KR20060025190A - 그레이 스케일 포토리소그래피를 사용하는 접착방법 - Google Patents

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Abstract

포토패턴화 가능한 조성물을 기판의 표면에 도포하여 필름을 형성하는 단계(a),
필름의 일부를 그레이 스케일 포토마스크를 통해 파장 150 내지 800nm의 방사선에 노출시켜, 표면의 적어도 일부를 덮는 노출되지 않은 영역을 갖는 노출된 필름을 제조하는 단계(b),
노출된 필름을, 노출된 영역이 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이 되고, 노출되지 않은 영역이 현상 용매 속에서 가용성이 되도록 일정한 시간 동안 가열하는 단계(c),
가열된 필름의 노출되지 않은 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 필름을 형성하는 단계(d),
패턴화된 필름을, 표면을 갖는 경화된 패턴화된 필름을 형성시키기에 충분한 시간 동안 가열하는 단계(e),
경화된 패턴화된 필름의 표면 및 피착재의 표면을 활성화시키는 단계(f) 및
경화된 패턴화된 필름의 활성화된 표면을 피착재의 활성화된 표면과 접촉시키는 단계(g)를 포함하는,
그레이 스케일 포토리소그래피를 사용하여 기판을 접착시키는 방법.
포토패턴화 가능한 조성물은
분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 불포화 유기 그룹을 포함하는 오가노폴 리실록산(A),
조성물을 경화시키기에 충분한 농도의, 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 함유하는 오가노실리콘 화합물(B) 및
촉매량의 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매(C)를 포함한다.
포토리소그래피, 포토마스크, 포토패턴화, 피착재, 하이드로실릴화반응

Description

그레이 스케일 포토리소그래피를 사용하는 접착방법{Adhesion method using gray-scale photolithography}
상호 참증
본 출원은 2003년 6월 23일자로 출원된 미국 가특허원 제60/480,641호에 대한 35 U.S.C. §119(e)하의 우선권을 주장한다. 미국 가특허원 제60/480,641호는 본원에 참조 문헌으로서 인용된다.
본 발명은 평활한 표면 필름을 제조하기 위해 포토리소그래피를 사용하여 접착력을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은 필름 및 피착재를 플라즈마 처리하여, 필름의 접착력을 추가로 향상시킴을 포함할 수 있다. 당해 방법은 전자 패키지 분야에서 유용하다.
포토리소그래피는, 기판을 방사선 감광 물질인 포토패턴화 가능한 조성물로 이루어진 필름으로 도포하는 기술이다. 당해 필름을 선택적으로 방사선에 노출시킨다. 즉, 필름의 일부를 방사선에 노출시키는 반면, 다른 부분은 노출시키지 않 는다. 필름의 선택적 노출은 포토마스크를 방사선 공급원과 필름 사이에 위치시켜 수행할 수 있다. 포토마스크는 방사선 불투과성 패턴이 포토마스크에 형성된 방사선 투과 물질일 수 있다. 포지티브 레지스트 포토리소그래피에서, 필름의 노출된 부분은 제거되고, 노출되지 않은 부분은 기판 위에 남아 있다. 네가티브 레지스트 포토리소그래피에서, 필름의 노출되지 않은 부분은 제거되고, 노출된 부분은 기판 위에 남아 있다.
포토리소그래피와 관련된 단점은 방사선에 노출된 후, 필름의 표면이 편평하지 않을 수 있다는 점이다. 결함, 예를 들면, 가장자리 융기, 봉우리가 평평한 산 형상 형성 및 파형이 존재할 수 있다. 이러한 결함은 가능하게는 종래의 포토리소그래피 공정에서의 몇몇 단계에서 발생할 수 있다. 예를 들면, 경화 단계 이후 방사선에 노출시키는 경우, 필름 내에서의 물질의 이동은 필름을 국소적으로 불균일하게 팽창시킬 수 있다. 그레이 스케일 포토리소그래피는 이러한 문제를 해결하는 데 사용할 수 있다. 그레이 스케일 포토리소그래피에서, 포토마스크는 불투과성 패턴에 추가하여 또는 불투과성 패턴 대신에 그레이 수준들을 가질 수 있다. 그레이 수준들은 상이한 강도들의 방사선이 포토마스크를 통해 통과하여 필름에 도달하도록 한다.
본 발명의 요약
본 발명은 포토리소그래피를 사용하여 패턴화된 필름의 피착재의 접착력을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은
필름의 일부를 포토마스크를 통해 방사선에 노출시킴을 포함하는 공정으로 포토패턴화 가능한 조성물로 이루어진 필름을 포토패턴화시켜 노출된 필름을 형성하는 단계(i),
노출된 필름 영역을 현상 용매로 제거하여, 표면이 편평한 패턴화된 필름을 형성하는 단계(ii),
패턴화된 필름의 표면, 피착재의 표면 또는 둘 다를 활성화시키는 단계(iii) 및
피착재를 패턴화된 필름과 접촉시켜, 피착재를 패턴화된 필름에 접착시키는 단계(iv)를 포함한다.
또한, 본 발명은 당해 방법으로 제조한 생성물에 관한 것이다.
바람직한 양태의 상세한 설명
모든 양, 비율 및 %는, 달리 기재되어 있지 않는 한, 질량, 질량비, 질량%이다. 본원에서 사용되는 정의는 하기와 같다.
정의
"경화된"이라는 용어는 분자들이 가교에 의해 더 큰 분자로 함께 결합하여 이의 분자 운동이 제한되는 화학 공정의 실질적인 완료를 의미한다.
"가장자리 융기"라는 용어는 필름의 다른 부분보다 높이가 높은 필름 주변부 주위의 영역을 의미한다.
"봉우리가 평평한 산 형상 형성"이라는 용어는 필름의 다른 부분보다 높이가 높은 필름 주변부 안쪽의 영역을 의미한다.
"비접착성"이라는 용어는 중합체성 물질, 예를 들면, 경화된 실리콘이 처리되지 않고는 일반적으로 기판에 접착하지 않는다는 것을 의미한다.
"플라즈마 처리"라는 용어는 표면을 외부로부터 인가되는 에너지 형태에 의해 활성화된 가스상 상태에 노출시키는 것을 의미하고, 이의 예로는 코로나 방전, 유전체 장벽 방전, 화염, 저압 글로우 방전 및 대기압 글로우 방전 처리를 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다. 플라즈마 처리에서 사용되는 가스는 공기, 암모니아, 아르곤, 이산화탄소, 일산화탄소, 헬륨, 수소, 크립톤, 네온, 질소, 아산화질소, 산소, 오존, 수증기, 이들의 배합물 등일 수 있다. 또는, 다른 보다 반응성인 유기 가스 또는 증기를, 공정 사용 압력에서 이들의 정상적인 가스 상태로 사용할 수 있거나 다른 액체 상태로부터 적합한 장치로 증기화된 상태로 사용할 수 있고, 예를 들면, 헥사메틸디실록산, 사이클로폴리디메틸실록산, 사이클로폴리하이드로겐메틸실록산, 사이클로폴리하이드로겐메틸-코-디메틸실록산, 반응성 실란 및 이들의 배합물이 있다.
"가용성"이라는 용어는 필름의 몇몇 영역들이 현상 용매에 의해 용해되어 제거되어, 도포되어 있던 필름 아랫 부분의 기판 표면이 노출된다는 것을 의미한다.
"실질적으로 불용성"이라는 용어는 필름의 몇몇 영역들이, 도포되어 있던 필름 아랫 부분의 기판 표면이 노출될 정도로, 현상 용매에 의한 용해에 의해 제거되지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명의 방법
본 발명은 표면이 편평한 패턴화된 필름을 제조하기 위해 포토리소그래피를 사용하여 패턴화된 필름의 피착재의 접착력을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은
필름의 일부를 포토마스크를 통해 방사선에 노출시킴을 포함하는 공정으로 포토패턴화 가능한 조성물로 이루어진 필름을 포토패턴화시켜 노출된 필름을 형성하는 단계(i),
노출된 필름 영역을 현상 용매로 제거하여, 표면이 편평한 패턴화된 필름을 형성하는 단계(ii),
패턴화된 필름의 표면, 피착재의 표면 또는 둘 다를 활성화시키는 단계(iii) 및
피착재를 패턴화된 필름과 접촉시켜, 피착재를 패턴화된 필름에 접착시키는 단계(iv)를 포함한다.
포토패턴화 가능한 조성물로 이루어진 필름은 종래의 방법, 예를 들면, 스핀 코팅, 침지, 분무 또는 스크린 프린팅을 사용하여 포토패턴화 가능한 조성물을 기판의 표면에 도포하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 포토패턴화 가능한 조성물을 5 내지 60초 동안 500 내지 6,000rpm의 속도로 스핀 코팅하여 도포할 수 있다. 스핀 코팅 방법에서 도포되는 포토패턴화 가능한 조성물의 용적은 0.1 내지 5mL일 수 있다. 스핀 속도, 스핀 시간 및 포토패턴화 가능한 조성물의 용적은 두께가 0.1 내지 200㎛인 필름을 제조하기 위해 조절할 수 있다.
포토패턴화 가능한 조성물이 비히클을 포함할 때, 당해 방법은 임의로 필름이 형성된 후 비히클의 적어도 일부를 필름으로부터 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 비히클은 필름을 50 내지 150℃에서 1 내지 5분 동안 가열하여 제거할 수 있다. 또한, 비히클은 필름을 80 내지 120℃에서 2 내지 4분 동안 가열하여 제거할 수 있다.
단계(i): 필름의 포토패턴화
수득된 필름을 포토패턴화시켜 노출된 필름을 제조한다. 필름을 수득된 노출된 필름에서 편평한 표면을 제조하도록 배열된 포토마스크를 통해 방사선에 노출시킴을 포함하는 공정으로 포토패턴화시킬 수 있다. 필름을 방사선에 노출시키는 데 사용할 수 있는 광 공급원은 중압 수은등이다. 방사선의 파장은 150 내지 800nm, 또는 250 내지 450nm일 수 있다. 방사선의 조사량은 0.1 내지 5,000mJ/cm2, 또는 250 내지 1,300mJ/cm2일 수 있다.
사용하는 포토패턴화 가능한 조성물에 따라, 포토패턴화 공정은 노출된 필름이 현상 용매 속에서 가용성인 노출되지 않은 영역을 포함하고, 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성인 노출된 영역을 포함하는 네가티브 레지스트 공정일 수 있다. 또한, 포토패턴화 공정은 노출된 필름이 현상 용매 속에서 가용성인 노출된 영역을 포함하고, 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성인 노출되지 않은 영역을 포함하는 포지티브 레지스트 공정일 수 있다.
필름을 수득된 노출된 필름에서 편평한 표면을 제조하도록 배열된, 예를 들면, 가장자리 융기 또는 봉우리가 평평한 산 형상 형성을 제거하도록 배열된 포토마스크를 통해 방사선에 노출시킨다. 포토마스크는 그레이 스케일 포토마스크일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 방법에서 네가티브 레지스트 공정에서 가장자리 융기를 제거하기 위해, 필름 주변부 주위보다 밝은 그레이 면적을 갖고, 필름 주변부 내부보다 어두운 그레이 면적을 갖는 그레이 스케일 포토마스크를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법에서 네가티브 레지스트 공정에서 봉우리가 평평한 산 형상 형성을 제거하기 위해, 필름 주변부 내부보다 밝은 그레이 면적을 갖고, 필름 주변부 주위보다 어두운 그레이 면적을 갖는 그레이 스케일 포토마스크를 사용할 수 있다.
방사선 노출은 네가티브 레지스트 공정에서 노출된 영역을 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이 되게 하고, 노출되지 않은 영역을 현상 용매 속에서 가용성이 되도록 하는 데(포지티브 레지스트 공정에서는 반대임) 충분할 수 있다. 또한, 노출된 필름을 임의로 방사선에 노출시킨 후, 예를 들면, 네가티브 레지스트 공정에서 노출된 영역이 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이 되게 하고, 노출되지 않은 영역이 현상 용매 속에서 가용성이 되게 하는 시간 동안 가열할 수 있다. 노출된 필름의 가열 여부 및 가열에 대한 정확한 조건은, 사용되는 포토패턴화 가능한 조성물의 종류에 따라 좌우된다. 예를 들면, 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 하기에 기재되어 있는 바대로 단계(i)에서 사용할 때, 노출된 필름을 0.1 내지 10분 동안 50 내지 250℃에서 가열하거나, 1 내지 5분 동안 100 내지 200℃에서 가열하거나, 2 내지 4분 동안 135 내지 165℃에서 가열할 수 있다. 노출된 필름은 통상적인 장치, 예를 들면, 핫 플레이트 또는 오븐를 사용하여 가열할 수 있다.
단계( ii ): 노출된 필름 영역의 현상 용매로의 제거
현상 용매 속에서 가용성인 노출된 필름 영역을 현상 용매로 제거하여, 패턴화된 필름을 형성할 수 있다. 네가티브 레지스트 공정에서, 노출되지 않은 영역을 제거하고; 포지티브 레지스트 공정에서, 노출된 영역을 현상 용매로 제거한다. 현상 용매는 탄소수가 3 내지 20일 수 있다. 현상 용매의 예로는 케톤, 예를 들면, 메틸 이소부틸 케톤 및 메틸 펜틸 케톤; 에테르, 예를 들면, n-부틸 에테르 및 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르; 에스테르, 예를 들면, 에틸 아세테이트 및 g-부티로락톤; 지환족 탄화수소, 예를 들면, 노난, 데칼린 및 도데메이; 및 방향족 탄화수소, 예를 들면, 메시틸렌, 크실렌 및 톨루엔을 포함한다. 현상 용매는 종래의 방법, 분무, 액침 및 풀링으로 도포할 수 있다. 또는, 현상 용매는 정지 상태의 기판 표면에 용매 풀을 형성하여 도포한 후에, 기판을 스핀 건조시킬 수 있다. 현상 용매는 실온 내지 100℃에서 사용할 수 있다. 그러나, 특정 온도는 용매의 화학 성질, 용매의 비점, 패턴 형성의 목적하는 속도 및 포토패턴화 공정의 필요한 해상도에 의해 좌우될 수 있다.
패턴화된 필름은 현상 용매에 노출시킨 후 임의로 가열할 수 있다. 패턴화된 필름의 가열 여부 및 가열에 대한 조건은, 선택된 포토패턴화 가능한 조성물의 유형에 의해 좌우될 수 있다. 예를 들면, 하기에 기재되어 있는 포토패턴화 가능한 실리콘 조성물을 사용할 때, 패턴화된 필름은 산화시키거나 분해시키지 않고 실리콘 내에서 최대 가교 밀도를 성취하기 위한 시간 동안 가열할 수 있다. 패턴화된 필름은 1 내지 300분 동안 50 내지 300℃에서 가열하거나, 10 내지 120분 동안 75 내지 275℃에서 가열하거나, 20 내지 60분 동안 200 내지 250℃에서 가열할 수 있다. 패턴화된 필름은 통상적인 장치, 예를 들면, 핫 플레이트 또는 오븐을 사용하여 가열할 수 있다.
또한, 패턴화된 필름은 포토패턴화 가능한 조성물을 기판의 표면에 도포하여 필름을 형성시키고, 필름의 일부를 파장 150 내지 800nm의 방사선에 노출시켜 표면의 일부를 도포하는 노출되지 않은 영역을 갖고 표면의 나머지 부분을 도포하는 노출된 영역을 갖는 노출된 필름을 제조하고, 노출된 필름을 노출된 영역이 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이 되고, 노출되지 않은 영역이 현상 용매 속에서 가용성이 되도록 일정한 시간 동안 가열하고, 가열된 필름의 노출되지 않은 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 필름을 형성하고, 패턴화된 필름을 가열하여 경화시켜 제조할 수 있다.
당해 분야의 숙련된 당업자는, 예를 들면, 2001년 2월 20일자로 출원되고 현재 등록된 미국 공개특허공보 제09/789,083호를 기본으로 하여, 영역을 포토패턴화시키고 제거(에칭)하기에 적합한 조건을 선택할 수 있다.
단계( iii ): 표면의 활성화
단계(iii)은 패턴화된 필름의 표면을 활성화시킴을 포함한다. 단계(iii)은, 예를 들면, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 오존 처리 또는 화염 처리하여 표면을 활성화 처리시킴을 포함한다. 단계(iii)이 플라즈마 처리를 포함할 때, 패턴화된 필름의 표면이 플라즈마 처리되고, 피착재의 표면이 플라즈마 처리되거나, 패턴화된 필름의 표면 및 피착재의 표면 둘 다가 플라즈마 처리될 수 있다.
패턴화된 필름의 표면을 플라즈마 처리하면, 표면 성질을 비접착성으로부터 접착성으로 변환시킨다. 플라즈마 제트, 코로나 방전 처리, 유전체 장벽 방전 처리 및 글로우 방전 처리를 포함한 다양한 유형의 플라즈마 처리를 본 발명의 방법에서 사용할 수 있다. 글로우 방전 처리는 저압 글로우 방전 또는 대기압 글로우 방전으로부터 선택된 플라즈마를 사용하여 수행할 수 있다.
글로우 방전 플라즈마 처리는 연속 또는 펄스 모드에서 저압 글로우 방전 플라즈마로 수행할 수 있다. 대기압 글로우 방전 플라즈마 처리는 대기압에서 적절한 대기압 플라즈마 기기를 사용하여 연속 공정으로 수행할 수 있다. 또한, 기타 플라즈마 처리는 표면 활성화를 위해 사용할 수 있다. 당해 분야의 숙련된 당업자는 과도한 실험을 거치지 않고 적절한 플라즈마 처리를 선택할 수 있다. 플라즈마 처리는 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허공보 제4,933,060호 및 미국 특허공보 제5,357,005호 및 문헌[참조: T.S. Sudarshan, ed., Surface Modification Technologies , An Engineer's Guide , Marcel Dekker, Inc., New York, 1989, Chapter 5, pp. 318-332 and 345-362]에는 플라즈마 처리가 기재되어 있다.
표면 활성화를 위한 정확한 조건은 피착재의 선택, 표면 활성화와 표면 접촉 사이의 저장 시간 및 포토패턴화 가능한 조성물의 선택을 포함하여 다양한 인자에 의해 좌우될 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 처리를 위한 정확한 조건은 피착재의 선택, 플라즈마 활성화와 접촉 사이의 저장 시간, 사용되는 플라즈마 처리의 유형 및 방법, 사용되는 플라즈마 챔버의 설계를 포함하는 다양한 인자에 의해 좌우될 수 있다. 그러나, 저압 플라즈마 처리는 대기압 미만의 압력에서 수행할 수 있다. 플라즈마 처리는 0.05토르 이상 또는 0.78토르 이상 또는 1.5토르 이상의 압력에서 수행할 수 있다. 플라즈마 처리는 10토르 미만 또는 3토르 미만의 압력에서 수행할 수 있다.
표면을 활성화시키기 위한 시간은 피착재의 선택, 선택된 포토패턴화 가능한 조성물 및 선택된 활성화 처리를 포함하는 다양한 인자에 의해 좌우될 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 처리 시간은 처리되는 물질, 선택되는 접촉 조건, 플라즈마 처리의 방법(예를 들면, 뱃치 또는 연속) 및 플라즈마 기기의 설계를 포함하는 다양한 인자에 따라 좌우된다. 플라즈마 처리는 처리되는 물질의 표면이 접착제 결합을 형성시키기에 충분히 반응성이 되도록 충분한 시간 동안 수행한다. 플라즈마 처리는 0.001초 이상 또는 0.002초 이상 또는 0.1초 이상 또는 1초 이상 또는 5초 이상 동안 수행한다. 플라즈마 처리는 30분 미만 또는 1분 미만 또는 30초 미만 동안 수행한다. 상업적 규모의 공정 효율을 위해 플라즈마 처리 시간을 최소화시키는 것이 바람직할 수 있다. 처리 시간이 너무 길면, 몇몇의 처리된 물질이 비접착성되거나 덜 접착성이 된다.
표면을 활성화시키기 위한 환경은 피착재의 선택, 선택된 포토패턴화 가능한 조성물 및 선택된 활성화 처리를 포함하는 다양한 인자에 의해 좌우된다. 예를 들면, 플라즈마 처리에서 사용되는 가스는, 예를 들면, 공기, 암모니아, 아르곤, 이산화탄소, 일산화탄소, 헬륨, 수소, 질소, 아산화질소, 산소, 오존, 수증기, 이들의 배합물 등일 수 있다. 또한, 가스는 공기, 아르곤, 이산화탄소, 일산화탄소, 헬륨, 질소, 아산화질소, 오존, 수증기 및 이들의 배합물로부터 선택될 수 있다. 또한, 가스는 공기, 아르곤, 이산화탄소, 헬륨, 질소, 오존 및 이들의 배합물로부터 선택될 수 있다. 또는, 다른 보다 반응성인 유기 가스 또는 증기를, 공정 사용 압력에서 이들의 정상적인 가스 상태로 사용할 수 있거나 다른 액체 상태로부터 적합한 장치로 증기화된 상태로 사용할 수 있고, 예를 들면, 헥사메틸디실록산, 사이클로폴리디메틸실록산, 사이클로폴리하이드로겐메틸실록산, 사이클로폴리하이드로겐메틸-코-디메틸실록산, 반응성 실란, 이들의 배합물 등일 수 있다.
당해 분야의 숙련된 당업자는 과도한 실험을 거치지 않고 하기의 기준 및, 예를 들면, 국제 공개공보 제2003/41130호에 기재된 기준을 사용하여 적절한 활성화 처리 조건을 선택할 수 있다.
단계( iv ): 패턴화된 필름과 피착재와의 접촉
수득된 패턴화된 필름의 활성화된 표면과 피착재를 활성화한 후에 가능한 빨리 서로 접촉시킬 수 있다. 또한, 피착재의 표면을 활성화시킬 수 있다. 또한, 활성화 후 접촉 전에 패턴화된 필름 및 피착재를 임의로 각각 독립적으로 저장할 수 있다.
단계(iv)에 대한 정확한 조건은 선택된 피착재, 피착재의 표면의 활성화 여부 및 포토패턴화 가능한 조성물의 성분에 의해 좌우될 수 있지만, 수 초 동안 주위 온도에서 단계(iv)를 수행하여 접착시킬 수 있다. 또한, 단계(iv)는 승온, 승압에서 또는 두 조건 모두에서 수행할 수 있다. 단계(iv)에 대해 선택된 정확한 조건은 선택된 특정한 포토패턴화 가능한 조성물 및 선택된 피착재를 포함하는 다양한 인자에 의해 좌우될 수 있다.
기판
단계(iv)에서 사용되는 피착재는 포토패턴화 가능한 조성물이 도포되는 기판으로서 동일하거나 상이한 물질을 포함하는 또 다른 기판이다. 당해 방법에서 사용되는 기판 및 피착재는 특별히 제한되지는 않는다. 선택되는 기판 및 피착재는 상기한 방법의 사용을 포함하는 다양한 인자, 예를 들면, 조립되는 전자 디바이스 또는 전자 디바이스 패키지의 유형에 의해 좌우될 수 있다. 기판 및 피착재는 전자 디바이스 또는 전자 디바이스 패키지의 조립에 사용되는 물질을 포함할 수 있다. 적합한 기판 및 피착재는 반도체 및 반도체가 부착될 수 있는 전자 분야에서 유용한 물품을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.
반도체는 당해 분야에, 예를 들면, 문헌[참조: J. Kroschwitz, ed., "Electronic Materials", Kirk - Othmer Encyclopedia of Chemical Technology , 4th ed., vol. 9, pp. 219-229, John Wiley & Sons, New York, 1994]에 공지되어 있고, 상업적으로 구입 가능하다. 일반적인 반도체는 규소, 규소 합금 및 갈륨비소를 포함한다. 반도체는 편리한 형태를 가질 수 있으며, 예를 들면, 베어 다이, 칩, 예를 들면, 집적 회로(IC) 칩 또는 웨이퍼일 수 있다.
전자 분야에서 유용한 물품은 세라믹, 금속 및 금속 도포 표면재, 중합체, 다공성 물질, 이들의 배합물 등을 포함한다. 세라믹은 질화알루미늄, 이산화알루미늄, 탄화규소, 이산화규소, 질화규소, 산질화규소 및 이들의 배합물을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 금속 및 금속 코팅은 알루미늄, 크롬, 구리, 금, 철, 납, 니켈, 백금, 은, 땜납, 스텐레스 스틸, 주석, 티탄 및 이들의 합금을 포함한다.
적합한 중합체는 아크릴 중합체; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌; 벤조사이클로부탄; 비스말레이미드; 시아네이트; 에폭시드; 플루오로카본 중합체, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐플루오라이드; 폴리아미드, 예를 들면, 나일론; 폴리아미드 수지 블렌드, 예를 들면, 미국 미시간주 미들랜드에 소제하는 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 상업적으로 구입 가능한 폴리아미드 수지와 신디오택틱 폴리스티렌과의 블렌드; 폴리벤즈옥사졸; 폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 수지; 폴리카보네이트; 폴리에스테르; 폴리이미드; 폴리메틸메타크릴레이트; 폴리올레핀, 예를 들면, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌; 폴리펜틸렌 에테르; 폴리프탈아미드; 폴리(펜틸렌 설파이드); 폴리스티렌; 폴리비닐리덴 클로라이드; 스티렌 개질된 폴리(펜틸렌 옥사이드), 비닐 에스테르; 및 이들의 배합물을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다.
다공성 물질은 종이, 목재, 가죽, 직물 및 이들의 배합물을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다. 기타 물품은 페인트된 표면, 유리, 유리 천 및 이들의 배합물을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다.
포토패턴화 가능한 조성물
본 발명의 방법에서 사용되는 포토패턴화 가능한 조성물은 특별히 제한되지 않는다. 적합한 포토패턴화 가능한 조성물의 예로는 포토패턴화 가능한 실리콘 조성물 및 포토패턴화 가능한 유기 조성물을 포함한다. 적합한 포토패턴화 가능한 실리콘 조성물의 예로는 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물, 포토패턴화 가능한 에폭시 관능성 실리콘 조성물 및 (메트)아크릴레이트 관능성 포토패턴화 가능한 실리콘 조성물이 있다. 적합한 유기 포토패턴화 가능한 조성물의 예로는 (메트)아크릴레이트, 에폭시드, 일본에 소재하는 토레이 인더스트리즈, 인코포레이티드(Toray Industries, Inc.)로부터 상업적으로 구입 가능한 폴리이미드, 일본에 소재하는 스미토모(Sumitomo)로부터 상업적으로 구입 가능한 폴리벤즈옥사졸 및 미국 미시간주 미들랜드에 소재하는 다우 케미칼 컴퍼니로부터 상업적으로 구입 가능한 벤조사이클로부탄이 있다.
본 발명의 방법에서 사용되는 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물의 예로는
분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 불포화 유기 그룹을 포함하는 오가노폴리실록산(A),
조성물을 경화시키기에 충분한 농도의, 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 함유하는 오가노실리콘 화합물(B) 및
촉매량의 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매(C)를 포함한다.
성분(A)
성분(A)는 분자당 평균 2개 이상의 하이드로실릴화반응을 수행할 수 있는 규소 결합된 불포화 유기 그룹을 포함하는 하나 이상의 오가노폴리실록산, 예를 들면, 알케닐 그룹을 포함한다. 오가노폴리실록산은 직쇄형, 분지형 또는 수지형 구조일 수 있다. 오가노폴리실록산은 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 불포화 유기 그룹은 탄소수가 2 내지 10일 수 있고, 이의 예로는 알케닐 그룹, 예를 들면, 비닐, 알릴, 부테닐 및 헥세닐을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다. 오가노폴리실록산에서 불포화 유기 그룹은 말단 위치 또는 펜던트 위치에 존재하거나, 말단 위치 및 펜던트 위치 모두에 존재할 수 있다.
오가노폴리실록산에서의 기타 규소 결합된 유기 그룹은 지환족 불포화가 없는 유기 그룹이다. 당해 유기 그룹은 독립적으로 지환족 불포화가 없는 1가 탄화수소 및 1가 할로겐화 탄화수소 그룹으로부터 선택될 수 있다. 당해 1가 그룹 탄소수가 1 내지 20이거나 탄소수가 1 내지 10일 수 있고, 이의 예로는 알킬, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실 및 옥타데실; 사이클로알킬, 예를 들면, 사이클로헥실; 아릴, 예를 들면, 페닐, 톨릴, 크실릴, 벤질 및 2-페닐에틸; 및 할로겐화 탄화수소 그룹, 예를 들면, 3,3,3-트리플루오로프로필, 3-클로로프로 필 및 디클로로페닐을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다. 오가노폴리실록산 속의 지환족 불포화가 없는 유기 그룹의 50% 이상 또는 80% 이상은 메틸일 수 있다.
25℃에서 오가노폴리실록산의 점도는 분자량 및 구조에 따라 변하지만, 0.001 내지 100,000Paㆍs 또는 0.01 내지 10,000Paㆍs 또는 0.01 내지 1,000Paㆍs일 수 있다.
포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 속에서 유용한 오가노폴리실록산의 예로는
화학식 ViMe2SiO(Me2SiO)aSiMe2Vi,
화학식 ViMe2SiO(Me2SiO)0.25a(MePhSiO)0.75 aSiMe2Vi,
화학식 ViMe2SiO(Me2SiO)0.95a(Ph2SiO)0.05 aSiMe2Vi,
화학식 ViMe2SiO(Me2SiO)0.98a(MeViSiO)0.02 aSiMe2Vi,
화학식 Me3SiO(Me2SiO)0.95a(MeViSiO)0.05 aSiMe3 및
화학식 PhMeViSiO(Me2SiO)aSiPhMeVi를 갖는 폴리디유기실록산(여기서, Me, Vi 및 Ph는 각각 메틸, 비닐 및 페닐이고, 첨자 a는 폴리디유기실록산의 점도가 0.001 내지 100,000Paㆍs인 값을 갖는다)을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다.
포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에서 사용하기에 적합한 오가노폴리실록산을 제조하는 방법, 예를 들면, 상응하는 유기할로실란의 가수분해 및 축합반응, 또는 사이클릭 폴리디유기실록산의 평형화는 당해 분야에 공 지되어 있다.
오가노폴리실록산 수지의 예로는 필수적으로 R1 3SiOl /2 단위 및 SiO4 /2 단위로 이루어지는 MQ 수지, 필수적으로 RlSiO3 /2 단위 및 Rl 2SiO2 /2 단위로 이루어지는 TD 수지, 필수적으로 R1 3SiO1 /2 단위 및 R1Si03 /2 단위로 이루어지는 MT 수지 및 필수적으로 R1 3SiOl /2 단위, R1SiO3 /2 단위 및 Rl 2SiO2 /2 단위로 이루어지는 MTD 수지(여기서, Rl은 각각 독립적으로 1가 탄화수소 및 1가 할로겐화 탄화수소 그룹로부터 선택되고, Rl의 1가 그룹은 탄소수가 1 내지 20이거나, 1 내지 10일 수 있다)를 포함한다.
Rl에 대한 1가 그룹의 예로는 알킬, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실 및 옥타데실; 사이클로알킬, 예를 들면, 사이클로헥실; 알케닐, 예를 들면, 비닐, 알릴, 부테닐 및 헥세닐; 아릴, 예를 들면, 페닐, 톨릴, 크실릴, 벤질 및 2-페닐에틸; 및 할로겐화 탄화수소 그룹, 예를 들면, 3,3,3-트리플루오로프로필, 3-클로로프로필 및 디클로로페닐을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다. 오가노폴리실록산 수지 속의 R1 그룹의 1/3 이상 또는 실질적으로 모두는 메틸일 수 있다. 오가노폴리실록산 수지의 예로는 필수적으로 (CH3)3SiOl /2 실록산 단위 및 SiO4/2로 이루어지고, (CH3)3SiOl /2 단위 대 SiO4 /2 단위의 몰비는 0.6 내지 1.9이다.
오가노폴리실록산 수지는 하이드로실릴화반응을 수행할 수 있는 불포화 유기 그룹, 예를 들면, 알케닐 그룹을 평균 3 내지 30몰%로 포함할 수 있다. 수지 속의 불포화 유기 그룹의 몰%는 수지 속의 실록산 단위의 총 몰수에 대한 수지 속의 실록산 단위 함유 불포화 유기 그룹의 몰수의 비에 100을 곱한 것이다.
오가노폴리실록산 수지는 당해 분야에 공지되어 있는 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 오가노폴리실록산 수지는 수지 공중합체를 다우트(Daudt et al.)의 실리카 하이드로졸 캡핑 공정에 의해 적어도 알케닐 함유 엔드블록킹 시약으로 처리하여 제조할 수 있다. 다우트의 방법은 미국 특허공보 제2,676,182호에 기재되어 있다.
간단히 말해서, 다우트의 방법은 실리카 하이드로졸을 산성 조건하에 가수분해할 수 있는 트리오가노실란, 예를 들면, 트리메틸클로로실란, 실록산, 예를 들면, 헥사메틸디실록산 또는 이들의 배합물과 반응시키고, M 단위와 Q 단위를 갖는 공중합체를 수득하는 것을 포함한다. 수득된 공중합체는 하이드록실 그룹을 2 내지 5%중량로 포함할 수 있다.
규소 결합된 하이드록실 그룹을 2%중량 이하로 포함할 수 있는 오가노폴리실록산 수지는 다우트의 생성물을 알케닐 함유 말단차단제 또는 알케닐 함유 말단차단제와 지환족 불포화가 없는 말단차단제와의 혼합물을 최종 생성물 속에 알케닐 그룹을 3 내지 30몰%로 제공하기에 충분한 양으로 반응시켜 제조할 수 있다. 말단차단제의 예로는 실라잔, 실록산 및 실란을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다. 적합한 말단차단제는 당해 분야에 공지되어 있고, 이의 예들은 미국 특허공보 제 4,584,355호; 미국 특허공보 제4,591,622호; 및 미국 특허공보 제4,585,836호에 기재되어 있다. 단독의 말단차단제 또는 말단차단제들과의 혼합물은 오가노폴리실록산 수지를 제조하는 데 사용할 수 있다.
성분(A)는 단독의 오가노폴리실록산이거나, 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위 및 서열 중 하나 이상의 성질이 상이한 2개 이상의 오가노폴리실록산을 포함하는 배합물일 수 있다.
성분(B)
성분(B)는 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 포함하는 하나 이상의 오가노실리콘 화합물일 수 있다. 일반적으로 성분(A) 속의 분자당 알케닐 그룹의 평균 수와 성분(B) 속의 분자당 규소 결합된 수소원자의 평균 수의 합이 4 이상일 때, 가교가 발생하는 것으로 이해된다. 오가노하이드로겐폴리실록산 속의 규소 결합된 수소원자는 말단 위치 또는 펜던트 위치에 존재하거나, 말단 위치 및 펜던트 위치 모두에 존재할 수 있다.
오가노실리콘 화합물은 오가노실란 또는 오가노하이드로겐실록산일 수 있다. 오가노실란은 모노실란, 디실란, 트리실란 또는 폴리실란일 수 있다. 유사하게, 오가노하이드로겐실록산은 디실록산, 트리실록산 또는 폴리실록산일 수 있다. 오가노실리콘 화합물은 오가노하이드로겐실록산 또는 오가노하이드로겐폴리실록산일 수 있다. 오가노실리콘 화합물의 구조는 직쇄형, 분지형, 사이클릭형 또는 수지형일 수 있다. 오가노실리콘 화합물 속의 유기 그룹의 50% 이상은 메틸일 수 있다.
오가노실란의 예로는 모노실란, 예를 들면, 디페닐실란 및 2-클로로에틸실란; 디실란, 예를 들면, 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠, 비스[(p-디메틸실릴)페닐]에테르 및 1,4-디메틸디실릴에탄; 트리실란, 예를 들면, 1,3,5-트리스(디메틸실릴)벤젠 및 1,3,5-트리메틸-1,3,5-트리실란; 및 폴리실란, 예를 들면, 폴리(메틸실릴렌)펜틸렌 및 폴리(메틸실릴렌)메틸렌을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다.
오가노하이드로겐실록산의 예로는 디실록산, 예를 들면, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 및 1,1,3,3-테트라페닐디실록산; 트리실록산, 예를 들면, 페닐트리스(디메틸실록시)실란 및 1,3,5-트리메틸사이클로트리실록산; 및 폴리실록산, 예를 들면, 트리메틸실록시 말단화 폴리(메틸수소실록산), 트리메틸실록시 말단화 폴리(디메틸실록산/메틸수소실록산), 디메틸수소실록시 말단화 폴리(메틸수소실록산) 및 필수적으로 H(CH3)2SiOl /2 단위, (CH3)3SiO1 /2 단위 및 Si04 /2 단위로 이루어지는 수지를 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다.
성분(B)는 단독의 오가노실리콘 화합물이거나, 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위 및 서열 중 하나 이상의 성질이 상이한 2개 이상의 화합물을 포함하는 배합물일 수 있다
본 발명의 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 속의 성분(B)의 농도는 조성물을 경화(가교)시키기에 충분하다. 성분(B)의 정확한 양은 목적하는 경화의 정도에 의해 좌우되고, 경화의 정도는 일반적으로 성분(A) 속의 불포화 유기 그룹 몰수에 대한 성분(B) 속의 규소 결합된 수소원자 몰수의 비가 증가할수록 증가한다. 성분(B)의 농도는 성분(A) 속의 알케닐 그룹당 규소 결합된 수소원자를 0.5 내지 3로 제공하기에 충분할 수 있다. 또한, 성분(B)의 농도는 성분(A) 속의 알케닐 그룹당 규소 결합된 수소원자를 0.7 내지 1.2로 제공하기에 충분할 수 있다.
규소 결합된 수소원자를 포함하는 오가노실리콘 화합물을 제조하는 방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 유기폴리실란은 클로로실란을 나트륨 또는 리튬 금속의 존재하에 탄화수소 용매 속에서 반응시켜 제조할 수 있다[부르츠 반응(Wurtz reaction)]. 오가노폴리실록산은 유기할로실란을 가수분해하고 축합반응시켜 제조할 수 있다.
성분(A)와 성분(B)와의 상용성을 확실히 하기 위해, 각각의 성분 속에 주요한 유기 그룹은 동일할 수 있다.
성분(C)
성분(C)는 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매이다. 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매는, 성분(A)와 성분(B)를 파장 150 내지 800nm의 방사선에 노출시키고 후속적으로 가열함에 따라, 성분(A)와 성분(B)와의 하이드로실릴화반응을 촉매시킬 수 있는 하이드로실릴화반응 촉매일 수 있다. 백금 그룹 금속은 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐을 포함한다. 백금 그룹 금속은 하이드로실릴화반응에서 이의 고활성화로 인해 백금일 수 있다. 특정한 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매가 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에서 사용하기에 적합한가의 여부는, 하기에 기재되어 있는 실시예들에서의 방법을 사용 하여 일상적인 실험으로 결정할 수 있다.
광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매의 예로는 백금(II) b-디케토네이트 착물, 예를 들면, 백금(II) 비스(2,4-펜탄디오에이트), 백금(II) 비스(2,4-헥산디오에이트), 백금(II) 비스(2,4-헵탄디오에이트), 백금(II) 비스(l-페닐-1,3-부탄디오에이트, 백금(II) 비스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오에이트), 백금(II) 비스(1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-2,4-펜탄디오에이트); (h-사이클로펜타디에닐)트리알킬플라티늄 착물, 예를 들면, (Cp)트리메틸플라티늄, (Cp)에틸디메틸플라티늄, (Cp)트리에틸플라티늄, (클로로-Cp)트리메틸플라티늄 및 (트리메틸실릴-Cp)트리메틸플라티늄(여기서, Cp는 사이클로펜타디에닐이다); 트리아젠 옥사이드-전이 금속 착물, 예를 들면, Pt[C6H5NNNOCH3]4, Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]4, Pt[p-H3COC6H4NNNOC6H11]4, Pt[p-CH3(CH2)b-C6H4NNNOCH3]4, 1,5-사이클로옥타디엔.Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]2, 1,5-사이클로옥타디엔.Pt[p-CH30-C6H4NNNOCH3]2, [(C6H5)3P]3Rh[p-CN-C6H4NNNOC6H11] 및 Pd[p-CH3(CH2)b-C6H4NNNOCH3]2(여기서, b는 1,3,5,11 또는 17이다); (η-디올레핀)(σ-아릴)플라티늄 착물, 예를 들면, (η4-1,5-사이클로옥타디에닐)디페닐플라티늄, η4-1,3,5,7-사이클로옥타테트라에닐)디페닐플라티늄, (η4-2,5-노르보라디에닐)디페닐플라티늄, (η4-1,5-사이클로옥타디에닐)비스-(4-디메틸아미노페닐)플라티늄, (η4-1,5-사이클로옥타디에닐)비스-(4-아세틸페닐)플라티늄 및 (η4-1,5-사이클로옥타디 에닐)비스-(4-트리플루오르메틸페닐)플라티늄을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다. 또한, 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매는 Pt(II) b-디케토네이트 착물 또는 백금(II) 비스(2,4-펜탄디오에이트)이다.
성분(C)는 단독의 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매이거나, 상기한 촉매를 2개 이상 포함하는 배합물일 수 있다.
성분(C)의 농도는, 성분(A) 및 성분(B)를 하기에 기재되어 있는 방법으로 방사선 및 열에 노출시켜, 성분(A)와 성분(B)와의 하이드로실릴화반응을 촉매시키기에 충분하다. 성분(C)의 농도는, 성분(A), 성분(B)와 성분(C)의 배합 중량을 기초로 하여, 백금 그룹 금속을 0.1 내지 1,000ppm으로 또는 0.5 내지 100ppm으로 또는 1 내지 25ppm으로 제공하기에 충분하다. 경화 속도는 백금 그룹 금속을 1ppm 이하로 사용할 때 느릴 수 있다. 백금 그룹 금속을 100ppm 이상으로 사용하더라도 경화 속도는 상당한 정도로 증가되지 않고, 이는 경제적이지 않다.
광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매를 제조하는 방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 백금(II) p-디케토네이트를 제조하는 방법은 구(Guo et al.) 저서의 문헌[참조: Chemistry of Materials, 1998, 10, 531-536]에 기재되어 있다. (η-사이클로펜타디에닐)트리알킬플라티늄 착물을 제조하는 방법은 미국 특허공보 제4,510,094호에 기재되어 있다. 트리아젠 옥사이드-전이 금속 착물을 제조하는 방법은 미국 특허공보 제5,496,961호에 기재되어 있다. (η-디올레핀)(6-아릴)플라티늄 착물을 제조하는 방법은 미국 특허공보 제4,530,879호에 기재되어 있다.
임의의 성분
포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 하나 이상의 임의의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 단, 임의의 성분은 포토패턴화에 악영향을 미치지 않거나 본 발명의 방법에서 조성물을 경화시키지 않는다. 임의의 성분의 예로는 억제제(D), 충전제(E), 충전제용 처리제(F), 비히클(G), 스페이서(H), 접착 향상제(I), 표면활성제(J), 광 증감제(K), 착색제(L), 예를 들면, 안료 또는 염료 및 이들의 배합물을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다.
성분(D)
성분(A), 성분(B)와 성분(C)와의 배합물은 주위 온도에서 경화되기 시작할 수 있다. 작업 시간 또는 "가사 시간(pot life)"을 좀 더 길게 갖기 위해, 억제제(D)를 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에 첨가하여 주위 조건하에 촉매의 활성을 지연시키거나 억제할 수 있다. 백금 그룹 촉매 억제제는 주위 온도에서 본 발명의 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물의 경화를 지연시키지만, 조성물이 승온에서 경화되는 것을 예방하지 않는다. 적합한 백금 촉매 억제제는 다양한 "엔-인" 시스템, 예를 들면, 3-메틸-3-펜텐-1-인 및 3,5-디메틸-3-헥센-1-인; 아세틸렌계 알코올, 예를 들면, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐-l-사이클로헥산올 및 2-페닐-3-부틴-2-올; 말레이트 및 푸말레이트, 예를 들면, 공지되어 있는 디알킬, 디알케닐 및 디알콕시알킬 푸말레이트 및 말레이트; 및 사이클로비닐실록산을 포함한다.
포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 속의 백금 촉매 억제제의 농도는 승온에서 경화를 예방하거나 과도하게 경화를 지연시키지 않고 주위 온도에서 조성물의 경화를 지연시키기에 충분하다. 이러한 백금 촉매 억제제의 농도는 사용되는 특정한 억제제, 하이드로실릴화반응 촉매의 성질과 농도 및 오가노하이드로겐폴리실록산의 성질에 따라 변할 수 있다. 그러나, 백금 그룹 금속의 몰당 억제제의 1몰이 낮을수록, 억제제 농도는 만족스러운 저장 안정성 및 경화 속도를 만들 수 있다. 억제제 농도는, 백금 그룹 금속 1몰당 억제제를 500몰 미만으로 사용할 수 있다. 당해 분야의 숙련된 당업자는 일상적인 실험에 의해 특정한 실리콘 조성물 속의 특정한 억제제의 최적 농도를 결정할 수 있다.
성분(E)
성분(E)는 충전제이다. 성분(E)는 열 전도성 충전제, 보강용 충전제 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 열 전도성 충전제는 열 전도성 또는 전기 전도성이거나, 열 전도성 및 전기 전도성 둘 다일 수 있다. 또한, 성분(E)는 열 전도성이고, 전기 절연성일 수 있다. 성분(E)를 위한 적합한 열 전도성 충전제는 금속 입자, 금속 산화물 입자 및 이들의 배합물을 포함한다. 성분(E)를 위한 적합한 열 전도성 충전제의 예로는 질화알루미늄; 이산화알루미늄; 티탄바륨; 산화베릴륨; 질화붕소; 다이아몬드; 그라파이트; 산화마그네슘; 금속 미립자, 예를 들면, 구리, 금, 니켈 또는 은; 탄화규소; 탄화텅스턴; 산화아연 및 이들의 배합물을 포함한다.
열 전도성 충전제는 당해 분야에 공지되어 있고[참조: 미국 특허공보 제 6,169,142호, 7-33줄 4행], 상업적으로 구입 가능하다. 예를 들면, 쇼와-덴코(Showa-Denko)로부터 상업적으로 구입 가능한 CB-20S 및 Al-43-Me는 입자 크기가 상이한 이산화알루미늄 충전제이고, 스미토모 케미칼 컴퍼니로부터 상업적으로 구입 가능한 AA-04, AA-2 및 AA-18는 이산화알루미늄 충전제이다.
은 충전제는 미국 메사추세츠주 아틀보로에 소재하는 메탈러 테크놀로지 유.에스.에이 코포레이션(Metalor Technologies U.S.A. Corp.)으로부터 상업적으로 구입 가능하다. 질화붕소 충전제는 미국 오하이오주 클레버랜드에 소재하는 어드밴스드 세라믹 코포레이션(Avanced Ceramic Corporation)으로부터 상업적으로 구입 가능하다.
보강용 충전제는 실리카 및 찹드 파이버, 예를 들면, 찹드 케블라(KEVLAR)®를 포함한다.
성분(E)로서 입자 크기가 상이하고 입자 크기 분포가 상이한 충전제들의 배합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 평균 입자 크기가 보다 큰 제1 충전제와 평균 입자 크기가 보다 작은 제2 충전제를 팩킹 이론 분포 곡선에 가장 가까운 비율로 배합하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 팩킹 효율을 향상시킬 수 있고, 점도를 감소시키고 열 전달을 향상시킬 수 있다.
성분(F)
성분(E)를 위한 충전제는 임의로 처리제인 성분(F)로 표면 처리할 수 있다. 처리제 및 처리 방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 미국 특허공보 제 6,169,142호, 42줄 4행 내지 2줄 5행].
처리제는 화학식 R3 cSi(OR4)(4-c)의 알콕시실란(여기서, c는 1, 2 또는 3; 또는 3이고, R3은 탄소수 1 이상 또는 탄소수 8 이상의 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹이고, R3은 탄소수를 50 이하 또는 30 이하 또는 18 이하로 가질 수 있다)이다. R3의 예로는 알킬 그룹, 예를 들면, 헥실, 옥틸, 도데실, 테트라데실, 헥사데실 및 옥타데실; 및 방향족 그룹, 예를 들면, 벤질, 페닐 및 페닐에틸이 있다. R3은 포화형 또는 불포화형, 분지형 또는 비분지형 및 비치환형일 수 있다. R3은 포화형, 비분지형 및 비치환형일 수 있다.
R4는 탄소수 1 이상의 치환되지 않은, 포화된 탄화수소 그룹이다. R4는 탄소수를 4 이하 또는 2 이하로 가질 수 있다. 성분(C)의 예로는 헥실트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 도데실트리메틸옥시실란, 테트라데실트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐에틸트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 이들의 배합물 등이 있다.
또한, 알콕시 관능성 올리고실록산을 처리제로서 사용할 수 있다. 알콕시 관능성 올리고실록산 및 이의 제조방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 유럽 공개특허공보 제1 101 167 A2호]. 예를 들면, 적합한 알콕시 관능성 올리고실록산은 화학식 (R7O)dSi(OSiR5 2R6)4-d의 화합물(여기서, d는 1, 2 또는 3 또는 3이고, R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 포화된 1가 탄화수소 그룹 또는 포화되지 않은 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택될 수 있고. R6은 각각 탄소수 11 이상의 포화된 1가 탄화수소 그룹 또는 포화되지 않은 1가 탄화수소 그룹일 수 있고, R7은 각각 알킬 그룹일 수 있다)을 포함한다.
금속 충전제는 알킬티올, 예를 들면, 옥타데실 머캅탄 등 및 지방산, 예를 들면, 올레산, 스테아르산, 티탄, 티탄 커플링제, 지르콘 커플링제, 이들의 배합물 등으로 처리할 수 있다.
알루미나 또는 수동적 질화알루미늄을 위한 처리제는 알콕시실릴 관능성 알킬메틸 폴리실록산(예를 들면, 화학식 R8 eRS9 f(OR10)(4-e-f)의 부분 가수분해 압축물 또는 공가수분해 압축물 또는 혼합물) 및 가수분해할 수 있는 그룹이 실라잔, 아실옥시 또는 옥시모인 유사한 물질을 포함할 수 있다. 이들 모두에서, Si에 연결된 그룹, 예를 들면, 상기한 화학식에서 R8은 불포화 1가 탄화수소 또는 1가 방향족 관능성 탄화수소이고, R9는 1가 탄화수소 그룹이고, R10은 탄소수 1 내지 4의 1가 탄화수소 그룹이고, e는 1, 2 또는 3이고, f는 0, 1 또는 2이며, 단, e와 f의 합은 1, 2 또는 3이다. 당해 분야의 숙련된 당업자는 일상적인 실험에 의해 충전제의 분산을 도울 수 있는 특정한 처리 방법을 최적화시킬 수 있다.
성분(G)
성분(G)는 비히클, 예를 들면, 용매 또는 희석제이다. 성분(G)는, 예를 들면, 혼합 및 전달을 돕기 위해 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 제조하는 동안 첨가할 수 있다. 성분(G)의 모두 또는 일부는 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 제조하거나 기판에 도포한 후 임의로 제거할 수 있다. 당해 분야의 숙련된 당업자는 일상적인 실험에 의해 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 속의 특정한 비히클의 최적 농도를 결정할 수 있다.
성분(G)는 조성물의 점도를 저하시키고, 조성물의 제조, 취급 및 사용을 촉진시키기 위해 하나 이상의 유기 용매를 포함할 수 있다. 적합한 용매의 예로는 상기에 기재된 현상 용매, 탄소수 1 내지 20의 포화된 탄화수소; 방향족 탄화수소, 예를 들면, 크실렌 및 메시틸렌; 미네랄 스프릿; 할로탄화수소; 에스테르; 케톤; 실리콘 유체, 예를 들면, 직쇄, 측쇄 및 사이클릭 폴리디메틸실록산; 및 상기한 비히클의 혼합물을 포함하고, 이들로 한정되지는 않는다.
성분(H)
성분(H)는 스페이서이다. 스페이서는 유기 입자, 무기 입자 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 스페이서는 열 전도성 또는 전기 전도성이거나, 열 전도성 및 전기 전도성 둘 다일 수 있다. 스페이서의 입자 크기는 25 내지 250㎛일 수 있다. 스페이서는 단일분산 비드를 포함할 수 있다. 스페이서의 예로는 폴리스티렌, 유리, 퍼플루오르화 탄화수소 중합체 및 이들의 배합물을 포함하고, 이들로 한 정되지는 않는다. 충전제의 모두 또는 일부 대신에 별도로 스페이서를 첨가할 수 있다.
성분(I)
성분(I)는 접착 향상제이다. 성분(I)는 전이 금속 킬레이트, 알콕시실란, 알콕시실란과 하이드록시 관능성 폴리유기실록산과의 배합물 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다.
성분(I)는 불포화 화합물 또는 에폭시 관능성 화합물일 수 있다. 적합한 에폭시 관능성 화합물은 당해 분야에 공지되어 있고, 상업적으로 구입 가능하다[참조: 미국 특허공보 제4,087,585호; 미국 특허공보 제5,194,649호; 미국 특허공보 제5,248,715호; 및 미국 특허공보 제5,744,507호, 4-5행]. 성분(I)는 불포화 화합물 또는 에폭시 관능성 알콕시실란을 포함할 수 있다. 예를 들면, 관능성 알콕시실란은 화학식 R11 gSi(ORl2)(4-g)(여기서, g는 1, 2 또는 3이거나 1이다)를 포함할 수 있다.
R11은 각각 독립적으로 1가 유기 그룹이고, 단, Rl1 중의 하나 이상은 불포화 유기 그룹 또는 에폭시 관능성 유기 그룹이다. R11에 대한 에폭시 관능성 유기 그룹의 예로는 3-글리시드옥시프로필 및 (에폭시사이클로헥실)에틸이 있다. R11에 대한 불포화 유기 그룹의 예로는 3-메타크릴로일옥시프로필, 3-아크릴로일옥시프로필 및 불포화 1가 탄화수소 그룹, 예를 들면, 비닐, 알릴, 헥세닐, 운데실레닐이 있다.
R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 이상의 치환되지 않은, 포화된 탄화수소 그룹이다. R12는 탄소수를 4개 미만 또는 2 미만으로 가질 수 있다. R12의 예로는 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸이 있다.
적합한 에폭시 관능성 알콕시실란의 예로는 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시드옥시프로필트리에톡시실란, (에폭시사이클로헥실)에틸디메톡시실란, (에폭시사이클로헥실)에틸디에톡시실란 및 이들의 배합물을 포함한다. 적합한 불포화 알콕시실란의 예로는 비닐트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 헥세닐트리메톡시실란, 운데실레닐트리메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴로일옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴로일옥시프로필 트리에톡시실란 및 이들의 배합물을 포함한다.
성분(I)는 에폭시 관능성 실록산, 예를 들면, 상기에 기재되어 있는 하이드록시 말단화 폴리유기실록산과 에폭시 관능성 알콕시실란과의 반응 생성물 또는 하이드록시 말단화 폴리유기실록산과 에폭시 관능성 알콕시실란과의 물리적 블렌드를 포함할 수 있다. 성분(I)는 에폭시 관능성 알콕시실란과 에폭시 관능성 실록산과의 배합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 성분(I)의 예로는 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란의 혼합물 및 하이드록시 말단화 메틸비닐실록산과 3-글리시드옥시 프로필트리메톡시실란과의 반응 생성물 또는 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란과 하이드록시 말단화 메틸비닐실록산과의 혼합물 또는 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란과 하이드록시 말단화 메틸비닐/디메틸실록산 공중합체와의 혼합물이 있다. 상기한 성분을 반응 생성물로서 보다는 물리적 블렌드로서 사용할 때, 상기한 성분은 다중 키트에 개별적으로 저장할 수 있다.
적합한 전이 금속 킬레이트는 티탄, 지르콘, 예를 들면, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 알루미늄 킬레이트, 예를 들면, 알루미늄 아세틸아세토네이트 및 이들의 배합물을 포함한다. 전이 금속 킬레이트 및 이의 제조방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 미국 특허공보 제5,248,715호, 유럽 공개특허공보 제0 493 791 Al호 및 유럽 특허공보 제0 497 349 B1호].
본 발명의 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 하나의 부분에 성분(A) 내지 성분(C)를 포함하는 1액성 조성물 또는 2개 이상의 부분에 성분(A) 내지 성분(C)를 포함하는 다액성 조성물일 수 있다. 다액성 조성물에서, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)는, 억제제가 함께 존재하지 않는 한, 일반적으로 동일한 부분에 존재하지 않는다. 예를 들면, 다액성 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 성분(A)의 일부 및 성분(B)의 일부를 포함하는 제1 부분 및 성분(A)의 나머지 부분 및 성분(C) 전부를 포함하는 제2 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 1액성 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 상기에 기재되어 있는 비히클을 사용하거나 사용하지 않고 주위 온도에서 기재된 비율로 성분(A) 내지 성분(C)와 임의의 성분을 배합하여 제조할 수 있다. 여러 성분의 첨가 순서는 중요하지는 않지만, 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 즉시 사용해야 한다면, 조성물이 너무 일찍 경화되는 것을 예방하기 위해 성분(C)를 30℃ 이하에서 맨 마지막에 첨가할 수 있다. 본 발명의 다액성 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 각각의 부분에 배정된 특정한 성분들을 배합하여 제조할 수 있다.
다액성 조성물이 제조되는 경우, 이는 키트로서 판매될 수 있다. 키트는 키트를 사용하는 방법, 부분들을 배합하는 방법 또는 생성된 배합물을 경화시키는 방법 또는 이들 사항 모두의 조합에 관한 정보 또는 지시를 추가로 포함할 수 있다. 당해 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 방법에서 사용하기 위한 적합한 포토패턴화 가능한 조성물을 국제 공개공보 제2003/41130호 및 2001년 2월 20일자로 출원되고 현재 등록된 미국 공개특허공보 제09/789,083호에 기재된 바를 기초로 하여 선택할 수 있다.
사용방법
상기에 기재되어 있는 방법은 증기 또는 액체 형태의 물의 부재 또는 존재하의 열 처리에 대한 내성이 있거나 기계적 응력에 대한 내성이 있거나 둘 다에 대해 내성이 있는 접착제 결합을 제조하기 위해 사용할 수 있다. 접착 성질은 유사하지 않은 물질을 함께 결합시키는 데 사용할 수 있다. 당해 방법은 기밀 밀봉이 필요한 디바이스에 사용할 수 있다.
당해 방법은 전자 디바이스 및 전자 디바이스 패키지를 조립하는 동안 사용할 수 있다. 전자 디바이스 및 이의 조립방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 전자 디바이스는 반도체가 기판, 예를 들면, 인쇄배선기판(PWB) 또는 인쇄회로기판(PCB)에 직접적으로 탑재된 IC 칩인 칩온보드(COB)일 수 있다. COB 및 이의 조립방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: Basic Integrated Circuit Technology Reference Manual, R.D. Skinner, ed., Integrated Circuit Engineering Corporation, Scottsdale, Arizona, Chapter 3].
상기에 기재된 방법은 반도체, 예를 들면, IC 칩이 피착재, 예를 들면, 칩 캐리어에 연결되어 있는 전자 디바이스 패키지를 조립하는 데 사용할 수 있다. 예를 들면, 당해 방법은 칩 캐리어를 경화된 실리콘 층에 결합시켜, 중간재를 형성하는 데 사용할 수 있다. 또한, 방법은 경화된 실리콘이 칩 캐리어에 결합되기 전 또는 후에 IC 칩을 경화된 실리콘에 결합시키는 데 사용할 수 있다. 또한, 당해 방법은 IC 칩을 경화된 실리콘에만 결합시키는 데 사용할 수 있고, 기타 방법은 경화된 실리콘을 칩 캐리어에 결합시키는 데 사용할 수 있다.
전자 디바이스 패키지 및 이의 조립방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 당해 방법은 영역 배열 패키지 및 리드프레임 패키지를 조립하는 데 사용할 수 있다. 영역 배열 패키지는 볼 그리드 어레이, 핀 그리드 어레이, 칩 스케일 패키지 등을 포함한다. 리드프레임 패키지는 칩 스케일 패키지 등을 포함한다. 영역 배열 패키지 및 리드프레임 패키지 및 이의 조립방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 미국 특허공보 제5,858,815호].
상기에 기재된 방법은 칩 스케일 패키지를 조립하는 데 사용할 수 있다. 칩 스케일 패키지 및 이의 조립방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 미국 특허공보 제5,858,815호].
본 발명은 단일 칩 모듈(SCM), 멀티칩 모듈(MCM) 또는 적층 칩 모듈을 조립하는 데 사용할 수 있다. SCM, MCM 및 적층 칩 모듈 및 이의 조립방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: Basic Integrated Circuit Technology Reference Manual, R.D. Skinner, ed., Integrated Circuit Engineering Corporation, Scottsdale, Arizona, Chapter 3].
적층 칩 모듈(200)의 예는 도 2에 도시되어 있다. 적층 칩 모듈(200)은 제1 IC 칩(202)이 다이 어태치 접착제(203)를 통해 기판(201)에 결합된 기판(201)을 포함한다. 제1 IC 칩(202)은 전기적으로 와이어(204)를 통해 기판(201)에 연결되어 있다. 포토패턴화된 다이 어태치 접착제(205)는 제1 IC 칩(202)에 도포한다. 제2 IC 칩(206)은 본 발명의 방법에 의해 포토패턴화된 다이 어태치 접착제(205)에 연결되어 있다. 제2 IC 칩(206)은 전기적으로 와이어(207)를 통해 기판에 연결되어 있다. 기판(201)은 다이 어태치 접착제(203)와 마주보는 표면 위에 땜납 볼(208)을 갖는다.
웨이퍼 수준 패키징 방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 미국 특허공보 제5,858,815호]. 그러나, 당해 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 방법이 기타 패키징 방법이, 예를 들면, 칩 수준 패키징에 사용할 수 있는 웨이퍼 수준 패키징으로 한정되는 않는다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
또는, 당해 방법은 마이크로 디바이스, 예를 들면, 마이크로전자기계 디바이스(MEM) 및 마이크로광전자기계 디바이스(MOEM) 및 마이크로유체 디바이스를 제조하는 데 사용할 수 있다. 상기한 마이크로 디바이스 중의 하나는 중합체성 물질이, 예를 들면, 경화된 실리콘일 수 있고, 기판이, 예를 들면, 경화된 실리콘, 기타 물질 및 이들의 배합물일 수 있는 복합재에 결합되어 있다. 상기한 복합재는 라미네이트 또는 3차원(3-D) 물체를 포함한 다양한 형태를 가질 수 있다. 하나의 양태에 있어서, 경화된 실리콘을 중합체성 물질로서 포함하고 고체 물질을 기판으로서 포함하는 복합재 구조물을 제조할 수 있고, 당해 구조물은 고체 물질의 일부 표면만이 경화된 실리콘으로 도포되고, 주변부는 저분자량 오가노폴리실록산으로 오염되지 않는다. 특별한 충전제를 사용하여 3-D 물체에 열 또는 전기 전달과 같은 기능을 추가할 수 있다. 당해 방법은 어셈블리 전 또는 어셈블리 동안 복합재의 부품을 예비처리하거나, 또는 예를 들면, 광섬유의 경우, 섬유 계면 접착을 생성시키기 위해 사용할 수 있다. 플라즈마 처리에 의해 형성된 얇은 본드라인은 접착성, 전기 전도성 및 열 전도성을 허용해야 한다. 본 발명을 사용하여 조립할 수 있는 마이크로유체 디바이스의 예는 당해 분야에 공지되어 있다[참조: "Fabrication of microfluicid systems in poly(dimethylsiloxane)", McDonald, J. Cooper; Duffy, David C.; Anderson, Janelle, R.; Chiu, Daniel T.; Wu, Hongkai; Shueller, Olivier J. A.; and Whitesides, George, M. in Electrophoresis 2000, 21, 27-40].
본 발명의 또 다른 양태에서, 당해 방법은 광전자 및 광통신 분야에서 사용 할 수 있다. 당해 방법은 저굴절손실하에 광학 부품을 접착시킬 수 있다. 광학 부품은 다양한 재료를 포함할 수 있고, 이들 대부분은 광 투과도 손실이 낮다. 광학 재료는 실리콘 엘라스토머, 실리카 광섬유, 실리콘 겔, 실리콘 수지 렌즈, 규소 등을 포함한다. 상기한 광학 재료는 광전자 디바이스, 예를 들면, 원격 통신 시스템에서 사용할 수 있다. 당해 방법은 저굴절손실하에 제위치에 다양한 물질에 접착력을 제공한다. 상기한 플라즈마 접착된 접촉면은 열적으로 유발되는 응력을 덜 받으므로, 온도 사이클링 동안 신뢰도가 향상된다(즉, 응력 누적을 감소시키고, 층분리를 감소시킨다). 플라즈마 처리는 복잡한 표면에 균일한 결합을 제공할 수 있다. 또한, 당해 방법은 평면 디스플레이(컬러 필터 어셈블리의 결합)에서 광 효율을 향상시키는 데 사용할 수 있다. 본 발명의 방법은 접착제를 필요로 하지 않으므로 상기한 분야에서 유리하고, 별도의 굴절률을 도입하고, 굴절 계면을 도입하고, 흡광도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 웨이퍼 결합 분야에서 사용할 수 있다.
당해 실시예는 본 발명을 당해 분야의 숙련된 당업자에게 예시할 목적이로 기재되었고, 청구된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 않 된다.
비교 실시예 1
포토패턴화 가능한 제제를 비닐 관능성 실리콘 수지 71%, 규소 결합된 비닐 그룹과 규소 결합된 수소원자를 둘 다 갖는 폴리디메틸실록산 29% 및 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매 20ppm을 혼합하여 제조하였다. 당해 제제를 스핀 코팅으로 규소 웨이퍼에 도포하였다. 수득된 필름의 두께는 20㎛이다. 5mm x 5mm 패드를 표준 포토마스크로 포토패턴화시켰다. 수득된 경화된 실리콘 층의 표면은 필름 주변부 주위에 가장자리 융기를 갖는다. 가장자리 융기는 경화된 실리콘 층의 나머지 부분의 평균 두께보다 20% 미만 정도로 높다.
경화된 실리콘 층의 표면을 10초 동안 공기 속에서 100Watts에서 플라즈마 처리하였다. 수득된 플라즈마 처리된 표면을 실온에서 5mm x 5mm 규소 다이와 접촉시키고, 또한 10초 동안 100Watt에서 처리하였다. 경화된 실리콘 층과 규소 다이와의 접착력을 다이 전단으로 측정하였다. 다이 전단 값은 3.5Kg 미만이다. 수득된 패턴화된 필름(즉, 패드)의 표면과 규소 다이와의 계면 접촉은 10% 미만이다.
실시예 1
당해 실시예는 표준 포토마스크를 사용하는 대신에, 그레이 스케일 2중 포토마스크를 사용한다는 점을 제외하고 비교 실시예 1의 과정을 반복하였다. 그레이 스케일 2중 포토마스크는 포토리소그래피 동안 패드의 필름 주변부가 감소된 양의 조사선을 수용하도록 설계하였다. 보다 자세하게는, 포토마스크는 투과도가 100%로부터 75%로 감소하는 일련의 정사각형으로서 5mm x 5mm 패드를 한정하고, 도 1에 도시된 바와 같이 정사각형이 추가될 때마다 강도가 감소한다. 50㎛ 밴드에서 강도는 95% 내지 75%이고, 강도는 각각의 밴드 내에서 크기가 0.5㎛인 픽셀들에 의해 조절된다. 강도는 각각의 밴드를 가로지르는 불규칙하게 위치하는 불투명 1㎛ 픽셀들의 밀도를 증가시켜 밴드들 사이에서 조절한다.
수득된 패턴화된 필름(즉, 패드)의 조면도는 비교 실시예 1과 비교하여 감소된다(가장자리 융기가 감소된다). 계면 접촉은 80% 이상이다. 다이 전단 값은 20Kg 이상이다.
비교 실시예 2
포토패턴화 가능한 제제를 비닐 관능성 실리콘 64%, 규소 결합된 비닐 그룹과 규소 결합된 수소원자를 둘 다 갖는 폴리디메틸실록산 36% 및 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매 20ppm을 혼합하여 제조하였다. 당해 제제를 비교 실시예 1과 같이 규소 웨이퍼에 도포하고 포토패턴닝시켰다. 가장자리 융기는 수득된 패턴화된 필름(즉, 패드)의 잔류부의 두께보다 20% 미만 정도로 높다.
수득된 패턴화된 필름(즉, 패드)과 규소 다이와의 접착력을 비교 실시예 1와 같이 다이 전단으로 측정하였다. 수득된 다이 전단 값은 5Kg 미만이다. 경화된 실리콘 층의 표면과 규소 다이와의 계면 접촉은 10% 미만이다.
실시예 2
당해 실시예는 포토리소그래피 동안 패드의 필름 주변부가 감소된 양의 조사선을 수용하도록 설계된 그레이 스케일 포토마스크를 실시예 1에서 사용한다는 점을 제외하고 비교 실시예 2의 과정을 반복하였다. 수득된 패턴화된 필름(즉, 패 드)의 조면도는 비교 실시예 2과 비교하여 감소된다(가장자리 융기가 감소된다). 계면 접촉은 80% 이상이다. 다이 전단 값은 20Kg 이상이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 사용되는 그레이 스케일 포토마스크이다.
도 2는 본 발명의 방법을 사용하여 조립된 디바이스이다.
도면 부호
200 적층 칩 모듈
201 기판
202 제1 IC 칩
203 다이 어태치 접착제
204 와이어
205 포토패턴화된 다이 어태치 접착제
206 제2 TC 칩
207 와이어
208 땜납 볼

Claims (19)

  1. 필름을 포토마스크를 통해 방사선에 노출시킴을 포함하는 공정으로 포토패턴화 가능한 조성물로 이루어진 필름을 포토패턴화시키는 단계(i),
    노출된 필름 영역을 현상 용매로 제거하여, 표면이 편평한 패턴화된 필름을 형성하는 단계(ii),
    패턴화된 필름의 표면, 피착재의 표면 또는 둘 다를 활성화시키는 단계(iii) 및
    피착재를 패턴화된 필름과 접촉시켜, 피착재를 패턴화된 필름에 접착시키는 단계(iv)를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 포토마스크가 그레이 스케일 포토마스크인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 포토패턴화 가능한 조성물이 포토패턴화 가능한 실리콘 조성물(a) 또는 유기 포토패턴화 가능한 조성물(b)을 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 포토패턴화 가능한 조성물이 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물, 포토패턴화 가능한 에폭시 관능성 실리콘 조성물, (메트)아크릴레이트 관능성 포토패턴화 가능한 실리콘 조성물, (메트)아크릴레이트, 에폭시, 시아네이트 에스테르, 폴리이미드, 폴리벤즈옥사졸 또는 벤조사이클로부텐 을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 포토패턴화 가능한 조성물이
    분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 불포화 유기 그룹을 포함하는 오가노폴리실록산(A),
    조성물을 경화시키기에 충분한 농도의, 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 함유하는 오가노실리콘 화합물(B) 및
    촉매량의 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매(C)를 포함하는 포토패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물을 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 조성물이 억제제(D), 충전제(E), 처리제(F), 비히클(G), 스페이서(H), 접착 향상제(I), 표면활성제(J), 광 증감제(K), 착색제(L) 또는 이들의 배합물 중의 하나 이상을 추가로 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 포토패턴화 가능한 조성물을 기판의 표면에 스핀 코팅, 침지, 분무 또는 스크린 프린팅함을 포함하는 공정으로 필름을 단계(i) 전에 형성하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 조성물이 비히클(G) 성분을 추가로 포함하고, 단계(i) 전에 비히클(G) 성분의 적어도 일부를 필름으로부터 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 단계(ii)에서 방사선의 파장이 150 내지 800nm인, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 노출된 필름이, 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성인 노출된 영역과 현상 용매 속에서 가용성인 노출되지 않은 영역을 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 노출된 필름이, 현상 용매 속에서 가용성인 노출된 영역과 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성인 노출되지 않은 영역을 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 단계(i) 후 단계(ii) 전에, 노출된 필름을 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 단계(ii) 후 단계(iii) 전에, 패턴화된 필름을 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 단계(iii)을 플라즈마 처리, 코로나 처리, 오존 처리 또는 화염 처리를 포함하는 공정으로 수행하는, 방법.
  15. 제1항에 있어서, 표면을 플라즈마 제트, 코로나 방전 처리, 유전체 장벽 방 전 처리 및 글로우 방전 처리로부터 선택된 플라즈마 처리를 사용하여 활성화시키는, 방법.
  16. 제1항에 있어서, 단계(iii)이 패턴화된 필름 위의 표면을 플라즈마 처리하는 단계를 포함하고, 당해 방법이 단계(iv) 전에 피착재의 표면을 플라즈마 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제1항에 따르는 방법에 의해 제조된 제품.
  18. 제17항에 있어서, 칩온보드 디바이스, 멀티칩 모듈, 단일 칩 모듈, 적층 칩 모듈, 칩 스케일 패키지, 영역 배열 패키지, 리드프레임 패키지, 마이크로전자기계 디바이스, 마이크로광전자기계 디바이스 및 마이크로유체 디바이스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 제품.
  19. 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 불포화 유기 그룹을 포함하는 오가노폴리실록산(A),
    조성물을 경화시키기에 충분한 농도의, 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 함유하는 오가노실리콘 화합물(B) 및
    촉매량의 광활성화된 하이드로실릴화반응 촉매(C)를 포함하는 포토패턴화 가능한 조성물을 기판의 표면에 도포하여 필름을 형성하는 단계(a),
    필름의 일부를 그레이 스케일 포토마스크를 통해 파장 150 내지 800nm의 방사선에 노출시켜, 표면의 적어도 일부를 덮는 노출되지 않은 영역을 갖는 노출된 필름을 제조하는 단계(b),
    노출된 필름을, 노출된 영역이 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이 되고, 노출되지 않은 영역이 현상 용매 속에서 가용성이 되도록 일정한 시간 동안 가열하는 단계(c),
    가열된 필름의 노출되지 않은 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 필름을 형성하는 단계(d),
    패턴화된 필름을, 표면을 갖는 경화된 패턴화된 필름을 형성시키기에 충분한 시간 동안 가열하는 단계(e),
    경화된 패턴화된 필름의 표면 및 피착재의 표면을 활성화시키는 단계(f) 및
    경화된 패턴화된 필름의 활성화된 표면을 피착재의 활성화된 표면과 접촉시키는 단계(g)를 포함하는, 방법.
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