KR20070051720A - 실리콘-함유 폴리머 및 이로부터 형성된 광도파로 - Google Patents

실리콘-함유 폴리머 및 이로부터 형성된 광도파로 Download PDF

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Abstract

실리콘-함유 반응물의 축합 생성물을 포함하는 폴리머가 제공된다. 이러한 폴리머를 포함하는 광도파로를 형성하는데 적합한 조성물 및 이러한 폴리머로부터 형성된 광도파로가 또한 제공된다. 이들 폴리머, 조성물 및 광도파로는 전기 및 광 기능성을 가지는 인쇄배선판을 형성하는데 특히 유용하다.

Description

실리콘-함유 폴리머 및 이로부터 형성된 광도파로{Silicon-containing polymers and optical waveguides formed therefrom}
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 예시적인 광도파로를 나타낸다.
본 발명은 일반적으로 실리콘-함유 폴리머, 및 보다 구체적으로 실세스퀴옥산 폴리머 분야에 관한 것이다. 본 발명의 폴리머는 광도파로와 같은 광층 및 광소자를 형성하는데 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
폴리머 광층을 인쇄배선판에 내장된 광 도파로 형태로 도입하는 것은 공지되었다. 예를 들어, 셸넛(Shelnut) 등에 의한 미국 출원 공보 제 20050111808A1호 및 20050141839A1호에 인쇄배선판 기판 또는 반도체 웨이퍼 등의 전자 기판상에 실세스퀴옥산 화학을 이용하여 형성된 내장 광 도파로가 개시되었다. 광 도파로는 코어(core) 및 코어를 에워싸고 있는 클래드(clad)를 포함하며, 이때 클래드보다 코어의 굴절률이 크기 때문에 광선은 코어로 전파된다. 내장 광 도파로는 전형적으 로 기판위에 하부 클래드 층을 코팅하고, 하부 클래드 층 위에 코어 층을 코팅하며, 코어 층을 패턴화하여 코어 구조를 형성한 후, 하부 클래드 층 및 코어 구조위에 상부 클래드 층을 형성함으로써 형성된다. 하부 클래드, 코어 및 상부 클래드 층은 용매 및 폴리머 성분을 포함하는 액체 형태의 조성물로부터 형성될 수 있다.
도파로가 서버 장치에 사용되는 회로 후면과 같은 인쇄배선판에 도입되는 경우, 이들은 각종 열 조건에 노출되어 열 스트레스를 받게 된다. 이러한 조건들은 코어 및/또는 클래딩 재료에서 균열(cracking) 및 리프팅(lifting) 결함을 야기하여 광 손실을 증가시키고 도파로를 쓸모 없게 만들 수 있다. 이는 전형적으로 부서지기 쉬운 특정의 실세스퀴옥산계 폴리머 도파로 시스템의 경우에 관찰된다. 텔코디아(Telcordia) GR-1221-CORE 6.2.7(1999년 1월)은 광 도파로의 신뢰성을 특성화하기 위한 표준 열 순환 테스트이다. 도파로 조성물에 가요성 첨가제를 사용하고/하거나 폴리머 자체에 가요성 모노머의 중합 단위를 도입하여 폴리머를 가용성으로 만든 실리콘계 도파로 시스템이 제안된 바 있다. 이러한 시스템은 예를 들어 상기 언급된 셸럿 등에 의한 특허 출원에 기술되었다. 이 특허는 코팅 가용성에 대한 문제를 다루었으나, 코팅된 도파로 층의 열 순환 요건에 대해서는 생각해 내지 못했다. 따라서, 이러한 열 변화에 노출되는 경우 신뢰도가 향상된 광 도파로가 요망된다.
본 발명의 제 1 측면으로, 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 포함하는 폴리머가 제공된다.
본 발명의 제 2 측면으로, 광 도파로를 형성하는데 사용하기에 적합한 조성물이 제공된다. 이 조성물은 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 포함하는 폴리머; 및 활성화시 조성물의 용해도를 변경시키기 위한 성분을 함유한다.
본 발명의 제 3 측면으로 광 도파로가 제공된다. 광 도파로는 코어 및 클래드를 포함한다. 코어 및/또는 클래드는 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 함유하는 폴리머를 포함하는 조성물로부터 형성된다.
본 발명의 제 4 측면으로, 상술된 조성물로부터 형성된 건조 필름이 제공된다. 건조 필름은 전면 및 후면을 구비한 이형가능한 캐리어 기판(carrier substrate); 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 가지는, 캐리어 기판 전면위의 폴리머 층; 및 활성화시 조성물의 용해도를 변경시키기 위한 성분을 함유한다.
본 발명의 제 5 측면으로, 상술된 광 도파로를 포함하는 전자 장비가 제공된다. 전자 장비는 예를 들어 전기 및 광 기능성을 가지는 인쇄배선판일 수 있다.
본 발명이 도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 예시적인 광 도파로를 나타낸다.
본 발명은 실리콘-함유 폴리머 및 이 폴리머를 포함하는 조성물을 제공한다. 이러한 폴리머 및 조성물은 광 도파로 및 이로부터 제조된 장비를 형성하는데 사용하기에 적합하다. 달리 특별한 언급이 없으면, 조성물 성분의 양은 용매를 함유하지 않는 조성물에 기초한 wt%로 주어진다. 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 망라한 다. 용어 "알킬"은 치환되거나 비치환된 선형, 분지쇄 및 사이클로알킬 그룹을 의미하며 사슬내 또는 사슬상에 헤테로 원자를 포함할 수 있다. 용어 "방향족"은 치환되거나 비치환된 방향족 그룹을 의미하며, 헤테로사이클을 포함할 수 있다. 용어 "아르알킬"은 치환되거나 비치환되며, 각각 헤테로원자 또는 헤테로사이클을 포함할 수 있는 알킬 및 아릴 성분 둘 다를 함유하는 그룹을 의미한다. 달리 명시되지 않으면, 용어들에는 하나 이상이라는 개념이 내포되어 있다. 용어 "건조 상태" 라는 것은 용매를 전체 조성물에 대해 10 wt% 이하로 함유하는 조성물을 의미한다. 용어 "건조 상태의 조성물의 용해도가 변경될 수 있다"는 것은 조성물의 용해도가 10 wt% 이하 범위의 임의의(반드시 필수적이지는 않다) 용매 함량으로 변경될 수 있음을 의미한다.
폴리머는 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 함유한다. 축합 생성물에 대해 하나 이상의 추가의 반응물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 반응물은 식 R5Si(OR6)3(여기에서, R5 및 R6은 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R 및 R5은 상이하다)의 제 3 반응물을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 유용한 폴리머는 예를 들어, 사다리형(ladder-type) 실세스퀴옥 산, 랜덤 구조의 실세스퀴옥산 및 케이지 실세스퀴옥산뿐 아니라 직쇄 실록산 올리고머 및 이들의 조합물을 포함한다. R, R1, R2, R3, R4, R5 및 R6에 대한 예시적인 유기 그룹은 치환 및 비치환된 알킬, 아릴 및 헤테로사이클릭 그룹을 포함한다. 알킬 그룹은 예를 들어, 1 내지 20개 및 전형적으로 1 내지 20개의 탄소원자를 가지는 직쇄, 분지쇄 또는 사이클릭일 수 있으며, 이를테면 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, t-부틸, t-아밀, 옥틸, 데실, 도데실, 세틸, 스테아릴, 사이클로헥실 및 2-에틸헥실이 있다. 알킬 그룹은 치환될 수 있다. "치환된" 이란 측쇄 그룹상의 하나 이상의 수소원자가 다른 치환체 그룹, 예를 들자면 듀테륨, 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 있음을 의미한다. 알킬 그룹은 예를 들어 알킬 사슬내 및/또는 상에서 헤테로 원자에 의해 치환될 수 있거나, 비방향족 사이클릭 그룹, 예컨대 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 노보닐, 아다만틸, 피페리디닐, 테트라하이드로푸라닐 및 테트라하이드로티오페닐 그룹일 수 있다. 예시적인 아릴 그룹은 6 내지 20개, 예를 들어 6 내지 15개의 탄소원자를 가지는 것을 포함하며, 예컨대 페닐, 톨릴, 벤질, 1-나프틸, 2-나프틸 및 2-페난트릴이 있고, 헤테로 원자에 의해 치환될 수 있다. 헤테로사이클릭 그룹은 방향족, 예를 들어 티오펜, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 포스폴, 아르솔 및 푸란일 수 있다.
폴리머 합성중에 겔화 가능성을 줄이기 위하여, R은 가수분해가능한 그룹, 이를테면 -Si(OR7)(여기에서, R7은 R1 내지 R6에 대해 상술된 바와 같다)를 갖지 않는다. 이러한 겔화는 폴리머 및 조성물의 특성, 예를 들어, 코팅 및 현상 용매내에서의 용해도 및 코팅성에 불리하게 작용할 것이라 판단된다. 상술된 임의적인 제 3 반응물과 같이, R에 기초해 복수개의 식 RSi(OR1)3의 반응물이 존재하는 경우, 각 반응물에 대한 R(예컨대 R6)은 가수분해가능한 그룹을 갖지 않을 수 있다.
대표적인 R, R5 및 R6은 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 벤질, 페닐, 페네틸, 아다만틸 그룹 및 이들의 조합이다. 대표적인 R1, R2, 및 R4는 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 그룹 및 이들의 조합이다. 대표적인 R3은 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 사이클로펜틸 및 사이클로헥실 그룹이고, x는 전형적으로 2 내지 10이다.
형성된 폴리머는, 예를 들어, 메틸 실세스퀴옥산 단위 및 테트라메틸디실록산 단위를 가지는 코폴리머와 같은 알킬 실리콘 폴리머; 페닐 실세스퀴옥산 단위 및 헥사메틸트리실록산 단위를 가지는 코폴리머와 같은 아릴 실리콘 폴리머 및 테트라메틸디실록산 단위뿐 아니라 메틸 및 페닐 실세스퀴옥산 단위를 가지는 코폴리머와 같은 아르알킬 실리콘 코폴리머를 함유할 수 있다.
상술된 폴리머는 용이하게 이용가능한 출발물질을 이용하여 공지된 방법으로 제조될 수 있다. 이들 공지 방법은 예를 들어, 목적하는 축합 생성물을 물의 존재하에서 촉매량의 산과 축합시키는 것을 포함한다. 폴리머에서 축합될 단위는 다양한 비로 존재할 수 있다. 예를 들어, R-Si(OR1)3 반응물은 임의적인 R5Si(OR6)3 반응물과 함께, 70 내지 99 wt%의 양으로 존재할 수 있는 반면, R2O(R3 2Si-O)xOR4 반응물은 1 내지 30 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 추가의 축합 반응물, 예를 들어 R5Si(OR6)3은 전형적으로 10 내지 90 wt%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 폴리머는 광 도파로 형성에 유용한 조성물을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 조성물은 유리하게는 감광성으로 제조될 수 있다. 조성물은 폴리머로부터 제조되며, 활성화시 조성물의 용해도를 변경시키기 위한 성분을 추가로 포함한다. 건조 상태에서 조성물의 용해도는 성분 활성화시에 조성물이 현상액에 현상될 수 있도록 변경가능하다.
폴리머는 전형적으로 조성물에 1 내지 99.5 wt%, 예를 들어 60 내지 98.5 wt%의 양으로 존재한다. 폴리머는 랜덤 또는 블록 반복 단위를 광범위하게 함유할 수 있다. 본 발명에 유용한 폴리머 단위는 예를 들어, 5 내지 150개, 전형적으로 약 10 내지 35개의 반복 단위를 가질 수 있으며; 본 발명에 유용한 실록산 단위는 예를 들어 5 내지 150개, 전형적으로 약 7 내지 25개의 반복 단위를 가질 수 있다. 즉, 폴리머는 분자량이 광범위할 수 있다. 전형적으로, 폴리머는 중량평균 분자량(Mw)이 약 500 내지 15,000, 보다 전형적으로 약 1000 내지 10,000, 보다 더 전형 적으로 약 1,000 내지 5,000이다. 수성 현상액에서 본 발명에 따른 조성물의 용해 속도는 분자량 Mw 및 수평균 분자량 Mn이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다.
활성화시 조성물의 용해도를 변경시키기 위한 성분이 조성물에 존재한다. 이 성분은 현상액에서 조성물의 용해도를 변경시킬 수 있도록 한다. 네거티브 작용성 재료의 경우, 활성 성분은 노광된 폴리머 조성물 부분의 커플링을 촉매화하여 커플된 부분이 수성 현상액에 불용성이 되도록 하는 것으로 여겨진다. 활성 성분은 전형적으로 활성화시에 산 또는 염기를 방출한다. 포토애시드(photoacid) 발생제, 포토베이스(photobase) 발생제, 서멀애시드(thermal acid) 발생제 및 서멀베이스(thermal base) 발생제를 포함하나, 이에만 한정되지 않는 다양한 활성 성분이 본 발명에 사용될 수 있다. 이들중에서, 포토애시드 및 서멀애시드 발생제, 활성화시에 산을 발생하는 성분이 일반적이다.
본 발명에 유용한 포토애시드 발생제는 광에 노광시 산을 발생하는 임의의 화합물(들)일 수 있다. 적합한 포토애시드 발생제는 공지되었으며, 할로겐화 트리아진, 오늄 염, 설폰화 에스테르, 치환된 하이드록시이미드, 치환된 하이드록시이민, 아지드, 나프토퀴논, 예를 들어 디아조나프토퀴논, 디아조 화합물 및 이들의 조합물을 포함하나 이들로만 한정되지 않는다.
특히 유용한 할로겐화 트리아진으로는 예를 들어 트리할로메틸-s-트리아진과 같은 할로겐화 알킬 트리아진이 포함된다. s-트리아진 화합물은 특정의 트리메틸-할로메틸-s-트리아진과 특정의 알데하이드 또는 알데하이드 유도체의 축합 반응 생성물이다. 이러한 s-트리아진 화합물은 미국 특허 제 3,954,475호 및 와카바야 시(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 그의 전체내용이 본 원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 5,366,846호에 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, VIA 및 VIIA 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 모두가 본 원에 참고로 포함되는 미국 특허 제 4,442,197호; 4,603,101호 및 4,624,912호에 개시되어 있다. 트리페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트와 같은 설포늄 염 및 이들의 혼합물이 바람직하다.
본 발명에서 포토애시드 발생제로서 유용한 설폰화 에스테르에는 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 본 원에 참고로 포함되는 문헌 [Journal of Photo 폴리mer 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 하이드록시이민에는 예를 들어 2-(니트릴로-2-메틸벤질리덴)-(5-하이드록시이미노부틸설포닐)-티오펜이 포함된다. 본 발명에 유용한 아지드는 예를 들어 2,6-(4-아미도벤질리덴)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.
본 발명에 유용한 서멀애시드 발생제는 열 활성화시에 산을 발생하는 임의의 화합물(들)일 수 있다. 열은 대류식 가열과 같은 간접 방법 또는 레이저 가열 기법과 같은 직접 가열 방법에 의해 공급될 수 있다. 적합한 서멀애시드 발생제는 공지되었으며, 할로겐화 트리아진, 산의 암모늄 염, 오늄 염, 설폰화 에스테르, 치 환된 하이드록시이미드, 치환된 하이드록시이민, 아지드, 나프토퀴논, 예컨대 디아조나프토퀴논, 디아조 화합물 및 이들의 배합물을 포함하나 이들로만 한정되지 않는다.
본 발명에 유용한, 용해도를 변경시키기 위한 성분의 양은, 네거티브 작용성 물질의 경우, 화학 조사선 또는 열에 노출시 커플된 부분이 수성 현상액에 용해되지 않도록 실리콘-함유 폴리머의 커플링을 촉매화하기에 충분한 임의의 양이다. 활성 성분은 조성물중에 0.1 내지 25 wt%, 보다 전형적으로 0.1 내지 12 wt%의 양으로 존재한다.
표면 평탄화제(leveling agent), 습윤제, 소포제, 접착 촉진제, 요변성제(thixotropic agent) 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 시판되는 SILWET L-7604 실리콘-기제 오일와 같은 실리콘-기제 오일이 사용될 수 있다. 복수개의 첨가제가 본 발명의 조성물중에 배합될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 습윤제가 요변성제와 배합될 수 있다. 이러한 임의적인 첨가제는 다양한 공급처로부터 상업적으로 입수가능하다. 본 발명의 조성물에 사용되는 이러한 임의적인 첨가제의 양은 특정 첨가제 및 목적하는 효과에 따라 달라질 것이며, 당업자의 능력 범위에 있다. 이와 같은 다른 첨가제는 전형적으로 조성물중에 5 wt% 미만, 예를 들어 2.5 wt% 미만의 양으로 존재한다.
본 발명의 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 있음을 당업자들은 인지할 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. 전형적인 가교결합제에는 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 wt%, 예를 들어 0.5 내지 25 wt% 또는 1 내지 20 wt%의 양으로 존재한다.
본 발명의 조성물은 임의로 하나 이상의 용매를 전형적으로 함유할 수 있다. 이러한 용매는 본 발명의 조성물의 제제화 및 기판상에 본 발명의 조성물의 코팅을 돕는다. 각종 용매가 사용될 수 있다. 적합한 용매에는 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 포함되나 이들로만 한정되지 않는다.
본 발명의 조성물은 실리콘-함유 폴리머, 용해도를 변경시키기 위한 성분 및 다른 광성분들을 임의 순서로 배합하여 제조될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 본 발명의 감광성 조성물은 예컨대 광층 또는 포토레지스트로서 사용되는 건조 필름을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 건조 필름은 후술하는 도파로 구조 또는 포토레지스트 패턴을 형성하는데 사용하기에 적합하다. 건조 필름은 이형가능한 캐리어 기판 및 캐리어 기판 위에 감광성 또는 비감광성 폴리머 층을 포함한다. 폴리머 층은 상술된 바와 같은 조성물로부터 형성된다. 건조 필름은 전형적으로 폴리머 층위 건조 필름 전면상에 보호 커버 층을 포함한다.
캐리어 기판은 폴리머 층 및 제조, 저장 및 후속 공정동안 건조 필름의 임의의 다른 층에 대한 기계적인 지지체로 기능한다. 적합한 캐리어 기판 재료는 예를 들어 다양한 방식으로, 이를테면 수지-코팅, 불꽃 또는 정전 방전-처리, 또는 슬립(slip)-처리될 수 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리비닐알콜-코팅지, 가교화 폴리에스테르-코팅지, 폴리에틸렌-코팅지, 셀룰로스 페이퍼, 또는 리소그래피지와 같은 중질지 등의 페이퍼; 나일론; 유리; 셀룰로스 아세테이트; 합성 유기 수지; 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀; 폴리이미드; 폴리우레탄; 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리아크릴레이트; 파이버보드; 구리, 알루미늄, 주석, 마그네슘, 아연, 니켈 또는 이들의 합금과 같은 금속; 및 2 이상의 이들 또는 다른 물질의 다층 구조물, 예를 들어 구리-코팅 파이버보드 또는 퍼옥시 라미네이트를 포함한다. 캐리어 기판은 전형적으로 예를 들어 약 25 내지 250 ㎛의 두께를 가진다.
보호 커버층은 폴리머 층을 보호하며, 전형적으로 잔여 건조 필름으로부터 박리될 수 있는 제거가능한 필름 또는 시트 형태이다. 폴리머 층에 대한 보호 커버층 부착성은 폴리머 층에 대한 캐리어 기판의 것보다 작다. 이는 캐리어 기판으로부터 폴리머 층을 분리시키지 않으면서 폴리머 층으로부터 보호 커버층이 분리되도록 한다. 보호 커버층에 적합한 재료는 예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리비닐알콜 및 PET를 포함한다. 보호 커버층은 전형적으로 약 10 내지 100　㎛의 두께를 가진다. 임의로, 보호 커버층은 폴리머 층과 접촉 하는 이형층으로 코팅된 제 1 층을 포함할 수 있다. 적합한 이형층 재료는, 예를 들어 열 또는 광화학적으로 경화된 실리콘, 폴리비닐 스테아레이트, 폴리비닐 카바메이트, 폴리 N-에틸퍼플루오로옥틸 설판아미도에틸 메타크릴레이트, 폴리 (테트라플루오로에틸렌), 폴리프로필렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리실록산, 폴리아미드 및 문헌 [Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 2nd ed., Van Nostrand/Reinhold (1989)]에 기술된 바와 같은 기타 이형 재료를 포함할 수 있다.
건조 필름(dry-film)은 예를 들어, 상술한 조성물을 캐리어 기판에 코팅하는 방법, 예컨대 메니스커스 코팅(meniscus coating), 스프레이 코팅(spray coating), 롤러 코팅(roller coating), 와이어 롤 코팅(wire roll coating), 닥터 블레이드 코팅(doctor blade coating), 커튼 코팅(curtain coating) 등의 방법을 통해 전형적으로 건조 두께가 5 내지 150 마이크론이 되도록 하여 제조될 수 있다. 코팅된 캐리어 기판은 대류 건조, 적외선 건조, 공기 건조 등의 예를 통해 폴리머를 기준으로 용매 함량이 0 내지 10 wt%, 전형적으로는 5 wt% 미만 또는 2 내지 5 wt%이 되도록 하여 건조된다. 캐리어 기판은 전형적으로 2 내지 150 cm의 폭과 2 내지 150 cm의 길이를 갖는 별개의 시트 형태를 가지며, 시트로서 코팅 및 건조되고 적층될 수 있다. 캐리어 시트는 전형적으로 2 내지 150 cm의 폭과 0.5 내지 1000 미터의 길이를 갖는 롤(roll) 형태를 더 가질 수 있는데, 웹 코팅 공정(web coating process)으로 널리 알려진 릴-투-릴(reel-to-reel) 형태로 코팅되고 건조될 수 있다. 보호 커버층은, 예를 들어, 열 및/또는 압력이 있거나 또는 없는 상태에서 라 미네이션에 의해 도포될 수 있다. 건조 필름으로부터 보호 커버 시트를 벗겨내고, 예를 들어 라미네이션에 의해 건조 필름을 기판(예: 전자 기판)에 부착한다. 그 이후에 폴리머 층은 감광성 조성물의 경우 이미지화 및 패턴화되거나, 비감광성 물질의 경우 열경화 처리될 수 있다. 건조 필름 캐리어 기판은 그 조성 물질에 따라 노출 전 또는 후에 폴리머 층으로부터 제거된다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라, 광도파로는 상술한 폴리머와 조성물로부터 형성될 수 있다. 도파로는 코어와 클래드를 포함한다. 코어 및/또는 클래드는 상술한 조성물로부터 형성된다. 본 발명의 일면에서, 도파로는 코어 및 클래드 층을 침착시킴으로써 본 발명의 조성물로부터 형성되는데, 여기서 클래드는 코어와 비교하여 더 낮은 굴절률을 갖는다.
본 발명의 도파로는 개별 도파로 또는 도파로 어레이(array)로 제조될 수 있다. 이하, 오직 예시적인 목적으로, 본 발명의 조성물로부터 형성된 코어와 클래드 구조를 갖는 광도파로의 형성 방법에 대해 설명하도록 하겠다. 도파로는 코어 및 제 1, 제 2 클래드 층을 침착함으로써 형성된다. 최종 구조의 클래드는 코어와 비교하여 더 낮은 굴절률을 갖는다. 특히 유용한 도파로는 굴절률이 1.4 내지 1.7인 코어와 굴절률이 1.3 내지 1.69인 클래드를 포함한다. 본 발명의 도파로는 레이저 절개(laser ablation), 몰드(mold) 기술, 압흔(indentation) 기술과 같이 잘 알려진 방법이나 리소그래피(lithographic) 방법을 통해 상술한 조성물로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 이 일면에서는 도파로를 지지하기에 적당한 어떠한 기판도 사용될 수 있다. 적당한 기판에는 인쇄배선기판 및 집적회로와 같은 전자 장비의 제조에 사용되는 기판이 포함되나, 이에만 한정되지 않는다. 특히 적당한 기판으로는 구리 클래드 판의 적층(laminate) 표면 및 구리 표면; 구리 호일(foil); 인쇄배선판 내층 및 외층; 집적회로의 제조에 사용되는 실리콘, 갈륨 비화물, 인듐 인화물 웨이퍼와 같은 웨이퍼; 액정 디스플레이(LCD) 유리 기판을 포함하고 이에 한정되지 않는 유리 기판; 및 유전체 코팅, 클래드 층 등을 포함하는 기판들이 포함된다.
제 1 클래드 층은 기판 표면상에 형성될 수 있다. 제 1 클래드 층은(기술될 다른 도파로 층은 물론) 본 발명의 조성물로부터 스크린 프린팅(screen printing), 커튼 코팅(curtain coating), 롤러 코팅(roller coating), 슬롯 코팅(slot coating), 스핀 코팅(spin coating), 플러드 코팅(flood coating), 정전 스프레이, 스프레이 코팅, 또는 딥 코팅(dip coating)을 포함하는 어떤 기술에 의해서도 형성될 수 있으며, 이들 기술에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 조성물이 스프레이 코팅되는 경우, 가열된 스프레이 건(spray gun)이 임의로 사용될 수 있다. 상기 조성물의 점도는 점도 개질제(viscosity modifier), 요변성제, 충전제 등에 의해 각 적용 방법의 요구조건에 맞도록 조절될 수 있다. 제 1 클래드 층은 전형적으로 건조 상태에서 약 1 내지 100 μm, 예로서 약 10 내지 50 μm의 두께를 갖도록 침착된다.
제 1 클래드 층은, 예를 들면, 제 1 클래딩 조성물에 포함된 활성 성분의 타입에 따라 열적으로 또는 광분해적으로 경화될 수 있다. 열 경화 온도는 전형적으로 90 내지 300 ℃, 일례로써 90 내지 220 ℃이다. 이러한 경화는 전형적으로 5초 내지 1시간의 시간에 걸쳐 일어난다. 이러한 경화는 기판을 오븐 안에서 또는 열판 위에서 가열하는 것에 의해 수행될 수 있다. 다른 방법으로 도파로 클래드는, 예를 들어 1 내지 2 줄(Joule)/cm2의 화학 조사선에 플러드(flood) 노광된 이후, 90 내지 300 ℃, 일례로써 90 내지 220 ℃에서 열 경화처리 될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물로부터 형성된 코어 층은 제 1 클래드 층 상에 형성된다. 코어 층은 전형적으로 광이미지화 가능(photoimageable)하며, 따라서 상기 조성물은 포토애시드 또는 포토베이스 발생제와 같은 광활성 성분을 포함해야 한다. 코어층은 전형적으로 건조 상태에서 약 1 내지 100 μm, 예로서 약 8 내지 60 μm의 두께를 갖도록 코팅된다. 코팅된 기판은 이후 코팅에 있는 용매를 제거하기 위해 베이킹(baking)과 같은 방법으로 소프트 경화 처리된다. 이러한 경화는 선택된 특정 용매에 따라 다양한 온도에서 일어날 수 있다. 적당한 온도로는 존재하는 용매를 실질적으로 제거하기에 충분할 정도의 어떠한 온도도 가능하다. 소프트 경화는, 예를 들어 기판 및 열 예산(thermal budget)에 따라, 실온(25 ℃) 내지 300 ℃의 어떠한 온도에서도 일어날 수 있다. 이러한 경화는, 예를 들어 5초 내지 60분의 시간에 걸쳐 오븐 내 또는 열판 위에서 일어날 수 있다.
경화 이후, 코어 층은 화학 조사선에 노광되어 이미지화될 수 있다. 이러한 방법에는, 예를 들어, 콘택트 이미지화(contact imaging), 프로젝션 이미지화(projection imaging), 및 다광자 흡수(multiphoton absorption) 방식에 의한 경우를 포함하는 레이저 직접 기록 이미지화(laser direct write imaging)이 포함된다. 필요에 따라, 다광자 흡수 방식은 층 내에 3차원 구조를 형성하기 위해 사용 될 수도 있다. 예를 들어, 포토마스크(photomask) 마스크에 의해 한정된 노광 패턴은 코어 도파로의 형상을 정의하게 되는데, 이 패턴은 필수적인 것은 아니지만 통상적으로 수 센티미터 내지 수 미터의 길이와 수 마이크론에서 수백 마이크론의 폭을 갖는다. 노광에 이어서, 조성물은 전형적으로는 40 내지 170 ℃의 온도에서 후노광(post exposure) 경화 처리될 수 있다. 경화 시간은 변할 수 있지만, 일반적으로 30초 내지 1시간이다. 이론적으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 화학 조사선 노광시 네거티브 작용성 물질의 경우에 실리콘을 함유하는 폴리머가 결합하여 노광된 영역이 비노광 영역에 비해 현상액에 덜 용해되는 것으로 여겨지고 있다.
비노광 영역은 적절한 현상제와의 접촉과 같은 방법을 통해 제거되어 노광 영역만이 기판상에 남게 되며, 이로써 한정된 코어 구조가 형성된다. 조성물은 유리하게는 현상 수용액에서 현상될 수 있다. 적절한 현상 수용액으로는, 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨과 같은 알칼리 금속 수산화물 수용액과, 수산화 테트라메틸암모늄과 같은 테트라알킬암모늄 수산화물 수용액이 포함된다. 이러한 현상액은 전형적으로 0.1 내지 2N, 예로서 0.15 내지 1N, 또는 0.26 내지 0.7N의 농도로 사용된다. 다른 방법으로서, 비노광 영역은 비수성 현상액과의 접촉을 통해서도 제거될 수 있다. 적절한 현상액으로는, 예를 들어, C1-C10 알콜 및 그 이성체와 같은 알콜, C1-C10 케톤, C1-C10 에스테르, C1-C10 치환 또는 비치환 탄화수소 및 이들의 조합물이 포함된다. 현상액은 임의로 폴리에틸렌 글리콜, 알킬 설포네이트 및 기타 당업계에 잘 알려진 계면활성제와 같은 하나 이상의 공지 계면활성제를 포함할 수도 있다. 현상액 내에는 전형적으로 0.01 내지 3 wt%의 양의 계면활성제가 존재한다. 현상액에는 또한 소포제가 유리하게 포함될 수도 있다.
현상은 실온 내지 약 65 ℃, 예로서 21 내지 49 ℃와 같이 다양한 온도에서 실행될 수 있다. 현상 시간은 부드럽게 또는 강하게 저어주면서 10분 이내로 할 수 있으며, 예로서 5분 이내, 2분 이내, 1분 이내 또는 30초 이내가 될 수 있다. 현상은, 예를 들어, 정적인 현상실 내 또는 현상액이 스프레이되는 컨베이어 플랫폼 상에서 실행될 수 있다. 스프레이 압력은 5 내지 40 psi의 범위일 수 있으며, 예로서 10 내지 25 psi가 가능하다.
현상에 이어, 본 도파로는 최종 경화 단계를 거칠 수 있다. 경화 처리는, 예를 들어, 1 내지 2 줄/cm2의 화학 조사선에 플러드 노광될 수 있다. 추가적으로, 또는 선택적으로, 도파로는공기 또는 질소, 아르곤 같은 불활성 기체내에서 약 130 내지 300 ℃의 온도로 가열될 수 있다.
다음으로, 제 2 클래드 층이 상술한 바와 같이 제 1 클래드 층 및 코어 구조 위에 형성될 수 있다. 제 2 클래드 층은 제 1 클래드 층과 같거나 다를 수도 있다. 제 2 클래드 층은 열 활성화 및/또는 광 활성화되어 제 1 클래드 층에 대하여 상술한 바와 같은 도파로 구조를 제공할 수 있다. 제 2 클래드 층은 전형적으로 건조 상태에서 약 1 내지 100 μm, 예로서 약 10 내지 50 μm의 두께를 갖도록 침착된다.
본 발명의 광 도파로는 다양한 파장에서 우수한 투과성을 갖는다. 따라서 본 광 도파로는, 예를 들어 600 내지 1700 nm에서 사용될 수 있다. 본 광 도파로가 다른 파장에서도 유리하게 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 광 도파로는 데이터 통신 및 통신 응용에 사용하기에 특히 적합하다.
본 발명의 광 도파로는 스플리터(splitter), 커플러(coupler), 스펙트럼 필터(spectral filter), 편광기(polarizer), 아이솔레이터(isolator), 파장 분할 멀티플렉싱 구조물과 같은 멀티플렉서(multiplexer), 증폭기(amplifier), 감쇄기(attenuator), 스위치 등을 포함하는 광전기 장치나, 더 큰 범위로는 인쇄배선판, 집적회로, 인터커넥트(interconnect) 등의 전자 장비를 형성하는 데 사용될 수 있으나, 이러한 예에만 한정되는 것은 아니다. 도 1은 본 발명의 또 다른 일례에 관련된 예시적인 전자 장비를 나타낸 것이다. 이 전자 장비는 제 1 도파로 클래드 층(4) 상에 형성된 도파로 코어(6')를 포함하는 광 스플리터이다. 제 2 클래드 층은 전형적으로 제 1 클래드 층 및 코어 위에 형성된다. 파장 λ의 입력 신호는 Y-접합(12)에서 동일한 파장 λ'를 가지고 전력 크기는 줄어든 두 개의 빛 신호로 분리된다.
본 발명의 조성물은 또한 거울, 프리즘, 커넥터와 같은 광 소자와 렌즈를 포함하는 디스플레이 장치의 제조에도 특히 유용하다. 여기서 사용된 전자 장비라는 용어는 광전자 장치, 예를 들어, 상술한 것들 뿐만 아니라 광전자 장치를 포함하는 상술한 더 큰 규모의 장치들을 모두 망라하기 위해 사용된다.
본 발명의 폴리머 및 조성물을 사용하여 형성된 광 도파로는 텔코디아 GR-1221-CORE 6.2.7, (1999년 1월)(CO)와 같은 표준 열 순환 테스트 중에 발생되는 열 스트레스 뿐만 아니라, 사용 중에 발생되는 열 스트레스에 대해서도 균열(cracking), 리프팅(lifting), 박리(delaminating), 또는 표면 결합이나 광 손실 증가 없이 견딜 수 있다. 텔코디아 열 표준 테스트에는 샘플(도파로 또는 도파로 층)을 -40 ℃(±2 ℃)에서 15분, 70 ℃(±2 ℃)에서 15분 또는 그 이상의 극한의 온도로 이루어지는 100번의 온도 사이클에 노출되는 과정이 포함된다. 양 극한 사이의 변환과정 동안 실온(20 내지 25 ℃)에서 잠시 휴지기를 선택적으로 가질 수도 있다.
다음의 예들은 본 발명의 다양한 일면을 나타내기 위한 것으로, 어떠한 면에서도 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 예시의 목적으로서, 다양한 성분들의 양은 용매를 포함한 전체 조성물에 기초한 중량 퍼센트(wt%)로 나타낸다.
1. 폴리머 합성
비교예 1
아래 나열된 성분들을 기계적 교반기, 온도계 및 콘덴서를 갖춘 3구 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 플라스크를 90 ℃에서 3시간 동안 가열된 오일조에 위치시키는데, 이때 혼합물은 약 78 ℃의 온도에서 정치되고 환류가 일어난다. 콘덴서를 제거하고, 딘-스타크 트랩(Dean-Stark trap)으로 교체하였다. 오일조를 120 ℃로 가열하면 다시 증류하기 시작한다. 혼합물의 온도가 88 ℃에 도달하면, 300 ml의 에탄올을 혼합물에 첨가하였다. 오일조를 제거하고, 혼합물은 실온으로 냉각하였다. 혼합물을 GR-150 수지(Rohm and Haas Company, 필라델피아, 펜실바니아, 미국)를 함유하는 이온 교환관을 통해 약 45분 동안 통과시켰다. 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에 위치한 상태로 물 펌프 흡인 하에 40 ℃에서 약 40 내지 50분 동안 회전 증발기에 놓아 두어 육안으로 제거 완료가 확인될 때까지 용매를 제거하였다.
물 52.86 g
0.1N HCl 0.25 g
C6H5-Si(OC2H5)3 120 g
CH3-Si(OC2H5)3 82.02 g
실시예 1
하기 성분들을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하는는 것을 제외하고 비교예 1의 과정을 반복하였다.
물 52.86 g
0.1N HCl 0.25 g
C6H5-Si(OC2H5)3 120 g
CH3-Si(OC2H5)3 82.02 g
CH3OSi(CH3)2OSi(CH3)2OCH3 22.83 g
실시예 2 내지 4
둥근 바닥 플라스크에 첨가되는 성분들이 다음과 같은 것을 제외하고는 비교예 1의 과정이 반복된다.
실시예 2
물 52.86 g
0.1N HCl 0.25 g
C6H5-Si(OC2H5)3 120 g
CH3-Si(OC2H5)3 82.02 g
CH3OSi(CH3)2OSi(CH3)2OCH3 31.62 g
실시예 3
물 52.86 g
0.1N HCl 0.25 g
C6H5-Si(OC2H5)3 160.8 g
CH3-Si(OC2H5)3 58.70 g
CH3OSi(CH3)2OSi(CH3)2OCH3 22.69 g
실시예 4
물 52.86 g
0.1N HCl 0.25 g
C6F5-Si(OC2H5)3 120 g
CH3-Si(OC2H5)3 82.02 g
CH3OSi(CH3)2OSi(CH3)2OCH3 31.62 g
2. 광 도파로 조성물
비교예 2
40.75 wt%의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 53.76 wt%의 비교예 1의 폴리머, 5.38 wt%의 폴리테트라하이드로푸란, 0.11 wt%의 디페닐나프틸설포늄 퍼플루오로부탄설포네이트 및 0.01 wt%의 DOW SILWET L-7604 실리콘계 오일을 혼합물로 배합하였다. 조성물은 경석으로 스크러빙한 구리 클래드 라미네이트 위에 코팅하였다. 코팅된 라미네이트를 90 ℃의 오븐 내에서 30분 동안 건조 두께가 125 μm가 되도록 건조시켰다. 코팅된 라미네이트를 500 mJ/cm2에 노광시킨 후, 대류 오븐에서 공기중에 먼저 90 ℃의 온도로 15분 동안, 이후 200 ℃의 온도로 60분 동안 가열하였다. 코팅된 라미네이트를 2 인치 × 6 인치의 패널로 절단하고, Thermotron ATS-195-V-5-5, 투존(공기-공기) 열 충격 챔버(Thermotron Industries, 홀랜드, 미시건) 내에 위치시켰다. 윗 챔버를 75 ℃로 가열하고, 아래 챔버를 -40 ℃로 냉각하였다. 패널을 각 극한 온도에 15분간 노출시키고, 챔버간 2분의 이동시간을 갖는다. 50회 사이클 이후, 패널의 전 길이에 걸쳐 다수의 균열이 생기는 것이 관찰되었다.
실시예 5
둥근 바닥 플라스크에 첨가되는 성분들이 50 wt%의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 44.88 wt%의 실시예 1의 폴리머, 5 wt%의 폴리테트라하이드로푸란, 0.11 wt%의 디페닐나프틸설포늄 퍼플루오로부탄설포네이트, 및 0.01 wt%의 DOW SILWET L-7604 실리콘계 오일인 것을 제외하고는 비교예 2의 과정을 반복하였다. 열 충격 챔버 내에서 100회 사이클 이후, 어떠한 균열, 박리 또는 표면 결함도 관찰되지 않았다.
실시예 6 내지 8
실시예 2 내지 4의 폴리머가 실시예 1의 폴리머 대신에 각각 사용된 것을 제외하고는 실시예 5의 과정이 반복된다. 열 충격 챔버 내에서의 100회 사이클 이후, 어떠한 균열, 박리 또는 표면 결함도 관찰되지 않을 것으로 예상된다.
3. 광 도파로 형성
실시예 9 내지 12
50 wt%의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 44.88 wt%의 실시예 1 내지 실시예 4의 폴리머(각각 실시예 9 내지 실시예 12에 대하여), 5 wt%의 폴리테트라하이드로푸란, 0.11 wt%의 디페닐나프틸설포늄 퍼플루오로부탄설포네이트, 및 0.01 wt%의 DOW SILWET L-7604 실리콘계 오일을 혼합하여 제 1 클래드 층 조성물을 형성한다. 조성물을 6인치 SiO2 코팅된 실리콘 웨이퍼 상에 2000 rpm으로 스핀-코팅되고, 열판 위에서 90 ℃의 온도로 2분 동안 7 μm 두께가 되도록 소프트 베이킹하였다. 조성물을 공기중에 열판 위에서 200 ℃의 온도로 10분 동안 하드 베이킹하였다.
제 1 클래드 층을 50 wt%의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 42 wt%의 실시예 1 내지 4의 폴리머(각각 실시예 9 내지 실시예 12에 대하여), 10 wt%의 폴리디페닐실록산, 2.99 wt%의 트리페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트 및 0.01 wt%의 DOW SILWET L-7604 실리콘계 오일을 혼합하여 형성시킨 코어 층 조성물로 코팅한다. 조성물을 2000 rpm으로 스핀-코팅하고, 공기중에 열판 위에서 90 ℃의 온도로 2분 동안 8 μm 두께가 되도록 소프트 베이킹한다. 필요한 도파로를 한정하는 아트워크를 상기 조성물 상에 직접 위치시킨다. 아트워크는 2 내지 14 cm의 길이와 5 내지 15 μm의 길이를 갖는 선형, 가지형 및 곡선 모양 도파로와 같이 다양한 차원과 모양을 갖는 도파로를 형성하는 패턴들을 포함한다. 800 mJ/cm2의 화학 조사선을 구조물에 적용한 후, 90 ℃의 공기에서 2분 동안 노광후 베이킨 과정을 수행한다. 이후 노출된 웨이퍼를 37.8 ℃(100℉)로 유지되는 0.7N 수산화나트륨 현상액에 30초 동안 담근다. 웨이퍼를 탈이온수로 헹구고 건조시킨다.
제 2 클래드 층 조성물을 패턴화된 코어 및 제 1 클래드 층 위에 형성시키고, 소프트 베이킹 과정 이후에 제 2 클래드 층의 두께가 10 μm이 되는 것을 제외하고는 제 1 클래드 층의 형성시와 동일한 조성 및 과정을 거친다. 광 도파로가 이러한 과정을 거쳐 형성된다.
비교예 2에서 설명된 조건하에 열 충격 챔버내에서 100회 사이클 이후, 도파로 내에서는 어떠한 균열, 박리 또는 표면 결함도 관찰되지 않을 것으로 기대된다.

Claims (10)

  1. 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 포함하는 폴리머.
  2. 제 1 항에 있어서, 반응물이 식 R5Si(OR6)3(여기에서, R5 및 R6은 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R 및 R5은 상이하다)의 제 3 반응물을 추가로 포함하는 폴리머.
  3. 제 1 항에 있어서, R3이 메틸이고, x는 2인 폴리머.
  4. 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응 물의 축합 생성물을 포함하는 폴리머; 및 활성화시 조성물의 용해도를 변경시키기 위한 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는, 광 도파로를 형성하는데 사용하기에 적합한 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서, 조성물이 감광성이고, 용해도를 변경시키기 위한 성분이 광활성 성분이며, 건조 상태의 조성물이 현상액에서 현상가능한 조성물.
  6. 제 4 항에 있어서, R3이 메틸이고, x는 2인 조성물.
  7. 전면 및 후면을 구비한 이형가능한 캐리어 기판;
    식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 함유하는, 캐리어 기판 전면위의 폴리머 층; 및
    활성화시 조성물의 용해도를 변경시키기 위한 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는, 제 4 항에 따른 조성물로부터 형성된 건조-필름.
  8. 코어 및 클래드를 포함하는 광 도파로로서, 코어 및/또는 클래드가 식 RSi(OR1)3의 제 1 반응물 및 식 R2O(R3 2Si-O)xOR4의 제 2 반응물(여기에서, R, R1, R2, R3 및 R4는 치환 및 비치환된 지방족, 방향족 및 아르알킬 그룹중에서 선택되고, R은 가수분해가능한 Si-O를 갖지 않으며, x는 2 이상이다)을 포함한 반응물의 축합 생성물을 함유하는 폴리머를 포함하는 조성물로부터 형성되는 광도파로.
  9. 제 8 항에 있어서, R3이 메틸이고, x는 2인 광도파로.
  10. 제 8 항에 있어서, 15 분동안 -40 ℃ ± 2 ℃ 및 15 분 이상동안 70 ℃ ± 2 ℃의 극한 온도의 100회 온도 사이클을 수행하고, 임의로 극한 사이에서 변환하는 동안 20-25 ℃에서 잠시 중단한 후 광 손실이 증가하지 않는 광도파로.
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