KR20050036723A - 패턴 형성 - Google Patents

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KR20050036723A
KR20050036723A KR1020040081166A KR20040081166A KR20050036723A KR 20050036723 A KR20050036723 A KR 20050036723A KR 1020040081166 A KR1020040081166 A KR 1020040081166A KR 20040081166 A KR20040081166 A KR 20040081166A KR 20050036723 A KR20050036723 A KR 20050036723A
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barrier composition
repelling
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KR1020040081166A
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바로버트케이.
크누드센필립디.
수터토마스시.
Original Assignee
롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨.
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Abstract

리펠링 배리어(repelling barrier) 조성물을 기판에 선택적으로 적용한 다음, 이 배리어 조성물에 의해 형성된 스페이스(space) 또는 채널(channel)에 방사에너지 민감 물질(radiant energy sensitive material)을 적용한다. 리펠런트(repellent) 배리어 조성물은 배리어 조성물에 의해 형성된 스페이스 또는 채널로 향하도록 방사에너지 민감 물질을 리펠링한다. 리펠런트 배리어 조성물을 제거하여 기판상에 패턴을 형성한다.

Description

패턴 형성{Pattern formation}
본 발명은 기판상의 패턴 형성에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 방사에너지 민감 물질(radiant energy sensitive material)을 리펠링하는 조성물을 사용하여 기판상에 패턴을 형성하는 것에 관한 것이다.
기판상에 패턴을 형성하는 방법은 전자공학, 그래픽 분야 및 섬유 산업과 같은 각종 산업을 포함한다. 패턴 또는 이미지를 형성하는 방법은 전형적으로 리소그래피(lithography) 또는 포토리소그래피(photolithography)를 수반한다. 예를 들어, 인쇄된 직물 라벨은 각종 기술, 예컨대 스크린 인쇄(screen printing), 오프셋 리소그래피 인쇄(offset lithography printing), 염색, 플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing), 인플랜트 인쇄(in-plant printing) 및 전사(transfer printing)을 사용하여 제조될 수 있다. 이러한 라벨은 장식, 확인, 광고, 세탁 및 취급 설명, 사이즈, 가격 및 기타의 용도로 의복에 적합하다.
실크 인쇄로서 또한 알려진 스크린 인쇄는 스크린상에 설치된 다공성 스텐실을 사용하는데, 여기서 비인쇄 영역은 상기 스텐실에 의해 보호된다. 마스킹 물질은 또한 건조 래커(lacquer), 셸락(shellac) 또는 아교일 수 있다. 스크린 아래에 천을 공급하고, 페인트와 유사한 컨시스턴시(consistency)를 가진 잉크를 스크린에 적용한 다음, 스퀴지(squeegee)를 사용하여 잉크를 미세 체공(mesh opening)을 통해 바르거나 밀어냄으로써 기계화된 프레스(press)로 인쇄한다.
오프셋 리소그래피 방법에서, 이미지 및 비이미지 영역은 주로 얇은 금속 플레이트 표면의 동일 평면상에 존재하며, 이들간의 디피니션(definition)은 화학적으로 유지된다. 잉크는 플레이트의 친수성 영역에 의해 포집되는 것이 아니라 소수성 영역에 의해 포집된다. 그후, 이미지는 오프셋 러버 롤로, 이어 이 롤에서 패브릭 시트로 전사된다.
플렉소그래픽 인쇄는 유연 러버 플레이트 및 급속건조성 액체 잉크를 사용하는 회전 활판인쇄(letterpress)의 형태이다. 러버 플레이트는 이미지 영역이 비이미지 영역 위에 도드라지는 이미지 생성용 릴리프 방법을 사용한다. 잉크 롤러는 도드라진(양각) 영역의 상부 표면만을 터치한다. 주위의 비-인쇄 영역이 아래쪽에 존재하기 때문에 잉크를 수용하지 못한다. 잉크 이미지가 천에 직접 전사된다. 염색은 상술한 인쇄 공정중 임의의 공정에서 안료(pigmented ink) 보다는 염료를 사용함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 염료를 사용하는 경우 패브릭에 염료를 고정시키기 위한 추가의 후처리가 필요하다.
세 가지 형태의 전사가 있다. 한 형태는 습식 전사이고, 그 두번째가 서마크롬(thermacrome) 또는 멜트(melt) 전사이며, 세번째가 건식 전사, 기상 전사 또는 승화 전사이다. 건식 전사의 경우, 디자인은 활판인쇄, 플렉소그래픽 그라비아(gravure), 회전 스크린 또는 오프셋 리소그래피와 같은 다양한 기술을 사용하여 인쇄된다.
습식 전사의 경우, 페이퍼 캐리어 시트는 건염, 산성 및 직접 염료, 및 아세테이트 분산 염료와 같은 폭넓은 염료류를 가지고 그라비아 인쇄 기법을 사용하여 디자인으로 인쇄된다. 인쇄 잉크는 열경화성 성분을 함유한다. 인쇄 페이퍼가 패브릭과 접촉할 때, 열과 압력을 가하면 페이퍼에서 패브릭으로 프린트의 전사가 이루어진다. 그후, 패브릭상의 프린트를 스팀으로 처리하여 염료를 고정한 다음 세척하여 증점제를 제거한다. 이러한 후처리는 패브릭을 염색하는 통상의 기술에 사용되는 것들이다.
서마크롬에서, 인쇄된 디자인을 패브릭에 전사함으로써 디자인을 캐리어 페이퍼상에 인쇄하고, 인쇄된 페이퍼를 패브릭과 접촉시킨 상태에서 가열하면, 수지가 용융하여 패브릭 기재에 부분적으로 전사된다. 이러한 프린트는 후처리를 요하지 않는다.
건식 전사에서, 페이퍼와 같은 내열 캐리어는 승화성 염료를 함유하는 잉크로 인쇄한다. 그후, 인쇄된 페이퍼를 패브릭 표면과 접촉시킨 상태로 둔다. 페이퍼의 뒷면에 열과 압력을 가하면, 페이퍼상의 잉크로부터 염료가 승화하여, 에어갭(air gap)을 통해 패브릭내 화이버 표면으로 확산하고, 화이버상에서 응축한 다음 화이버의 내부로 확산된다.
전사 기술 및 그 외의 상술한 다른 방법들은 패브릭 라벨상에 직접 인쇄하기에는 부적합하다. 먼저 라벨에 전사될 문자 또는 디자인을 전사 페이퍼에 인쇄해야한다. 예비인쇄는 통상 경제적인 측면에서 현장에서 떨어져 대량으로 이루어진다. 각각의 의복이 필요한 적당한 라벨링을 수용하는 것을 보증하기 위해서는 상이한 라벨의 재고가 대량으로 유지된다. 인쇄작업이 공장내에서 이루어지는 경우, 상이한 예비인쇄된 전사 페이퍼의 재고가 동등한 정도로 대량으로 필요하다. 또한, 인쇄 롤러는 생산하는데 매우 비싸고 느리다. 따라서, 패브릭상에 패턴을 형성하기 위한 개선된 방법이 요구된다.
전자 산업에서, 패턴은 포토리소그래피에 의해 회로 형성용 기판상에 형성된다. 이는 전면 코팅(스핀-캐스팅 또는 디핑)으로써 또는 전면 시트(라미네이션)로써 표면에 적용되는 감광성 물질과 같은 방사에너지 민감 물질의 사용을 포함한다. 감광성 물질이 코팅된 웨이퍼의 전방에 필요한 패턴 마스크를 도입하기 전에 예비노광되지 않도록 보증하기 위해, 이 물질은 광 제어 실험실에서 적용된다. 패턴화 마스크는 접촉 마스크(contact mask), 근접 마스크(proximity mask) 또는 투사 마스크(projection mask)일 수 있다. 모든 경우에, 마스크는 고정밀도가 되도록 불연속 단위로서 제조되며, 손상 또는 먼지/미립자 퇴적에 대해 주의깊게 보호된다. 일단 마스크가 적소에 놓이면, 감광성 물질에 사용되는 광개시제(photoinitiator)에 매치되는(matched) 방사선 물질의 램프를 사용하여 마스크에 의해 보호되지 않는 영역에서 기판 코팅을 노광시킬 수 있다. 사용되는 감광성 물질의 형태에 따라, 달성되는 패턴 전사는 마스크에 대해 포지티브 또는 네거티브일 수 있다. 노광후, 처리되지 않은 물질을 수-기제 딥 배쓰 또는 컨베이어 샤워/스프레이에서 세척하는 것과 같은 방식으로 코팅의 약품을 변형시키는 현상 약품에 감광성 물질을 노광시켜야 한다.
표면 릴리프 패턴을 달성하는 스핀-캐스트, 딥 또는 시트 라미네이션 포토리소그래픽 방법이 성공적이더라도, 이들 방법은 재료 낭비(전면 기법이기 때문에)와 같은 다수의 문제점을 가지며, 선택적인 3-D 패턴화가 어렵고 시간이 걸리며, 감광성 물질에 사용되는 약품의 독성도가 높고, 대량의 독성 현상 약품을 폐기해야하며, 간단한 패턴화가 포토코팅, 마스크 얼라인먼트, 방사선 노광, 마스크 제거, 패턴 현상, 과량의 물질 세정 제거 및 기판 건조와 같은 다단계의 공정이다.
스텐실링(스크린 인쇄), 마이크로도트 전사(스탬핑) 및 레이저 라이팅(writing)-에칭(etching)(애블레이션 스크라이빙(ablatioin scribing) 및 직접-기록 포토리소그래피 동등 이미지화)을 비롯하여 표면위에 패턴화된 릴리프 구조를 제공할 수 있는 추가의 공정이 도입됨으로써 이와 같은 하나 이상의 문제점이 제기될 수 있다. 이들 기법은 스피드 패턴 생성, 릴리프 패턴 두께, 에칭능의 제어, 공정 비용 및 사용 공정의 용이성과 같은 의도하는 용도의 항목에 의해 구동되는 제한점 및 장점을 가진다. 그러나, 임의의 하나의 공정은 상기 언급된 문제를 모두 해소할 수 없다.
전자 디바이스의 제조에 사용되는 다수의 방법은 전체 제조공정의 연속적인 단계를 가능하게 하는데 사용되는 감광성 물질의 선택적 적용을 요한다. 예를 들어, 솔더 마스크는 인쇄배선판에서 관통홀(through-hole)로부터 배제되지만, 제조 공정에 있어서 나중에 적용되는 솔더에 대해 저항성을 필요로 하는 판의 다른 영역에 존재한다.
솔더 마스크 또는 다른 감광성 물질의 선택적인 최종 존재를 가능케하는 다양한 방법이 현재 이루어지고 있다. 현행 방법들의 대부분 기술, 환경, 비용 또는 효율 관련 문제의 조합에 제한된다. 예를 들어, 솔더 마스크는 노광시키고자 하는 부분을 제외하고 전자 회로를 완전히 커버하기 위해, 예를 들어 다른 성분에 솔더링하기 위해 패턴화된다. 솔더 마스크는 전형적으로 인쇄회로판의 기판에 적용되는 감광성 조성물의 층으로부터 형성된다. 감광성 층은 화학 방사선에 노광되고, 아트워크(artwork)의 수단에 의해 패턴화된다. 노광에 이어, 감광성 층은 층의 노광 또는 비노광 부분을 세척하는 용매에에서 현상된다(감광성 물질이 포지티브 작용성(positive-acting)인지 네거티브 작용성(negative-acting)인지에 따라 좌우됨). 그후, 기판상에 남은 층의 부분을 예를 들어 열 또는 UV 광으로 경화시켜 인쇄 회로를 보호하는 견고하고 영구적인 솔더 마스크를 형성한다. 이러한 공정에서는 현상액중 상당한 양의 물질이 소모된다. 또한, 현상액의 소비, 사용된 현상액((처리되어 배출된)으로부터 화학 폐기물의 생성, 노광 및 현상과 같은 단계를 처리로 인해 비효율적, 환경적 및 비용적 문제가 발생된다.
또 다른 문제는 레지스트레이션(registration)이다. 레지스트레이션은 인쇄배선판상의 소기의 위치에 관해 하나 이상의 인쇄배선 패턴 또는 그의 부분 또는 인쇄배선판의 다른 면상의 또 다른 패턴의 상대적인 위치이다. 다층 인쇄배선판의 제조에서 도전중 하나가 적당한 내층 레지스트레이션을 수득하는 것이다. 내부 피쳐(feature)는 서로 정확하게 정합되어야 하며, 임의로 천공된 홀에 정확하게 정합되어야 한다. 홀-대-내층 미스레지스트레이션(misregistration)은 회선접속에 대한 홀의 결함 및 홀과 절연 도선 사이의 단락이라는 두 가지의 잠재적인 신뢰성 문제를 발생시킨다. 내부 층의 미스레지스트레이션은 또한 전기 저항성을 증가시키고 전도성을 감소시킨다. 일부 미스레지스트레이션은 연속성의 완벽한 결함인 개방-회로 상태를 생성한다. 레지스트레이션 문제를 다룬 다수의 종래 방법은 모두 느리고 비용이 많이 든다. 예를 들어, 인지되고 자동 보정되는 판상의 레지스트레이션 마크(기준)으로부터의 자동 레지스트레이션 또는 오퍼레이터의 지식을 사용하는 광학 레지스트레이션이 사용되고 있다. 솔더 마스크가 판상에서 마지막 외부층 프로세스라는 사실 때문에 솔더 마스크에 관해 문제가 발생한다. 이점에 대한 모든 치수는 추가적이며, 판에서 치수 변화를 수용하도록 더 큰 피쳐를 필요하게 한다. 이는 가시 또는 광학 배열이 판의 제한된 치수 변화량만을 수용할 수 있다는 사실에 기인한다.
따라서, 기판상에 패턴을 형성하는 개선된 방법이 요망된다.
본 방법은 리펠링 배리어를 기판에 선택적으로 적용하고; 리펠링 배리어에 의해 형성된 스페이스에서 기판에 방사에너지 민감 물질을 적용한 다음; 리펠링 배리어를 제거하여 기판상에 패턴을 형성하는 것을 포함한다.
다른 일례에서, 본 방법은 리펠링 배리어를 기판에 선택적으로 적용하고; 리펠링 배리어에 의해 형성된 스페이스에서 기판에 감광성 물질을 적용하며; 감광성 물질을 방사에너지에 노광시킨 다음; 리펠링 배리어를 제거하여 기판상에 패턴을 형성하는 것을 포함한다.
추가의 일례에서, 본 방법은 리펠링 배리어를 기판에 선택적으로 적용하고; 리펠링 배리어에 의해 형성된 스페이스에서 기판에 감광성 물질을 적용하며; 감광성 물질을 화학 방사선에 노광시킨 다음; 리펠링 배리어를 제거하여 기판상에 패턴을 형성하는 것을 포함한다.
추가적인 일례에서, 본 방법은 리펠링 배리어를 기판에 선택적으로 적용하고; 리펠링 배리어에 의해 형성된 스페이스에서 기판에 감광성 물질을 적용하며; 감광성 물질을 화학 방사선에 노광시키고; 리펠링 배리어를 제거하여 기판상에 패턴을 형성한 다음; 패턴에 의해 형성된 스페이스에서 하나 이상의 금속 층을 침착하는 것을 포함한다.
또 다른 일례에서, 리펠링 배리어는 방사에너지 민감 물질에 물리적, 전해적 또는 화학적으로 반발하는 조성물이다.
선택적으로 적용된 리펠링 배리어를 사용하여 기판상에 패턴을 형성함으로써, 화학 폐기물과 공정 단계 둘 다가 감소되고, 따라서 비용 및 생산성이 개선될 수 있다. 또한, 화학 폐기물의 감소는 처리해야할 폐기물의 양을 감소시킨다. 따라서, 리펠링 배리어를 사용하는 패턴 형성 방법은 많은 종래의 방법에 비해 더욱 환경친화적이다.
또한, 많은 종래 기술을 사용하여 보정하기 어려운 레지스트레이션 문제가 본 발명의 방법 및 조성물에 의해 효과적으로 처리될 수 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐서 사용된 다음 약자는 명확하게 지칭되지 않는 한 다음과 같은 의미를 가지며: ℃=섭씨온도; gm=그램; L=리터; mL=밀리리터; wt%=중량%; cp=센티포이즈; kV=킬로볼트; psi=제곱 인치당 파운드; mJ=밀리줄; cm=센티미터.
용어 "인쇄배선판(printed wiring board)" 및 "인쇄회로판(printed circuit board)"은 본 명세서 전체에 걸쳐 혼용하여 사용된다. "침착(depositing)" 및 "도금(plating)"은 본 명세서 전체에 걸쳐 혼용하여 사용되며, 무전해 도금 및 전해 도금 둘 다를 포함한다. "다층(multi-layer)"은 둘 이상의 층을 의미한다. "폴리머" 및 "코폴리머는 본 명세서 전체에 걸쳐 혼용하여 사용된다. "방사에너지 (radiant energy)"는 광 에너지 또는 열 에너지로부터의 에너지를 의미한다. "화학 방사선(actinic radiation)"은 화학 변화를 일으키는 광으로부터의 방사선을 의미한다. "(알킬)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및 "알킬아크릴레이트" 둘다를 포한다. "점도(Viscosity)"=내부 유체 마찰 또는 유체의 전단속도에 대한 전단응력의 비. "의점도(pseudoviscosity)"=최대 점도 상태에 있는 틱소트로픽 물질의 점도. "보조제(adjuvant)"=일차 성분의 효율에 도움이 되는 혼합물중의 첨가제.
모든 퍼센트는 달리 명시하지 않는 한 중량에 의한다. 모든 수치 범위는 포괄적이고 임의의 순서로 조합가능이다. 단, 이러한 수치 범위가 합하여 100% 이하가 되도록 제한되어야 한다.
리펠링 배리어를 기판에 선택적으로 적용한 다음, 방사에너지 민감 물질을 리펠링 배리어 물질의 선택적 적용에 의해 형성된 스페이스에서 기판에 적용하고, 리펠링 배리어 물질을 제거하여 기판상에 패턴을 형성한다. 패턴은 영구적 또는 일시적일 수 있다. 두 경우 모두, 기판은 추가로 처리될 수 있다. 이 방법을 사용하여 제조된 제품으로는 전자 디바이스, 페이퍼상의 인쇄 이미지 및 직물 또는 직물 라벨상의 인쇄 이미지가 포함된다.
리펠링 배리어는 리펠링 배리어 물질이 방사에너지 민감 물질의 적용을 위해 스페이스 또는 채널을 형성하는 것과 같은 임의의 적합한 수단에 의해 기판에 선택적으로 적용될 수 있다. 이러한 방사에너지 민감 물질의 예로는 레지스트 및 잉크가 포함되나 이에 한정되지 않는다. 레지스트로는 포토레지스와 같은 감광성 물질 및 도금 레지스트가 포함된다. 방사선에 노광되기 전의 이러한 물질의 의점도는 10,000 cp 미만, 또는 1 cp 내지 5,000 cp, 또는 200 cp 내지 1,000 cp이다. 리펠링 배리어 조성물을 적용하는 방법으로는 잉크-젯 적용, 롤러 코팅, 스핀 코팅 및 정전 코팅이 포함되나 이에 한정되지 않는다.
임의의 적합한 잉크-젯 장치를 사용하여 리펠링 배리어 조성물을 기판에 선택적으로 적용할 수 있다. 잉크-젯 장치는 기판에 적용될 선택적 리펠링 배리어 디자인을 메모리에 디지털 방식으로 정보를 저장하여, 리펠링 배리어가 중간 (intervening) 단계 없이도 기판에 선택적 또는 직접 적용될 수 있다. 적합한 컴퓨터 프로그램의 예로는 툴링(tooling) 데이타 발생용 표준 CAD 컴퓨터 프로그램이다. 또한, 리펠링 배리어 물질의 선택적 침착의 변화는 잉크-젯 장치에서 디지털 방식으로 저장된 프로그램을 변화시킴으로써 쉽게 변형시킬 수 있다. 따라서, 방사에너지 민감 물질에 의해 형성된 패턴과 리펠링 배리어의 선택적 침착의 효율은 많은 통상의 방법에 비해 증가된다.
잉크-젯 프린팅의 주된 두 카테고리는 "드롭-온-디맨드형(Drop-On-Demand)" 잉크젯과 "연속형(Continuous)" 잉크젯이다. 드롭-온-디맨드형 잉크젯 기술을 사용하는 경우, 배리어 물질은 저장기에 저장되고, 프린터의 프린트 헤드 노즐로 전달된다. 이 방법은 노즐 밖에서 기판상으로 배리어 물질을 단일 드롭하기 위해 존재한다. 전형적으로, 이것은 노즐밖으로 리펠링 배리어 조성물 드롭렛을 "펌프(pump)"하는 챔버내에서 격판(diaphragm)의 전압 액츄에이션(actuation)이거나, 챔버내의 압력을 증가시켜 드롭렛을 분사하기 위한 유체의 국부 가열이다. 연속형 잉크젯의 경우, 전도 배리어 물질은 가압하에 잉크 노즐에 공급되고, 전형적으로 직경이 35 내지 80 ㎛인 작은 오리피스를 통해 방출된다. 노즐을 통과하기 전에, 가압 배리어 조성물 스트림은 세라믹 결정을 통과하며, 전류에 영향받기 쉽다. 이 전류는 AC(alternating current 교류) 전류의 주파수와 동등한 전압 진동을 일으킨다. 이어, 이 진동은 끊이지 않은 스트림으로부터 배리어 조성물의 드롭렛을 생성한다. 이 배리어 조성물은 동등한 스페이스와 동등한 크기의 연속적인 일련의 드롭으로 분해한다. 드롭이 전극에서 액체 스트림으로부터 분리되는 지점에서 제트를 에워싸면, 전극 및 드롭 스트림사이에 전압이 인가된다. 드롭이 스트림으로부터 중지되면, 각각의 드롭은 중지되는 그 순간에 인가 전압에 비례하는 전하를 운반한다. 드롭이 생성되는 것과 동일한 속도로 전극 전압을 변화시킴으로써, 모든 드롭을 예정된 수준으로 충전시킬 수 있다. 드롭 스트림은 빨리 흘러 +/- 0.1 kV 내지 +/- 0.5 kV, 또는 +/- 1 kV 내지 +/- 3 kV와 같은 일정한 전위를 유지시키는 두 개의 편향판 사이를 통과한다. 이런 장의 존재하에서, 드롭은 운반된 전하에 비례하는 양에 의해 플레이트중 하나로 편향된다. 하전되지 않은 드롭은 편향되지 않고 거터(gutter)에 수집되고 잉크 노즐로 리사이클된다. 하전되어 편향되는 드롭은 드롭 편향의 방향에 대해 직각으로 움직이는 기판상에 충돌한다.
개개의 드롭에 대해 전하를 변화시킴으로써, 목적하는 패턴을 적용할 수 있다. 드롭 사이즈는 직경이 30 내지 100 ㎛ 또는 40 내지 80 ㎛ 또는 50 내지 70 ㎛의 범위일 수 잇다.
잉크-젯 프로세스는 끊임없이 변하기 쉬운 자료의 고속 적용을 위해 컴퓨터 제어에 적응시킬 수 있다. 연속적인 잉크-젯 인쇄방법은 세 가지의 일반적인 카테고리로 나뉠 수 있다: 고압(10 psi 이상), 저압(10 psi 미만) 및 진공 기술. 이 모든 것이 당업계에 공지되었거나 문헌에 개시되어 있으며, 기판에 리펠링 배리어 물질의 적용에 사용될 수 있다.
잉크젯에 의해 적용될 수 있는 리펠링 배리어 물질로는 왁스, 폴리머 및 코폴리머를 함유하는 조성물이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 리펠링 배리어 물질은 또한 레지스트 일 수 있다. 잉크젯 장치에서의 이러한 리펠링 배리어 물질의 융점은 95 내지 200 ℃, 또는 100 내지 150 ℃, 또는 110 내지 130 ℃이다.
적합한 왁스의 예로는 분자당 26 내지 30 개의 탄소원자를 가진 직쇄 탄화수소와 같은 파라핀 왁스; 분자당 41 내지 50 개의 탄소원자를 가진 측쇄 탄화수소와 같은 미세결정 왁스; 탄화수소, 에스테르, 지방산과 같은 산화된 미세결정 왁스; 왁스 산, 알콜, 에스테르 및 케톤과 같은 몬탄 왁스; 세레신(ceresin) 왁스; 산 및 에스테르와 같은 헤키스트(Hoechst) 왁스(몬탄 왁스를 산화시켜 수득됨); 포화되거나 불포화된 고분자량 탄화수소(즉 500 달톤 이상)와 같은 오조세라이트(ozocerite) 왁스; 카나우바 왁스, 예컨대 복합 알콜, 탄화수소 및 수지, Japan 왁스, 및 베이베리 왁스; 이스파르토(esparto) 왁스, 예컨대 탄화수소; 사탕수수 왁스, 예컨대 탄화수소, 장직쇄 알데하이드 및 알콜; 칸델릴라(candelilla) 왁스, 예컨대 탄화수소, 산, 에스테르, 알콜, 스테아롤 및 수지; 동물성 왁스, 예컨대 탄화수소, 산, 에스테르, 알콜 및 락톤을 포함하는 밀납, 셸락 왁스 및 경랍 (spermaceti); 포화 및 불포화된 탄화수소, 및 산소 화합물을 포함하는 휘셔-트롭슈(Fischer-Tropsch) 왁스와 같은 합성 왁스가 포함되나 이에 한정되지 않는다. 다른 적합한 왁스로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 지방산 아미드 및 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스가 포함된다. 상술한 왁스는 개별적으로 사용될 수 있거나, 함께 혼합될 수 있다.
잉크-젯에 의해 기판에 적용될 수 있는 폴리머 및 코폴리머로는 폴리올레핀, 폴리카프로락톤, 폴리아민, 틱소트로픽 폴리머, 무정형 및 반결정형 열가소성 폴리머, 또는 이들의 혼합물이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 이러한 비전도성 폴리머 및 코폴리머는 -150 ℃ 내지 300 ℃의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있다. 전형적으로, Tg 값의 범위는 25 ℃ 내지 200 ℃일 수 있고, 더욱 전형적으로는 35 ℃ 내지 100 ℃일 수 있다. 틱소트로픽 폴리머는 0 내지 5 s-1의 낮은 전단속도에서 강한 분자간 인력을 가지며, 50 s-1의 높은 전단 속도에서 약한 분가간 인력을 가진다. 적합한 틱소트로픽 폴리머의 예로는 폴리(알킬)아크릴, 예컨대 폴리(메트)아크릴, 폴리비닐 알콜, 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 폴리아미노아크릴레이트가 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 적합한 무정형 열가소성 폴리머의 예로는 폴리아미드이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르이미드, 폴리아릴레이트, 폴리설폰, 폴리아미드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐클로라이드, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리스티렌 및 폴리카보네이트가 포함되나 이에 한정되지 않는다. 적합한 반결정형 폴리머의 예로는 폴리에테르에테르케톤, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 11, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌이 포함되나 이에 한정되지 않는다.
위에 기술된 다수의 왁스 및 폴리머는 상업적으로 입수가능하거나, 당업계에 공지되었거나 문헌에 기술된 다양한 방법에 의해 합성될 수 있다.
폴리머 및 코폴리머가 목적하는 융점, 점도 및 의점도를 가진다면, 이들은 니트(neat)로, 즉 혼합물 또는 희석액을 함유하지 않는 것으로 사용될 수 있다. 이하에 기술되는 보조제는 폴리머 또는 코폴리머와 혼합되어 목적하는 융점, 점도 및 의점도를 제공할 수 있다. 둘 이상의 폴리머 또는 코폴리머는 각각 배리어 조성물의 1 내지 99 중량%, 또는 5 내지 95 중량%, 또는 15 내지 85 중량%의 양으로 함께 혼합될 수 있다. 예를 들어, 둘 이상의 열가소성 폴리머가 함께 혼합될 수 있거나, 둘 이상의 틱소트로픽 폴리머가 함께 혼합될 수 있다. 또한, 하나 이상의 틱소트로픽 폴리머가 하나 이상의 열가소성 폴리머와 각각 배리어 조성물의 1 내지 99 중량%, 또는 10 내지 90 중량%, 또는 20 내지 80 중량%의 양으로 혼합될 수 있다. 임의로, 보조제가 조성물에 첨가될 수 있다.
왁스 또한 니이트로 사용될 수 있고, 하나 이상의 왁스가 둘 이상이 폴리머에 대해 상술된 바와 같은 비율로 배합될 수 있다. 추가로, 하나 이상의 왁스가 상술된 하나 이상의 폴리머와 혼합되어 목적하는 융점, 점도 및 의점도를 가진 리펠링 배리어 조성물을 형성할 수 있다. 왁스는 1 내지 99 중량%의 왁스 및 1 내지 99 중량%의 폴리머, 또는 10 내지 90 중량%의 왁스 및 10 내지 90 중량%의 폴리머, 또는 20 내지 80 중량%의 왁스 및 20 내지 80 중량%의 폴리머의 양으로 하나 이상의 폴리머와 혼합될 수 있다. 임의로, 보조제가 왁스 및 폴리머 혼합물에 첨가될 수 있다.
왁스 및 비전도성 폴리머 이외에, 리펠링 배리어 조성물은 또한 보조제, 예컨대 가소제 또는 필름 형성제, 증점제 및 틱소트로픽제, 용매 또는 희석제, 염료, 안정화제, 가교결합 모노머 및 올리고머, 계면활성제, 충진제, 항산화제, 엘라스토머, 광개시제(photoinitiator), 및 포토애시드(photoacid) 발생제(PAG)를 포함할 수 있다.
가소제는 배리어 조성물의 1 내지 99 중량%, 또는 5 내지 50 중량%, 또는 10 내지 30 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 적합한 가소제의 예로는 에틸렌 비닐 아세테이트, 프탈레이트 에스테르, 예컨대 디부틸프탈레이트, 디헵틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트 및 디알릴프탈레이트, 글리콜, 예컨대 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜, 글리콜 에스테르, 예컨대 트리에틸렌글리콜디아세테이트, 테트라에틸렌글리콜디아세테이트 및 디프로필렌글리콜디벤조에이트, 포스페이트 에스테르, 예컨대 트리그레실포스페이트 및 트리페닐포스페이트, 아미드, 예컨대 p-톨루엔설폰아미드, 벤젠설폰아미드 및 N-n-부틸아세톤아미드, 지방족 이염기산 에스테르, 예컨대 디이소부틸아디페이트, 디옥틸아디페이트, 디메틸세바케이트, 디옥틸아젤레이트 및 디부틸말레에이트, 시트레이트, 예컨대 트리에틸시트레이트, 트리부틸시트레이트, 트리에틸아세틸시트레이트, 트리에틸아세틸시트레이트, 트리-n-프로필아세틸시트레이트 및 트리-n-부틸아세틸시트레이트, 부틸라우레이트, 디옥틸-4,5-디에톡시사이클로헥산-1,2-디카복실레이트 및 글리세린트리아세틸에스테르가 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 가소제의 혼합물이 사용될 수 있다.
광개시제를 사용하여 화학 방사선에 노광시 점도가 증가하는 UV 경화성 폴리머 조성물을 형성할 수 있다. 화학 방사선에 의해 활성화되는 임의의 광개시제가 사용될 수 있다. 광개시제는 배리어 조성물의 0.01 내지 20 중량%, 또는 0.5 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 적합한 광개시제의 예로는 헥사아릴비이미다졸, 벤조페논 및 미흘러(Michler) 케톤이 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 그 외의 광개시제는 당업계 및 문헌에 잘 알려져 있고, 많은 광개시제가 상업적으로 입수가능하다. 이론에 매이지는 않지만, 화학 방사선은 배리어 조성물에서 불포화 그룹 또는 화합물과 반응하여 조성물중에서 폴리머의 분자량을 기하급수적으로 증가시키고 조성물의 점도를 증가시키는 광개시제로부터 자유 래디칼을 형성하는 것으로 판단된다.
임의의 적합한 증점제가 사용될 수 있다. 많은 통상의 증점제가 당업계에 알려져 있다. 증점제는 0.05 내지 10 중량% 또는 1 내지 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 적합한 증점제의 예로는 벤토나이트 및 그 외의 실리케이트-형 물질, 라우린산 또는 스테아린산과 같은 지방산의 알루미늄, 칼슘 및 아연 염, 발연 실리카 또는 이들의 혼합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
α,β-불포화된 임의의 적합한 모노머 또는 올리고머가 조성물에 포함될 수 있다. 이런 모노머 및 올리고머는 조성물의 0.5 내지 20 중량%, 또는 5 내지 10 중량%의 양으로 포함된다. 전형적인 모노머의 예는 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산 및 이들의 유도체이다.
물 또는 하나 이상의 유기 용매와 같은 임의의 적합한 용매 또는 희석제가 사용될 수 있다. 물 및 하나 이상의 유기 용매의 혼합물이 사용될 수 있다. 용매는 배리어 조성물의 1 내지 99 중량%, 또는 5 내지 30 중량%, 또는 10 내지 20 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
염료 및 UV 안정화제는 통상의 양으로 사용될 수 있다. 적함한 염료로는 류코(Leuco) 염료가 포함되나 이에 한정되지 않는다.
적합한 계면활성제로는 비이온성 계면활성제, 이온성 계면활성제 및 양성 계면활성제, 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 계면활성제는 배리어 조성물의 0.5 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 양으로 포함된다.
원하는 점도 및 의점도를 제공하기 위해 산성 경화제가 또한 포함될 수 있다. 산성 경화 촉매로는 카복실 그룹을 함유하지 않는 물질 뿐만 아니라 카복실 그룹을 함유하지 않는 그룹을 생성할 수 있는 화학물질, 예컨대 무수물이 포함된다. 그 외의 유용한 촉매는 한계온도에서 탈블록화되는 블록화된 카복실 그룹을 가진 것들이다. 이런 경화 촉매는 0.05 내지 15 중량%, 또는 0.1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 수준으로 사용될 수 있다. 이런 촉매의 예로는 King Industries의 Nacure?? 촉매가 포함된다. 상기 촉매는 블록화된 산 촉매이다. 그 외의 적합한 촉매로는 블록화된 설폰산 및 인산 형이 포함된다.
리펠링 배리어로서 사용될 수 있는 적합한 포토레지스트의 예로는 네거티브-작용성, 포지티브-작용성 건조 필름 및 부동(waterborne) 포토레지스트를 비롯한 액체 포토레지스트가 모두 포함된다. 전형적으로, 부동 포토레지스트와 같은 네거티브-작용성 및 포지티브-작용성 액체 포토레지스트이다. 더욱 전형적으로, 네거티브-작용성 포토레지스트가 사용된다. 네거티브-작용성 포토레지스트를 화학 방사선에 노광시키면 포토레지스트가 경화하여 배리어를 제공한다. 네거티브-작용성 포토레지스트는 건조 필름으로서 또는 액체, 예컨대 부동 포토레지스트로서 적용될 수 있다. 리펠런트 배리어 조성물로서 사용되는 포토레지스트는 하나 이상의 상술한 틱소트로픽 또는 열가소성 폴리머를 비롯한 폴리머 바인더를 가진다. 통상의 폴리머 바인더가 또한 포함될 수 있다. 폴리머 바인더는 포토레지스트의 20 내지 95 중량%, 또는 30 내지 80 중량%를 구성한다. 틱소트로픽 또는 열가소성 폴리머는 폴리머 바인더의 10 내지 80 중량%, 또는 20 내지 60 중량%를 구성한다. 틱소트로픽과 열가소성 폴리머의 혼합물이 또한 포토레지스트에 사용될 수 있다.
배리어로서 사용되는 포토레지스트는 또한 통상적인 성분, 예컨대 광개시제, 유동제, 가소제, UV 안정화제, 염료, 불포화 모노머 및 올리고머와 같은 증점제, 충진제 및 당업계에 잘 알려진 그 외의 통상의 성분을 포함한다. 이러한 성분들은 당업계에 잘 알려진 통상의 양으로 포함된다. 포토레지스트의 Tg 값 뿐만 아니라 점도 및 융점은 상술한 틱소트로픽 및 열가소성 폴리머를 사용하여 조정할 수 있다. 소(minor) 실험을 사용하여 목적하는 특성에 도달할 수 있다. 전형적으로, 이러한 포토레지스트는 패턴을 형성하는 방사에너지 민감 물질을 적용하기 전에 화학 방사선에 노광시킨다.
다른 일례로, 둘 이상의 왁스 또는 둘 이상의 비전도성 폴리머 또는 하나 이상의 왁스 및 하나 이상의 비전도성 폴리머가 기판에 도달할 때까지 서로 접촉하거나 혼합되지 않도록 잉크젯에 의해 별도로 적용될 수 있다. 접촉시 혼합은 혼합된 왁스 또는 비전도성 폴리머의 점도를 예컨대 50 cp 미만의 점도에서 10,000 이상의 점도로 빠르게 증가시킨다. 전형적으로, 하나 이상의 틱소트로픽 폴리머는 하나 이상의 왁스 또는 하나 이상의 열가소성 폴리머와 함게 사용된다. 하나 이상의 왁스 또는 하나 이상의 폴리머 사이에 접촉시 겔이 형성될 수 있다. 겔 형성은 전형적으로 성분중 하나가 산이고 다른 것이 염기인 경우 일어난다. 산 및 염기는 루이스산 및 염기의 정의에 따라 한정된다. 염기의 예는 폴리아미드 또는 폴리아민다. 산의 예는 카복실 그룹과 같은 산 반응성 그룹을 가진 왁스 또는 폴리머이다. 산은 수산화칼륨(KOH)의 20gm 또는 그 이상 또는 KOH의 30 내지 150 gm의 산가를 가진다. 틱소트로픽 폴리머는 혼합물의 5 내지 70 중량%, 또는 10 내지 50 중량%, 또는 20 내지 40 중량%를 구성할 수 있다. 점도의 변화는 2 초 미만, 또는 1 내지 0.05 초, 또는 0.5 내지 0.1 초에 걸쳐 일어날 수 있다. 점도는 상업적으로 입수가능한 전단 점도계를 사용하여 측정될 수 있다. 전단이 적용되기 때문에 점도는 늦게 기록된다.
리펠링 배리어 조성물은 또한 롤러 코팅법을 사용함으로써 기판에 적용될 수 있다. 롤러 코팅법은 기판상에 리펠링 배리어를 형성하기 위한 산-염기 겔 형성법의 좋은 예가 된다. 이러한 반응은 의점도가 10,000 cp 이상인 고분자량 겔을 형성하는 중성 반응일 수 있다. 본 발명의 범위내에서 산 및 염기는 루이스 산 및 염기이다. 하나 이상의 염기 또는 다르게는 하나 이상의 산은 통상의 롤러 코팅 공정 및 장치를 사용하여 패턴이 형성되는 기판상에 롤러코팅될 수 있다. 하나 이상의 염기가 롤러 코팅되는 경우, 하나 이상의 산이 염기 코팅된 기판상에 선택적으로 적용되어 산이 염기와 접촉하는 겔을 형성한다. 다르게는, 하나 이상의 산이 기판상에 롤러코팅되는 경우, 하나 이상의 염기가 산 코팅된 기판에 선택적으로 적용되어 겔을 형성한다. 산 또는 염기를 롤러 코팅된 기판에 적용하는 것은 임의의 적합한 방법, 예를 들어 잉크젯팅에 의해 이루어질 수 있다. 적용이 잉크젯에 의해 실행되는 경우, 잉크젯 장치는 산 또는 염기를 코팅된 기판에 선택적으로 적용하도록 적합한 컴퓨터 프로그램에 의해 프로그램된다.
의점도가 10,000 cp 이상인 겔은 리펠링 배리어로서 작용한다. 광감성 물질을 적용하기 위한 스페이스 또는 채널은 남기고, 기판의 비겔화된 부분을 제거한다. 비겔화된 부분은 적합한 염기 또는 산으로 제거될 수 있다. 적합한 염기의 예로는 1% 탄산나트륨 또는 탄산칼륨이 포함된다. 적합한 산의 예로는 0.5 중량%의 시트르산 및 타르타르산이 포함된다. 이러한 염기 및 산은 25℃ 내지 35℃, 또는 예를 들어 28℃ 내지 32℃의 온도에서 사용된다. 상기 감광성 물질로는 포토레지스트 및 광감성 잉크가 포함되나 이에 한정되지 않는다. 그 후, 리펠링 배리어를 제거하여 패턴을 남길 수 있다. 이어, 기판을 통상의 방법을 사용하여 추가로 처리하여 최종 제품을 형성시킬 수 있다.
의점도가 10,000 cp 이상인 겔을 형성하는 임의의 루이스 산-염기 쌍이 사용될 수 있다. 산 및 염기에는 또한 산 또는 염기 작용성 그룹을 가진 포토레지스트 뿐만아니라 왁스, 폴리머 및 코폴리머와 같은 화합물이 포함된다. 적합한 염기의 예로는 아민, 폴리아민, 폴리아미드, 우레아 및 그의 유도체, 암모니아 및 수산화암모늄이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 적합한 산의 예로는 카복시산, 카복실 작용 그룹을 가진 폴리머 및 코폴리머, 예를 들어 폴리(알킬)아크릴산, 및 산성 알콜 그룹을 가진 화합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
리펠링 배리어 조성물은 또한 기판상에 배리어를 스핀 코팅함으로써 기판에 적용될 수 있다. 잉크젯팅의 경우, 기판상에 스핀 코팅된 후, 배리어 조성물의 점도는 그 범위가 5 cp 내지 25 cp이고, 10,000 cp이상의 의점도를 가진다. 스핀 코팅을 위한 방법 및 장치는 당업계에 공지되어 있다.
리펠링 배리어를 적용하는 다른 방법은 정전기적이다. 기판을 정전기적으로 하전된 용액으로 코팅시킨다. 애플리케이터 건을 사용하여 용액상에 임시 전하를 적용하고, 기판 쪽으로 분산시킨다. 그후, 리펠링 배리어 물질을 잉크젯 적용에 의해 하전된 기판상에 선택적으로 적용시킬 수 있다. 선택적으로 침착된 리펠링 배리어 물질은 기판상에서 네트(net) 전하와는 반대의 네트 전하를 가진다. 전형적으로, 이러한 배리어 물질은 배리어 물질의 분자상의 카복실 그룹, 산성 하이드록실 그룹, 설페이트 및 포스페이트 그룹과 같은 작용성 그룹으로 인해 네트 네거티브 전하를 가진다. 적합한 전압을 물질에 인가함으로써 배리어 물질상에 전하를 유도시킬 수 있다. 이러한 전하를 인가하는 방법이 당업계에 공지되어 있다. 배리어 물질에 의해 형성된 스페이스 및 채널에서 침착된 레지스트는 도금 레지스트일 수 있다.
리펠링 배리어를 스페이스 또는 채널을 형성하는 기판상에 적용한 후, 방사에너지 민감 물질을 배리어에 의해 외곽선(outline)을 가진 스페이스 및 채널에서 적용시킨다. 스페이스 및 채널에서 적용된 방사에너지 민감 물질은, 방사에너지 민감 물질이 배리어 물질과 작용하지 않아 다른 화학적 조성물을 형성하는 것과 같이 배리어 조성물에 의해 물리적으로, 전해적으로, 화학적으로, 또는 이들의 조합에 의해 반발되거나, 배리어 물질과 혼화되지 않거나, 유사한 네트 전하로 인해 배리어 물질에 의해 반발되거나 이들이 서로 섞이지 않도록 상이한 점도를 가진다. 전형적으로, 리펠링 배리어 조성물은 방사에너지 민감 물질이 기판에 적용될 때 방사에너지 민감 물질보다 더 많은 고체 함량을 가진다. 방사에너지 민감 물질에 대한 배리어 물질의 고체함량의 비는 그 범위가 1.05 내지 10, 또는 2 내지 8 또는 4 내지 6일 수 있다.
배리어 조성물과 방사에너지 민감 물질 사이의 물리적인 반발은 배리어 조성물이 소수성이고 레지스트가 친수성인 것에 기인할 수 있다. 예를 들어, 배리어 조성물은 그 조성물중에 20 내지 100 중량%, 또는 40 내지 80 중량%, 또는 50 내지 70 중량%와 같은 양의 소수성 왁스를 함유할 수 있다. 탄화수소 왁스는 소기의 소수성을 제공하는 왁스의 한 예이다. 배리어 조성물과 함께 사용될 수 있는 레지스트의 예는 워터본 포토레지스트이다. 다르게는, 배리어 조성물은 친수성이고, 레지스트는 소수성이다. 예를 들어, 배리어는 친수성을 제공하기에 충분한 양으로 하이드록실, 에스테르, 에테르 또는 카복실 작용기를 가진 폴리머 또는 코폴리머를 구성할 수 있다. 이러한 폴리머 또는 코폴리머는 전형적으로 이러한 작용기에 의해 10% 내지 70%, 또는 20% 내지 60% 치환된다. 배리어 조성물과 함께 사용될 수 있는 적합한 레지스트의 예는 유기 용매를 가진 액체 포토레지스트이다.
배리어와 방사에너지 민감 물질 사이의 반발은 또한 조성물상의 네트 정전기 전하로 인한 것일 수 있다. 네트와 같은 전하를 가진 방사에너지 민감 물질과 배리어 조성물은 서로 반발한다. 적합한 배리어 조성물과 방사에너지 민감 물질의 에는 다수의 극성 또는 하전된 작용성 그룹을 가진다. 이러한 하전된 작용성 그룹으로는 설페이트, 포스페이트, 카복실, 사급 암모늄 그룹 N(R)4 +(여기서, R은 유기 그룹 또는 R-N(H)3 +와 같은 아민 염이다)가 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 극성 또는 하전된 작용성 그룹은 전형적으로 배리어 조성물과 레지스트 물질상에 20% 내지 80%, 또는 30% 내지 50%의 작용성 그룹을 포함한다.
화학적 리펠링이란 배리어 조성물이나 방사에너지 민감 물질이 모두 배리어 조성물과 방사에너지 민감 물질이 반응하도록 하는 적절한 작용기를 갖지 않는 것을 의미한다. 또한, 환경 조건이 반응을 일으키기에 적합하지 않다. 이러한 환경 조건으로는 온도, 압력 및 희석제가 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 상기 배리어 조성물과 방사에너지 민감 물질은 그의 폴리머 또는 코폴리머상에 20% 미만, 또는 1% 내지 15%의 작용성 그룹 치환체를 가진다. 이러한 반응성 작용 그룹의 예로는 하이드록실, 카복실, 카보닐, 아미노, 아민, 케틸, 설페이트 및 포스페이트 그룹이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
방사에너지 민감 물질을 적용한 후, 패턴을 가진 기판상의 레지스트를 남기고 리펠링 배리어를 제거한다. 배리어는 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 제거될 수 있다. 예를 들어, 배리어는 적합한 현상액에 의해 제거될 수 있다. 이러한 현상액으로는 수성 알칼리 용액, 예를 들어 수산화리튬, 수산화나트륨 및 수산화칼륨, 또는 염기-작용성 알칼리 금속 염 또는 약산, 예컨대 탄산리튬, 중탄산리튬, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨 및 중탄산칼륨의 수용액이 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 이러한 용액은 알칼리제를 0.001 중량% 내지 10 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 3 중량%의 양으로 포함한다.
다른 적합한 현상제 용액으로는 일차아민, 예컨대 벤질아민, 부틸아민 및 알릴아민, 이차아민, 예컨대 디메틸아민 및 벤질메틸아민, 삼급아민, 예컨대 트리메틸아민 및 트리에틸아민, 일차, 이차 및 삼차 하이드록시아민, 사이클릭아민, 수용성 염기 염, 예컨대 아민의 탄산염 및 중탄산염, 및 수산화암모늄이 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 액체 탄화수소와 그의 상응하는 알콜의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
배리어를 제거한 후에는 패턴이 기판상에 남는다. 패턴화된 기판은 추가로 처리할 수도 있거나, 이 패턴화된 기판이 완성품일 수 있다. 전형적으로, 패턴화된 기판이 텍스타일일 경우, 패턴화된 기판은 완성품이다. 상기 일례에서, 방사에너지 민감 물질은 잉크이다. 패턴화된 기판이 전자 디바이스용일 경우, 추가의 처리공정을 행할 수 있다.
전자 제품에 사용되는 패턴화된 기판은 레지스트에 의해 형성된 패턴에서 하나 이상의 금속 층을 침착시킴으로써 추가로 처리될 수 있다. 금속 또는 금속 합금은 무전해적으로, 전해적으로 및 침지에 의해 침착될 수 있다. 임의의 적합한 무전해, 전해 및 침지 배쓰 및 방법이 금속 또는 금속 합금 층을 침착하는데 사용될 수 있다. 이와 같은 많은 배쓰는 상업적으로 입수가능하거나 문헌으로터 용이하게 제조될 수 있다. 또한, 많은 방법이 당업계 및 문헌에 공지되어 있다. 침착될 수 있는 금속으로는 귀금속과 비금속 및 이들의 합금이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 적합한 귀금속의 예로는 금, 은, 백금, 팔라듐 및 이들의 합금이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 적합한 비귀금속의 예로는 구리, 니켈, 코발트, 납, 철, 비스무스 및 이들의 합금이 포함되나 이에 한정되지 않는다.
금속 또는 금속 합금 침착물을 함유하는 기판은 예를 들어 라미네이션에 의해 함께 결합되어 다층 인쇄회로판을 형성할 수 있다. 다양한 라미네이션 방법이 당업계에 공지되어 있거나 문헌에 기술되어 있다. 다층 인쇄배선판의 제조와 관련된 하나의 문제는 레지스트레이션이다. 레지스트레이션은 인쇄배선판상의 소기의 위치에 관해 하나 이상의 인쇄배선 패턴 또는 그의 부분 또는 인쇄배선판의 다른 면상의 또 다른 패턴의 상대적인 위치이다. 다층 인쇄배선판의 제조에서 도전중 하나가 적당한 내층 레지스트레이션을 수득하는 것이다. 내부 피쳐는 서로 정확하게 정합되어야 하며, 임의로 천공된 홀에 정확하게 정합되어야 한다. 홀-대-내층 미스레지스트레이션은 회선접속에 대한 홀의 결함 및 홀과 절연 도선 사이의 단락이라는 두 가지의 잠재적인 신뢰성 문제를 발생시킨다. 내부 층의 미스레지스트레이션은 또한 전기 저항성을 증가시키고 전도성을 감소시킨다. 일부 미스레지스트레이션은 연속성의 완벽한 결함인 개방-회로 상태를 생성한다.
본 발명의 방법은 미스레지스트레이션 문제를 다룬다. 예를 들어, 잉크젯에 의한 리펠런트 배리어 조성물의 적용은 기판상의 선택 지점에서 배리어 조성물의 정밀한 침착을 가능케한다. 잉크젯은 반복 적용을 위해 디지털적으로 프로그램될 수 있기 때문에, 이러한 선택적 침착은 다중 기판에 대해 신뢰할 수 있는 정밀도로서 반복될 수 있다. 또한, 배리어 조성물의 점도, 및 배리어에 의해 형성된 스페이스, 홀 또는 채널에 적용된 방사에너지 민감 물질에 대한 그의 반발능은 방사에너지 민감 물질을 각각의 라미네이트 기판상에서 적소에 소기의 두께로 보내며, 이로써 다층 라미네이트의 기판 사이에 미스레지스트레이션을 감소시키거나 제거한다.
예시적인 일례에서, 리펠런트 배리어 조성물은 인쇄회로판과 같은 기판상에서 솔더 마스크를 선택적으로 침착하는데 사용될 수 있다. 솔더 마스크는 견고하고 영구적인 비전도성 물질의 층으로, 인쇄 회로의 회로 트레이스(trace)를 에워싸는 인쇄회로판의 표면을 덮고 있다. 리펠런트 배리어 물질은 배리어 물질이 회로 트레이스를 형성하는 것과 같이 인쇄회로판에 선택적으로 적용될 수 있다. 배리어 조성물의 선택적 적용은 잉크젯팅에 의해 수행될 수 있다. 리펠런트 배리어 조성물이 포토레지스트 또는 UV 경화 폴리머 조성물인 경우,
솔더 마스크를 구성하는 레지스트 물질을 적용하기 전에 배리어를 화학 방사선에 노광시켜 견고하게 만든다. 배리어 조성물에 의해 형성된 스페이스 또는 채널안에 적용된 레지스트 물질은 회로 트레이스를 덮는다. 배리어 조성물은 레지스트에 물리적으로, 전해적으로, 화학적으로 또는 이들의 조합에 의해 반발된다. 그후, 레지스트를 경화시키기 위해 레지스트를 화학 방사선에 노광시켜 솔더 마스크를 형성한다. 이어, 배리어 조성물은 적합한 현상제를 사용하여 제거하고,
패턴화된 솔더 마스크는 회로 트레이스를 코팅하여 남겨둔다. 본 방법은 많은 종래 방법에서 이루어지고 있는 솔더 마스크를 에칭하는 공정을 배제하며, 종래 방법에서와 같이 솔더 마스크의 에칭공정에 의해 형성된 화학 폐기물을 감소시킨다.
본 발명의 방법은 솔더 마스크의 형성에서와 같이 더 적은 수의 단계를 요하기 때문에, 많은 종래 방법에 비해 더욱 효율적이다. 상술한 바와 같이 리펠런트 배리어 조성물은 솔더마스크의 선택적 침착을 가능케 하며, 따라서 기판을 솔더 마스크로 완전하게 코팅시킬 필요가 없다. 이는 솔더 마스크의 원치않는 부분을 제거하기 위한 바람직하지 않은 에칭 단계를 배제한다. 그리고 에칭에 의해 생성된 폐기물의 양을 감소시킨다. 이러한 폐기물은 환경에 대한 위험물로서 존재할 수 있고, 따라서 솔더 마스크를 적용하기 위한 본 발명의 방법은 많은 종래 방법에 비해 보다 환경친화적이다. 추가로, 단계의 수와 화학 폐기물의 감소가 공정 효율을 증가시킨다.
예를 들어, 솔더 마스크를 만들기 위한 통상의 액체 광이미지성 레지스트 방법에서, 데이터가 생성되면 작업자에 의해 플롯팅되어 포토툴을 위한 소기의 패턴이 결정된다. 그후 제 2 작업자는 포토툴용 필름을 현상하고, 제 3 작업자는 필름을 검사하고 천공한다. 제 4 작업자는 솔더 마스크를 형성하기 위해 포토툴이 이용되는 기판을 세정한다. 그후, 액체 광이미지성 솔더 마스크와 같은 레지스트로 기판을 코팅하고, 액체 광이미지성 솔더 마스크 물질을 건조시킨다. 제 5 작업자는 건조된 광이미지성 물질에 포토툴을 적용한 다음 이것을 화학 방사선에 노광시킨다. 제 6 작업자는 광이미성 물질의 부분을 현상한다. 제 7 작업자는 기판상의 광이미성 물질의 나머지 부분을 열로 또는 UV 방사선에 의해 경화시킨다.
반대로, 본 발명의 방법은 9 단계에서 8 단계로 단계의 수를 줄이며, 7 명에서 6.5 명으로 작업인원을 감소시킨다. 예를 들어, 데이타가 생성되면 플로팅하여 패턴을 결정하고, 리펠런트 배리어 물질을 기판상에 가지게 한다. 한명의 작업자가 데이터를 생성하고 플로팅한다. 기판의 세척 단계와 관련된 일과 세척 단계와 관련없는 일로 두 가지의 별개의 일을 수행하는 한 명의 작업자는 따라서 0.5명의 작업자가 된다. 두명의 작업자는 리펠런트 배리어 물질을 기판상에 잉크젯팅하고, 또 다른 작업자는 액체 광이미지성 솔더 마스크 물질을 기판상에 코팅 및 건조시킨다. 추가의 작업자는 광이미지성 솔더 마스크 물질을 화학 방사선에 노광시킨 다음, 리펠런트 배리어 물질을 현상한다. 마지막 작업자는 광이미지성 물질을 열로 또는 UV 광에 의해 경화시킨다. 따라서, 잉크젯 방법은 다수의 종래 방법에 비해 더욱 효율적이다. 잉크젯 방법은 작업인원의 수를 감소시키고 공정 단계의 수를 감소시킨다.
리펠런트 배리어 조성물 및 이를 적용하는 방법은 배리어 조성물이 부착되고 배리어에 의해 형성된 스페이스, 홀 또는 채널안에서 방사에너지 민감 물질을 보유하는 임의의 적합한 기판상에서 실시될 수 있다. 적합한 기판의 예로는 금속, 유전체, 예컨대 세라믹, 유리, 플라스틱, FR4 인쇄배선판에서와 같은 에폭시/유리섬유 물질, 텍스타일 및 패브릭, 그리고 셀룰로오스 유도체, 예컨대 페이퍼가 포함되나 이에 한정되지 않는다.
기판에 리펠링 배리어를 적용하여 물품을 제조하는 전술한 방법은 소모적이지 않다. 본 발명은 리펠런트 배리어 조성물을 기판에 적용하여 물품을 제조하는 다른 장치 및 방법을 포함하며, 이는 본 명세서의 교시에 의해 당업자에게 명백할 수 있다.
실시예 1
핫 멜트 형성
솔더 마스크-형성 광이미지성 조성물을 다음과 같이 제제화하였다:
성분 wt%
아크릴 수지(결합제) 산 제 200 번(모노머 함량 30 wt% 아크릴산, 70 wt% 스티렌) 23
1,8-디아자-비사이클로-(5,4.0)-운데센-7-페놀 염 1
(a) 하이드록시에틸 메타크릴레이트, (b) 비페놀 A 디아크릴레이트 및 (c) 디펜타에리트리톨 모노하이드록시펜타아크릴레이트의 동량 혼합물 22
2,2-디메틸-2-페닐-아세토페논 3
액체 사이클로알리파틱 모노에폭시, 에폭시 당량 120-130 42
메틸화 멜라민 9
합계 100
평탄화제 1
안료(프탈로시아닌 그린) 1
훈증 실리카 2
마이크로 탈크 14
분쇄 폴리에틸렌 1
충진제 필요한 만큼
상기 제제를 50:50(부피) 에틸렌 글리콜 부틸에테르 아세테이트/프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르의 용매 시스템에 70% 고체 수준으로 용해시켰다.
100 wt% 폴리프로필렌의 핫 멜트 제제를 드롭-온-디멘드 잉크젯 장치의 저장소에 두었다. 잉크젯 장치는 에폭시/유리섬유 인쇄배선판의 회로 트레이트 주위에 폴리프로필렌을 적용하도록 프로그램되었다. 툴링(tooling) 데이터의 생성을 위한 표준 CAD 컴퓨터 프로그램이 사용되었다. 고압 기술, 즉 50 psi을 사용하여 잉크젯 장치로부터 폴리프로필렌을 분사하였다.
폴리프로필렌은 50 psi로 저장소로부터 강제배출되며, 직경 70 ㎛의 오리피스를 가진 잉크젯 노즐을 통해 배출되었다. 폴리프로필렌 드롭의 점도는 5 cp 내지 20 cp일 것으로 기대되었다. 점성 폴리프로필렌의 온도는 180 ℃이었다. 이 폴리프로필렌은 각각의 보드상의 회로 트레이스 주위에서 배리어를 형성하는 인쇄배선판에 부착된다. 인쇄배선판 주위의 주위온도는 20 ℃이었다. 폴리프로필렌의 드롭을 주위 온도로 냉각시켰고, 폴리프로필렌의 의점도가 10,000 cp보다 클 것으로 기대하였다.
상술한 광이미지성 조성물을 커튼 코터(curtain coater) 및 건조 장치를 포함하는 Ciba Geigy Probimer 커튼 코팅 라인에 적용하였다. 광이미지성 조성물을 20 ℃에서 120 미터/분으로 이동하는 인쇄배선판에 적용하였다. 광이미지성 조성물을 폴리프로필렌 배리어에 의해 외곽선을 가진 채널에서 두께 1 mil의 필름(건조후)을 제공하기에 충분한 속도로 공급하였다. 145 ℃에서 2 분동안 건조시켰다. 폴리프로필렌 배리어는 폴리프로필렌 및 광이미지성 조성물이 화학적으로 작용하지 않고 섞이지 않도록 광이미성 조성물에 반발할 것으로 기대된다.
광이미지성 조성물을 건조시킨 후 화학 방사선에 노광시켜 이것을 경화시킨다. 그후, 헥산올 및 헥산의 60:40(부피) 혼합물을 사용하여 20 ℃에서 폴리프로필렌 배리어를 제거하였다.
배리어의 제거후에는, 회로 트레이스를 코팅하는 인쇄배선판상에 솔더 마스크 패턴이 남는다. 임의로, 인쇄배선판은 다층 인쇄배선을 형성하기 위해 판들을 함께 라미네이팅함으로써 추가로 처리될 수 있다.
실시예 2
핫 멜트 형성
최종 제제가 60 wt% 폴리스티렌 및 40 wt% 에틸렌 비닐 아세테이트로 구성되도록 폴리스티렌과 에틸렌 비닐 아세테이트를 150 ℃의 온도에서 표준 실험 혼련 장치에서 혼련하여 핫 멜트 제제를 제조하였다.
이 혼련물을 드롭-온-디멘드 잉크젯 장치의 저장소에 두었다. 잉크젯 장치는 에폭시/유리섬유로 제조된 인쇄회로판의 회로 트레이트 주위에 배리어를 형성하도록 혼련물을 적용하도록 프로그램되었다. 혼련물을 175 ℃의 온도 및 20 psi의 고압에서 잉크젯팅하였다. 혼련물을 직경 40 ㎛의 오리피스를 가진 노즐로부터 분사하였고, 혼련물의 점도가 5 cp 내지 25 cp일 것으로 기대되었다.
혼련물이 판에 접촉하고 부착되었을 때, 인쇄회로판의 주위온도는 25 ℃이었고, 이 혼련물을 주위온도로 냉각시켰으며, 그의 의점도가 10,000 cp보다 클 것으로 기대하였다. 의점도는 상업적으로 입수가능한 전단 점도계로 측정하였다.
혼련물을 인쇄회로판에 적용하여 회로 트레이스 주위에 배리어를 형성한 후, 실시예 1에 기술된 광이미지성 조성물을 배리어에 의해 형성된 채널에 실시예 1에서와 동일한 과정에 따라 커튼 코팅에 의해 적용하였다. 배리어는 혼련물이 광이미지성 조성물과 화학적으로 반응하지도 않고 광이미지성 조성물과 섞이지 않는 것과 같이 광이미성 조성물에 반발할 것으로 기대되었다.
광이미지성 조성물을 건조시킨 후, 2 mil 두께의 필름을 형성한 다음, 화학 방사선에 노광시켜 이를 경화시켰다. 그후, 디메틸 아민으로 구성된 현상제를 사용하여 배리어를 제거하였다. 이로써, 인쇄회로판에는 판의 회로 트레이스를 덮어 보호하는 솔더 마스크 패턴이 생성되었다.
인쇄배선판은 다층 인쇄회로판을 형성하기 위해 판들을 함께 라미네이팅함으로써 추가로 처리될 수 있다. 다층 인쇄회로판은 전자 디바이스에 사용될 수 있다.
실시예 3
틱소트로프
광이미지성 조성물을 다음과 같이 제조하였다:
성분 Wt%
트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트 20
메틸화 멜라민 3
에폭시 메타크릴레이트 수지 7
비스페놀 A 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르 7
에폭시 크레졸 노보락 수지, 에폭시 당량 235 25
비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 575-685 24
5-(2,5-디옥시테트라하이드로푸릴)-3-메틸-3-사이클로헥산-1,2-디카복실산 무수물 9
2,2-디메톡시-2-페닐 아세토페논 2
2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논이소프로필티옥산톤 3
합계 100
모다플로우(Modaflow) 1
실리콘 표면 첨가제 1
안료(Penn Green) 1
훈증 실리카 2
억제제 0.1
에틸-3-에폭시 프로피오네이트 필요한 만큼
균일한 혼련물이 얻어질 때까지, 폴리메타크릴산 및 폴리비닐 알콜을 함께 표준 실험 혼련 장치에서 30 ℃의 온도로 혼련하였다. 그후, 에틸렌 비닐 아세테이트를 이 혼련물에 첨가하여, 30 ℃의 온도에서 폴리머 혼련물과 균일하게 혼합하였다. 최종 혼합물은 틱소트로픽 조성물을 형성하도록 70 wt% 폴리메타크릴산, 10 wt% 폴리비닐 알콜 및 20 wt% 에틸렌 비닐 아세테이트로 구성되었다.
틱소트로픽 조성물을 드롭-온-디멘드 잉크젯 장치의 저장소에 옮겼다. 인쇄회로판에 적용하기 위해 5 psi의 압력에서 일련의 노즐에 틱소트로픽 조성물을 보냈다. 잉크젯 장치는 틱소트로픽 조성물이 판상의 회로 트레이스 주위에서 배리어를 형성하도록 인쇄회로판상에 틱소트로픽 조성물을 선택적으로 침착하기 위해 프로그램되었다. 장치의 노즐을 출발할 때, 틱소트로픽 조성물의 온도는 150 ℃이었고, 틱소트로픽 조성물의 점도가 5 cp 내지 20 cp일 것으로 기대되었다. 노즐은 직경 60 ㎛의 오리피스를 가졌다.
인쇄배선판의 주위온도는 25 ℃이었다. 틱소트로픽 조성물의 드롭이 판 표면에 닿았을 때, 틱소트로픽 조성물의 의점도가 10,000 cp보다 클 것으로 기대하였다.
광이미지성 조성물을 커튼 코팅 방법을 통해 습식 필름으로써 적용하였다. 충분한 양의 광이미지성 조성물을 틱소트로픽 조성물에 의해 형성된 배리어에 의해 형성된 채널에 적용하여 구리 회로 트레이트 위에 2 mil 두께의 건조 필름을 형성하였다. 광이미지성 조성물은 60% 고체였다.
광이미지성 조성물을 90 ℃에서 15 분동안 건조시킨 다음 22 ℃로 냉각시켰다. 광이미지성 조성물을 UV 화학 방사선에 350 mJ/cm2의 노광 에너지 준위로 노광시켰다. 그후, 벤질 메틸 아민으로 구성된 현상제를 사용하여 배리어를 제거하였다.
솔더 마스크 패턴을 가진 인쇄회로판는 추가로 처리하여 다층 적층 판을 형성할 수 있으며, 전자 디바이스에 사용될 수 있다.
실시예 4
겔 형성
폴리아미노트리아졸의 아세톤 현탁액을 구리 회로를 가진 인쇄배선판상에 핫 롤 라미네이팅하였다. 0.5 mil의 필름이 판상에 형성되었다.
80 wt% 폴리아크릴산 및 20 wt% 메틸 에틸 케톤을 함유하는 폴리아크릴산 현탁액을 드롭-온-디멘드 잉크젯 장치의 저장소에 옮겼다. 장치는 현탁액의 드롭을 침착하여 인쇄배선판의 구리 회로 주위에 배리어를 형성하도록 프로그램되었다. 현탁액을 잉크젯 장치에서 30 psi의 압력하에 두었다. 현탁액의 드롭을 직경 75 ㎛의 오리피스를 가진 노즐로부터 인쇄배선판상에 선택적으로 침착시켰다. 노즐을 출발할 때 드롭의 온도는 125 ℃이었고, 그의 점도가 5 cp 내지 20 cp일 것으로 기대되었다.
드롭이 폴리아미노트리아졸 코팅된 인쇄배선판에 접촉했을 때, 폴리아크릴산의 카복실 그룹과 폴리아미노트리아졸의 아민염 그룹 사이에 산염기 반응이 일어나 고분자량의 겔/염이 형성될 것으로 판단되었다. 겔/염을 형성하는 반응은 2 초 미만으로 일어날 것으로 판단되었다. 겔/염의 의점도는 10,000 cp보다 클 것으로 기대하였다.
폴리아크릴산에 노광되지 않은 폴리아미노트리아졸 부분은 1 wt% 수성 중탄산나트륨의 현상액을 사용하여 제거하였다. 폴리아미노트리아졸을 판으로부터 제거한 후, 광이미지성 잉크 조성물을 배리어 겔/염에 의해 외곽선을 가진 채널 및 스페이스에 적용하였다.
하기와 같은 조성을 가진 광이미지성 잉크 조성물을 제조하였다.
성분 Wt%
중합성 물질(1:1 비율의 하이드록시에틸 메타크릴레이트 및 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트) 28
폴리에스테르 결합제(60-90의 산가 및 3000-5000의 분자량을 가진 프탈산 무수물과 프로필렌 글리콜의 축중합물) 35
이타콘산 2.5
벤조인 이소부틸 에테르 4
충진제(황산바륨) 29
평탄화제(모다플로우) 0.5
벤조트리아졸 0.5
Pieslo 청색 안료 0.5
광이미지성 잉크 조성물을 커튼 코팅 방법을 통해 습식 필름으로써 적용하였다. 충분한 양의 광이미지성 잉크를 겔/염 배리어에 의해 형성된 채널에 적용하여 구리 회로 위에 2 mil 두께의 건조 필름을 형성하였다. 겔/염 배리어가 광이미지성 잉크와 화학적으로 반응하지도 않고 광이미지성 잉크와 섞이지 않도록, 겔/염 배리어가 광이미지성 잉크에 반발할 것으로 기대된다. 겔/염 배리어는 광이미지성 잉크 조성물을 스페이스와 채널에 보낸다.
그후, 광이미지성 잉크 조성물을 중간 압력의 200 watt 수은 증기 램프에 5 분동안 노광시켰다. 노광후, 잉크 조성물을 경화시켜 솔더 마스크를 형성하였다. 그후, 겔/염 배리어를 수산화나트륨 현상액을 사용하여 제거하였다.
구리 회로를 코팅하는 패턴화된 솔더 마스크는 추가로 처리하여 적층된 다층 회로판을 형성할 수 있다. 이 판은 전자 디바이스에 사용될 수 있다.
실시예 5
UV 경화 폴리머 혼합물
UV 경화 폴리머를 다음과 같이 형성하였다:
성분 wt%
폴리에틸렌 테레프탈레이트 40
폴리비닐 알콜 25
트리메틸올프로판 디아크릴레이트 10
폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 5
에틸 미흘러(Michler's) 케톤 2
벤조페논 1
티오디에틸렌 비스-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트) 0.5
에틸렌 비닐 아세테이트 1.5
접착 촉진제 0.5
Leuco 염료 0.5
메틸 에틸 케톤 14
폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리비닐 알콜을 각각 문헌에 공지된 방법을 사용하여 자유 래디칼 중합법에 의해 별도로 제조하였다. 폴리머를 각각 중합한 후, 나머지 성분을 함께 문헌에 개시된 공지 방법을 사용하여 혼련하였다. 혼련물의 점도는 실온(18 ℃ 내지 25 ℃)에서 5 cp 내지 20 cp일 것으로 기대하였다.
UV 경화 폴리머 혼합물을 드롭-온-디멘드 잉크젯의 저장소에 두었다. 이 혼합물을 잉크젯 장치의 수단에 의해 인쇄배선판상에 선택적으로 침착하여 구리 회로 주위에 배리어를 형성하였다. 혼합물을 직경 55 ㎛의 노즐을 통해 판상에 침착하였다. 혼합물을 적용하는 동안, 판에 접촉했을 때 혼합물이 경화되도록 UV 광의 형태로 화학 방사선을 인쇄회로판에 적용하였다. 적용하는 동안 UV 광에 혼합물을 노광시켰더니, 그의 의점도가 10,000 cp 보다 크도록 혼합물이 경화되었다.
실시예 1에서와 같은 제제를 가진 광이미지성 조성물을 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방법에 의해 인쇄배선판상에 커튼 코팅하였다. 광이미지성 조성물은 경화 혼합물에 의해 형성된 채널에서 건조후 두께 1 mil 필름을 형성하였다. 경화 혼합물은 광이미지성 조성물과 경화 혼합물 사이에 화학 반응이 일어나지도 않고 광이미지성 조성물이 경화 혼합물과 섞이지 않도록 광이미지성 조성물에 반발하였다. 그후, 광이미지성 조성물을 UV 화학 방사선에 노광시켜 경화 솔더 마스크를 형성하였다.
경화 폴리머 혼합물을 현상액을 사용하여 제거하였다. 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 사용하여 경화 폴리머 혼합물을 제거하였다. 인쇄배선판에는 패턴화된 솔더 마스크가 남았다. 판을 추가로 처리하여 다층 회로판의 적층체를 형성할 수 있다.

Claims (10)

  1. a) 리펠링 배리어(repelling barrier) 조성물을 기판에 선택적으로 적용하고;
    b) 리펠링 배리어 조성물에 의해 형성된 스페이스에서 기판에 방사에너지 민감 물질(radiant energy sensitive material)을 적용한 다음;
    c) 리펠링 배리어 조성물을 제거하여 기판상에 패턴을 형성하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 리펠링 배리어 조성물을 잉크-젯팅(ink-jetting)에 의해 기판에 적용하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 리펠링 배리어 조성물이 5 cp 내지 25 cp의 점도를 가지는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 리펠링 배리어 조성물이 10,000 cp 보다 큰 의점도(pseudoviscosity)를 가지는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 패턴에 의해 형성된 스페이스에서 하나 이상의 금속 또는 금속 합금 층을 침착하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  6. a) 기판을 염기로 롤러 코팅하고;
    b) 염기에 산을 선택적으로 적용하여 리펠링 배리어 조성물을 형성하며;
    c) 기판으로부터 미반응 염기를 제거하고;
    d) 미반응 염기의 제거에 의해 형성되고 리펠링 배리어 조성물에 의해 외곽선(outline)을 가진 스페이스에 방사에너지 민감 물질을 적용한 다음;
    e) 리펠런트 배리어 조성물을 제거하여 패턴을 형성하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 산을 잉크-젯팅에 의해 적용하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 리펠링 배리어 조성물이 겔 또는 겔/염인 방법.
  9. a) 기판상에 산을 롤러 코팅하고;
    b) 산 코팅된 기판상에 염기를 선택적으로 적용하여 리펠링 배리어 조성물을 형성하며;
    c) 기판으로부터 미반응 산을 제거하고;
    d) 미반응 산의 제거에 의해 형성되고 리펠링 배리어 조성물에 의해 외곽선을 가진 스페이스에 방사에너지 민감 물질을 적용한 다음;
    e) 리펠런트 배리어 조성물을 제거하여 패턴을 형성하는 것을 포함하는 방법.
  10. 하나 이상의 왁스, 또는 하나 이상의 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 물리적으로, 정전기적으로, 화학적으로 또는 이들의 조합에 의해 방사에너지 민감 물질에 반발하는 조성물.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100938013B1 (ko) * 2007-11-16 2010-01-21 율촌화학 주식회사 알 에프 아이디 태그용 인레이 제조 방법 및 이에 이용되는레지스트 잉크용 조성물

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100618864B1 (ko) * 2004-09-23 2006-08-31 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조용 마스크 패턴 및 그 형성 방법과 미세패턴을 가지는 반도체 소자의 제조 방법
EP1937785A1 (en) * 2005-08-31 2008-07-02 Printar Ltd. Uv curable hybridcuring ink jet ink composition and solder mask using the same
GB0615651D0 (en) * 2006-08-07 2006-09-13 Sun Chemical Bv A process for manufacturing solar cells
GB0615650D0 (en) * 2006-08-07 2006-09-13 Sun Chemical Bv An etching or plating process and resist ink
TWI377713B (en) * 2007-10-19 2012-11-21 Ind Tech Res Inst Stacked structure and method of patterning the same and organic thin film transistor and array including the same
US8367304B2 (en) * 2008-06-08 2013-02-05 Apple Inc. Techniques for marking product housings
US20120196039A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Camtek Ltd. Method for enhancing metallization in selective deposition processes
CN103608414B (zh) * 2011-03-28 2016-08-31 柯尼卡美能达株式会社 光化射线固化型喷墨用油墨及使用其的图像记录方法
JP6003445B2 (ja) * 2012-09-19 2016-10-05 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 インキ組成物
US10583459B2 (en) 2013-12-27 2020-03-10 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Imaging three dimensional substrates using a transfer film
US9622353B2 (en) 2014-05-31 2017-04-11 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Imaging on substrates with alkaline strippable UV blocking compositions and aqueous soluble UV transparent films
EP2950144B1 (en) 2014-05-31 2016-12-14 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Imaging process on substrates with aqueous alkaline soluble uv blocking compositions and aqueous soluble uv transparent films
CN105667065B (zh) * 2014-11-17 2017-12-05 中国科学院化学研究所 一种凹版印刷用基板的喷墨打印制版方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3961947A (en) * 1973-10-19 1976-06-08 Xerox Corporation Process for preparing waterless lithographic masters
US4270985A (en) * 1978-07-21 1981-06-02 Dynachem Corporation Screen printing of photopolymerizable inks
US4344078A (en) * 1980-11-06 1982-08-10 Xerox Corporation Integrated waveguide drop sensor array and method for ink jet printing system
US4541340A (en) * 1982-07-02 1985-09-17 Markem Corporation Process for forming permanent images using carrier supported inks containing sublimable dyes
US4668533A (en) * 1985-05-10 1987-05-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ink jet printing of printed circuit boards
US5213945A (en) * 1988-02-26 1993-05-25 Morton International, Inc. Dry film photoresist for forming a conformable mask and method of application to a printed circuit board or the like
US5229252A (en) * 1989-06-09 1993-07-20 Morton International, Inc. Photoimageable compositions
US5609993A (en) * 1991-04-17 1997-03-11 Nippon Paint Co., Ltd. Process for producing lithographic printing plate, photosensitive plate and aqueous ink composition therefor
US5270368A (en) * 1992-07-15 1993-12-14 Videojet Systems International, Inc. Etch-resistant jet ink and process
TW417034B (en) * 1993-11-24 2001-01-01 Canon Kk Color filter, method for manufacturing it, and liquid crystal panel
JPH07170054A (ja) * 1993-12-14 1995-07-04 Canon Inc 紫外線硬化性組成物、これを用いたパターン形成方法及び配線基板の製造方法
JP3799069B2 (ja) * 1993-12-14 2006-07-19 キヤノン株式会社 エッチングレジスト性組成物、これを用いたパターン形成方法及び配線基板の製造方法
US5434215A (en) * 1994-06-14 1995-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Water-based polymeric emulsions incorporating wax
US5557308A (en) * 1994-07-08 1996-09-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ink jet print head photoresist layer having durable adhesion characteristics
US5458921A (en) * 1994-10-11 1995-10-17 Morton International, Inc. Solvent system for forming films of photoimageable compositions
JP2865578B2 (ja) * 1994-10-25 1999-03-08 富士通株式会社 レジストパターンの作成方法、その方法により得られるプリント配線板及びその作成装置
US5750314A (en) * 1995-12-05 1998-05-12 Howard A. Fromson Method for selectively imaging a lithographic printing plate
GB9603667D0 (en) * 1996-02-21 1996-04-17 Coates Brothers Plc Ink composition
US5981113A (en) * 1996-12-17 1999-11-09 3M Innovative Properties Company Curable ink composition and imaged retroreflective article therefrom
US5925176A (en) * 1997-06-11 1999-07-20 Hewlett-Packard Company Salt-based ink compositions
JP4003273B2 (ja) * 1998-01-19 2007-11-07 セイコーエプソン株式会社 パターン形成方法および基板製造装置
US6139920A (en) * 1998-12-21 2000-10-31 Xerox Corporation Photoresist compositions
US6294317B1 (en) * 1999-07-14 2001-09-25 Xerox Corporation Patterned photoresist structures having features with high aspect ratios and method of forming such structures
US6534128B1 (en) * 2000-11-09 2003-03-18 3M Innovative Properties Company Inks and other compositions incorporating low viscosity, radiation curable, polyester urethane oligomer
US6520084B1 (en) * 2000-11-13 2003-02-18 Creo Inc. Method for making printing plate using inkjet

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100938013B1 (ko) * 2007-11-16 2010-01-21 율촌화학 주식회사 알 에프 아이디 태그용 인레이 제조 방법 및 이에 이용되는레지스트 잉크용 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005118769A (ja) 2005-05-12
EP1524553A2 (en) 2005-04-20
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US20050165152A1 (en) 2005-07-28

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