아민 차단된 알킬페닐 산 포스페이트 2.00
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
실시예 6 ( 실시예 12, 18) wt%
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45.00
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(42.5:42.5:15) 52.99
킹 인더스트리사의 NACURE XP-297
아민 차단된 포스폰 산 에스테르 2.00
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
실시예 7 ( 실시예 21, 35) wt %
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(48:48:2) 44.84
폴리테트라하이드로푸란 10
트리페닐설포늄 토실레이트 0.15
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
실시예 7-12
전면 PE 보호 커버층 대신, 롤러 코팅전에 PET 기판 후면을 5 ㎛의 실리콘 릴리스층으로 코팅하는 것을 제외하고 실시예 1-6의 물질을 사용하여 그에 따른 과정을 반복하였다.
실시예 13-18
전면 PE 보호 커버층 대신, 기판이 그의 후면에 폴리에틸레이 함침된 125 ㎛ 두께의 크래프트지인 것을 제외하고 실시예 1-6의 물질을 사용하여 그에 따른 과정을 반복하였다.
2. 인쇄배선판의 제조
실시예 19-36
a. 하부 클래드 형성
위에 회로를 구비한 30 mg/cm2 구리 포일 클래드 인쇄배선판을 핫 롤 라미네이터에 놓았다. 전면 PE 보호 커버층(존재하는 경우)을 표 1에 제시된 남아 있는 하부 클래드("클래드 1") 건조-필름으로부터 제거하였다. 건조-필름의 폴리머층을 인쇄배선판상의 구리 표면에 대향 배치하고, 건조-필름을 핫 롤 라미네이터에서 인쇄배선판에 30　cm/분, 20 psi(1.4 kg/cm2) 및 100 ℃로 라미네이팅하였다. 구조물로부터 PET 필름을 제거하고, 인쇄배선판을 180 ℃, 대류식 오븐에 60 분간 놓아 두어 층을 경화시켜 인쇄배선판상에 하부 클래드층을 형성하였다.
b. 코어 구조 형성
코어 조성물 A-F는 하기에 기술되어 있는 각 성분을 혼합하여 형성하였다. 하부 클래드층으로 라미네이팅된 각 인쇄배선판을 표 1에 제시되어 있는 코어 조성물 A-F 중 하나로 두께 50 ㎛로 롤러-코팅하고, 90 ℃, 대류식 오븐에 30 분간 건조시켰다. 인쇄배전판을 90 ℃부터 실온까지 분당 2도의 속도로 공기 중에서 어닐링하였다. 폴리머 코어 층을 할로겐화수은 램프의 500 mJ/cm2 화학 조사선에 2 내지 30cm의 오프닝(opening)및 25 내지 250㎛의 폭을 가지는 코어 패턴을 함유하는 마스크를 통하여 노광하였다. 인쇄배선판을 90 ℃, 대류식 오븐에 20 분간 놓아두고, 실온에서 적절히 교반하면서 0.7N NaOH 현상액에 2.5 분간 두었다. 인쇄배선판을 DI 수로 세척하고, 에어 나이프(air knife)로 건조시켰다. 그후, 180 ℃, 대류식 오븐에서 60 분간 경화시켜 도파로 하부 클래드층상에 다수의 도파로 코어를 형성시켰다.
코어 조성물 A wt %
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45.00
페닐-메틸-트리플루오로메틸실세스퀴옥산(52.5:42.5:5.0) 54.84
트리페닐설포늄 토실레이트 0.15
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
코어 조성물 B wt %
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(55.5:39.5:5.0) 54.84
트리페닐설포늄 토실레이트 0.15
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
코어 조성물 C wt %
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(55:43:2) 54.84
트리페닐설포늄 토실레이트 0.15
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
코어 조성물 D wt %
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(60:30:10) 54.84
트리페닐설포늄 토실레이트 0.15
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
코어 조성물 E wt %
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45
페닐-메틸-벤질실세스퀴옥산(48:48:2) 44.84
폴리테트라하이드로푸란 10
트리페닐설포늄 토실레이트 0.15
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
코어 조성물 F wt %
프로필렌 글리콜모노메틸 에테르 아세테이트 45
페닐-메틸-디메틸실세스퀴옥산(42.5:42.5:15) 54.84
트리페닐설포늄 토실레이트 0.15
Dow SILWET L-7604 실리콘계 오일 0.01
c. 상부 클래드 형성
표 1에 제시된 바와 같이 하부 클래드층에 대해 상술된 것과 동일한 과정으로 하부 클래드층 및 코어 구조상에 상부 클래드("클래드 2")층을 형성하여 인쇄배선판상에 도파로 구조를 제공하였다.
실시예 층 재료 실시예 층 재료
19 클래드 1 실시예 1 28 클래드 1 실시예 10
코어 조성물 A 코어 조성물 D
클래드 2 실시예 1 클래드 2 실시예 10
20 클래드 1 실시예 2 29 클래드 1 실시예 11
코어 조성물 B 코어 조성물 E
클래드 2 실시예 2 클래드 2 실시예 11
21 클래드 1 실시예 3 30 클래드 1 실시예 12
코어 조성물 C 코어 조성물 F
클래드 2 실시예 3 클래드 2 실시예 12
22 클래드 1 실시예 4 31 클래드 1 실시예 13
코어 조성물 D 코어 조성물 A
클래드 2 실시예 4 클래드 2 실시예 13
23 클래드 1 실시예 5 32 클래드 1 실시예 14
코어 조성물 E 코어 조성물 B
클래드 2 실시예 5 클래드 2 실시예 14
24 클래드 1 실시예 6 33 클래드 1 실시예 15
코어 조성물 F 코어 조성물 C
클래드 2 실시예 6 클래드 2 실시예 15
25 클래드 1 실시예 7 34 클래드 1 실시예 16
코어 조성물 A 코어 조성물 D
클래드 2 실시예 7 클래드 2 실시예 16
26 클래드 1 실시예 8 35 클래드 1 실시예 17
코어 조성물 B 코어 조성물 E
클래드 2 실시예 8 클래드 2 실시예 17
27 클래드 1 실시예 9 36 클래드 1 실시예 18
코어 조성물 C 코어 조성물 F
클래드 2 실시예 9 클래드 2 실시예 18
본 발명이 그의 특정 구체예를 참조로 하여 상세히 기술되었지만, 당업자들은 청구범위의 영역을 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 행해지고 그의 등가물이 사용될 수 있음을 알 것이다.

Claims (11)

  1. 전면 및 후면을 구비한 캐리어 기판;
    열 활성 성분, 및 식 (R1SiO1.5) 및 식 (R2SiO1.5)의 단위들(여기에서, R1은 치환되거나 비치환된 지방족 그룹이며, R2은 치환되거나 비치환된 방향족 그룹이다)을 포함하는, 캐리어 기판의 전면 상의 비-광이미지성, 열경화성 폴리머 층; 및
    캐리어 기판의 전면 또는 후면 상의 보호 커버 층;을 포함하는,
    광소자 형성용 건조-필름.
  2. 제1항에 있어서, 열 활성 성분이 서멀 애시드 발생제인 건조-필름.
  3. 제2항에 있어서, 서멀 애시드 발생제가 차단된 산 에스테르인 건조-필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어 기판이 폴리머 필름인 건조-필름.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 건조-필름이 롤 형상(rolled configuration)을 갖는 건조-필름.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 보호 커버 층이 캐리어 기판의 후면 상에 배치된 건조-필름.
  7. (a) 캐리어 기판 및 비-광이미지성, 열경화성 폴리머 층을 포함하는 건조-필름을 제1기판 상에 도포하는 단계[여기서, 상기 열경화성 폴리머층은 열 활성 성분, 및 식 (R1SiO1.5) 및 식 (R2SiO1.5)의 단위들(여기에서, R1은 치환되거나 비치환된 지방족 그룹이며, R2은 치환되거나 비치환된 방향족 그룹이다)을 포함한다]; 및
    (b) (a) 단계 후에, 상기 폴리머 층의 적어도 일부를 열-경화시키는 단계;
    를 포함하는, 광학 장비 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서, 열 활성 성분이 서멀 애시드 발생제인 방법.
  9. 제7항에 있어서, 광학 장비가 코어 및 열-경화된 폴리머 층을 포함하는 클래드를 포함하는 광도파로인 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    폴리머 층은 광도파로의 하부 클래드 층을 형성하고,
    코어는 상기 하부 클래드 층 위에 배치되며,
    캐리어 기판; 및 열 활성 성분 및 화학식 (R3SiO1.5)의 단위(여기서 R3은 치환되거나 비치환된 유기그룹이며, R1 또는 R2와 동일하거나 상이하다)를 포함하는 비-광이미지성, 열경화성 폴리머 층;을 포함하는 제2건조-필름을 상기 하부 클래드 층 및 코어에 도포하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1기판이 인쇄 배선판 기판인 방법.
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