KR20130124167A - 기판들의 고 스루풋 미크론 스케일 식각을 위한 스텐실 및 이의 제조 및 이용 방법 - Google Patents

기판들의 고 스루풋 미크론 스케일 식각을 위한 스텐실 및 이의 제조 및 이용 방법 Download PDF

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KR20130124167A
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에릭 스턴
그라시에라 베아트리즈 블란쳇
린지 헌팅
브라이언 티 메이어스
조셉 엠 맥레런
패트릭 루스트
랄프 퀴글러
제니퍼 길리스
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나노 테라 인코포레이티드
메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기판들의 고 스루풋, 고 해상도 식각을 위한 스텐실 및 이의 제조 및 이용 방법에 관한 것이다.

Description

기판들의 고 스루풋 미크론 스케일 식각을 위한 스텐실 및 이의 제조 및 이용 방법 {STENCILS FOR HIGH-THROUGHPUT MICRON-SCALE ETCHING OF SUBSTRATES AND PROCESSES OF MAKING AND USING THE SAME}
본 발명은 기판들의 고 스루풋, 고 해상도 식각에 적합한 스텐실 및 이의 제조 및 이용 방법에 관한 것이다.
스텐실링 프로세스들, 및 특히 스크린 인쇄 프로세스들은 아주 흔하고, 그래픽 디자인으로부터 전자 및 광기전 디바이스 제조까지 많은 산업에서 사용된다. 또한, 통상 스텐실 방법들은 광범위하게 다양한 기판들의 저렴한 패터닝으로 매력적인데, 왜냐하면 그 기법들은 비평면, 거친 및/또는 복합 기판들에 적용가능하기 때문이다. 하지만, 50 ㎛ 미만의 측면 해상도를 갖는 패턴들을 스텐실하는 상업적으로 실행가능한 고스루풋 프로세스들이 아직 개발되야 한다. 대부분, 이는 스텐실 프로세스들 이를테면 스크린 인쇄가 통상적으로 블록킹 영역들이 접착되는 백킹 또는 지지 층을 형성하는 직조 메시 (woven mesh) 를 이용하기 때문이다. 직조 메시는 프레임에 걸쳐 스트레치되고 "에멀젼" 으로 칭해지는 포토레지스트로 코팅되고, 이는 원하는 패턴을 제공하기 위하여 마스크를 통하여 노출된다. 노출 후에, 경화된 에멀젼은 직조 메시의 형상 (형태) 을 취하고, 이는 경화된 에멀젼으로부터 명확하게 볼 수 있다. 최고 밀도의 상업적으로 이용가능한 메시들은 직경이 대략 30 ㎛인 섬유들로 이루어진다. 또한, 직조 메시들은 압력 어닐링되어 직조 (weave) 를 고정시키지만, 직조 메시 (즉, 수직 치수가 > 30-40 ㎛인) 의 표면에서 현저한 토포그래피가 존재하고, 이는 직조 메시를 통과하는 잉크가 메시와 기판 사이의 비등각 접촉 (non-conformal contact) 에 기인하여 경화된 에멀젼의 에지들에서 측면방향으로 퍼지는 것을 허용한다. 이 에지 블리드 (edge-bleed) 는 수백 미크론들의 측면 치수들을 갖는 패턴들에 대하여 관심사는 아니지만, 그것은 서브-50 ㎛ (sub-50 ㎛) 해상도가 요구되지 않는 애플리케이션들에 통상적인 스텐실 프로세스들의 적용가능성을 제한한다.
크기가 약 50 ㎛의 피쳐들을 포함하는 패턴들은 약 350 내지 약 500의 메시 카운트 (mesh count) 를 갖는 스테인레스 강 스크린을 이용하여 이루어졌지만, 그러한 프로세스들은 50 ㎛ 아래의 해상도를 요구하는 패턴들 또는 비평면 기판들 상의 패턴들에 대해 실현가능하지 않다. 또한, 스크린 인쇄 프로세스들은 동일한 스크린 및 잉크 조성물을 이용하여 소 및 대 치수 피쳐들 양자 모두를 패터닝하는 것이 곤란할 수 있다.
50 ㎛ 이하의 측면 치수를 갖는 광범위하게 다양한 기판들을 재현가능하게 식각하기 위한 스텐실 및 프로세스들이 필요하다. 스텐실 및 프로세스들은 저렴하고, 높은 재현가능성 및 스케일가능해야 한다. 특히, 본 발명의 스텐실 및 프로세스들은 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 피쳐들을 생산하는 한편, 동시에 훨씬 더 큰 측면 치수들을 갖는 피쳐들을 형성할 수 있다.
50 ㎛ 이하의 고해상도 스크린 인쇄를 이루기 위하여, 고해상도 패턴들은 메시 상에 지지되야만할 뿐만 아니라 스텐실은 또한 기판과 등각 접촉을 이루어야만 한다. 이들 요건들을 충족시키기 위하여 본 발명자들은 직조 메시를 둘러싸는 소 마이크로기공 - 나노기공 멤브레인을 생성하는 프로세스를 개발하였다. 메시는 구조적 지지를 제공하고 멤브레인은 엘라스토머 재료로부터 형성되고 메시에 바인딩된다. 메시는 다공질 멤브레인내에 포함되어, 결과적인 하이브리드 구조의 양쪽 모두의 표면들이 마이크로-나노다공질이된다.
본 발명은, 유연성 메시를 포함하는 제 1 층; 및 제 1 층에 부착된 제 2 층을 포함하고, 제 2 층은 복수의 나노와이어들을 포함하고, 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛의 직경을 갖는, 제조물품에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 유연성 메시를 포함하는 제 1 층, 및 제 1 층에 부착된 제 2 층을 포함하고, 제 2 층은 복수의 나노와이어들을 포함하고, 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛의 직경을 갖고, 500 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 패턴은 제 2 층 내 또는 제 2 층 상에 존재하고, 유연성 다공질 백킹은 그를 통해 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖고 패턴은 식각 식각 페이스트에 대해서는 비투과성인, 스텐실에 관한 것이다.
몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 프롤리돈, 및 이들의 조합으로부터 선택된 폴리머를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들은 200 ㎚ 내지 6 ㎛, 또는 200 ㎚ 내지 800 ㎚의 평균 직경을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 스텐실의 제 2 층은 500 ㎚ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 패턴들은 폴리머, 엘라스토머, 금속 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 불투명 재료를 포함한다.
본 발명은, 50 ㎛이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머 조성물을 포함하고, 광이미지화 엘라스토머 조성물은 기판에 등각 접촉하는데 적합하고, 안정 층이 광이미지화 엘라스토머 조성물의 이면에 부착되고, 안정 층은 광이미지화 엘라스토머 조성물과 실질직으로 동일한 측면 치수들을 갖고, 안정 층은 50 이상의 Shore Type D 경도를 갖는 접촉 표면; 및 안정 층에 부착되는 유연성 다공질 백킹을 포함하고, 유연성 다공질 백킹은 그를 통하여 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖는, 스텐실에 관한 것이다.
본 발명은 또한 스텐실의 제조 방법에 관한 것이고, 그 제조 방법은 다음을 포함한다:
광학적으로 투명한 패턴을 형성하는 적어도 하나의 광 차단 영역을 포함하는 마스터 (master) 상에 리프트오프 (lift-off) 층을 배치하는 단계;
리프트오프 층 상에 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 (formulation) 를 배치하는 단계;
50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머 조성물을 포함하는 접촉층을 형성하기 위하여 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제를 조사 및 현상하는 단계;
접촉층 상에 광이미지화 가능한 제제를 배치하는 단계;
광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 접촉시키는 단계;
접촉층과 유연성 다공질 층 양쪽 모두에 부착된 안정 층을 형성하기 위하여 광이미지화 가능한 제제를 조사하는 단계로서, 안정 층은 50 이상의 Shore Type D 경도를 갖고, 접촉층과 실질적으로 동일한 측면 치수를 갖는, 상기 광이미지화 가능한 제제를 조사하는 단계; 및
스텐실로부터 리프트오프 층을 분리 또는 제거하여 마스터로부터 스텐실을 제거하는 단계.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 가능한 엘라스토머성 제제는 조사 및 현상하는 단계 전에 실질적으로 상분리 (phase separate) 하지 않고, 광이미지화 가능한 제제는 조사하는 단계 전에 실질적으로 상분리하지 않는다.
몇몇 실시형태들에서, 프로세스는 접촉층 상에 광이미지화 가능한 제제를 배치하는 단계 전에, 접촉층을 산소 플라즈마 처리하고 산소 플라즈마 처리된 접촉층 상에 접착 증진제를 성막하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 프로세스는 광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 접촉시키기 전에, 유연성 다공질 백킹의 표면을 산소 플라즈마 처리하고 산소 플라즈마 처리된 유연성 다공질 백킹 상에 접착 증진제를 성막하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 접착 증진제는 트리클로로(비닐)실란, 트리메톡시(비닐)실란, 트리에톡시(비닐)실란, 2-아크릴옥시에톡시 트리메톡시 실란, 2-아크릴옥시에톡시트리에톡시 실란, 2-아크릴옥시에톡시트리클로로실란, N-3-아크릴옥시-2-히드록시프로필-3-아미노프로필트리에톡시실란, 아크릴옥시메틸트리메톡시실란, 아크릴옥시메틸트리에톡시실란, 아크릴옥시메틸트리클로로실란, 아크릴옥시메틸 펜에틸트리메톡시실란, 3-N-알릴아미노프로필트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 알릴트리클로로실란, 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다.
본 발명은 또한 기판의 식각 방법에 관한 것이고, 그 방법은 다음을 포함한다:
기판과 본 발명의 스텐실의 접촉 표면을 등각 접촉시키는 단계;
기판 상에 식각 페이스트의 패턴을 제공하기 위하여 에천트를 포함하는 식각 페이스트를 다공질 백킹 어셈블리 그리고 스텐실에서 적어도 하나의 개구를 통해 흐르게 하는 단계;
기판과 식각 페이스트를 반응시키는 단계로서, 기판의 일부를 제거하여 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 기판 상의 패턴을 제공하는, 상기 반응시키는 단계; 및
기판으로부터 스텐실을 제거하는 단계.
본 발명은 또한 기판의 식각 방법에 관한 것이고, 그 방법은 다음을 포함한다:
기판과 본 발명의 스텐실의 접촉 표면을 등각 접촉시키는 단계;
기판 상에 식각 페이스트의 패턴을 제공하기 위하여 에천트를 포함하는 식각 페이스트를 다공질 백킹 어셈블리 그리고 스텐실에서 적어도 하나의 개구를 통해 흐르게 하는 단계;
기판으로부터 스텐실을 제거하는 단계; 및
기판과 식각 페이스트의 패턴을 반응시키는 단계로서, 기판의 일부를 제거하여 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 기판 상의 패턴을 제공하는, 상기 반응시키는 단계.
몇몇 실시형태들에서, 상기 반응시키는 단계는 식각 페이스트, 기판 또는 이들의 조합에 열 에너지를 가하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용을 위한 식각 페이스트는 100 cP 이상의 점도를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 압력은 등각 접촉시키는 단계 동안 스텐실 또는 기판에 가해지지 않는다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 방법은 패턴화된 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 방법은, 등각으로 접촉시키는 단계 전에, 스텐실, 기판 또는 양자 모두의 접촉 표면을 산소 플라즈마로 예비 처리하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 방법은 흐르게 하는 단계 후에 식각 페이스트의 점도를 증가시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실의 적어도 하나의 개구는 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은 5 내지 95의 Shore Type A 경도를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은, 엘라스토머, 가교제, 광개시제, 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 산소 제거제를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은 0.5중량% 내지 65중량% 농도의 가교제, 0.01중량% 내지 10중량% 농도의 광개시제, 0.01중량% 내지 15중량% 농도의 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 0.01중량% 내지 10중량% 농도의 산소 제거제를 포함한다.
광이미지화 엘라스토머 조성물에서의 사용에 적합한 엘라스토머는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머, 아크릴로니트릴 및 부타디엔의 코폴리머, 네오프렌 고무 및 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 엘라스토머는 30중량% 내지 99중량% 농도로 존재하는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머이다.
몇몇 실시형태들에서, 안정 층은 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 안정 층은, 지방족 우레탄 디아크릴레이트 폴리머, 선택적인 가교제, 광개시제, 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 산소 제거제를 포함하는 광이미지화 폴리머 조성물을 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 폴리머 조성물은, 5중량% 내지 99중량% 농도의 지방족 우레탄 디아크릴레이트 폴리머, 선택적인 0.5중량% 내지 90중량% 농도의 가교제, 0.01중량% 내지 10중량% 농도의 광개시제, 0.01중량% 내지 15중량% 농도의 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 0.01중량% 내지 10중량% 농도의 산소 제거제를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 유연성 다공질 백킹은 유연성 메시를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용을 위한 유연성 메시는 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 측면 치수를 갖는 개구들을 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 유연성 다공질 백킹은 안정 층에 부착된 다공질 멤브레인으로서, 다공질 멤브레인은 5 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는, 상기 다공질 멤브레인; 및 다공질 멤브레인에 부착된 유연성 메시를 포함하고, 유연성 메시는 다공질 멤브레인의 공경보다 큰 측면 치수를 갖는 개구들을 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 다공질 멤브레인은 15 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 다공질 멤브레인은 500 ㎚ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 열처리 폴리올레핀을 포함하는 박층이 다공질 멤브레인과 유연성 메시 사이에 존재한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다.
따라서, 본 발명은 또한, 유연성 백킹 층의 제조 방법에 관한 것이고, 그 방법은 다음을 포함한다: 15 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는 다공질 막, 유연성 메시 및 그 사이에 복수의 폴리올레핀 함유 입자들을 포함하는 어셈블리를, 스텐실에 대해 유연성 다공질 백킹을 제공하기 위하여 유연성 메시에 다공질 멤브레인을 부착하기에 충분한 시간, 온도 및 압력으로, 어닐링하는 단계.
몇몇 실시형태들에서, 폴리올레핀 함유 입자들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 이들의 조합으로부터 선택된 폴리머를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 유연성 다공질 백킹은 안정 층에 부착된 나노와이어들의 층으로서, 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛의 평균 직경을 갖는, 상기 나노와이어들의 층; 및 나노와이어들의 층에 부착된 유연성 메시를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들은 200 ㎚ 내지 2 ㎛의 평균 직경을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들의 층은 500 ㎚ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는다.
따라서, 본 발명은 또한, 유연성 백킹 층을 제조하는 방법에 관한 것이고, 그 방법은 유연성 메시에 부착된 나노와이어들의 층을 포함하는 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하고, 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛의 평균 직경을 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 리프트오프 층은 수용성 폴리머를 포함한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 수용성 폴리머들은 폴리비닐 알코올, 히드록시알킬 셀룰로스, 폴리사카라이드, 폴리비닐 피롤리돈, 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다.
본 발명의 추가적인 실시형태들은, 피쳐들 및 이점들 및 본 발명의 다양한 실시형태들의 구조 및 동작이 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
본 발명은 또한 스텐실의 제조 방법에 관한 것이고, 그 제조 방법은 다음을 포함한다:
광학적으로 투명한 패턴을 형성하는 적어도 하나의 광 차단 영역을 포함하는 마스터 (master) 상에 리프트오프 (lift-off) 층을 배치하는 단계;
리프트오프 층 상에 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제를 배치하는 단계;
50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머를 포함하는 접촉층을 형성하기 위하여 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제를 조사 및 현상하는 단계;
광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 부가시키는 단계;
스텐실로부터 리프트오프 층을 분리 또는 제거하여 마스터로부터 스텐실을 제거하는 단계.
본 발명은 또한 다음을 포함하는 스텐실에 관한 것이다:
a. 유연성 메시를 포함하는 제 1 층; 및
b. 제 1 층에 부착된 제 2 층, 제 2 층은 500 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 패턴을 포함하고,
유연성 메시는 그를 통해 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖고 패턴은 식각 페이스트에 비투과성이다.
본원에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 하나 이상의 실시형태들을 예시하고, 상세한 설명과 함께, 또한 본 발명의 원리들을 설명하는 역할을 하고 당업자로 하여금 본 발명의 제조 및 사용하는 것을 가능하게 하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 스텐실의 3차원 단면도를 제공한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 스텐실의 단면도들을 제공한다.
도 3a 내지 도 3i는 발명의 스텐실의 제조에 적합한 방법의 단면 개략도를 제공한다.
도 4a 내지 도 4c은 본 발명의 스텐실에 따른 사용을 위한 복합 백킹을 제조하는데 적합한 방법의 단면 개략도를 제공한다.
도 5는 다공질 백킹 층 상에 패턴화된 엘라스토머 포토레지스트의 SEM 이미지를 제공한다.
도 6은 본 발명의 스텐실의 사진 이미지를 제공한다.
도 7은 패턴화된 엘라스토머 층이 그위에 도포된 직조 폴리머 메시를 포함하는 스텐실의 SEM 이미지를 제공한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태들이 이제 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도면들에서, 같은 참조 부호는 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있다. 추가적으로, 참조 부호의 맨왼쪽 자릿 수(들) 은 참조 부호가 처음 나타나는 도면을 식별할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 피쳐들을 포함하는 하나 이상의 실시형태들을 개시한다. 개시된 실시형태(들) 은 본 발명을 단순히 예시한다. 본 발명의 범위는 개시된 실시형태(들) 에 한정되지 않는다. 본 발명은 그에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
설명된 실시형태(들), 및 명세서에서 "몇몇 실시형태들", "하나의 실시형태", "실시형태", "예시적 실시형태" 등에 대한 언급은 설명된 실시형태들이 특정 피쳐, 구조 또는 특징을 포함할 수 있지만, 모든 실시형태들이 그 특정 피쳐, 구조 또는 특징을 반드시 포함할 필요는 없을 수도 있다는 것을 나타낸다. 또한, 그러한 어구들은 같은 실시형태를 반드시 지칭할 필요는 없다. 또한, 특정 피쳐, 구조 또는 특징이 실시형태와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 설명되는지 또는 그렇지 않은지간에 다른 실시형태와 관련하여 그러한 피쳐, 구조 또는 특징을 가져오는 것은 당업자의 지식 내에 있다는 것이 이해된다.
본 명세서에서 이루어진 공간적 설명 (예를 들면, "위", "아래", "위로", "아래로", "맨위", "맨아래" 등) 에 대한 언급은 설명과 예시만을 위한 것이고, 본 발명의 스텐실, 기판, 방법 및 임의의 방법의 제품들에 대해 비한정적인 것으로 해석되야 하고, 이들은 공간적으로 임의의 배향 또는 방식으로 배열될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐, 임의의 양과 관련하여 용어 "약" 의 사용은 그 양을 포함하는 것으로 고려된다. 예를 들면, "약 10 ㎛" 는 본 명세서에서 "10 ㎛" 과 설명된 엔티티 (entity) 에 관하여 대략 10㎛ 인 것으로 당업계에서 이해되는 값들을 포함하는 것으로 고려된다.
스텐실
본 발명은 50 ㎛ 이하의 측면 치수를 포함하는 패턴을 갖는 기판을 재현가능하게 식각할 수 있는 스텐실에 관한 것이다. 패턴 치수의 왜곡 없이 그리고 기판 및/또는 스텐실의 이면에 압력을 가하지 않고서 접촉 표면이 기판에 등각 접촉할 수 있는 방식으로 유연성 다공질 백킹 상에 지지된 접촉 표면을 스텐실들이 포함한다. 접촉 표면은 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머 조성물을 포함하고, 광이미지화 엘라스토머 조성물은 기판에 등각 접촉하는데 적합하다. 광이미지화 엘라스토머 조성물과 기판 사이의 등각 접촉은 스텐실과 접촉하는 기판의 영역들이 스텐실의 다공질 백킹 층을 통해 도포된 식각 페이스트와 반응하는 것을 방지한다. 스텐실들은 또한 광이미지화 엘라스토머 조성물의 이면에 부착된 안정 층을 포함하고, 안정 층은 광이미지화 엘라스토머 조성물과 실질적으로 같은 측면 치수들을 갖는다. 안정 층은 50 이상의 Shore Type D 경도를 갖는다. 안정 층은 접촉층과 다공질 백킹 사이에 위치되고, 특히 접촉층과 기판 사이의 등각 접촉을 방지하는 것으로부터 다공질 백킹 층의 표면 거칠기, 기복 (waviness) 및/또는 토포그래피 (topography) 에서의 무작위 또는 체계적인 변화를 방지하는 것에 의해 접촉층을 안정화시킨다. 유연성 다공질 백킹이 안정 층에 부착되고 그를 통해 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖는다. 유연성 다공질 백킹 층은 또한 z-방향으로 (즉, 기판으로부터 멀어지는 방향으로) 벤딩, 롤링 및/또는 왜곡이 가능하면서 x-y 평면에서 접촉층의 치수적 안정성을 유지하는데 적합한 재료로부터 제조된다.
도 1은 본 발명의 스텐실 (100) 의 3차원도를 제공한다. 도 1을 참조하면, 스텐실 (100) 은, 광이미지화 엘라스토머 조성물 (103) 을 포함하는 접촉 표면 (101) 을 포함한다. 접촉 표면 (101) 은 기판에 등각 접촉하는데 적합하다. 본원에 사용된 바처럼, "기판에 등각 접촉하는데 적합" 은 스텐실이 기판과 접촉하게 배치될 때, 스텐실의 접촉 표면이 측방향으로 왜곡하지 않고 기판 및/또는 스텐실의 이면에 압력을 가하지 않고서 기판에 등각 접촉한다는 것을 의미한다.
접촉 표면은 광이미지화 엘라스토머 조성물을 포함하고 따라서 탄성 변형가능하다. 하지만, 광이미지화 엘라스토머 조성물이 기판에 등각 접촉하기 위하여 탄성 변형할 필요는 없다. 이것은 스텐실에서 적어도 하나의 개구의 도 1의 110-117에서 예시된 바처럼 광이미지화 엘라스토머 조성물의 변형이 측면 치수들을 변화시킬 수 있고, 접촉 표면 및 스텐실의 열화 뿐만아니라 불규칙 식각에 이를 수 있기 때문이다.
몇몇 실시형태들에서, 등각 접촉은 쇼어 경도 및/또는 광이미지화 엘라스토머 조성물의 표면 에너지의 제어에 의해 가능해진다. 몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은 5 내지 95, 5 내지 75, 5 내지 50, 5 내지 25, 10 내지 95, 10 내지 75, 10 내지 50, 10 내지 25, 20 내지 95, 20 내지 75, 20 내지 50, 30 내지 95, 30 내지 75, 40 내지 95, 40 내지 75, 50 내지 95, 50 내지 75, 60 내지 95, 70 내지 95, 또는 80 내지 95의 Shore Type A 경도를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 접촉 표면과 기판 사이의 등각 접촉은 접촉 표면의 표면 에너지를 제어하는 것에 의해 가능해진다. 예를 들면, 접촉 표면의 표면 에너지의 최소화는 기판과의 등각 접촉을 향상시킬 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 친수성 페이스트 또는 잉크가 사용되고, 친수성 페이스트 또는 잉크는 50° 내지 160°, 60° 내지 150°, 또는 70° 내지 145°의 유연성 다공질 백킹의 백킹 표면 상의 수 접촉각을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 소수성 페이스트 또는 잉크가 사용되고, 소수성 페이스트 또는 잉크는 0° 내지 120°, 10° 내지 100°, 또는 15° 내지 75°의 유연성 다공질 백킹의 백킹 표면 상의 수 접촉각을 갖는다.
도 1을 참조하면, 접촉 표면 (101) 은 적어도 하나의 개구 (104) 가 관통되고, 안정 층 (105) 은 광이미지화 엘라스토머 조성물과 실질적으로 같은 측면 치수들 (110-117) 을 갖는다. 스텐실에서 적어도 하나의 개구가 측면 치수들 (1 10-117) 을 갖는 스텐실에서 패턴 (130) 을 정의하고, 적어도 하나의 측면 치수는 50 ㎛이하이다. 본원에 사용된 바처럼, "측면 치수들을 갖고, 적어도 하나의 측면 치수는 50 ㎛이하이다"는 "50 ㎛이하의 적어도 하나의 측면 치수" 와 상호교환가능하게 사용되고, 양자 모두는 적어도 하나의 개구에 의해 정의되는 스텐실에서 패턴에 의해 정의되고, 그 패턴은 50 ㎛이하의 하나 이상의 측면 치수들을 포함한다. 따라서, 스텐실 (130) 에서 패턴의 모든 측면 치수 (110 - 117) 가 50 ㎛ 이하일 필요는 없고, 스텐실에서 패턴은 50 ㎛보다 큰 하나 이상의 측면 치수들을 포함할 수 있다. 스텐실에서 패턴의 모든 요소들이 50 ㎛ 이하의 측면 치수를 포함하는 것도 필요조건이 아니다. 예를 들면, 스텐실 패턴 (130) 은 요소 (131 및 132) 를 포함하고, 요소 (131) 의 측면 치수들 (110-115) 은 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 포함할 때, 측면 치수들 (116-117) 을 갖는 패턴 요소 (132) 는: a) 50 ㎛이하의 적어도 하나의 측면 치수 (116-177) 를 포함하거나 ; b) 50 ㎛ 보다 큰 측면 치수들만을 포함하거나; 또는 c) 50 ㎛ 미만의 측면 치수들만을 포함할 수 있다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실에서 패턴은 40 ㎛이하, 30 ㎛이하, 20 ㎛ 이하, 10 ㎛이하, 5 ㎛ 이하, 2 ㎛ 이하 또는 1 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 스텐실의 적어도 하나의 개구는 0.5 ㎛ 내지 50 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 25 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 25 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 1 ㎛ 내지 25 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 2 ㎛ 내지 50 ㎛, 2 ㎛ 내지 25 ㎛, 2 ㎛ 내지 10 ㎛, 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 25 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 10 ㎛ 내지 25 ㎛, 또는 25 ㎛ 내지 50 ㎛의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실은 약 40,000 mm2 이상, 약 50,000 mm2 이상, 약 60,000 mm2 이상, 약 75,000 mm2 이상, 약 100,000 mm2 이상, 약 125,000 mm2 이상, 또는 약 150,000 mm2 이상의 표면적을 갖는 접촉층을 포함한다.
도 1을 참조하면, 광이미지화 엘라스토머 조성물 (103) 은 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 7.5 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 1 ㎛ 내지 2.5 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 7.5 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 5 ㎛, 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 7.5 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께 (123) 를 갖는다. 안정 층 (105) 은 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 40 ㎛, 5 ㎛ 내지 30 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 10 ㎛ 내지 40 ㎛, 10 ㎛ 내지 30 ㎛, 또는 20 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께 (125) 를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물 (103) 및 안정 층 (105) 은 광이미지화 엘라스토머 조성물의 두께 (123) 대 안정 층의 두께 (125) 의 비가 1 : 2 내지 1 : 10, 1 : 3 내지 1 : 8, 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4, 1 : 5, 1 : 6, 1 : 8, 또는 1 : 10가 되도록 존재한다.
어느 특정 이론에 한정되지 않으며, 광이미지화 엘라스토머 조성물의 두께가 증가함에 따라, 광이미지화 엘라스토머 조성물의 Shore Type A 경도가 또한 증가한다. 예를 들면, 몇몇 실시형태들에서 광이미지화 엘라스토머 조성물은 1 ㎛의 두께 및 5 내지 25의 Shore Type A 경도; 2.5 ㎛의 두께 및 10 내지 50의 Shore Type A 경도; 5 ㎛의 두께 및 30 내지 75의 Shore Type A 경도; 7.5 ㎛의 두께 및 40 내지 95의 Shore Type A 경도; 또는 10 ㎛의 두께 및 60 내지 95의 Shore Type A 경도를 갖는다.
50 ㎛ 이하의 측면 치수로 기판들을 식각하는데 적합한 스텐실은 다공질 백킹 상에 지지되는 고해상도 패턴을 요구하고, 또한 기판에 등각 접촉가능할 것을 요구한다. 본 발명은 기판에 등각 접촉하는 엘라스토머 조성물을 포함하는 접촉층을 이용한다. 광이미지화 엘라스토머 조성물의 엘라스토머 특성들은, 양쪽 모두 평면, 곡면 및/또는 거친 기판에 걸쳐 등각 접촉이 달성되는 것을 가능하게 한다.
도 1을 참조하면, 스텐실들의 작업 표면 (101) 은 접촉층 (103) 에 의해 형성되고, 이는 다공질 백킹 (102) 에 접착되고, 패터닝 동안 기판의 영역을 보호한다. 접촉층 (103) 이 스텐실의 전체 표면적에 걸쳐 기판에 등각 접촉하기 위하여, 다공질 백킹의 토포그래피에서의 임의의 표면 거칠기 또는 변화는 접촉층에 영향을 미치지 않아야 한다. 따라서, 본 발명의 스텐실들은 안정 층을 이용하는 것에 의해 다공질 백킹의 토포그래피가 접촉층에 악영향을 미치는 것을 방지한다. 위에 논의된 바처럼, 안정 층 (105) 은 접촉층 (103) 의 이면에 부착되고, 또한 다공질 백킹 (102) 에 접착되며, 그에 의해 다공질 백킹의 표면 토포그래피에서의 편차 (deviation) 가 기판과 접촉층의 등각 접촉에 악영향을 미치는 것을 방지한다. 안정 층은 두께 (125) 를 갖는다.
어느 특정 이론에 한정되지 않으며, 안정 층의 두께는 다공질 백킹의 토포그래피에서의 변화에 의존한다. 구체적으로, 토포그래피에서 높은 정도의 변화를 갖는 다공질 백킹을 포함하는 스텐실은 접촉이 기판에 등각접촉 가능하도록 보장하기 위하여 더 두꺼운 안정 층을 필요로 한다.
몇몇 실시형태들에서, 안정 층은 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 40 ㎛, 5 ㎛ 내지 30 ㎛, 5 ㎛ 내지 25 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 10 ㎛ 내지 25 ㎛, 20 ㎛ 내지 50 ㎛, 25 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 30 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 갖는다.
높은 스루풋, 높은 해상도 및 높은 재현가능성 방식으로 스텐실을 제조하기 위하여, 접촉 표면 및 안정 층 양자 모두가 광이미지화 가능한 제제로부터 제조된다. (광이미지화 엘라스토머 조성물에 전구체로서 사용되는) 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제는, 엘라스토머, 가교제, 광개시제, 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 산소 제거제를 포함한다. (안정 층에 전구체로서 사용되는) 광이미지화 가능한 폴리머 제제는, 광이미지화 가능한 폴리머, 선택적인 가교제, 광개시제, 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 산소 제거제를 포함한다.
광이미지화 엘라스토머 조성물에서의 사용에 적합한 엘라스토머들은 UV 흡수 광개시제와 반응적이다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 엘라스토머는 폴리우레탄, 레실린, 엘라스틴, 폴리이미드, 페놀 포름알데히드 폴리머, 폴리디알킬실록산 (예를 들면, 폴리디메틸실록산 "PDMS" 이를테면 Dow Corning, Midland, MI로부터 이용가능한 SYLGARD® 제품들), 천연 고무, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 폴리부타디엔, 스티렌 부타디엔, 니트릴 고무, 수화 니트릴 고무, 클로로프렌 고무 (예를 들면, Farbenfabriken Bayer AG Corp., Leverkusen-Bayerwerk, Germany의 NEOPRENE™ 및 BAYPREN® 로서 이용가능한 폴리클로로프렌), 에틸렌 프로필렌 고무, 에피클로로히드린 고무, 폴리아크릴 고무, 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 플루오로엘라스토머 (예를 들면, 위에서 본원에 기재된 것들), 퍼플루오로엘라스토머, 테트라플루오로에틸렌/프로필렌 고무, 클로로술포네이트화 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 이들의 가교 변이형 (cross-linked variant), 그들의 할로겐화 변이형, 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 엘라스토머 스캠프들을 제조하기 위한 다른 적합한 재료 및 방법들은 U.S. 특허 번호 5,512,131; 5,900,160; 6,180,239; 및 6,776,094; 및 계류 중인 U.S. 공개 번호 2004/0225954에 개시되어 있고, 이들 모두는 본원에 참조에 의해 전부 원용된다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 추가적인 스탬프들 및 스탬프들의 제조 방법은 동시 계류 중인 U.S. 공개 번호 2008/0230773, 2009/0041984 및 U.S. 출원 번호 61/165,755에 제공되고, 이들 모두는 본원에 참조에 의해 전부 원용된다.
몇몇 실시형태들에서, 엘라스토머는 광이미지화 엘라스토머 조성물의 0.5중량% 내지 75중량%, 0.5중량% 내지 65중량%, 0.5중량% 내지 50중량%, 0.5중량% 내지 35중량%, 0.5중량% 내지 25중량%, 0.5중량% 내지 20중량%, 0.5중량% 내지 15중량%, 또는 0.5중량% 내지 10중량%의 농도의 광이미지화 엘라스토머 조성물에 존재한다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머 (예를 들면, Kuraray Co., Ltd., Tokyo, Japan으로부터 이용가능한 HYBRAR® 5125), 아크릴로니트릴 및 부타디엔의 코폴리머, 네오프렌 고무 및 이들의 조합으로부터 선택된 엘라스토머를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 엘라스토머는 광이미지화 엘라스토머 조성물의 30중량% 내지 99중량% 농도로 존재하는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머이다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용에 적합한 엘라스토머는 20 MPa 이하, 15 MPa 이하, 10 MPa 이하, 7.5 MPa 이하, 5 MPa 이하, 또는 2 MPa 이하의 영률 (Young's modulus) 을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용에 적합한 엘라스토머는 2 MPa 내지 20 MPa, 2 MPa 내지 15 MPa, 2 MPa 내지 10 MPa, 5 MPa 내지 20 MPa, 5 MPa 내지 15 MPa, 또는 10 MPa 내지 20 MPa 의 영률을 갖는다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제는 엘라스토머보다 저분자량을 갖는 가교제 및 그 엘라스토머와 반응하는데 적합한 2개 이상의 작용기를 포함한다. 작용기는 비닐, 알릴, 아크릴, 아크릴레이트, 카르복실 등과 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 반응 후에, 가교제는 엘라스토머와 가교 네트워크를 형성하여 광이미지화 엘라스토머 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 사용을 위한 가교제는 프로폭실레이트화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 (예를 들면, Sartomer, Exton, PA로부터의 SR-9003로서 이용가능), 에틸렌 디아크릴레이트 (CAS No. 2274-11-5), 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (CAS No. 26570-48-9), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 부타디엔 디아크릴레이트, 부타디엔 아크릴레이트, 헥사메틸렌 디아크릴레이트 (CAS No. 13048-33-4), 1,6-헥산 디올 디아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트 (예를 들면, SR-306, SR-349, SR-601, SR-602 등으로서 Sartomer로부터 이용가능), 1,12 도데칸디올 디메트아크릴레이트 (예를 들면, SARTOMER® CD262, Sartomer USA, LLC, Exton, PA로서 이용가능), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메티올프로판 에톡시트리아크릴레이트, 및 이들의 조합으로부터 선택된 폴리아크릴레이트를 비한정적으로 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 가교제는 0.5중량% 내지 75중량%, 0.5중량% 내지 65중량%, 0.5중량% 내지 50중량%, 0.5중량% 내지 35중량%, 0.5중량% 내지 25중량%, 0.5중량% 내지 20중량%, 0.5중량% 내지 15중량%, 또는 0.5중량% 내지 10중량%의 농도로 광이미지화 엘라스토머 조성물에서 존재한다. 선택적으로 여기에 기재된 동일한 가교제가 동일한 중량 퍼센트에서 광이미지화 가능한 폴리머 제제 (안정 층) 에 존재할 수도 있다.
기판에 등각 접촉하는데 적합한 균일한 광이미지화 엘라스토머 조성물을 형성하기 위하여, 엘라스토머와 가교제가 상분리하지 않는 것이 중요하다. 몇몇 실시형태들에서, 가교제의 농도는 엘라스토머의 농도에 대해서 결정된다. 예를 들면, 가교제 및 엘라스토머는 1 : 1 내지 1 : 100, 1 : 1 내지 1 :50, 1 : 1 내지 1 : 10, 1 : 1 내지 1 : 5, 1 : 2 내지 1 : 80, 1 : 2 내지 1 : 50, 1 : 2 내지 1 : 10, 1 : 2 내지 1 : 5, 1 : 2.5 내지 1 : 50, 1 : 2.5 내지 1 : 20, 1 : 2.5 내지 1 : 10, 1 : 2.5 내지 1 :5, 1 : 3 내지 1 : 50, 1 : 3 내지 1 : 20, 1 : 3 내지 1 : 10, 또는 1 : 3 내지 1 : 5의 비로 존재할 수 있다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및 광이미지화 가능한 폴리머 제제는 200 ㎚ 과 400 ㎚ 사이의 흡광도를 갖는 광개시제를 포함한다. 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 제제에서의 사용에 적합한 광개시제는 α-아미노케톤 (예를 들면, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY로부터의 DAROCUR® 1173), α-아미노케톤 (예를 들면, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY로부터의 IRGACURE® 379), 벤조페논 유도체 (예를 들면, Lamberti S.p.A.로부터 이용가능한 Esacure TZT), 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온 (예를 들면, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY로부터 IRGACURE® 651로서 이용가능), bis(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 (예를 들면, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY로부터 IRGACURE® 819 로서 이용가능), 4-(2-히드록시에톡시)페닐-(2-히드록시-2-프로필)케톤 (예를 들면, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY로부터 IRGACURE® 2959로서 이용가능), 디-(4-tert-부틸시클로헥실)-페록시디카르보네이트 (예를 들면, PERKADOX® 16, Akzo Nobel N.V., Amsterdam, NL로서 이용가능), 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온 (예를 들면, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY로부터 IRGACURE® 907로서 이용가능) 등과 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 광개시제는 제제의 0.01 중량% 내지 20중량%, 0.01 중량% 내지 10중량%, 0.01 중량% 내지 5중량%, 0.01 중량% 내지 1 중량%, 0.05중량% 내지 15중량%, 0.05중량% 내지 10중량%, 0.1 중량% 내지 10중량%, 0.5중량% 내지 10중량%, 또는 1 중량% 내지 10중량%의 농도로 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 폴리머 제제에 존재한다.
몇몇 실시형태들에서, 광개시제들의 조합은 본 발명의 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 제제에 존재한다. 어느 특정 이론에 얽매이지 않으며, 2 이상의 광개시제들의 조합은 반응 동안 광활성화 종의 확산 레이트의 차이 및/또는 더 넓은 스펙트럼 커버리지를 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 광개시제의 농도는 서로 독립적으로 선택될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 제제는 0.01중량% 내지 20중량%, 0.01중량% 내지 10중량%, 또는 0.01중량% 내지 5중량%의 농도의 제 1 광개시제 및 0.01중량% 내지 20중량%, 0.01중량% 내지 10중량%, 또는 0.01중량% 내지 5중량%의 농도의 제 2 광개시제를 포함한다.
양쪽 모두의 박막 및/또는 벌크 광개시제는 제제들과 함께 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 박막 광개시제는 제제의 0.01중량% 내지 10중량%의 농도로 존재하고, 벌크 광개시제는 제제의 0.01중량% 내지 10중량%의 농도로 존재한다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 폴리머 제제에서의 사용에 적합한 유리 라디칼 제거제는 폴리페놀, 벤조페논, α-히드록시케톤 (예를 들면, Lamberti SpA로부터의 ESACURE® DPL로서 이용가능), 히드로퀴논 (예를 들면, 모노메틸히드로퀴논, tert-부틸히드로퀴논 등), 라우릴-N,N-디에틸아미노페닐술포닐펜타디에노에이트 등과 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 유리 라디칼 제거제는 제제의 0.01중량% 내지 15중량%, 0.01중량% 내지 10중량%, 0.01중량% 내지 5중량%, 0.01중량% 내지 2.5중량%, 또는 0.01중량% 내지 1중량% 0.1중량% 내지 15중량%, 0.5중량% 내지 15중량%, 1중량% 내지 15중량%, 2중량% 내지 15중량%, 또는 5중량% 내지 15중량%의 농도로 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 폴리머 제제에 존재한다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 폴리머 제제에서의 사용에 적합한 산소 제거제는 페놀 및 이의 유도체 등을 비한정적으로 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 산소 제거제는 제제의 0.01중량% 내지 10중량%, 0.01중량% 내지 5중량%, 0.01중량% 내지 2.5중량%, 0.01중량% 내지 1중량%, 0.05중량% 내지 5중량%, 또는 0.1중량% 내지 2중량%의 농도로 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 폴리머 제제에 존재한다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은, 30중량% 내지 99중량% 농도의 엘라스토머, 0.5중량% 내지 65중량% 농도의 가교제, 0.01중량% 내지 20중량% 농도의 광개시제, 0.01중량% 내지 15중량% 농도의 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 0.01중량% 내지 10중량% 농도의 산소 제거제를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 엘라스토머 조성물은, 15중량% 내지 30중량% 농도의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 1부피% 내지 20부피% 농도의 프로폭실레이트화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 0.01중량% 내지 20중량% 농도의 광개시제, 0.01중량% 내지 5중량% 농도의 제 2 광 개시제, 및 0.01중량% 내지 5중량% 농도의 라우릴-N,N-디에틸아미노페닐술포닐펜타디에노에이트 (유리 라디칼 제거제) 를 포함한다.
위에 논의된 바처럼, (안정 층에 전구체로서 사용되는) 광이미지화 가능한 폴리머 제제는, 광이미지화 가능한 폴리머, 선택적인 가교제, 광개시제, 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 산소 제거제를 포함한다. 안정 층에 따른 사용에 적합한 광이미지화 가능한 폴리머는, 비한정적으로, 아크릴 기를 포함하는 폴리우레탄 폴리머 (예를 들면, Cytec Industries, Inc., Wilmington, DE로부터 이용가능한 EBECRYL® 280/15IB 와 같은 지방족 우레탄 디아크릴레이트), 비닐-말단 모노머 (예를 들면, 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온), 메르카판-말단 모노머 (예를 들면, 펜타에리트리톨 테트라키스 (2-메르캅토아세테이트)) 등과 이들의 조합과 같은 하나 광반응성 기들을 갖는 폴리머들을 포함한다. 광이미지화 가능한 폴리머는 제제의 1중량% 내지 99중량%, 2중량% 내지 98중량%, 5중량% 내지 95중량%, 10중량% 내지 95중량%, 25중량% 내지 95중량%, 50중량% 내지 95중량%, 75중량% 내지 95중량%, 또는 25중량% 내지 75중량%의 농도로 존재한다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 가능한 폴리머 제제는, 5중량% 내지 99중량% 농도의 지방족 우레탄 디아크릴레이트 폴리머, 선택적인 0.5중량% 내지 90중량% 농도의 가교제, 0.01중량% 내지 10중량% 농도의 광개시제, 0.01중량% 내지 15중량% 농도의 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 0.01중량% 내지 10중량% 농도의 산소 제거제를 포함한다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및 광이미지화 가능한 폴리머 제제는 용액, 현탁액, 겔, 반고체, 또는 고체 형태일 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 제제는 용매 (solvent) 를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 용매는 25℃에서 30 mm Hg 이하의 증기압을 갖는다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 용매는, 선택적으로 치환 알킬 용매 (예를 들면, 헥산), 방향족 용매 (예를 들면, 크실렌, 톨루엔 등), 아미드 (예를 들면, NMP, DMF, DMA 등) 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 및/또는 광이미지화 가능한 폴리머 제제는, 0.001 중량% 내지 100 중량% (즉, 100 mL 용매 당 0.001-100 g) 의 농도로 용매와 선택적으로 현탁, 용해 또는 그렇지 않으면 결합될 수 있다. 다음의 조성물들은 제제 및 조성물들의 고형 함량에 관하여 기재된다. 용액 또는 현탁액으로 제공된 제제는 기판 상에 스핀 코팅 (spin-coating) 또는 드로우 코팅 (draw-coating) 될 수 있다. 제제로 기판을 코팅한 후에, 코팅은 UV 광에 노출되고 광이미지화 코팅은 톨루엔 등의 적합한 현상제로 현상된다.
어느 특정 이론에 얽매이지 않으며, 광이미지화 가능한 폴리머 제제 및 광이미지화 가능한 엘라스토머 조성물은 유리, 플라스틱, 금속, 또는 비닐, 아크릴 또는 다른 UV 반응성 관능기로 관능화된 다른 재료들에 강하게 접착된다.
도 1을 참조하면, 다공질 백킹 (102) 은 안정 층 (105) 에 부착되는데 적합한 재료를 포함하고, 그를 통해 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖는다. 다공질 백킹 (102) 은 두께 (122) 를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 다공질 백킹은 1 ㎛ 내지 1 mm, 1 ㎛ 내지 500 ㎛, 1 ㎛ 내지 250 ㎛, 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 1 ㎛ 내지 25 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 2 ㎛ 내지 1 mm, 2 ㎛ 내지 500 ㎛, 2 ㎛ 내지 100 ㎛, 2 ㎛ 내지 50 ㎛, 2 ㎛ 내지 25 ㎛, 2 ㎛ 내지 10 ㎛, 5 ㎛ 내지 1 mm, 5 ㎛ 내지 500 ㎛, 5 ㎛ 내지 100 ㎛, 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 25 ㎛, 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 약 1 ㎛, 약 2.5 ㎛, 약 5 ㎛, 약 10 ㎛, 또는 약 20 ㎛의 두께를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 다공질 백킹은 약 50 ㎛ 이하, 약 30 ㎛ 이하, 또는 약 20 ㎛ 이하의 직경을 갖는 직조 섬유들의 유연성 메시를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 다공질 백킹은 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 1 ㎛ 내지 75 ㎛, 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 1 ㎛ 내지 25 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 5 ㎛ 내지 100 ㎛, 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 10 ㎛ 내지 100 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 20 ㎛ 내지 100 ㎛, 20 ㎛ 내지 75 ㎛, 또는 50 ㎛ 내지 100 ㎛의 개구를 갖는 유연성 메시를 포함한다.
본 발명에 따른 사용에 적합한 유연성 메시들은 폴리머 (예를 들면, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스티렌, 나일론, 폴리카보네이트, 폴리락트산 등), 유리섬유, 스테인레스 강 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 5 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는 다공질 멤브레인이 유연성 메시에 부착되고, 유연성 메시는 다공질 멤브레인의 공경보다 큰 측면 치수를 갖는 개구들을 갖는다. 그러한 실시형태들에서, 다공질 멤브레인은 안정 층 및 유연성 메시의 전면과 접촉한다. 몇몇 실시형태들에서, 다공질 멤브레인은 15 ㎛이하, 10 ㎛ 이하, 7.5 ㎛ 이하, 또는 5 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 다공질 백킹에서의 사용을 위한 다공질 멤브레인은 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 7.5 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 15 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 7.5 ㎛, 5 ㎛ 내지 15 ㎛, 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 또는 7.5 ㎛ 내지 15 ㎛의 평균 공경을 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 다공질 멤브레인은 500 ㎚ 내지 20 ㎛, 500 ㎚ 내지 15 ㎛, 500 ㎚ 내지 10 ㎛, 500 ㎚ 내지 5 ㎛, 500 ㎚ 내지 2.5 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 20 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 15 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 15 ㎛, 또는 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는다.
다공질 멤브레인은 다양한 재료들을 이용하여 유연성 메시에 부착될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 다공질 멤브레인은 열처리된 폴리머를 포함하는 층에 의해 유연성 메시에 부착된다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 열처리된 폴리머는 비한정적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 이들의 조합과 같은 폴리올레핀을 포함한다.
이러한 배열을 포함하는 단면 개략도가 도 2a에 제공되어 있다. 도 2a를 참조하면, 스텐실 (200) 은, 두께 (227) 을 갖는 유연성 메시 (207) 를 포함하는 다공질 백킹 (102) 을 포함한다. 유연성 메시 (207) 는 열처리된 폴리머 (예를 들면, 폴리올레핀) 을 포함하는 층 (209) 에 의해 (두께 (228) 를 갖는) 다공질 멤브레인 (208) 에 부착된다. 스텐실 (200) 은 또한 다공질 멤브레인 (208) 을 통해 유연성 다공질 백킹 (102) 에 부착된 안정 층 (105) 을 포함한다. 광이미지화 엘라스토머 조성물을 포함하는 접촉층 (103) 이 안정 층에 부착되고, 접촉층 (103) 은 측면 치수들 (210-212) 을 갖고, 그들 중 적어도 하나는 50㎛ 이하이고, 측면 치수들은 스텐실의 스텐실 접촉층에서 개구들 (204-206) 을 정의한다.
도 2a를 참조하면, 몇몇 실시형태들에서, 접촉층 (203) 은 오목 또는 "컵" 형상을 갖고 여기에서 접촉층의 외부 에지들 (223) 이 접촉 표면으로부터 돌출한다. 어느 특정 이론에 얽매이지 않으며, 돌출 에지 (즉, 오목한 형상) 을 갖는 접촉층을 포함하는 스텐실은 특히 현저한 토포그래피 피쳐들을 갖는 기판 또는 거친 기판을 패턴화하는데 특히 적합할 수 있다. 예를 들면, 전자 애플리케이션들, 디스플레이 디바이스 컴포넌트들, 윈도우 등에서의 사용에 적합한 많은 기판들은 거친 표면을 필요로 한다. 본 발명의 스텐실들은 기판에 등각 접촉할 수 있는 접촉 표면을 포함하고, 거칠고 고르지 않은 기판들에 대해 접촉 표면의 에지 상의 돌출부의 추가는 스텐실의 에지들에서의 불완전한 실링 또는 접촉 표면의 왜곡에 기인한 피쳐 치수의 손실 없이 등각 접촉을 가능하게 할 수 있다.
몇몇 실시형태들에서, 유연성 다공질 백킹은 안정 층 및 유연성 메시에 부착된 나노와이어들의 층을 포함한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 나노와이어들은 특히 조성에 의해 한정되지 않고, 금속, 세라믹, 폴리머 (예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐피롤리돈 등), 및 탄소 나노와이어 등과 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들은 예를 들면 본원에 참조에 의해 전부 원용된 U.S. 출원 번호 12/578,219 및 61/227,336에서 설명된 전기방사 (electrospinning) 프로세스에 의해 제조되거나 및/또는 조성물을 갖는다. 나노와이어들은 또한, 예를 들면 본원에 참조에 의해 전부 원용된 U.S. 출원 번호 61/243,917에 설명된 바처럼 멜트 블로잉 (melt-blowing) 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 위에서 설명된 다공질 멤브레인에 유사하게, 나노와이어들의 층은 다공질 평탄화 층을 제공하여, 안정 층이 유연성 메시를 포함하는 유연성 다공질 백킹에 부착될 수 있는 한편, 식각 페이스트가 유연성 다공질 백킹을 통하여 흐르는 것을 가능하게 하도록 할 수 있다.
나노와이어들의 층은 접착제 (예를 들면, 에폭시, 폴리우레탄 등), 용매 이용 용접 (solvent-assisted welding), 열처리, 압력 및 이들의 조합을 이용하여 유연성 메시에 부착될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들의 층은 유연성 메시상에 직접 전기방사 또는 멜트 블로잉되고 공유 결합에 의해 유연성 메시에 접착된다.
몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛, 150 ㎚ 내지 10 ㎛, 200 ㎚ 내지 5 ㎛, 300 ㎚ 내지 10 ㎛, 500 ㎚ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 2 ㎛ 내지 10 ㎛, 150 ㎚ 내지 5 ㎛, 200 ㎚ 내지 5 ㎛, 또는 200 ㎚ 내지 2 ㎛의 평균 직경을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들의 층은 500 ㎚ 내지 20 ㎛, 500 ㎚ 내지 15 ㎛, 500 ㎚ 내지 10 ㎛, 500 ㎚ 내지 5 ㎛, 500 ㎚ 내지 2.5 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 20 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 15 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 15 ㎛, 또는 10 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는다.
이러한 배열을 포함하는 단면 개략도가 도 2b에 제공되어 있다. 도 2b를 참조하면, 스텐실 (250) 은, 두께 (227) 을 갖는 유연성 메시 (207) 를 포함하는 다공질 백킹 (102) 을 포함한다. 유연성 메시 (207) 은 (두께 (278) 을 갖는) 나노와이어들의 층 (258) 에 부착된다. 스텐실 (200) 은 또한 다공질 멤브레인 (208) 을 통해 유연성 다공질 백킹 (102) 에 부착된 안정 층 (105) 을 포함한다. 광이미지화 엘라스토머 조성물을 포함하는 접촉층 (103) 이 안정 층에 부착되고, 접촉층 (103) 은 측면 치수들 (210-212) 을 갖고, 그들 중 적어도 하나는 50㎛ 이하이고, 측면 치수들은 스텐실의 스텐실 접촉층에서 개구들 (204-206) 을 정의한다. 위에서 논의된 바처럼, 몇몇 실시형태들에서, 접촉층 (203) 은 오목 또는 "컵" 형상을 갖고 여기에서 접촉층의 외부 에지들 (223) 이 접촉 표면으로부터 돌출한다.
스텐실의 제조를 위한 프로세스들
본 발명은 스텐실의 제조 방법에 관한 것이고, 그 제조 방법은 다음을 포함한다:
광학적으로 투명한 패턴을 형성하는 적어도 하나의 광 차단 영역을 포함하는 마스터 (master) 상에 리프트오프 (lift-off) 층을 배치하는 단계;
리프트오프 층 상에 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 (formulation) 를 배치하는 단계;
50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머를 포함하는 접촉층을 형성하기 위하여 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제를 조사 및 현상하는 단계;
접촉층 상에 광이미지화 가능한 제제를 배치하는 단계;
광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 접촉시키는 단계;
접촉층과 유연성 다공질 층 양쪽 모두에 부착된 안정 층을 형성하기 위하여 광이미지화 가능한 제제를 조사하는 단계로서, 안정 층은 50 이상의 Shore Type D 경도를 갖고, 접촉층과 실질적으로 동일한 측면 치수를 갖는, 상기 광이미지화 가능한 제제를 조사하는 단계; 및
스텐실로부터 리프트오프 층을 분리 또는 제거하여 마스터로부터 스텐실을 제거하는 단계.
도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 프로세스를 예시하는 단면 개략도를 제공한다. 도 3a를 참조하면, 적어도 하나의 광 차단 영역 (302) 을 포함하는 마스터 (301) 가 제공된다. 마스터는 그 위에 성막된 리프트오프 층 (303) 을 포함한다.
리프트오프 층으로서 사용에 적합한 재료는 자외선 및/또는 가시광선에 적어도 부분적으로 투명한 수용성 폴리머들을 포함한다. 본원에 사용된 바처럼, 수용성 폴리머들은 실온의 물에서 매우 수용성, 자유롭게 수용성, 수용성 및/또는 적게 수용성인 그러한 것들을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용에 적합한 수용성 폴리머는 실온 (약 20℃ 내지 25℃) 의 물에서 100 mL 당 100 g 이상, 100 mL 당 10g 이상, 100 mL 당 3.3g 이상, 또는 100 mL 당 1g 이상의 용해도를 갖는다. 본 발명에 따른 리프트오프 층으로서 사용에 적합한 수용성 폴리머는 폴리비닐 알코올, 히드록시알킬 셀룰로스 (예를 들면 히드록시에틸셀룰로오스 등), 폴리사카라이드, 폴리비닐피롤리돈 등과 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 폴리머들은 광학적으로 투명한 막을 형성하고, 본원에서 사용되는 바처럼 광학적으로 투명한 막은 230 ㎚ 내지 600 ㎚, 250 ㎚ 내지 550 ㎚, 250 ㎚ 내지 500 ㎚, 250 ㎚ 내지 450 ㎚, 250 ㎚ 내지 400 ㎚, 275 ㎚ 내지 500 ㎚, 또는 300 ㎚ 내지 450 ㎚의 파장의 자외선 및/또는 가시광선 범위에서 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상의 (100 ㎛의 두께를 갖는 박막에 대한) 최소 투명도를 지칭한다.
도 3a를 참조하면, 다음으로 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제는 리프트오프 층 (303) 상에 배치된다 (310). 배치에 적합한 방법들은 스핀 코팅, 화학 기상 증착, 스프레잉, 압출, 닥터 블레이딩 등을 비한정적으로 포함할 수도 있다. 도 3b를 참조하면, 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 (311) 는 본원에서 전술된 조성을 갖는다. 구체적으로, 몇몇 실시형태들에서, 프로세스는 5 내지 95의 Shore Type A 경도를 갖는 광이미지화 엘라스토머를 제공하는데 적합한 광이미지화 엘라스토머 제제를 배치하는 단계를 포함한다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 (311) 는 스텐실에 대한 바람직한 접촉층 두께를 제공하는데 적합한 두께를 갖는다. 막에 대한 통상적인 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 다음으로 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제가 조사된다 (320).
도 3c를 참조하면, 광 (321) 은 마스터의 이면 (301) 을 향해 보내지고, 마스터에 있는 개구들 (322) 을 통과한다. 패턴화된 마스터를 통과하는 광에 노출된 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제의 볼륨들은 가교된다. 광 (321) 은 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제에 존재하는 광개시제에 의한 흡수에 적합한 파장을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 광 (321) 은 200 ㎚ 내지 600 ㎚, 230 ㎚ 내지 450 ㎚, 약 250 ㎚, 약 275 ㎚, 약 300 ㎚, 또는 약 350 ㎚의 파장을 갖는다. 배치 및 조사 후에, 다음으로 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제가 현상된다 (330).
현상 (330) 은 조사되지 않은 광이미지화 제제의 볼륨들의 용해에 적합한 용매에 광이미지화 엘라스토머 제제를 노출시키는 것을 포함한다. 반대로, 조사된 광이미지화 엘라스토머 제제의 부위들은 가교되고 현상제 용액에서 용해되지 않는다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 가능한 엘라스토머성 제제는 조사 및 현상 전에 실질적으로 상분리하지 않는다. 청구된 본 발명에 따른 사용에 적합한 현상제들은 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제에 대해 캐리어로서 사용에 적합한 것으로서 본원에서 설명된 용매들을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 마스터는 현상 동안 가열된다.
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 가능한 엘라스토머성 제제는 조사 및 현상 전에 실질적으로 상분리하지 않는다. 상분리는 균질한 혼합물로부터 수십 미크론 정도 이상의 마이크로- 및/또는 매크로- 도메인들을 포함하는 이질적인 조성물로의 성분들의 디믹싱 (de-mixing) 을 지칭한다. 상분리는 조사 및 현상 후에 접촉층의 특성 및/또는 조성을 분석하는 것에 의해 검출될 수 있다. 예를 들면, 조사 및 현상 이전의 상분리는, 예를 들면 조성 기울기, 마이크로-도메인 등을 갖는 접촉층의 형성을 초래할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 현상은, 광이미지화 엘라스토머를 포함하는 접촉층 (332) 을 제공한다. 접촉층 (332) 이 리프트오프 층 (303) 상에 있고, 접촉층에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되고 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수 (333-335) 를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 개구들의 측면 치수 (333-335) 중 적어도 하나는 1 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 다음으로, 광이미지화 가능한 제제가 접촉층 상에 배치된다 (340).
도 3e를 참조하면, 광이미지화 가능한 제제 (341) 가 접촉층 (332) 을 코팅한다. 예를 들면, 광이미지화 가능한 제제의 점도 및 용매 농도를 조정하는 것에 의하여, 등각 코팅 (conformal coating) 또는 평탄화 코팅 (planarizing coating) 이 접촉층 상에 형성될 수 있다. 광이미지화 가능한 제제 (341) 는 본원에서 전술된 조성을 갖는다. 구체적으로, 프로세스는 50 이상의 Shore Type D 경도를 갖는 안정 층을 제공하는데 적합한 광이미지화 제제를 배치하는 단계를 포함한다. 광이미지화 가능한 제제 (341) 는 스텐실에 대한 바람직한 안정 층 두께를 제공하는데 적합한 두께를 갖는다. 막에 대한 통상적인 두께는 5 ㎛ 내지 50 ㎛이다.
몇몇 실시형태들에서, 접촉층 상에 광이미지화 가능한 제제를 배치하기 전에, 접촉층이 산소 플라즈마로 처리되고 접착 증진제가 산소 플라즈마 처리된 접촉층 상에 배치된다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 접착 증진제는 트리클로로(비닐)실란, 트리메톡시(비닐)실란, 트리에톡시(비닐)실란, 2-아크릴옥시에톡시트리메톡시 실란, 2-아크릴옥시에톡시트리에톡시 실란, 2-아크릴옥시에톡시트리클로로실란, N-3-아크릴옥시-2-히드록시프로필-3-아미노프로필트리에톡시실란, 아크릴옥시메틸트리메톡시실란, 아크릴옥시메틸트리에톡시실란, 아크릴옥시메틸트리클로로실란, 아크릴옥시메틸 펜에틸트리메톡시실란, 3-N-알릴아미노프로필트리메톡시 실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 알릴트리클로로실란 등과 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 접착 증진제를 배치하는데 적합한 방법들은 스핀 코팅, 스프레잉, 화학 기상 증착, 브러싱, 플로잉, 딥코팅 등을 포함한다. 선택적으로 접착 증진제는 불활성 기체 또는 액체 캐리어를 사용하여 접촉층 상에 배치될 수 있다.
접촉층 상에 광이미지화 가능한 제제를 배치한 후에, 다음으로 유연성 다공질 백킹이 광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 접촉된다 (350).
몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 접촉 (350) 시키기 전에, 유연성 다공질 백킹의 표면이 산소 플라즈마 처리된다. 몇몇 실시형태들에서, 광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 접촉 (350) 시키기 전에, 접착 증진제가 산소 플라즈마 처리된 유연성 다공질 백킹 상에 성막된다. 유연성 다공질 백킹을 처리하는데 적합한 접착 증진제 및 배치 방법은 본원에서 전술된 것들을 포함한다.
도 3f를 참조하면, 광이미지화 가능한 제제와 유연성 다공질 백킹을 접촉시키는 것은, 접촉층 (332) 및 리프트오프 층 (303) 을 코팅하는 광이미지화 가능한 제제 (341) 와 접촉하는 유연성 다공질 백킹 (352) 을 포함하는 구조를 제공한다. 광이미지화 가능한 제제가 조사된다 (360).
도 3g를 참조하면, 광 (361) 은 마스터의 이면 (301) 을 향해 보내지고, 마스터에 있는 개구들 (322) 을 통과한다. 패턴화된 마스터를 통과하는 광에 노출된 광이미지화 가능한 제제의 볼륨들은 가교된다. 광 (361) 은 광이미지화 가능한 제제에 존재하는 광개시제에 의한 흡수에 적합한 파장을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 광 (361) 은 200 ㎚ 내지 600 ㎚, 230 ㎚ 내지 450 ㎚, 약 250 ㎚, 약 275 ㎚, 약 300 ㎚, 또는 약 350 ㎚의 파장을 갖는다. 광이미지화 가능한 제제의 조사에 사용되는 광 (361) 의 파장(들) 은 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제의 조사에 사용된 광의 파장(들) 과 같거나 또는 상이할 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 조사는 광이미지화 제제와 유연성 다공질 백킹을 접촉시키기 전에 수행된다. 배치 및 조사 후에, 광이미지화 제제가 현상된다 (370).
전술한 바처럼, 현상 (370) 은 조사되지 않은 광이미지화 제제의 볼륨들의 용해에 적합한 용매에 광이미지화 제제를 노출시키는 것을 포함한다. 반대로, 조사된 광이미지화 제제의 부위들은 가교되고 현상제 용액에서 용해되지 않는다. 청구된 본 발명에 따른 사용에 적합한 현상제들은 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제에 대해 캐리어로서 사용에 적합한 것으로서 본원에서 설명된 용매들을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 마스터는 현상 동안 가열된다. 위에서 논의된 바처럼, 조사 및 현상 이전의 상분리는, 예를 들면 조성 기울기, 마이크로-도메인 등을 갖는 안정 층의 형성을 초래할 수 있다.
도 3h를 참조하면, 현상 (370) 은 접촉층 (332) 과 실질적으로 같은 측면 치수들을 갖고 이에 부착되는 광이미지화 제제를 포함하는 안정 층 (371) 에 부착된 유연성 다공질 백킹 (352) 를 포함하는 스텐실 (371) 을 제공한다. 접착층 (332) 은 리프트오프 층 (303) 상에 형성된다. 다음으로, 스텐실 (371) 이 마스터로부터 제거된다 (380).
제거 (380) 는 리프트오프 층으로부터 스텐실을 분리 및/또는 스텐실로부터 리프트오프 층을 제거하는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 그 제거는 수성 용매와 같은 적합한 용매에서 리프트오프 층을 용해하는 것을 포함한다. 제거는 또한 리프트오프 층을 가열하는 것, 리프트오프 층을 소니케이트 (sonicate) 하는 것, 리프트오프 층에 기계적 힘을 가하는 것 등과 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 3g를 참조하면, 제거 (380) 는 유연성 다공질 백킹 (352), 안정 층 (372) 및 접촉층 (332) 을 포함하는 스텐실 (371) 을 제공한다. 접촉층 (332) 은 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수 (333-335) 를 갖는 적어도 하나의 개구 (373-375) 를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 접촉층은 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖고 안정 층은 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 갖는다.
유연성 다공질 백킹은 안정 층 및 유연성 메시에 부착된 나노와이어들의 층을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 나노와이어들은 특히 조성에 의해 한정되지 않고, 금속, 세라믹, 폴리머 (예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등), 및 탄소 나노와이어 등과 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들은 예를 들면, 본원에 참조에 의해 전부 여기에 원용된 U.S. 출원 번호 12/578,219 및 61/227,336에서 설명된 전기방사 (electrospinning) 프로세스에 의해 제조되거나 및/또는 조성물을 갖는다. 나노와이어들은 또한, 본원에 참조에 의해 전부 원용된 U.S. 출원 번호 61/243,917에 설명된 바처럼 멜트 블로잉 (melt-blowing) 프로세스에 의해 제조될 수 있다.
어느 특정 이론에 한정되지 않으며, 나노와이어들의 층은 다공질 평탄화 층을 제공하여, 안정 층이 그에 부착되게 할 수 있다. 나노와이어들의 층은 유연성 메시 및/또는 안정 층에, 접착제 (예를 들면, 에폭시, 폴리우레탄 등) 를 이용하여, 그들의 표면 상에 반응성 관능기를 갖는 나노와이어들을 배치하는 것에 의해, 용매 이용 용융 또는 용접을 이용하여, 비용매를 이용한 습윤화 다음 압축을 이용하여, 열처리, 압력 및 이들의 조합을 이용하여 부착될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 비한정적으로 이소프로필 알코올 (IPA), 아세톤, 디클로로메탄 (DCM), 트리클로로아세트 산 (TCA) 등과 이들의 조합 (예를 들면, 1 : 1 TCA 및 DCM) 등의 용매를 이용한 미량 용매 (trace solvent) 또는 처리가 나노와이어들을 유연성 메시에 용접하기 위해 사용된다. 몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들의 층은 유연성 메시상에 직접 전기방사 또는 멜트 블로잉되고 공유 결합에 의해 유연성 메시에 접착된다.
몇몇 실시형태들에서, 나노와이어들의 층은 유연성 메시에 접착되고, 접촉층의 적어도 일부와 접촉되기 전에, 본원에서 전술된 바처럼, 산소 플라즈마 및/또는 접착 증진제로 처리된다.
유연성 다공질 백킹은 다공질 멤브레인을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 프로세스는 유연성 메시와 15 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는 다공질 멤브레인을 포함하는 어셈블리를 어닐링하는 단계를 포함하고, 그 어닐링은 멤브레인과 메시 사이에 복수의 올레핀 함유 입자들을 용융시키며, 그에 의해 다공질 멤브레인을 유연성 메시에 부착시킨다. 예를 들면, 복수의 폴리올레핀 함유 펠릿들은 유연성 메시 상에 놓이고 다공질 멤브레인은 그위에 배치된다. 다음으로 어셈블리는 고형 부재들 사이에 놓이고, 압력과 열이 그에 가해져 폴리올레핀 함유 입자들을 용융시킨다. 가열 시간 및 온도, 및 그 구조에 가해진 압력은 변화될 수 있다. 그 온도는 다공질 멤브레인과 직조 메시 사이에 위치된 플라스틱 마이크로입자들의 "연화" (softening) 영역 내에 유지되야 한다. 그 온도가 불충분하면, 입자들이 용융하지 않고 다공질 멤브레인과 직조 메시가 서로 접착되지 않는다. 하지만, 샌드위치 구조가 과도하게 또는 너무 오랜 시간 기간 동안 가열되면, 멤브레인에 있는 기공들이 실링된다. 본 발명에 따른 사용을 위한 방법들은 또한 본원에 참조에 의해 전부 원용된 U.S. 특허 번호 4,963,261에 개시되어 있는 것들을 포함한다.
본 발명에 따른 사용에 적합한 폴리올레핀 함유 입자들은 크기 및 형상이 특히 제한되지는 않고 비한정적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 이들의 조합과 같은 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 폴리올레핀 함유 입자는 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 2 ㎛ 내지 75 ㎛, 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 40 ㎛의 평균 측면 치수를 갖는다.
도 4a 내지 도 4c는 다공질 멤브레인을 유연성 메시에 부착하는데 적합한 프로세스의 개략 단면도를 제공한다. 도 4a를 참조하면, 폴리올레핀을 포함하는 복수의 입자들 (402) 이 유연성 메시 (401) 상에 배치된다. 삽입도 (405) 는 약 30 ㎛의 평균 직경을 갖는 인터로킹 폴리에틸렌 섬유들 (406) 을 포함하는 대표적인 유연성 메시의 SEM 이미지를 제공한다. 다음으로, 다공질 멤브레인이 폴리올레핀 함유 입자들과 접촉된다 (410).
도 4b를 참조하면, 결과적인 구조는 다공질 멤브레인 (411) 과 유연성 메시 (401) 사이에 복수의 폴리올레핀 함유 입자들 (402) 를 포함한다. 평판들 (412) 이 유연성 메시 (401) 및 다공질 멤브레인 (411) 의 이면들과 접촉되고, 압력 (413 및 414) 이 그 판들 중 하나 또는 양자 모두에 가해진다. 판으로서 사용에 적합한 재료는 금속, 실리콘 웨이퍼, 유리, 세라믹 등을 포함한다. 100 psi 내지 15,000 psi, 150 psi 내지 10,000 psi, 또는 500 psi 내지 5,000 psi의 압력이 그 판들 중 하나 또는 양자 모두에 가해질 수 있다. 선택적으로 열 에너지가, 그 구조에 가압 전, 중 및/또는 후에, 가해질 수 있다 (이는 판들 사이에 약 50℃ 내지 약 300 ℃ 의 온도를 초래한다). 압력 및/또는 열 에너지는 폴리올레핀 함유 입자들을 용융시키고 다공질 멤브레인 (411) 을 유연성 메시 (401) 에 부착시킨다. 판들은 유연성 다공질 백킹을 제공하기 위해 제거된다 (420).
도 4c를 참조하면, 유연성 다공질 백킹 (421) 이 제공되며, 유연성 다공질 백킹은 다공질 멤브레인 (411), 유연성 메시 (401) 및 그 사이에 폴리올레핀을 함유하는 접착제 층 (422) 을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 다공질 멤브레인 (411) 은 15 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는다.
본 발명의 스텐실들은 튼튼하고 접촉층의 표면의 열화 없이 다수회 이용될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실은 그로부터 제조된 패턴의 측면 치수에 있어서, 약 5% 이상 또는 약 10% 이상의 편차를 나타내기 전에 적어도 50, 적어도 100, 적어도 200, 또는 적어도 500 패턴들을 패턴화할 수 있다.
식각 페이스트
본 발명의 프로세스는 기판을 패턴화하기 위해 식각 페이스트를 이용한다. 특정 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실에 따른 사용을 위한 식각 페이스트는 100 센티푸아즈 (cP) 이상의 점도를 갖는 요변성 혼합물이다. 일반적으로, 식각 페이스트는 하나 보다 많은 성분을 포함한다. 본원에 사용된 바처럼, "식각 페이스트"는 또한 겔, 크림, 글루 (glue), 접착제 및 임의의 다른 점성 액체 또는 반고체를 지칭할 수 있다.
식각 페이스트는, 기판의 일부를 제거하기 위해 기판과 반응할 수 있는 성분을 지칭하는 "에천트 (etchant)" 를 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 에천트는 식각 페이스트의 5중량% 내지 80중량%, 5중량% 내지 75중량%, 또는 10중량% 내지 75중량% 농도로 존재한다. 적합한 에천트들은 산성, 염기성 및 불소계 에천트, 및 이들의 조합을 포함한다. 다양한 재료들과의 반응을 위한 에천트들은 화학 분야에서 잘 알려져 있다.
산성 에천트들은 질산, 황산, 트리플루오로메탄술폰산, 플루오로술폰산, 트리플루오로아세트산, 트리클로로아세트산, 인산, 불산, 염화수소산 (HCl), HCl 및 페릭 클로라이드, 브롬화 수소산, 카보레인 산, 타르타르산, 옥살산, 및 이들의 조합을 포함한다.
염기성 에천트들은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화테트라알킬암모늄, 암모니아, 에탄올아민, 에틸렌디아민 및 이들의 조합을 포함한다.
불소계 에천트들은 불화 암모늄, 불화 리튬, 불화 나트륨, 불화 칼륨, 불화 루비듐, 불화 세슘, 불화 프랑슘, 불화 안티몬, 불화 칼슘, 테트라플루오로붕산 암모늄, 테트라플루오로붕산 칼륨, 및 이들의 조합을 포함한다.
본 발명에 따른 사용에 적합한 식각 페이스트는 HIPERETCH® 및 SOLARETCH® (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) 을 비한정적으로 포함한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 에천트를 함유하는 추가 식각 페이스트 조성물들은 U.S. 특허 번호 5,688,366 및 6,388,187; 및 U.S. 공개 번호. 2003/0160026; 2004/0063326; 2004/0110393; 및 2005/0247674에 개시되어 있고, 이들은 본원에 참조에 의해 전부 원용된다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실의 이면에의 도포시 및/또는 기판과의 반응 시에, 본 발명의 식각 페이스트는 100 cP 내지 10,000 cP, 100 cP 내지 5,000 cP, 100 cP 내지 1,000 cP, 100 cP 내지 500 cP, 500 cP 내지 10,000 cP, 500 cP 내지 5,000 cP, 500 cP 내지 1,000 cP, 1,000 cP 내지 10,000 cP, 또는 5,000 cP 내지 10,000 cP의 점도를 갖는다.
식각 프로세스들
본 발명은 기판의 식각 방법에 관한 것이고, 그 방법은 다음을 포함한다:
기판과 청구항 1의 스텐실의 접촉 표면을 등각 접촉시키는 단계;
에천트를 포함하는 식각 페이스트를 다공질 백킹 어셈블리 그리고 스텐실에서 적어도 하나의 개구를 통해 흐르게 하는 단계;
기판과 식각 페이스트를 반응시키는 단계로서, 기판의 일부를 제거하여 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 기판 상의 패턴을 제공하는, 상기 반응시키는 단계; 및
기판으로부터 스텐실을 제거하는 단계.
본 발명은 또한 기판의 식각 방법에 관한 것이고, 그 방법은 다음을 포함한다:
기판과 청구항 1의 스텐실의 접촉 표면을 등각 접촉시키는 단계;
기판 상에 식각 페이스트의 패턴을 제공하기 위하여 에천트를 포함하는 식각 페이스트를 다공질 백킹 어셈블리 그리고 스텐실에서 적어도 하나의 개구를 통해 흐르게 하는 단계;
기판으로부터 스텐실을 제거하는 단계; 및
기판과 식각 페이스트의 패턴을 반응시키는 단계로서, 기판의 일부를 제거하여 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 기판 상의 패턴을 제공하는, 상기 반응시키는 단계.
본 발명의 프로세스들은 기판의 영역과 식각 페이스트를 반응시키는 것에 의해 표면 피쳐들을 생산한다. 여기서 사용된 바처럼, "반응"은 기판과 식각 페이스트의 하나 이상의 성분들 사이의 화학 반응을 개시하는 것을 지칭한다.
몇몇 실시형태들에서, 기판과 식각 페이스트를 반응시키는 것은 기판의 표면의 측면 평면에서 반응들뿐만 아니라 기판의 평면 (즉, 몸체) 속으로 전파되는 반응들을 포함한다. 에천트와 기판 사이의 반응은, 표면 피쳐의 최하점의 측면 치수들이 기판의 표면에서 피쳐의 치수들에 대략 동일하도록, 기판의 표면속으로 침투 (표면에 직각으로 침투) 하는 에천트를 포함할 수 있다.
본 발명은, 표면 피쳐의 맨아래에서의 측면 치수들이 기판의 평면에서의 피쳐의 측면 치수들과 동일하도록, 기판과 식각 페이스트의 측면 반응을 최소화한다. 따라서, 식각 프로세스들은, 표면 피쳐의 측면 치수들이 기판의 일부를 마스크하기 위해 사용된 스텐실의 측면 치수들보다 더 큰 상황들을 지칭하는 "언더컷" 을 최소화한다.
몇몇 실시형태들에서, 반응은 기판에 식각 페이스트를 도포하는 것을 포함한다 (즉, 식각 페이스트와 기판의 표면 사이의 접촉시에 반응이 개시된다).
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 방법은 식각 페이스트와 기판 사이의 반응을 개시하는 것을 포함한다. 여기서 사용된 바처럼, "개시"는 기판과 식각 페이스트 사이의 반응이 트리거되는 프로세스를 지칭한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 개시 프로세스들은, 기판, 식각 페이스트, 및 스텐실의 적어도 하나를: 열에너지, 전자기 방사선, 음파, 산화 또는 환원 플라즈마, 전자 빔, 화학양론적 화학 시약 (stoichiometric chemical reagent), 촉매 화학 시약, 산화 또는 환원 반응 가스, 산 또는 염기 (예를 들면, pH의 감소 또는 증가), 압력의 증가 또는 감소, 교류 또는 직류 전류, 교반 (agitation), 소니케이션, 마찰 등과 이들의 조합에 노출시키는 것을 비한정적으로 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 기판, 식각 페이스트 및 스텐실의 적어도 하나는 개별적으로 또는 집합적으로 다중 반응 개시제들에 노출된다.
반응 개시제로서의 사용에 적합한 전자기 방사선은 마이크로파선 (microwave light), 적외선, 가시광선, 자외선, X-선, 무선주파 (radiofrequency) 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실, 식각 페이스트 및/또는 기판의 적어도 하나는 약 25℃ 이하의 온도에서 유지되고, 다음으로 온도는 증가된다. 따라서, 본 발명은, 기판과의 식각 페이스트의 접촉시에 반응이 개시되지 않는 실온에서 또는 실온 근처에서의 반응을 겪을 수 있는 기판 및 식각 페이스트의 조합이 이용되는 프로세스를 포함한다. 대신에, 식각 페이스트, 스텐실, 및 기판은 반응이 실질적으로 일어나지 않는 온도 이하에서 유지되고, 기판과 식각 페이스트를 반응시키기에 충분한 시간 기간 동안 25℃ 이상의 온도로 식각 페이스트, 스텐실 및/또는 기판을 가열하는 것에 의해 반응이 개시된다.
몇몇 실시형태들에서, 반응전에 -196℃ 내지 50℃, -196℃ 내지 25℃, -196℃ 내지 0℃, -150℃ 내지 50℃, -150℃ 내지 25℃, -150℃ 내지 0℃, -125℃ 내지 50℃, -125℃ 내지 25℃, -125℃ 내지 0℃, -100℃ 내지 50℃, -100℃ 내지 25℃, -50℃ 내지 50℃, -50℃ 내지 25℃, -25℃ 내지 50℃의 온도로 유지된 다음에, 스텐실, 식각 페이스트 및/또는 기판이, 스텐실, 식각 페이스트 및/또는 기판을 능동적으로 및/또는 수동적으로 가열하는 것에 의해 반응을 개시한다. 몇몇 실시형태들에서, 프로세스는 기판, 식각 페이스트 및/또는 스텐실을 75℃ 내지 300℃, 75℃ 내지 250℃, 75℃ 내지 200℃, 75℃ 내지 150℃, 100℃ 내지 300℃, 100℃ 내지 250℃, 100℃ 내지 200℃, 100℃ 내지 150℃, 125℃ 내지 300℃, 125℃ 내지 250℃, 125℃ 내지 200℃, 150℃ 내지 300℃, 150℃ 내지 250℃, 175℃ 내지 300℃, 75℃, 100℃, 125℃, 150℃, 175℃, 200℃, 250℃, 또는 300℃의 온도로 가열하여 기판과 식각 페이스트의 반응을 개시하는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 프로세스는 식각 페이스트, 기판 및/또는 스텐실의 온도를 50℃ 내지 300℃, 50℃ 내지 250℃, 50℃ 내지 200℃, 20℃ 내지 150℃, 50℃ 내지 100℃, 75℃ 내지 300℃, 75℃ 내지 250℃, 75℃ 내지 200℃, 75℃ 내지 150℃, 100℃ 내지 300℃, 100℃ 내지 250℃, 100℃ 내지 200℃, 125℃ 내지 300℃, 125℃ 내지 250℃, 125℃ 내지 200℃, 150℃ 내지 300℃, 150℃ 내지 250℃, 200℃ 내지 300℃, 또는 250℃ 내지 300℃ 만큼 증가시키는 것을 포함한다.
따라서, 몇몇 실시형태들에서, 본 발명은 식각 페이스트와 기판 사이의 반응이 실질적으로 일어나지 않는 제 1 온도로부터 식각 페이스트와 기판 사이의 반응이 일어나기 쉬운 제 2 온도까지 스텐실, 기판 및/또는 식각 페이스트의 적어도 하나를 가열하는 것에 의해 식각 페이스트와 기판 사이의 반응을 열적으로 개시하는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 열적으로 개시된 프로세스는 스탬프, 식각 페이스트, 기판 또는 이들의 조합을 능동적으로 냉각시킨 다음 이 중 하나 이상을 능동적으로 또는 수동적으로 가열하는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 열적 개시는 스탬프, 식각 페이스트, 기판 또는 이들의 조합을 주위 온도에서 유지한 다음 상승된 온도로 능동적으로 가열하는 것을 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실은 식각 페이스트를 반응시키기 전에 기판으로부터 제거된다. 몇몇 실시형태들에서, 스텐실은 식각 페이스트를 반응시킨 후에 기판으로부터 제거된다.
식각 페이스트들은 푸어링 (pouring), 스프레잉 (spraying), 플로잉 (flowing), 브러싱 (brushing) 등과 이들의 조합에 의해 스텐실의 이면에 도포될 수 있다. 몇몇 실시형태들에서, 식각 페이스트가 스텐실의 이면에 도포된 후에, 물체가 스텐실의 이면을 가로질러 횡방향으로 이동되어 식각 페이스트가 스텐실 백킹 내로 그리고 이를 통하여 흐르도록 보장한다. 하지만, 본 발명의 프로세스들은 예를 들면, 스퀴지 (squeegee) (유연성 부재), 닥터 블레이드 (예를 들면, 강성 (rigid) 부재), 메이어 바 (메이어 로드, 예를 들면 선택적으로 코팅된 강성 금속 바로도 알려짐) 등을 이용하여 식각 페이스트의 그러한 기계적인 조작 (mechanical manipulation) 을 필요로 하지 않는다.
식각 페이스트와 스텐실 및/또는 기판 사이의 접착은, 예를 들면 중력, 반데르발스 상호작용, 공유 결합, 이온 상호작용, 수소 결합, 친수 상호작용, 소수 상호작용, 자기 상호작용 및 이들의 조합에 의해 증진될 수 있다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실의 백킹 층은 친수성이고, 식각 페이스트에 의해 젖기 쉽다. 예를 들면, 백킹층은 백킹 층의 표면을 친수성으로 만들 만큼 충분한 시간 기간 동안 산소 플라즈마로 처리될 수 있다. 본원에 사용된 바처럼, "친수성" 은 물에 대한 친화력을 지칭하고, 수적과 90°이하의 접촉각을 형성하는 표면들을 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 스텐실의 백킹 층은, 그 백킹 층에 도포된 수적이 90°이하, 60°이하, 40°이하, 35°이하, 30°이하, 25°이하, 20°이하, 15°이하, 또는 10°이하의 접촉 각을 형성하도록 친수성으로 만들어진다. 접촉각은 예를 들면 당업자에 알려진 프로세스들에 의해 접촉각 고니오미터를 이용하여 측정될 수 있다.
본 발명의 프로세스는 기판과 스텐실을 등각 접촉시키는 것을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 등각 접촉은 스텐실 및/또는 기판에 압력을 가하지 않고서 달성된다. 스텐실 또는 기판에 압력을 가하는 것은 기판과 스텐실 표면 사이에 식각 페이스트가 존재하지 않도록 보장할 수 있지만, 압력을 가하는 것은 스텐실의 표면에서의 패턴의 왜곡을 초래할 수 있다. 그러므로, 스텐실의 이면 또는 기판의 어느 일방에도 실질적인 압력을 가하지 않고서 스텐실의 접촉 표면이 기판과 등각 접촉된다. 본원에 사용된 바처럼, "실질적인 압력을 가하지 않고서"는 기판 또는 스텐실의 이면 중 어느 일방에 20 kPa 미만이 가해진다는 것을 지칭한다. 몇몇 실시형태들에서, 스텐실의 이면에 압력을 가하지 않고서 스텐실이 단순히 기판 상에 놓인다 (즉, 가해진 압력 없이 스텐실이 기판과 등각 접촉한다).
어느 특정 이론에 한정되지 않으며, 본 발명의 스텐실들은 인가된 압력 없이 기판에 등각 접촉하는 능력 때문에 현저하게 더 높은 해상도 패턴들이 제조되는 것을 가능하게 한다. 이것은 적어도, 스텐실에 압력을 가하는 것은 스텐실의 피쳐들을 왜곡시킬 수 있고, 이는 프로세스의 재현성을 현저히 감소시키고 스텐실의 수명을 현저히 감소시키기 때문이다.
몇몇 실시형태들에서, 스텐실, 기판 또는 양자 모두의 접촉 표면은 기판과 스텐실을 등각 접촉시키기 전에 산소 플라즈마로 예비 처리된다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 프로세스는: 다공질 백킹을 통해 식각 페이스트를 흐르게 한 후에, 식각 페이스트의 점도를 증가시키는 것을 포함한다. 예를 들면, 가교제를 포함하는 식각 페이스트는 광분해적으로 및/또는 열적으로 활성화되어 기판 상 또는 기판 근처에 있는 식각 페이스트의 일부 내의 가교를 유도할 수 있다. 결과적인 가교 식각 페이스트는 그의 측면 치수들을 기판과의 반응 동안, 스텐실이 반응 전에 기판과의 접촉으로부터 제거될 때에도, 보유하는 탁월한 능력을 갖는다. 따라서, 본 발명은 스텐실이 기판과 접촉하는 동안 식각 페이스트가 기판과 반응되는 패터닝 프로세스들과, 스텐실이 반응 전에 기판으로부터 제거되는 프로세스들에 관한 것이다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 식각 페이스트는 외부 자극 (예를 들면, 열에너지, 자외선 등) 에 노출되기 전에 5 cP 내지 1,000 cP의 점도를 갖고, 노출 후에 100 cP 내지 10,000 cP의 점도를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 식각 페이스트는 반응 동안 100 cP 이상, 250 cP 이상, 500 cP 이상, 1,000 cP 이상, 또는 5,000 cP 이상의 점도를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 점도의 증가는 자외선에의 노출 및/또는 열에너지에 의해 유도된 식각 페이스트 내의 부분적인 가교에 기인한 하이드로겔의 형성에 원인을 돌릴 수 있다. 위에서 논의된 바처럼, 기판으로부터 스텐실의 제거 후에, 식각 페이스트와 기판 사이의 반응들이, 예를 들면, 열적으로 개시될 수 있다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 방법은 패턴화된 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 본원에 사용된 바처럼, "세정"은 임의의 식각 페이스트, 데브리 (debris), 시약, 부산물 등과 이들의 조합이 기판으로부터 제거되는 프로세스를 지칭한다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 세정 프로세스들은 용매 (예를 들면, 물, 알코올 이를테면 에탄올, 메탄올 등, 케톤 이를테면 아세톤 등) 로 린싱하는 단계; 흐름 가스 이를테면 질소, 맑은 건조 공기 (clean dry air) 등에 패턴화된 기판을 노출시키는 단계; 반응성 환경 (예를 들면, 플라즈마, 화학 욕 (chemical bath) 등) 에 패턴화된 기판을 배치하는 단계; 패턴화된 기판을 전자기 방사선 등과 이들의 조합에 노출시키는 단계들을 비한정적으로 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 세정은 패턴화된 기판을 물로 린싱하는 것을 포함한다.
기판 및 식각 패턴
본 발명은 기판의 높은 스루풋, 높은 해상도 식각에 스텐실을 이용하는 프로세스들 및 스텐실에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 기판들은 특히, 크기, 조성 또는 지오메트리에 의해 한정되지 않고, 평면, 곡면, 대칭 및 비대칭 물체들 및 표면들과 이들의 조합을 제한 없이 포함한다. 기판들은 조성이 균질 또는 이질적일 수 있고, 본 발명의 프로세스들은 표면 거칠기 또는 표면 기복에 의해 제한되지 않는다 (즉, 프로세스들은 매끄럽고, 거칠고 기복있는 표면들과 이질적인 표면 모르폴로지를 나타내는 표면들에 동등하게 적용가능하다).
본원에 사용된 바처럼, "패턴" 은 패턴을 둘러싸는 기판의 영역과 인접하고, 그 패턴을 둘러싸는 기판의 영역으로부터 구별될 수 있는 기판의 영역을 지칭한다. 예를 들면, 식각된 패턴은 예를 들면 프로필로미터, 주사 전사 현미경 등을 이용한 토포그래피에 기초한 식각된 패턴을 둘러싸는 기판의 영역들로부터 구별될 수 있다.
본 발명의 스텐실들을 사용하여 제조된 패턴들은 적어도 하나의 측면 치수 (즉, 폭, 길이, 반경, 직경, 원주 등) 를 포함하는 그들의 물리적 치수들에 의해 정의될 수 있다. 본원에 사용된 바처럼, "측면 치수" 는 평면에 놓이거나 및/또는 기판 (curvature) 의 곡률을 따르는 패턴의 치수를 지칭한다. 패턴의 2이상의 측면 치수들은 패턴의 표면 영역을 정의한다. 본 발명의 프로세스는 기판들에서 서브트랙티브 패턴 (subtractive pattern) 을 제공하는데 적합하다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실을 이용하여 생산된 패턴은 50 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이하, 또는 1 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실을 이용하여 생산된 패턴은 500 ㎚ 내지 50 ㎛, 500 ㎚ 내지 25 ㎛, 500 ㎚ 내지 10 ㎛, 500 ㎚ 내지 5 ㎛, 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 1 ㎛ 내지 25 um, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 50 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 25 ㎛, 2.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 25 ㎛, 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 10 ㎛ 내지 25 ㎛, 20 ㎛ 내지 50 ㎛, 25 ㎛ 내지 50 ㎛, 30 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 40 ㎛ 내지 50 ㎛의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실을 이용하여 생산된 패턴은 1 ㎛ 내지 25 ㎛의 제 1 측면 치수 및 100 ㎛ 이상, 150 ㎛ 이상, 200 ㎛ 이상, 300 ㎛ 이상, 400 ㎛ 이상, 또는 500 ㎛ 이상의 제 2 측면 치수를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실을 사용하여 생산된 패턴은 3 Å 내지 100 ㎛의 거리만큼 기판내로 침투한다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실을 이용하여 생산된 패턴은 적어도 5 Å, 8 Å, 1 ㎚, 2 ㎚, 5 ㎚, 10 ㎚, 15 ㎚, 20 ㎚, 30 ㎚, 50 ㎚, 100 ㎚, 500 ㎚, 1 ㎛, 2 ㎛, 5 ㎛, 10 ㎛, 또는 20 ㎛의 거리로 기판 내로 침투한다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 스텐실을 이용하여 생산된 패턴은 100: 1 내지 1 : 100,000, 50 : 1 내지 1 : 100, 20 : 1 내지 1 : 80, 15 : 1 내지 1 : 50, 10 : 1 내지 1 : 20, 8 : 1 내지 1 : 15, 5 : 1 내지 1 : 10, 4 : 1 내지 1 : 8, 3 : 1 내지 1 : 5, 2 : 1 내지 1 : 2, 또는 1 : 1의 종횡비 (깊이 대 폭의 비) 를 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 패턴 (또는 그의 피쳐) 는 1 ㎛2 이상, 10 ㎛2 이상, 100 ㎛2 이상, 1,000 ㎛2 이상, 10,000 ㎛2 이상, 100,000 ㎛2 이상, 1 ㎜2 이상, 10 ㎜2 이상, 또는 100 ㎜2 이상의 표면 면적을 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 프로세스에 의해 패턴화된 기판은 400 ㎝2 이상, 1,000 ㎝2 이상, 2,000 ㎝2 이상, 3,000 ㎝2 이상, 5,000 ㎝2 이상, 10,000 ㎝2 이상, 20,000 ㎝2 이상, 또는 30,000 ㎝2 이상의 면적을 갖는다. 기판의 표면 면적은 특히 제한되지 않고 본 발명의 식각 프로세스를 수행하는데 적합한 장비의 타당한 설계에 의해 용이하게 스케일 (scale) 될 수 있고, 제한 없이 1 ㎜2 내지 20 m2, 또는 1 ㎝2 내지 10 m2 범위일 수 있다.
본 발명의 프로세스들은 고도로 균일하고 고도로 재현가능한 방식으로 평면의 대면적 기판들을 식각하는데 특히 아주 적절하다. 본원에 사용된 바처럼, "대면적" 기판은 약 1,000 ㎝2 이상의 면적을 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 프로세스들은 패턴들이 실질적으로 균일한 밀도의 피쳐들을 갖는 대면적 기판들 상에 식각된 패턴들을 형성하는데 특히 아주 적절하다. 대부분의 접촉 인쇄 프로세스들은 대면적에 걸친 사용에 적합한 것이 아니라, 대신, 스탬프 또는 스텐실의 등록을 필요로 하고 프로세스에 복잡성을 추가하는 직렬 방식으로 대면적을 인쇄할 수 있을 뿐이다. 어느 특정 이론에 얽매이지 않으며, 본 발명의 스텐실들은 접촉 인쇄 프로세스들이 대면적 기판들 상에 사용되는 것을 가능하게 하는데, 이는 유연성 백킹 층이 표면 곡률 및/또는 거칠기의 변화를 수용하고, 스텐실이 동시에 전체 표면과 접촉할 것을 필요로 하지 않기 때문이다. 또한, 접촉층 및 안정 층의 2층 시스템은 스텐실이 스텐실의 전체 표면에 걸쳐 기판에 등각 접촉하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은 대면적 및 소면적 기판들 양자 모두를 식각하는데 적용가능하다.
본원에 사용된 바처럼, 기판의 높이에서의 무작위 변화들 (예를들면, 표면 거칠기, 기복 등) 을 처리한 후에, 기판의 표면 상의 4개의 점들이 대략 동일한 평면에 놓이면, 기판은 "평면" 이다. 평면 기판들은 윈도우, 디스플레이, 임베디드 회로, 라미나 시트 (laminar sheet) 등을 비한정적으로 포함한다. 평면 기판들은 홀들이 관통하는 전술한 것의 평탄한 변이체들을 포함한다.
본원에 사용된 바처럼, 기판의 높이에서의 무작위 변화들 (예를들면, 표면 거칠기, 기복 등) 을 처리한 후에, 기판의 표면 상의 4개 이상의 점들이 동일한 평면에 놓이지 않으면, 기판은 "비평면" 이다. 비평면 기판들은, 그레이팅 (grating), 다수의 상이한 평면 면적을 포함하는 기판 (즉, "다중평면" 기판), 층진 지오메트리 (tiered geometry) 를 갖는 기판들 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 비평면 기판들은 평탄 및/또는 곡면 영역들을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바처럼, "곡면" 기판은 기판의 표면에 걸쳐 1 ㎜ 이상의 거리 상에서 비영 (non-zero) 인 곡률 반경을 갖는다.
본원에 사용된 바처럼, "강성" 기판은 10 GPa 이상의 탄성률을 갖는다. 강성 기판들은 열팽창에 기인한 온도 유발 왜곡을 겪을 수 있거나 또는 유리 전이, 용융점 등보다 높은 온도에서 유연해질 수 있다.
여기에 사용된 바처럼, "유연성" 기판은 가해진 외력, 응력, 변형 및/또는 토션에 응답하여 구부려지게 왜곡되거나 및/또는 탄성 또는 소성 변형, 벤딩, 압축, 트위스팅 등을 겪을 수 있는 평면, 곡률, 및/또는 지오메트리를 갖는다. 통상적으로, 유연성 기판은 평탄한 지오메트리와 곡면 지오메트리 사이에서 움직일 수 있다. 본 발명에 따른 사용에 적합한 유연성 기판들은 폴리머 (예를 들면, 플라스틱), 직조 섬유, 박막, 금속 포일, 이들의 복합재, 이들의 라미네이트, 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 유연성 기판은 10 GPa 미만의 탄성률을 갖는다. 몇몇 실시형태들에서, 유연성 기판은 릴-투-릴 (reel-to-reel) 방식으로 본 발명의 프로세스들을 사용하여 패턴화될 수 있다.
본 발명에 따른 사용을 위한 기판들은 특별히 조성에 의해 한정되지 않고, 금속, 결정질 재료 (예를 들면, 단결정질, 다결정질, 및 부분 결정질 재료), 비정질 재료, 도체, 반도체, 절연체, 옵틱스 (optics), 도장된 기판, 섬유, 유리, 세라믹스, 제올라이트, 플라스틱, 열경화성 및 열가소성 재료 (예를 들면, 선택적으로 도핑된: 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 셀룰로스 폴리머, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리이미드, 수지, 폴리에스테르, 폴리페닐렌 등), 막, 박막, 포일, 플라스틱, 폴리머, 우드 (wood), 섬유, 미네랄, 바이오재료, 생체 조직, 뼈, 이들의 합금, 이들의 복합재, 이들의 라미네이트, 이들의 다공질 변이체, 이들의 도핑된 변이체, 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료들을 비한정적으로 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 기판들은 가시광선, 자외선 및/또는 적외선에 투명하다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용을 위한 기판은 약 450 ㎚ 내지 약 900 ㎚, 및/또는 약 8 ㎛ 내지 약 13 ㎛의 파장 범위에서 90% 이상의 퍼센트 투과율 (percent transmission) 을 갖는다.
몇몇 실시형태들에서, 기판의 적어도 일부는 도전성 또는 반도전성이다. 도전성 및 반도전성 재료는, 금속, 합금, 박막, 결정질 재료, 비정질 재료, 폴리머, 라미네이트, 포일, 플라스틱 및 이들의 조합을 비한정적으로 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용을 위한 기판은 비한정적으로, 실리콘 (예를 들면, 결정질, 다결정질, 비정질, p-도핑, 또는 n-도핑 실리콘 등), 금속 산화물 (예를 들면, 실리콘, 하프늄, 지르코늄 등), 실리콘 게르마늄, 게르마늄, 갈륨 아스나이드, 갈륨 아스나이드 포스파이드, 인듐 주석 산화물 및 이들의 조합 등의 반도체를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용을 위한 기판은 비한정적으로 비도핑 실리카 유리 (SiO2), 플루오르화 실리카 유리, 보로실리케이트 유리, 보로포스포로실리케이트 유리, 오르가노실리케이트 유리, 이들의 다공질 변이체, 및 이들의 조합 등의 유리를 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용을 위한 기판은 금속 산화물, 이를테면 비한정적으로, 주석 산화물, 주석 도핑 인듐 산화물 또는 인듐 도핑 주석 산화물 ("ITO"), 아연 산화물, 알루미늄 도핑 아연 산화물 ("AZO"), 갈륨 도핑 아연 산화물 ("GZO"), 인듐 도핑 카드뮴 산화물, 구리 인듐 갈륨 셀레나이드, 구리 인듐 갈륨 설파이드, 설파이드로 도핑된 구리 인듐 갈륨 셀레나이드, 카드뮴 텔루라이드 등과 이들의 조합을 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 사용을 위한 기판은 도전성 금속 산화물 및/또는 반도전성 금속 산화물 층을 절연 하부층 상에 포함한다. 몇몇 실시형태들에서, 금속 산화물은 약 380 ㎚ 내지 약 1.8 ㎛의 파장에서 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 또는 95% 이상의 광학 투명도를 갖는다. 따라서, 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 따른 방법에 의해 패턴화될 기판은 투명 도전성 산화물 및 절연체 이를테면 비한정적으로, ITO 온 글라스, AZO 온 글라스, GZO 온 글라스, 아연 산화물 온 글라스 등과 이들의 조합을 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 기판은 세라믹, 이를테면 비한정적으로 아연 설파이드 (ZnSx), 보론 포스파이드 (BPX), 갈륨 포스파이드 (GaPx), 실리콘 카바이드 (SiCx), 수소화 실리콘 카바이드 (H:SiCx), 실리콘 니트라이드 (SiNx), 실리콘 카르보니트라이드 (SiCxNy), 실리콘 옥시니트라이드 (SiOxNy), 실리콘 옥시카바이드 (SiOxCy), 실리콘 카본-옥시 니트라이드 (SiCxOyNz), 이들의 수소화 변이체, 이들의 도핑된 변이체 (예를 들면, n-도핑 및 p-도핑 변이체), 및 이들의 조합를 포함한다 (여기에서 x, y, 및 z는 약 0.1 내지 약 5, 약 0.1 내지 약 3, 약 0.2 내지 약 2, 또는 약 0.5 내지 약 1 범위에서 독립적으로 변화할 수 있다).
본원에서 위에 논의된 바처럼, 본 발명의 스텐실들은 거친 기판들 및 토포그래픽 피쳐들이 상부에 있는 기판들을 패턴화하는데 특히 적합하다. 몇몇 실시형태들에서, 본 발명에 의해 패턴화된 기판은 50 ㎚ 내지 1 ㎜, 500 ㎚ 내지 1 ㎜, 1 ㎛ 내지 1 ㎜, 5 ㎛ 내지 1 ㎜, 10 ㎛ 내지 1 ㎜, 50 ㎛ 내지 1 ㎜, 100 ㎛ 내지 1 ㎜, 또는 500 ㎛ 내지 1 ㎜의 표면 거칠기 (절대값들의 산술 평균에 기초한, Ra) 를 갖는다. 특히, 본 발명은 화학적 에천트, 샌드블라스팅, 기계적 마모 등에 의해 조면화된 기판들을 패턴화하는데 적합하다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명은, 수성 인산, 수성 질산, 또는 이들의 조합을 포함하고 100 cP 이상의 점도를 갖는 식각 페이스트를 채용하는 본원에 설명된 프로세스를 포함하는 ITO 온 글라스를 식각하는 프로세스에 관한 것이다. 몇몇 실시형태들에서, 식각 페이스트는 폴리-N-비닐피롤리돈을 포함한다.
본 발명의 프로세스에 의해 제조된 패턴화된 기판들은 박막 및/또는 표면 특성화의 당업자에 알려진 분석적인 프로세스들을 이용하여 구조적으로 그리고 조성적으로 특성화될 수 있다.
제품
프로세스들 및 본 발명의 프로세스들로부터 제조된 제품들은 전기 시스템, 광학 시스템, 가전 제품, 산업 전자, 자동차, 군사적 응용, 무선 시스템, 우주 응용, 및 패턴화된 기판이 요구되거나 또는 바람직한 임의의 다른 응용에 적합하다.
본 발명은 또한 본 발명의 프로세스에 의해 제조된 패턴화된 기판을 포함하는 물품, 물체 및 디바이스에 관한 것이다. 본 발명의 패턴화된 기판을 포함하는 예시적인 물품, 물체 및 디바이스들은 : 윈도우; 거울; 광학 소자 (예를 들면, 안경, 카메라, 쌍안경, 망원경 등에서의 이용을 위한 광학 소자); 렌즈 (예를 들면., 프레넬 렌즈 등); 시계 유리 (watch crystal); 광섬유, 출력 커플러, 입력 커플러, 현미경 슬라이드, 홀로그램; 음극 선관 디바이스 (예를 들면, 컴퓨터 및 텔레비젼 스크린); 광학 필터; 데이터 저장 디바이스 (예를 들면, 컴팩트 디스크, DVD 디스크, CD-ROM 디스크 등); 평판 전자 디스플레이 (예를 들면, LCD, 플라즈마 디스플레이 등); 터치-스크린 디스플레이 (이를테면 컴퓨터 터치 스크린 및 개인 정보 단말기의 터치-스크린 디스플레이); 태양 전지; 유연성 전자 디스플레이 (예를 들면, 전자 종이 및 전자 북); 셀룰러 폰; 위성 위치 확인 시스템 ; 계산기; 그래픽 물품 (예를 들면, 사이니지); 모터 차량 (예를 들면, 윈드 스크린, 윈도우, 디스플레이 등); 예술품 (예를 들면, 조각, 그림, 석판화 등); 멤브레인 스위치; 보석류; 및 이들이 조합을 비한정적으로 포함한다.
몇몇 실시형태들에서, 본 발명의 프로세스에 의해 제조된 패턴화된 기판은, 도포된 추가 광학 코팅들 (예를 들면, 필터, 보호층 및/또는 반사방지 코팅 등) 을 포함하는 디스플레이 또는 광학 디바이스에서의 층으로서 사용된다.
본 발명을 일반적으로 설명했으며, 추가의 이해는 여기에 제공되는 실시예들을 참조하여 획득될 수 있다. 이들 실시예들은 예시만을 위하여 제공되고 제한하는 것으로 의도되지 않았다.
실시예
실시예 1
본 발명의 스텐실에 따른 사용을 위해 제 1 유연성 다공질 백킹을 제조하기 위하여, (예를 들면, 폴리프로필렌으로 구성되는) 열중합체 (thermopolymer) 마이크로입자들이 직조 메시 또는 다공질 (예를 들면, 폴리에스테르) 멤브레인에 도포되었다. 그 입자들은 직조 메시 또는 다공질 멤브레인 상에 직접 배치되거나 또는 저증기점을 갖는 용매 (예를 들면, 에탄올) 에서의 현탁액으로부터 직조 메시 또는 다공질 멤브레인 상에 배치되었고, 이 경우에 용매는 입자 함유 현탁액을 표면 상에 배치한 후에 증발되었다. 입자 도포 프로세스는 직조 메시 또는 다공질 멤브레인의 균일한 커버리지를 확보하기 위하여 신중하게 제어되었다. 직조 메시 또는 다공질 멤브레인의 표면에 걸친 균일한 입자 밀도는 불충분한 지지에 기인한 메시 멤브레인 하이브리드의 기공 실링 (pore sealing) 및 국부 좌굴 (local buckling) 을 방지하기 위하여 필요하다. 직조 메시 또는 다공질 멤브레인에 입자들을 배치한 후에, 작업편들이 서로 정렬되어 메시-멤브레인 "샌드위치" 구조를 형성하였고, 이는 먼저 핫플레이트 상의 평판 상에 놓이고, 다음으로 다른 하나의 판으로 커버되었다. 다음으로 압력 (>100 psi) 이 상부 플레이트에 가해졌고 핫 플레이트는 약 150℃의 온도로 설정되었다. 약 10초 내지 5분 동안 가압 및 가열한 후에, 본 발명의 스텐실을 위한 유연성 백킹이 형성되었다.
여기에 기재된 바처럼, 가열 시간 및 온도, 및 그 구조에 가해진 압력은 변화될 수 있다. 그 온도는 다공질 멤브레인과 직조 메시 사이에 위치된 플라스틱 마이크로입자들의 "연화" (softening) 영역 내에 유지되야 한다. 그 온도가 불충분하면, 입자들이 용융하지 않고 다공질 멤브레인과 직조 메시가 서로 접착되지 않는다. 하지만, 샌드위치 구조가 과도하게 또는 너무 오랜 시간 기간 동안 가열되면, 멤브레인에 있는 기공들이 실링된다.
실시예 2
본 발명의 스텐실에 따른 사용을 위해 제 2 유연성 다공질 백킹이 직조 메시 상에 유연성 나노와이어들을 배치하는 것에 의하여 제조되었다. 유연성 나노와이어들 (예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET); 하지만, 우레탄 또는 임의의 다른 열가소성 폴리머가 사용될 수 있다) 이 직조 메시 상에 직접 전기방사되어 나노와이어 직조 섬유 복합 다공질 백킹을 생성했다. PET (1% 내지 10% w/v) 가 실온에서 트리플루오로아세트 산 및 디클로로메탄 (1 :1 v/v) 에 용해되었고 10 mL 유리 시린지에 장입되었다. 장입된 유리 시린지는 시린지 펌프 (KD Scientific, Holliston, MA) 에 놓였고 20-게이지 스테인레스 강 니들이 그에 부가되었다. 니들은 가변 고압 전원에 전기적으로 접속되었다. 유연성 메시는, 전원에 대해 접지되고 니들 팁으로부터 10 ㎝ 내지 20 ㎝의 거리로 셋팅된 4-인치 직경을 갖는 회전 드럼에 부가되었다. 회전 드럼은, 같은 높이로 드럼의 좌측에 위치된 전기방사 니들에 수직인 방향으로 병진 운동 (translation) 이 허용된 테이블 상에 지지되었다. 나노와이어들은 12 keV 내지 20 keV의 전압에서, PET 용액 (즉, 0.05 L/hr 내지 0.5 L/hr) 을 흐르게 하는 것에 의해 유연성 메시 상에 배치되었다. 균일한 나노와이어 코팅이 얻어질 때까지 드럼은 회전하며 니들 팁으로부터 고정된 거리에서 측방향으로 (즉, "전후로") 이동하였다. 나노와이어 밀도는 직조 메시에서 개구들에 걸칠 만큼 충분했다.
실시예 3
본 발명에 따른 사용을 위한 제 3 유연성 다공질 백킹이 (예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 또는 우레탄, 또는 다른 하나의 열가소성 폴리머를 포함하는) 열가소성 폴리머 나노와이어를 직조 메시 상에 멜트 블로잉하여 나노와이어 직조 섬유 복합 다공질 백킹을 생성하는 것에 의해 제조되었다.
PET 펠릿들이 멜팅 블로잉 라인의 호퍼속으로 장입되었고 265℃의 최종 온도로 3-구역 단일 스크류 압출기에서 용융되었다. 가열된 계량 펌프는 조성물을 0.015인치의 홀 사이즈, 0.06인치의 에어갭, 0.06인치의 세트백 (setback) 그리고 30°의 다이각을 갖는 120-홀 다이에 공급했다. 다이에서의 공기 흐름은 >300 L/min이었고 다이에서의 공기 온도는 260-350℃이었다. 수백 나노미터들 내지 수 마이크로미터의 직경을 갖는 압출된 폴리머 나노와이어들이 다이 헤드로부터 10 내지 50 ㎝에 위치된 회전 (5-100 feet/min) 벨트 상에 실린 직조 메시 상에 수집되었다. 나노와이어 밀도는 직조 메시에서 개구들에 걸칠 만큼 충분했다.
실시예 4
폴리머 (예를 들면, 9,000-10,000의 평균 분자량을 갖는 폴리(비닐알코올) (PVA), Sigma-Aldrich, St. Louis, IL), 탈이온수에서 1% w/v) 를 포함하는 수용액 (예를 들면, 탈이온수에서 1% w/v) 을 스핀-코팅 (25℃에서, 1000 rpm) 하여 패턴화된 마스터 (원하는 스텐실 패턴에 대응하는 패턴으로 Al 또는 Cr의 박막으로 패턴화된, 0.5" 내지 5" 직경, 100 ㎛ 내지 200 ㎛-두께 유리) 상에 약 0.2 ㎛ 내지 약 1 ㎛의 두께를 갖는 리프트오프 층을 제공함으로써 본 발명의 스텐실이 제조된다. 트리클로로(비닐)실란이 또한 도입된 진공 챔버에 패턴화된 마스터를 배치하는 것에 의해 리프트오프 층 상에 접착 증진제 (즉, 트리클로로(비닐)실란) 이 증착되었다. 기상 증착은 5 내지 10분 동안 25℃에서 저진공 (>500 mT)으로 진행되었다. 그 후에, 다음의 표에 열거된 조성을 갖는 광이미지화 가능한 엘라스토머성 제제가 리프트오프 층 상에 스핀코팅 (25℃에서 2,000 rpm) 되었다. 10 내지 20분 동안 실온 (25℃) 에서 건조한 후에, 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제가 패턴화된 마스터의 이면을 통해 자외선 (λ=300 ㎚-450 ㎚, 피크 λ=365 ㎚; 18-20 mW/㎝2; 8-13 초 동안) 에 노출되었다. 그 후에, 광이미지화 엘라스토머 제제는 패턴화된 접촉층을 제공하기 위하여 25℃에서 5 내지 10분 동안 톨루엔에서 교반하는 것에 의해 현상되었다.
광이미지화 가능한 엘라스토머 제제의 조성
성분 농도
스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머 (KRATON® H5125, Kraton Polymers, Houston, TX) 240g/L
SARTOMER®디아크릴레이트 (SR9003) 50g/L
2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온 (CIBA®IRGACURE®907, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY) 10g/L
4-메틸벤조페논&2,4,6-트리메틸벤조페논 (ESACURE®TZT, Lamberti S.p.A.) 3 mL/L
라우릴-N,N-디메틸아미노페닐술포닐펜타니에노에이트, 유리 라디칼 제거제 (FUJI®DPL, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY) 500mg/L
용매 (크실렌 및 시멘의 3:1 v/v 혼합물)
접촉층은 접착 증진제로 관능화되었다. 공기 플라즈마 (약 5분) 또는 산소 플라즈마 (약 1분 동안 100 W, 50 mTorr) 에의 노출 후에, 접착 증진제 (예를 들면, 트리클로로(비닐)실란) 가 위에 설명된 바처럼 플라즈마 처리된 표면 상에 증착되었다.
그 후에, 다음의 표에 열거된 조성을 갖는 광이미지화 가능한 제제가 접촉층 상에 스핀코팅 (25℃에서 2,000 rpm) 되었다.
광이미지화 가능한 제제의 조성
성분 농도
1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(Sigma-Aldrich, St. Louis, IL) 50% (w/w)
펜타에리트리톨 테트라키스(2-메르캅토아세테이트)(가교제, Sigma-Aldrich, St. Louis, IL) 45% (w/w)
2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온(CIBA®IRGACURE®907, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY) 1% (w/w)
tert-부틸히드로퀴논(억제제, Sigma-Aldrich, St. Louis, IL) 3.5% (w/w)
유리 라디칼 제거제 (ESACURE® DPL, Ciba Specialty Chemicals, Tarytown, NY) 0.5% (w/w)
실시예 1에서 제조된 유연성 다공질 백킹은 습식 광이미지화 가능한 제제와 접촉되었고 가벼운 압력 (<1 psi) 이 가해졌다. 그 후에, 광이미지화 가능한 제제가 패턴화된 마스터의 이면을 통해 자외선 (λ=300 ㎚ 내지 450 ㎚, 피크 λ=365 ㎚; 18-20 mW/㎝2; 2 내지 10 초 동안) 에 노출되었다. 그 후에, 광이미지화 엘라스토머 제제는 패턴화된 접촉층을 제공하기 위하여 25℃에서 2 내지 10분 동안 교반과 톨루엔으로 세척하는 것에 의해 현상되었다.
0.5 내지 12 시간 동안 따뜻한 탈이온수 (30℃ 내지 70℃) 으로 교반하는 것에 의해 스텐실이 마스터로부터 제거되었다.
도 5는 유연성 다공질 백킹 상의 접촉층과 안정 층의 SEM 이미지를 제공한다. 도 5를 참조하면, 이미지 (500) 는 안정 층 (미도시) 에 의해 다공질 멤브레인 (502) 상에 지지된 접촉층의 외면 (501) 을 나타낸다. 스텐실 피쳐는 측면 치수들 (503-506) 을 갖고, 그중 적어도 하나는 50 ㎛ 이하이다.
도 6은 본 발명의 스텐실의 광학 이미지를 제공한다. 도 6을 참조하면, 이미지 (600) 는 다공질 멤브레인 (602) 이 상부에 있는 유연성 메시 (601) 를 포함하는 유연성 다공질 백킹을 나타내고, 그 유연성 다공질 백킹은 복수의 상승된 피쳐들을 지지한다. 스텐실의 작업 표면은 약 50 ㎜의 측면 치수 (603) 를 갖는다.
실시예 5
실시예 2에 기술된 유연성 다공질 백킹을 사용하여 실시예 4에 기술된 프로세스에 의해 제 2 스텐실이 제조되었다.
비교예 A
약 30 ㎛의 메시 직경을 갖는 유연성 메시가 (유연성 메시에 부착되는 다공질 멤브레인 없이) 광이미지화 가능한 제제와 직접 접촉한 것을 제외하고는 실시예 3의 프로세스에 의해 스텐실이 제조되었다.
결과적인 스텐실의 SEM 이미지가 도 7에 제공되어 있다. 도 7을 참조하면, 이미지 (700) 는, 직접 도포되는, 접촉 표면 (702) 를 갖는 유연성 메시 (701) 를 나타낸다. 또한, 유연성 메시에서 개구들 (703) 을 볼 수 있다.
결론
이들 실시예들은 본 발명의 가능한 실시형태들을 예시한다. 본 발명의 다양한 실시형태들이 위에서 설명되었지만, 그것들은 제한이 아닌 예시로써만 제시되었다는 것이 이해되야 한다. 본 발명의 사상 및 범위를 이탈함이 없이 형태 및 상세에 있어서 다양한 변화들이 거기에서 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 전술된 예시적인 실시형태들 중 어느 것에 의해서도 제한되는 것이 아니라, 다음의 청구항들 및 그들의 균등물에 따라서만 규정되야 한다.
요약 및 요약서 부분이 아닌 상세한 설명은 청구항들을 해석하는데 사용하기 위해 의도되었다는 것이 이해되야 한다. 요약 및 요약서 부분들은 본 발명자(들) 에 의해 고려되는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시형태들을 제시할 수 있지만, 반드시 모든 예시적인 실시형태들은 제시하는 것은 아니고, 따라서 결코 본 발명 및 첨부된 청구항들을 제한하기 위해 의도되지 않았다.
저널 논문 또는 요약, 공개 또는 대응 U.S 또는 외국 특허 출원들, 발행 또는 외국 특허들, 또는 임의의 다른 문헌들을 포함하는 본원에 인용된 모든 문헌들은 각각, 인용된 문헌들에 제시된 모든 데이터, 표, 그림 및 텍스트를 포함하여, 전부 참조에 의해 본원에 원용된다.

Claims (43)

  1. 50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머 조성물로서, 기판에 등각 접촉하는데 적합한, 상기 광이미지화 엘라스토머 조성물, 및
    상기 광이미지화 엘라스토머 조성물의 이면에 부착된 안정 층으로서, 상기 안정 층은 상기 광이미지화 엘라스토머 조성물과 실질적으로 같은 측면 치수들을 갖고, 50 이상의 쇼어 타입 (Shore Type) D 경도를 갖는, 상기 안정 층
    을 포함하는 접촉 표면; 및
    상기 안정 층에 부착된 유연성 다공질 백킹으로서, 상기 유연성 다공질 백킹을 통해 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖는, 상기 유연성 다공질 백킹을 포함하는, 스텐실.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 개구는 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는, 스텐실.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광이미지화 엘라스토머 조성물은 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖는, 스텐실.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광이미지화 엘라스토머 조성물은 5 내지 95의 쇼어 타입 A 경도를 갖는, 스텐실.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광이미지화 엘라스토머 조성물은, 엘라스토머, 가교제, 광개시제, 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 산소 제거제를 포함하는, 스텐실.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 코폴리머, 아크릴로니트릴 및 부타디엔의 코폴리머, 네오프렌 고무 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 스텐실.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 엘라스토머는 30중량% 내지 99중량% 농도로 존재하는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 코폴리머인, 스텐실.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 가교제는 0.5중량% 내지 65중량%의 농도로 존재하고,
    상기 광개시제는 0.01중량% 내지 10중량%의 농도로 존재하고,
    상기 유리 라디칼 제거제는 0.01중량% 내지 15중량%의 농도로 존재하고,
    상기 선택적인 산소 제거제는 0.01중량% 내지 10중량%의 농도로 존재하는, 스텐실.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정 층은 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 갖는, 스텐실.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 안정 층은, 지방족 우레탄 디아크릴레이트 폴리머, 선택적인 가교제, 광개시제, 유리 라디칼 제거제, 및 선택적인 산소 제거제를 포함하는 광이미지화 폴리머 조성물을 포함하는, 스텐실.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지방족 우레탄 디아크릴레이트 폴리머는 5중량% 내지 99중량%의 농도로 존재하고,
    상기 선택적인 가교제는 0.5중량% 내지 90중량%의 농도로 존재하고,
    상기 광개시제는 0.01중량% 내지 10중량%의 농도로 존재하고,
    상기 유리 라디칼 제거제는 0.01중량% 내지 15중량%의 농도로 존재하고,
    상기 선택적인 산소 제거제는 0.01중량% 내지 10중량%의 농도로 존재하는, 스텐실.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 다공질 백킹은 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 측면 치수를 갖는 개구들을 갖는 유연성 매시를 포함하는, 스텐실.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 다공질 백킹은
    상기 안정 층에 부착된 다공질 멤브레인으로서, 상기 다공질 멤브레인은 15 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는, 상기 다공질 멤브레인; 및
    상기 다공질 멤브레인에 부착된 유연성 메시로서, 상기 유연성 메시는 상기 다공질 멤브레인의 공경보다 큰 측면 치수를 갖는 개구들을 갖는, 상기 유연성 메시를 포함하는, 스텐실.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 다공질 멤브레인은 5 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는, 스텐실.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 다공질 멤브레인은 500 ㎚ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는, 스텐실.
  16. 제 13 항에 있어서,
    열처리된 폴리올레핀을 포함하는 박층이 상기 다공질 멤브레인과 상기 유연성 메시 사이에 존재하는, 스텐실.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 스텐실.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 다공질 백킹은,
    상기 안정 층에 부착된 나노와이어들의 층으로서, 상기 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛의 평균 직경을 갖는, 상기 나노와이어들의 층; 및
    상기 나노와이어들의 층에 부착된 유연성 메시를 포함하는, 스텐실.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 나노와이어들은 200 ㎚ 내지 2 ㎛의 평균 직경을 갖는, 스텐실.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 나노와이어들의 층은 500 ㎚ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는, 스텐실.
  21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유연성 메시는 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 측면 치수를 갖는 개구들을 갖는, 스텐실.
  22. 광학적으로 투명한 패턴을 형성하는 적어도 하나의 광 차단 영역을 포함하는 마스터 (master) 상에 리프트오프 (lift-off) 층을 배치하는 단계;
    상기 리프트오프 층 상에 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 (formulation) 를 배치하는 단계;
    50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머를 포함하는 접촉층을 형성하기 위하여, 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제를 조사 및 현상하는 단계;
    상기 접촉층 상에 광이미지화 가능한 제제를 배치하는 단계;
    상기 광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 접촉시키는 단계;
    상기 접촉층과 상기 유연성 다공질 백킹 양쪽 모두에 부착된 안정 층을 형성하기 위하여 상기 광이미지화 가능한 제제를 조사하는 단계로서, 상기 안정 층은 50 이상의 쇼어 타입 (Shore Type) D 경도를 갖고, 상기 접촉층과 실질적으로 동일한 측면 치수를 갖는, 상기 광이미지화 가능한 제제를 조사하는 단계; 및
    상기 스텐실로부터 상기 리프트오프 층을 분리 또는 제거하여 상기 마스터로부터 상기 스텐실을 제거하는 단계를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광이미지화 가능한 엘라스토머성 제제는 상기 조사 및 현상하는 단계 전에 실질적으로 상분리 (phase separate) 하지 않고, 상기 광이미지화 가능한 제제는 상기 조사하는 단계 전에 실질적으로 상분리하지 않는, 스텐실의 제조 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 접촉층 상에 광이미지화 가능한 제제를 배치하는 단계 전에 상기 접촉층을 산소 플라즈마 처리하고 산소 플라즈마 처리된 접촉층 상에 접착 증진제를 성막하는 단계를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 접촉시키는 단계 전에, 상기 유연성 다공질 백킹의 표면을 산소 플라즈마 처리하고 산소 플라즈마 처리된 유연성 다공질 백킹 상에 접착 증진제를 성막하는 단계를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 접착 증진제는 트리클로로(비닐)실란, 트리메톡시(비닐)실란, 트리에톡시(비닐)실란, 2-아크릴옥시에톡시트리메톡시 실란, 2-아크릴옥시에톡시트리에톡시 실란, 2-아크릴옥시에톡시트리클로로실란, N-3-아크릴옥시-2-히드록시프로필-3-아미노프로필트리에톡시실란, 아크릴옥시메틸트리메톡시실란, 아크릴옥시메틸트리에톡시실란, 아크릴옥시메틸트리클로로실란, 아크릴옥시메틸 펜에틸트리메톡시실란, 3-N-알릴아미노프로필트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 알릴트리클로로실란, 및 이들의 조합을 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 광이미지화 엘라스토머를 포함하는 접촉층은 5 내지 95의 Shore Type A 경도를 갖는, 스텐실의 제조 방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    15 ㎛ 이하의 평균 공경을 갖는 다공질 멤브레인;
    유연성 메시; 및
    상기 다공질 멤브레인과 상기 유연성 메시 사이의 복수의 폴리올레핀 함유 입자들
    을 포함하는 어셈블리를, 상기 스텐실에 유연성 다공질 백킹을 제공하기 위하여 상기 유연성 메시에 상기 다공질 멤브레인을 부착할 만큼 충분한, 시간, 온도 및 압력으로, 어닐링하는 단계를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 함유 입자들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합으로부터 선택된 폴리머를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  30. 제 22 항에 있어서,
    유연성 메시에 부착된 나노와이어들의 층을 포함하는 어셈블리를 제공하는 단계로서, 상기 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛의 평균 직경을 갖는, 상기 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  31. 제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유연성 메시는 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 측면 치수를 갖는 개구들을 갖는, 스텐실의 제조 방법.
  32. 제 22 항에 있어서,
    상기 리프트오프 층은 수용성 폴리머를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 수용성 폴리머들은 폴리비닐 알코올, 히드록시알킬 셀룰로스, 폴리사카라이드, 폴리비닐 피롤리돈, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 스텐실의 제조 방법.
  34. 제 22 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 개구는 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는, 스텐실의 제조 방법.
  35. 제 22 항에 있어서,
    상기 접촉층은 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖고 상기 안정 층은 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 두께를 갖는, 스텐실의 제조 방법.
  36. 유연성 메시를 포함하는 제 1 층; 및
    상기 제 1 층에 부착된 제 2 층을 포함하고,
    상기 제 2 층은 복수의 나노와이어들을 포함하고, 상기 나노와이어들은 80 ㎚ 내지 10 ㎛의 직경을 갖고,
    500 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 패턴이 상기 제 2 층내에 또는 상기 제 2 층상에 존재하고,
    상기 유연성 다공질 백킹은 상기 유연성 다공질 백킹을 통해 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖고 상기 패턴은 상기 식각 페이스트에 비투과성인, 스텐실.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 나노와이어들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐피롤리돈 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 폴리머를 포함하는, 스텐실.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 나노와이어들은 200 ㎚ 내지 6 ㎛의 평균 직경을 갖는, 스텐실.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 나노와이어들은 200 ㎚ 내지 800 ㎚의 평균 직경을 갖는, 스텐실.
  40. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 500 ㎚ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는, 스텐실.
  41. 제 36 항에 있어서,
    상기 패턴은 폴리머, 엘라스토머, 금속 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 불투명 재료를 포함하는, 스텐실.
  42. 광학적으로 투명한 패턴을 형성하는 적어도 하나의 광 차단 영역을 포함하는 마스터 (master) 상에 리프트오프 (lift-off) 층을 배치하는 단계;
    상기 리프트오프 층 상에 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제 (formulation) 를 배치하는 단계;
    50 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 스텐실에서 패턴을 정의하는 적어도 하나의 개구가 관통되는 광이미지화 엘라스토머를 포함하는 접촉층을 형성하기 위하여 상기 광이미지화 가능한 엘라스토머 제제를 조사 및 현상하는 단계;
    상기 광이미지화 가능한 제제의 적어도 일부와 유연성 다공질 백킹을 부가시키는 단계;
    상기 스텐실로부터 리프트오프 층을 분리 또는 제거하여 상기 마스터로부터 상기 스텐실을 제거하는 단계를 포함하는, 스텐실의 제조 방법.
  43. a. 유연성 메시를 포함하는 제 1 층; 및
    b. 상기 제 1 층에 부착된 제 2 층을 포함하고,
    상기 제 2 층은 500 ㎛ 이하의 적어도 하나의 측면 치수를 갖는 패턴을 포함하고,
    상기 유연성 메시는 상기 유연성 메시를 통해 식각 페이스트를 흐르게 하는데 적합한 투과성을 갖고 상기 패턴은 상기 식각 페이스트에 비투과성인, 스텐실.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200021357A (ko) * 2018-08-20 2020-02-28 동우 화인켐 주식회사 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009099417A1 (en) * 2008-02-06 2009-08-13 Nano Terra Inc. Stencils with removable backings for forming micron-sized features on surfaces and methods of making and using the same
WO2012138709A2 (en) * 2011-04-04 2012-10-11 Wasbbb, Inc. Heavy plastic
KR101360281B1 (ko) * 2012-01-12 2014-02-12 한국과학기술원 다중 진공 여과 방법을 이용한 단일벽 탄소나노튜브 포화 흡수체 제작법
EP3044568B1 (en) * 2013-09-12 2020-09-09 SiO2 Medical Products, Inc. Rapid, non-destructive, selective infrared spectrometry analysis of organic coatings on molded articles
US9731437B2 (en) * 2013-11-22 2017-08-15 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Method of manufacturing hydrogel ophthalmic devices with electronic elements
CN109835867B (zh) * 2017-11-24 2023-07-14 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 刻蚀溶液和刻蚀方法
KR20190087694A (ko) * 2018-01-15 2019-07-25 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 표시 장치의 제조 방법
US10971472B2 (en) * 2019-07-09 2021-04-06 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Method of liquid assisted bonding
CN114573931B (zh) * 2022-03-04 2023-05-09 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 用于光学元件表面损伤坑修复的胶体的制备及应用

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4209582A (en) * 1977-02-22 1980-06-24 Arthur D. Little, Inc. Method of preparing screen printing stencils using novel compounds and compositions
US4820746A (en) * 1986-08-12 1989-04-11 Avery International Corporation Radiation-cured rubber-based pressure-sensitive adhesive
CA1332093C (en) * 1986-12-08 1994-09-20 Songvit Setthachayanon Photoimagable solder mask coating
GB9721973D0 (en) * 1997-10-17 1997-12-17 Sericol Ltd A screen printing stencil
JP3560042B2 (ja) * 2001-03-22 2004-09-02 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション パターニング・マスクおよびパターニング方法
US20030070569A1 (en) * 2001-10-11 2003-04-17 Colin Bulthaup Micro-stencil
JP4324390B2 (ja) * 2002-02-13 2009-09-02 大日本印刷株式会社 感光性樹脂組成物およびスクリーン印刷用版
DE102006028640A1 (de) * 2006-06-22 2008-01-03 Flint Group Germany Gmbh Fotopolymerisierbarer Schichtenverbund zur Herstellung von Flexodruckelementen
KR20090107494A (ko) * 2006-12-05 2009-10-13 나노 테라 인코포레이티드 표면을 패턴화하는 방법
JP2008221697A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Mitsubishi Electric Corp シール印刷用スクリーン版、シール印刷方法及びこれらを用いて製造された液晶パネル
JP5102078B2 (ja) * 2007-03-15 2012-12-19 株式会社リコー 画像形成方法及びプロセスカートリッジ
US8080615B2 (en) * 2007-06-19 2011-12-20 Micron Technology, Inc. Crosslinkable graft polymer non-preferentially wetted by polystyrene and polyethylene oxide
KR101452705B1 (ko) * 2008-01-10 2014-10-24 삼성전자주식회사 잉크젯 프린터 헤드의 제조 방법 및 상기 방법에 의하여제조된 잉크젯 프린터 헤드
WO2009099417A1 (en) * 2008-02-06 2009-08-13 Nano Terra Inc. Stencils with removable backings for forming micron-sized features on surfaces and methods of making and using the same
US8574710B2 (en) * 2008-10-10 2013-11-05 Nano Terra Inc. Anti-reflective coatings comprising ordered layers of nanowires and methods of making and using the same
TW201128301A (en) * 2009-08-21 2011-08-16 Nano Terra Inc Methods for patterning substrates using heterogeneous stamps and stencils and methods of making the stamps and stencils
JP2011090878A (ja) * 2009-10-22 2011-05-06 Fujifilm Corp 透明導電体の製造方法
EP2531566B1 (en) * 2010-02-05 2018-09-12 CAM Holding Corporation Photosensitive ink compositions and transparent conductors and method of using the same
TWI549900B (zh) * 2010-03-23 2016-09-21 坎畢歐科技公司 奈米結構透明導體之圖案化蝕刻

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200021357A (ko) * 2018-08-20 2020-02-28 동우 화인켐 주식회사 절연막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

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