KR20170128438A - 신규 실록산 중합체 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

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밀아 한누-쿠레
아드미르 하치크
야르코 레이보
라우나-레나 쿠바야
그라에메 고르돈
마티 페소넨
헨나 얘르비탈로
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Abstract

본 발명은 실록산 중합체 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 리소그래피 제작 공정에서 사용하기에 적합한 특성을 갖는 실록산 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 조성물의 합성, 중합 및 가교에 관한 것이다.

Description

신규 실록산 중합체 조성물 및 그의 용도
본 발명은 실록산 중합체 조성물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 리소그래피 제작 공정에서 사용하기에 적합한 특성을 갖는 실록산 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 조성물의 합성, 중합 및 가교에 관한 것이다.
디스플레이 및 반도체 장치는 기판(들) 상에 적용된 다중 코팅 층 및 패턴화된 층, 또는 장치에서 특정한 기능을 지니는 다른 코팅 층으로 구성된다. 코팅 층은 전형적으로 스퍼터링, 화학적 증착, 전자빔 및 다른 물리적 증착 기술에 의해 침착되거나, 또는 코팅 층은 여러 상이한 액체 상 코팅 방법을 사용하여 액체 상으로부터 침착된다. 이들 층은 전형적으로, 기판 상에 최종 목적하는 코팅, 패턴 및 구조를 생성하도록 리소그래피 및 습식 또는 건식 에칭 또는 다른 감산 또는 가산 공정에 의한 패턴화 단계를 거칠 것이다.
액체 상 재료는 전형적으로, 리소그래피 공정 또는 다른 가산 패턴화 기술에 의해 직접 패턴화된다. 액체 상 침착된 코팅 층은 전형적으로 열 경화되거나, 또는 조합된 UV 및 열 처리에 의해 경화된다. 물리적 증착 공정이 가동되면서, 코팅 공정 동안 코팅 층 (및 기판)에 대해 승온이 적용된다. 또한, 다층 스택이 제조되는 경우에, 기판 및 코팅 층은 다중 열 사이클을 거칠 것이고, 제조 공정 동안 다양한 화학적 에칭 용액에 노출될 것이다. 코팅 층은 침습성 에칭 용액에 대해 충분한 내화학성을 가져야 하고, 우수한 열적 및 환경적 안정성, 비-황변 성질 및 높은 광학적 품질을 지녀야 한다. 또한, 코팅 층은 접착력 면에서 우수한 상용성을 가져야 하고 충분한 경도를 가져야 한다. 제조자는 점점 더 진보된 형태 인자를 설계하고, 장치 수준에서 보다 높은 통합을 향하여 지속적으로 압박을 받고 있으며, 이는 코팅 층에 대한 추가의 난점 및 공정 한계를 제공한다. 만족시켜야 하는 한 중요한 요건은 낮은 경화 온도에서 동일한 성능을 지녀야 한다는 것이다.
디스플레이 및 반도체 기술에 적합한 코팅 층이 존재하지만, 코팅 층 및 그의 제조 방법에서 추가의 개선이 여전히 필요하다.
다음은 다양한 발명 실시양태의 일부 측면의 기본적 이해를 제공하기 위해 간략화된 개요를 제시한다. 개요는 발명의 광범위한 개관이 아니다. 이는 발명의 핵심 또는 중요 요소를 규명하거나 본 발명의 범주를 서술하도록 의도되지 않는다. 하기 개요는 단지, 발명의 실시양태를 예시하는 보다 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 발명의 일부 개념을 제시한다.
본 발명에 따르면,
(a) 제1 용매(들), 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 부가혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로서,
단, 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 단계;
(b) 실란 단량체가 적어도 부분적으로 가수분해되고, 가수분해된 실란 단량체, 실란 단량체 및 비-실란이 적어도 부분적으로 중합 및 적어도 부분적으로 가교되도록 혼합물을 산 처리에 적용하는 단계;
(c) 임의로 제1 용매를 제2 용매로 변경시키는 단계; 및
(d) 혼합물을 실록산 중합체의 추가의 가교를 달성하는데 도움이 되는 조건에 적용하는 단계
를 포함하는, 실록산 중합체를 제조하는 신규한 방법이 제공된다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은
(a) 제1 용매(들) 및 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비스-실란을 부가혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로서,
단, 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 단계;
(b) 실란 단량체가 적어도 부분적으로 가수분해되고, 가수분해된 실란 단량체, 실란 단량체 및 비-실란이 적어도 부분적으로 중합 및 적어도 부분적으로 가교되도록 혼합물을 산 처리에 적용하는 단계;
(c) 임의로 제1 용매를 제2 용매로 변경시키는 단계; 및
(d) 혼합물을 실록산 중합체의 추가의 가교에 적용하는 단계
에 의해 수득가능한 실록산 중합체 조성물에 관한 것이다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 디스플레이 또는 반도체 장치의 제조를 위한 공정에서의 본 발명에 따른 실록산 중합체 조성물의 용도에 관한 것이다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은
- 본 발명의 방법에 의해 수득가능한 실록산 중합체 조성물을 제공하고, 실록산 중합체 조성물을 기판 상에 침착시키는 것
을 포함하는, 기판을 피복하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란, 및 용매를 포함하는 조성물이며, 여기서 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 열 또는 방사선 개시 시 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 측면은 종속항에 개시되어 있다.
추가의 목적 및 그의 이점과 함께, 작동 방법 및 구성 둘 다에 관한 발명의 다양한 예시 및 비-제한적 실시양태는 첨부된 도면과 관련하여 해석될 때 구체적인 예시 실시양태의 하기 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
동사 "포함하다" 및 "포함되다"는, 본 문헌에서, 언급되지 않은 특징도 존재함을 배제하지도 않고 필요로 하지도 않는 개방적 제한으로서 사용된다. 종속항에 언급된 특징들은, 달리 명백히 기술되지 않는 한, 상호 자유롭게 조합가능하다.
도 1은 특정한 기능을 지니도록 다중 코팅 층이 사용되는 예시적 디스플레이 장치 구조물의 단면을 예시하고,
도 2-4는 예시적 센서 구조물의 단면을 예시한다.
한 실시양태에 따르면, 본 개시내용의 발명은
(a) 제1 용매(들), 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비스-실란을 부가혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로서,
단, 실란 단량체 또는 비스-실란 중 적어도 1종은 예를 들어 열 또는 방사선 개시 시 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 단계;
(b) 실란 단량체가 적어도 부분적으로 가수분해되고, 가수분해된 실란 단량체, 실란 단량체 및 비스-실란이 적어도 부분적으로 중합 및 가교되도록 혼합물을 산 처리에 적용하는 단계;
(c) 임의로 제1 용매를 제2 용매로 변경시키는 단계; 및
(d) 혼합물을 실록산 중합체의 추가의 가교에 도움이 되는 조건에 적용하는 단계
를 포함하는, 실록산 중합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
실록산 중합체의 추가의 가교에 도움이 되는 조건은, 예를 들어, 열 또는 방사선 개시 또는 그의 조합에 의해 형성된다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은
(a) 제1 용매(들), 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 부가혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로서,
단, 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 예를 들어 열 또는 방사선 개시 시 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 단계;
(b) 실란 단량체가 적어도 부분적으로 가수분해되고, 가수분해된 실란 단량체, 실란 단량체 및 비스-실란이 적어도 부분적으로 중합 및 가교되도록 혼합물을 산 처리에 적용하는 단계;
(c) 임의로 제1 용매를 제2 용매로 변경시키는 단계; 및
(d) 실록산 중합체의 추가의 가교가 달성되도록 혼합물을 예를 들어 열 또는 방사선 개시에 적용하는 단계
에 의해 수득가능한 실록산 중합체 조성물에 관한 것이다.
실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 열 또는 방사선 개시 시 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하여야 한다. 예시적 활성 기는 에폭시, 비닐, 알릴 및 메타크릴레이트 기이다.
예시적 열 개시는 혼합물을 라디칼 개시제에 적용하는 것이다. 예시적 라디칼 개시제는 tert-아밀 퍼옥시벤조에이트, 4,4-아조비스(4-시아노발레르산), 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴), 벤조일 퍼옥시드, 2,2-비스(tert-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)시클로헥산, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN), 2,5-비스(tert-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, 2,5-비스(tert-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥신, 비스(1-(tert-부틸퍼옥시)-1-메틸에틸)벤젠, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, tert-부틸 히드로퍼옥시드, tert-부틸 퍼아세테이트, tert-부틸 퍼옥시드, tert-부틸 퍼옥시벤조에이트, tert-부틸퍼옥시 이소프로필 카르보네이트, 쿠멘 히드로퍼옥시드, 시클로헥사논 퍼옥시드, 비쿠밀 퍼옥시드, 라우로일 퍼옥시드, 2,4-펜탄디온 퍼옥시드, 퍼아세트산, 및 과황산칼륨이다.
한 실시양태에서, 라디칼 개시제는 AIBN이다.
통상, 가교 온도는 약 30 내지 200℃의 범위이고, 전형적으로 가교는 용매의 환류 조건에서 수행된다.
예시적 방사선 개시는 혼합물을 UV 광에 적용하는 것이다. 라디칼 개시제 및 광산/염기 생성기 (비-이온성과 이온성 및 양이온성과 음이온성 둘 다)가 UV 개시제로서 사용될 수 있다. 이러한 개시제의 예는 이르가큐어 819, 184, 651, 907, 1173, 2022, 2100, 로도실(Rhodorsil) 2074 및 시라큐어(Cyracure) UVI-6976, 이르가큐어 PAG 103, 121, 203, 250, 290 및 CGI 725, 1907 및 GSID26-1, OXE-1, OXE-2, TPO, TPS 등을 포함한다.
더욱이, UV 중합 개시제에 효과적인 에너지 전달을 제공함으로써 중합을 추가로 가속화하기 위해, 개시제와 조합하여 증감제가 사용될 수 있다. 이러한 증감제의 예는 UVS-1331, UVS-1101, UVS-1221, 2,4-디에틸-9H-티옥산텐-9-온 등을 포함한다.
실시양태에서, 실록산 중합체의 합성은 2 단계로 수행된다.
실시양태의 제1 합성 단계 (이하에서 가수분해 단계라고도 불리움)에서, 단량체는 촉매의 존재 하에 제1 용매 중에서 가수분해된다. 이러한 촉매는 산 또는 그의 혼합물에 의해 형성된다. 촉매의 예는 수성 산, 예를 들어 질산 또는 염산 또는 또 다른 무기 또는 유기 산이다.
제2 단계 (중합 단계)에서, 재료의 분자량은 축합 중합에 의해 증가된다. 가수분해 단계에서 사용되는 물은 전형적으로 7 미만, 바람직하게는 6 미만, 특히 5 미만의 pH를 갖는다.
가수분해 동안, 부분 축합이 시작되고, 비교적 저분자량의 중합체가 형성된다.
바람직한 실시양태에 따르면, 혼합물을 산 처리에 적용하는 것은 환류시키는 것을 포함한다. 전형적인 환류 시간은 2시간이다.
단량체는 축합 중합되어 최종 실록산 중합체 조성물을 달성한다. 일반적으로, 삼관능성, 이관능성 및 일관능성 분자의 경우에, 전구체 분자의 다른 관능기 (가수분해성 기의 수에 따라)는 유기 관능기, 예컨대 선형의 알킬, 알켄, 아릴, 시클릭, 지방족 기일 수 있다. 유기 기의 예로서, 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 옥틸 기, 데실 기 등이 사용될 수 있다. 알킬 기는 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다. 알킬 기는 선형 또는 분지형일 수 있다. 유기 기 내 수소 원자는 플루오린 원자 또는 유사물로 교체될 수 있다. 추가의 예는 임의로 치환된 페닐 기, 나프틸 기, 히드록시페닐, 페난트렌, 메틸페닐 기, 에틸페닐 기, 클로로페닐 기, 브로모페닐 기, 플루오로페닐 기, 디페닐 기, 티옥산톤을 포함한다.
유기 기 중 적어도 1종은 반응성 관능기, 예를 들어 아민, 에폭시, 아크릴옥시, 알릴, 메타크릴 또는 비닐 기를 함유한다. 이들 반응성 유기 기는 열 또는 방사선 개시형 경화 단계 동안 반응할 수 있다. 열 및 방사선 감응성 개시제는 재료 조성물로부터 특정한 경화 특성을 달성하는데 사용될 수 있다. 방사선 감응성 개시제를 사용하는 경우에, 재료는 리소그래피 공정에서 네가티브 톤 감광성 재료로서 수행할 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 본 발명의 방법은 화학식 I, II, III 및 IV에 따른 적어도 4종의 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 부가혼합하는 것을 포함한다:
<화학식 I>
R1 aSiX4-a
<화학식 II>
R2 bSiX4-b
<화학식 III>
R3 cSiX4-c
<화학식 IV>
R4 dSiX4-d
여기서 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 수소, 및 치환 또는 비치환된, 선형 및 분지형 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, (알크)아크릴레이트, 에폭시, 알릴, 비닐 및 알콕시, 및 1 내지 6개의 고리를 갖는 아릴을 포함하는 군으로부터 선택되고; X는 가수분해성 기 또는 탄화수소 잔기이고; a, b, c 및 d는 정수 1 내지 3이다.
임의의 상기 화학식에서, 가수분해성 기는 특히 알콕시 기이다 (화학식 V 참조).
실시양태에 따르면, 본 발명은 트리- 또는 테트라알콕시실란을 사용하여 오르가노실록산 중합체를 제조하는 것을 제공한다. 실란의 알콕시 기는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 화학식 V를 갖는 라디칼 기로부터 선택된다:
<화학식 V>
-O-R5
여기서 R5는 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖고 임의로 할로겐, 히드록실, 비닐, 에폭시 및 알릴의 군으로부터 선택된 1 또는 2개의 치환기를 보유하는 선형 또는 분지형 알킬 기를 나타낸다.
특히 적합한 단량체는 트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-부틸트리에톡시실란, 메틸디에톡시비닐실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페난트렌-9-트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 에폭시시클로헥실에틸트리메톡시실란, 디페닐실란디올, 1,2-비스(트리메톡시실릴)메탄, 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄, 글리시딜메타크릴레이트, 디메틸디메톡시실란, 1-(2-(트리메톡시실릴)에틸)시클로헥산-3,4-에폭시드, 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로데실트리메톡시실란, 트리메톡시(3,3,3-트리플루오로프로필)실란 및 그의 조합의 군으로부터 선택된다.
본 발명의 방법은 적어도 1종의 비-실란을 다른 단량체(들), 예를 들어 상기 종류 (화학식 I 내지 IV)의 단량체와 부가혼합하는 것을 포함한다. 실시양태에 따르면, 비-실란은 화학식 VI에 상응하는 분자로부터 선택된다:
<화학식 VI>
(R6)3Si-Y-Si(R7)3
여기서
R6 및 R7은 독립적으로 수소, 및 치환 또는 비치환된, 선형 또는 분지형 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, (알크)아크릴레이트, 에폭시, 알릴, 비닐, 알콕시, 및 1 내지 6개의 고리를 갖는 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Y는 2가의 비치환 또는 치환된 지방족 및 방향족 기, 예컨대 알킬렌, 아릴렌, -O-알킬렌-O-; -O-아릴렌-O-; 알킬렌-O-알킬렌, 아릴렌-O-아릴렌; 알킬렌-Z1C(=O)Z2-알킬렌, 아릴렌-Z1C(=O)Z2-아릴렌 및 -O-알킬렌-Z1(=O)Z2-알킬렌-O-; -O-아릴렌-Z1(=O)Z2-아릴렌-O-로부터 선택된 연결기이고, 여기서 Z1 및 Z2는 각각 직접 결합 또는 -O-로부터 선택된다.
2가 "알킬렌" 기 및 다른 유사한 지방족 기에서, 알킬 잔기 (또는 알킬 모이어티에서 유래된 잔기)는 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 8개, 또는 1 내지 6개 또는 심지어 1 내지 4개의 탄소 원자를 나타내고, 예는 에틸렌 및 메틸렌 및 프로필렌을 포함한다.
"아릴렌"은 전형적으로 1 내지 3개의 방향족 고리, 및 6 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 2가 기를 나타낸다. 이러한 기는 페닐렌 (예를 들어, 1,4-페닐렌 및 1,3-페닐렌 기) 및 비페닐렌 기 뿐만 아니라 나프틸렌 또는 안트라세닐렌 기로 예시된다.
알킬렌 및 아릴렌 기는 히드록시, 할로, 비닐, 에폭시 및 알릴 기 뿐만 아니라 알킬, 아릴 및 아르알킬 기로부터 선택된 1 내지 5개의 치환기로 임의로 치환될 수 있다.
바람직한 알콕시 기는 1 내지 4개의 탄소 원자를 함유한다. 예는 메톡시 및 에톡시이다.
용어 "페닐"은 치환된 페닐, 예컨대 페닐트리알콕시, 특히 페닐트리메톡시 또는 트리에톡시, 및 퍼플루오로페닐을 포함한다. 페닐 뿐만 아니라 다른 방향족 또는 지환족 기는 규소 원자에 직접 결합될 수 있거나, 또는 이들은 메틸렌 또는 에틸렌 브릿지를 통해 규소 원자에 결합될 수 있다.
예시적 비-실란은 1,2-비스(트리메톡시실릴)메탄, 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄, 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄, 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄, 1-(디메톡시메틸실릴)-1-(트리메톡시실릴)메탄, 1-(디에톡시메틸실릴)-1-(트리에톡시실릴)메탄, 1-(디메톡시메틸실릴)-2-(트리메톡시실릴)에탄, 1-(디에톡시메틸실릴)-2-(트리에톡시실릴)에탄, 비스(디메톡시메틸실릴)메탄, 비스(디에톡시메틸실릴)메탄, 1,2-비스(디메톡시메틸실릴)에탄, 1,2-비스(디에톡시메틸실릴)에탄, 1,2-비스(트리메톡시실릴)벤젠, 1,2-비스(트리에톡시실릴)벤젠, 1,3-비스(트리메톡시실릴)벤젠, 1,3-비스(트리에톡시실릴)벤젠, 1,4-비스(트리메톡시실릴)벤젠, 1,4-비스(트리에톡시실릴)벤젠을 포함한다.
추가의 예는 4,4'-비스(트리에톡시실릴)-1,1'-비페닐; 1,4-비스(트리에톡시실릴)벤젠; 1,3-비스(트리에톡시실릴)벤젠을 포함한다.
본 문맥에서, 용어 "비-실란"은, 동일한 원자(들)에 연결되어 있는 2개의 유기 잔기, 특히 규소 함유 잔기를 포함하는 화합물을 지정하는데 사용된다. 2개의 동일한 (또는 심지어 대칭적) 유기 잔기의 경우에, 용어 "비스-실란"이 또한 사용된다.
특정한 실시양태에 따르면, 실란 단량체는 메틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 디페닐실란디올, 및 글리시독시프로필트리메톡시실란으로부터 선택되고, 비스-실란은 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄, 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)메탄으로부터 선택된다.
바람직한 실시양태에 따르면, 상기 단량체를 사용하는 경우에, 가수분해 및 축합에 사용되는 단량체들 중 적어도 1종은 화학식 I 또는 II를 갖는 단량체로부터 선택되고, 여기서 적어도 1개의 치환기는 열 또는 방사선 개시형 경화 단계 시 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기이다.
중합체를 제조하는데 있어서, 상기 종류의 단량체에서 유래된 단위의 몰비 (또는 단량체의 총량으로부터 계산된 활성 기 함유 단량체의 몰비)는 약 0.1 내지 70%, 바람직하게는 약 0.5 내지 50%, 특히 약 1 내지 40%이다.
일부 실시양태에서, 활성 기는 단량체의 몰비를 기준으로 약 1 내지 35%의 농도로 존재할 것이다.
1 내지 50%, 바람직하게는 3 내지 35%의 비-실란 (또는 비스-실란) 몰량을 갖는 것이 바람직하다.
실시양태에 따르면, 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 중 적어도 1종은, 광 또는 열 개시제 화합물에 의한 개시 하에 실록산 중합체의 추가의 가교를 달성할 수 있는 1개 이상의 반응성 관능기를 포함한다.
실시양태에서, 2종 이상의 중합체가 별도로 제조되고 부가혼합되어 목표 조성물을 형성한다. 이러한 실시양태에서, 예를 들어, 1종 또는 2종의 단량체를 제외한 모두는 적합한 액체 중에서 중합되어 제1 중합체를 형성하고, 나머지 단량체 또는 단량체들은 별도로 중합되어 제2 중합체를 형성한 후, 2종의 중합체는 혼합되어 최종 중합체 조성물을 형성한다. 한 실시양태에서, 제1 중합체는 최종 중합체 조성물의 대부분을 구성한다. 특히, 제1 및 제2 중합체는 1.1:1 내지 100:1, 특히 1.5:1 내지 50:1, 예를 들어 2:1 내지 15:1의 중합체 중량비로 혼합된다. 하기 예에서, 상기 비는 2.5:1 내지 7.5:1의 범위이다.
따라서, 상기에 기초하여, 실록산 중합체 조성물을 제조하기 위한 한 실시양태는
(a) 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 제공하는 단계로서,
- 적어도 2종의 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 제1 용매(들)와 부가혼합하여 제1 혼합물을 형성하고,
- 적어도 1종의 실란 단량체를 제2 용매(들)와 부가혼합하여 제2 혼합물을 형성하며,
단, 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 실록산 중합체 조성물의 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 단계;
(b) 실란 단량체가 적어도 부분적으로 가수분해되고, 가수분해된 실란 단량체, 실란 단량체 및 비-실란이 적어도 부분적으로 중합 및 가교되어 제1 및 제2 중합체 조성물을 형성하도록 제1 및 제2 혼합물을 산 처리에 적용하는 단계;
(c) 임의로 제1 및 제2 용매를 제3 용매로 변경시키는 단계;
(d) 제1 및 제2 중합체 조성물을 혼합하여 조합된 중합체 조성물을 형성하는 단계, 및
(e) 미리 결정된 가교도를 달성하도록 조합된 중합체 조성물을 실록산 중합체의 추가의 가교에 적용하는 단계
를 포함한다.
한 실시양태에서, 제2 중합체는 활성 기, 특히, 열 또는 방사선 개시 시 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 함유하는 적어도 1종의 단량체를 중합시킴으로써 수득된다. 활성 기는 상기 논의된 것들 중 어느 것일 수 있고, 특히 에폭시, 비닐, 알릴 및 메타크릴레이트 기 및 그의 조합으로부터 선택된다.
한 실시양태에서, 제1 중합체는 비-실란 단량체를 함유한다.
실록산 중합체을 제조하는 방법은 제1 용매 중에서 수행된다. 적합한 용매는 예를 들어 아세톤, 테트라히드로푸란 (THF), 톨루엔, 2-프로판올, 메탄올, 에탄올, 프로필렌 글리콜 프로필 에테르, 메틸-tert-부틸에테르 (MTBE), 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (PGMEA), 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 (PGME) 및 프로필렌 글리콜 프로필 에테르 (PnP)이다.
실시양태에 따르면, 방법은 제1 용매를 제2 용매로 변경시키는 것을 추가로 포함한다. 용매 변경은 산으로의 처리 후에 수행된다. 제1 용매는 바람직하게는 아세톤, 2-프로판올, 1-프로판올, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 1-메톡시-2-프로판올 또는 PGMEA로부터 선택되고, 제2 용매는 바람직하게는 1-메톡시-2-프로판올, 메틸 에틸 케톤, PGMEA 또는 PnP 또는 메틸 이소부틸 케톤, 시클로펜타논 또는 그의 혼합물로부터 선택된다.
용매 변경은, 실란 단량체의 가수분해 동안 형성된 물 및 알콜의 제거를 돕기 때문에 유리하다. 또한, 이는 기판 상의 코팅 층(들)으로서 사용될 때 최종 실록산 중합체 용액의 특성을 개선시킨다.
서로 혼합되는 제1 및 제2 중합체를 제조하는 경우에, 중합은 액체 상에서 상기 설명된 바와 같이 각각의 중합체에 대해 별도로 수행된 후, 임의로 용매 교환된다. 바람직하게는 용매 교환은, 제1 및 제2 중합체의 제조를 위한 제1 용매가 동일한 제2 용매로 변경되도록 수행된다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 실록산 중합체는 부분적으로 가교된다. 본 문맥에서, 용어 "부분적으로 가교된"이란, 가교에 도움이 되는 조건에서 중합체가 추가로 가교할 수 있음을 의미한다. 실제로, 중합체는 제1 중합 단계 후에 적어도 일부 반응성인 가교 기를 여전히 함유한다. 추가의 가교는 하기 기재할 것이다.
부분적으로 가교된 실록산 중합체의 분자량 범위는 1500 내지 35,000, 바람직하게는 약 2,000 내지 30,000, 특히 약 4,000 내지 25,000 g/mol의 범위이다. 중합체 분자량은 리소그래피 패턴화 공정에서 특정한 현상제와 함께 사용하기에 적합해지도록 조절될 수 있다.
실시양태에 따르면, 방법은 나노입자 (또는 유사한 나노- 또는 마이크로규모 막대, 결정, 구체, 도트, 버드 등)를 중합체 조성물에 부가혼합하는 것을 추가로 포함한다. 나노입자는 특히 광 산란 안료, 유기 및 무기 인광체, 산화물, 양자 도트 또는 금속의 군으로부터 선택된다. 상기 언급된 도펀트는 코팅 재료의 기계적, 화학적 또는 물리적 특성을 개선시킬 수 있거나, 또는 층에 부가 기능을 제공할 수 있다.
포토리소그래피에 적용될 때 재료의 해상도를 개선시키기 위해, 실록산 중합체는 중합 동안, 특히 축합 중합 동안 또는 그 직후 부분적으로 가교된다. 가교의 달성을 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, UV 포토리소그래피를 목적으로 하는 어떠한 활성 기에도 영향을 미치지 않는 반응성 기를 통해 2개의 쇄가 연결되는 가교 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 또 다른 쇄 상의 이중 결합과 반응하는 어느 한 쇄 상의 양성자를 예를 들어 사용하는 히드로실릴화는 목적하는 종류의 가교를 달성할 것이다. 또 다른 예는 이중 결합을 통한 가교이다.
가교 및 포토리소그래피에 바람직하게는 상이한 활성 기가 사용된다. 따라서, 실록산 중합체의 가교는 이중 결합을 갖는 활성 기, 예컨대 비닐 또는 알릴 또는 메타크릴레이트 기로 라디칼 개시제를 사용하여 달성될 수 있다.
UV-리소그래피에 에폭시 기가 사용될 수 있다. 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 가교에 필요한 활성 기의 비율은 일반적으로 UV 리소그래피의 경우보다 더 작다 (예를 들어, 가교의 경우에는 단량체를 기준으로 약 0.1 내지 10 mol%, 및 UV 리소그래피의 경우에는 단량체를 기준으로 약 5 내지 35 mol%).
반응 혼합물/용액에 첨가되는 개시제의 양은 일반적으로 실록산 중합체의 질량으로부터 계산하여 약 0.1 내지 10%, 바람직하게는 약 0.5 내지 5%이다.
부분적 가교의 결과로서, 분자량은 전형적으로 2- 내지 10-배일 것이다. 따라서, 약 500 내지 2,500 g/mol 범위의 분자량으로부터, 가교에 의해 4,000 이상, 바람직하게는 4,000 또는 그 초과 (4,000 - 30,000 g/mol)로 증가할 것이다.
추가의 축합 전, 재료로부터 바람직하게는 과잉의 물이 제거되고, 본 단계에서, 요망되는 경우에 또 다른 합성 용매로 용매 교환하는 것이 가능하다. 이와 같은 다른 합성 용매는 실록산 중합체의 최종 가공 용매 중의 1종 또는 최종 것으로서의 기능할 수 있다. 추가의 축합 단계가 완결된 후, 잔여 물 및 알콜 및 다른 부산물이 제거될 수 있다. 최종 가공 용매 조합을 형성하기 위해 제형화 단계 동안 추가의 가공 용매(들)가 첨가될 수 있다. 첨가제, 예컨대 열 개시제, 방사선 감응성 개시제, 증감제, 계면활성제 및 다른 첨가제가 실록산 중합체의 최종 여과 전에 첨가될 수 있다. 조성물의 제형화 후, 중합체는 예를 들어 리소그래피 공정에서 바로 가공가능하다.
가수분해 및 축합 조건을 조절함으로써, 실록산 중합체 조성물의 실란 전구체로부터의 임의의 잔여 이탈기 (예를 들어, 알콕시 기) 및 탈양성자화될 수 있는 기 (예를 들어, OH-기)의 농도/함량을 제어하는 것, 및 또한 실록산 중합체의 최종 분자량을 제어하는 것이 가능하다. 이는 수계 현상제 용액 내로의 실록산 중합체 재료의 용해에 크게 영향을 미친다. 더욱이, 중합체의 분자량은 또한 현상제 용액 내로의 실록산 중합체의 용해 특성에 크게 영향을 미친다.
따라서, 예를 들어, 최종 실록산 중합체가 높은 함량의 잔류 히드록실 기 및 낮은 함량의 알콕시 (예를 들어, 에톡시) 기를 갖는 경우에, 최종 실록산 중합체는 알칼리수 현상제 용액 (예를 들어, 테트라 메틸 암모늄 히드록시드; TMAH, 또는 수산화칼륨; KOH), 탄산나트륨 (Na2CO3) 및 탄산칼륨 (K2CO3) 내로 용해될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
반면에, 최종 실록산 중합체의 잔류 알콕시-기 함량이 높고 OH-기는 거의 함유하지 않는 경우에, 최종 실록산 중합체는 상기 종류의 알칼리수 현상제에서 매우 낮은 용해도를 갖는다. OH-기 또는 다른 관능기, 예컨대, 알칼리성 현상제 시스템에 대한 용해도를 초래하는 아미노 (NH2), 티올 (SH), 카르복실, 페놀 또는 유사물은 실록산 중합체 백본의 규소 원자에 직접 부착되거나, 또는 임의로 실록산 중합체 백본 내로 부착된 유기 관능기에 부착되어, 알칼리성 현상제 용해도를 추가로 촉진 및 제어할 수 있다.
합성 후, 실록산 중합체 조성물은 적절한 용매 또는 용매 조합을 사용하여 희석되어, 필름 침착 시 사전-선택된 필름 두께가 얻어지는 고형분 함량을 제공할 수 있다.
통상, 합성 후 실록산 조성물에 추가량의 개시제 분자 화합물이 첨가된다. UV 경화 단계에서 "활성" 관능기의 중합을 개시할 수 있는 종의 생성을 위해, 중합 동안 첨가된 것과 임의로 유사할 수 있는 개시제가 사용된다. 따라서, 에폭시 기의 경우에, 양이온성 또는 음이온성 개시제가 사용될 수 있다. 합성된 재료에서 "활성" 관능기로서 이중 결합을 갖는 기의 경우에, 라디칼 개시제가 사용될 수 있다. 또한, "활성" 관능기의 가교를 촉진하는데 열 개시제 (라디칼, 양이온성 또는 음이온성 메카니즘에 따라 작용함)가 사용될 수 있다. 광개시제 및 증감제의 적절한 조합을 선정하는 것은 또한 사용된 노출 공급원 (파장)에 좌우된다. 더욱이, 사용된 증감제를 선택하는 것은 선택된 개시제 유형에 좌우된다.
광개시제 및 증감제와 관련하여, 리소그래피 성능, 현상제에 대한 침착된 필름의 용해에 영향을 미치고 재료 저장 안정성을 개선시키기 위해 억제제, 켄쳐 및 다른 첨가제를 사용하는 것이 가능하다.
조성물 중의 열 또는 방사선 개시제 및 증감제의 농도는 일반적으로 실록산 중합체의 질량으로부터 계산하여 약 0.1 내지 10%, 바람직하게는 약 0.5 내지 5%이다.
상기 기재된 바와 같은 조성물은 고형분 나노입자를 조성물의 1 내지 50 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 나노입자 (또는 유사한 나노- 또는 마이크로규모 막대, 결정, 구체, 도트, 버드 등)는 특히 광 산란 안료, 유기 및 무기 인광체, 산화물, 양자 도트 또는 금속의 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에 따르면, 본 발명은
- 상기 기재된 방법에 의해 수득가능한 실록산 중합체 조성물을 제공하고,
- 실록산 중합체 조성물을 기판 상에 침착시키는 것
을 포함하는, 기판을 피복하는 방법에 관한 것이다.
침착된 실록산 중합체 조성물은 기판, 특히 기판 표면 상에 필름, 특히 얇은 필름을 형성한다. 전형적으로, 침착 후 또는 침착 단계 동안, 용매는 증발되고 필름은 바람직하게는 열 건조에 의해 건조된다. 이 단계를 예비-경화라고도 치징한다.
제2의 후속 단계에서, 온도를 증가시킴으로써 필름은 최종 경도로 경화된다. 한 실시양태에서, 예비-경화 및 최종 경화 단계는 가열 구배의 증가를 사용하여 가열을 수행함으로써 조합된다.
특정한 실시양태에 따르면, 방법은 침착된 필름을 현상하는 것을 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 현상은 침착된 실록산 중합체 조성물을 UV 광에 노출 (전체 영역 노출, 또는 포토마스크 또는 레티클 또는 레이저 직접 이미지화를 사용하는 선택적 노출)시키는 것을 포함한다. 현상하는 단계는 전형적으로 임의의 예비-경화 단계 후 및 최종 경화 단계 전에 수행된다.
따라서, 한 실시양태에서 방법은,
- 기판 상에 침착된 실록산 중합체 필름 (또는 구조물)을 예비-경화 또는 건조시키고;
- 임의로, 이와 같이 하여 수득된 필름 (또는 구조물)을 노출시키고;
- 임의로, 이와 같이 하여 수득된 필름을 현상하고;
- 필름 또는 구조물을 경화시키는 것
을 포함한다.
예시적 에폭시-관능기 함유 단량체는 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, 1-(2-(트리메톡시실릴)에틸)시클로헥산-3,4-에폭시드, (3-글리시독시프로필)트리에톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리프로폭시실란, 3-글리시독시프로필트리(2-메톡시에톡시)실란, 2,3-에폭시프로필트리에톡시실란, 3,4-에폭시부틸트리에톡시실란, 4,5-에폭시펜틸트리에톡시실란, 5,6-에폭시헥실트리에톡시실란, 5,6-에폭시헥실트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 4-(트리메톡시실릴)부탄-1,2-에폭시드를 포함한다.
특정한 실시양태에 따르면, 방법은 실록산 중합체 조성물을 경화시키는 것을 추가로 포함한다.
기판 상의 실록산 중합체 조성물의 두께 (즉, 필름 두께)는 예를 들어 5 nm 내지 30 μm 또는 그 초과의 범위일 수 있다.
얇은 필름은 슬롯 코팅, 조합된 슬롯+스핀 코팅, 스핀 코팅, 분무 코팅, 잉크-젯 인쇄, 커튼 코팅, 롤러, 롤-투-롤, 인쇄 (소수의 전형적인 액체 상 침착 방법을 들 수 있음)를 사용하여 기판 상에 침착될 수 있다. 더욱이, 실록산 중합체 조성물은 리소그래피 공정 (또는 다른 패턴화 방법, 예를 들어 그라비어, 인쇄, 3D/4D 인쇄, 레이저 직접 이미지화)에 의해 직접 패턴화함으로써 침착될 수 있다.
본 발명에 따라 생성된 필름은 전형적으로 100 kHz의 주파수에서 3.0-5.0 또는 그 미만의 유전 상수를 갖는다. 굴절률은 633 nm의 파장에서 1.2 내지 1.9이다.
실시양태에 따르면, 필름은 수은 UV 공급원 또는 업계에서 사용되는 유사물의 I-라인 또는 g-,h-,i-라인 또는 광대역 파장에서 50-200 mJ/cm2의 UV 조사량에서 70% 이상의 가교도를 나타낸다.
최종 코팅 필름 두께는 각각의 장치 및 구조물 제작 공정에 따라 최적화되어야 한다.
예를 들어 합성을 위한 용매로서 PGME가 사용되는 경우에, 상기한 합성 단계 중 하나 또는 둘 다에서, 최종 재료를 위한 용매를 변경시킬 필요가 없는데, 이는 PGME는 반도체 업계에서 가공 용매로서도 자주 사용되기 때문이다. 이로써 재료의 합성 절차가 보다 더 용이해지고 시간이 덜 걸리게 된다.
본 발명에 의해, 필름 및 구조물을 생성하기에 적합한 재료가 제공된다. 층은 다양한 기판 표면, 예컨대 유리, 석영, 규소, 질화규소, 중합체, 금속 및 플라스틱 상에 침착될 수 있다. 더욱이, 재료는 여러 상이한 표면 예컨대 상이한 산화물, 도핑된 산화물, 반금속 등 상에 침착될 수 있다.
리소그래피 공정에서 해상도는 5 μm보다 우수한, 바람직하게는 3 μm보다 우수한 정도로 개선된다 (약 5 μm 미만 또는 심지어 4 μm의 두께를 갖는 얇은 필름의 경우). 종횡비가 또한 개선된다: 본 발명에 따른 실록산 중합체 조성물은 1:1 미만 또는 심지어 바람직하게는 1:2 미만의 종횡비를 나타내는 패턴을 제조하는데 사용될 수 있음.
층은 액체 상으로부터 통상의 비용-효율적 가공에 의해 수득될 수 있다. 이러한 가공 방법은 스핀-온, 침지, 분무, 잉크-젯, 롤-투-롤, 그라비어, 플렉소그래피, 커튼, 스크린 인쇄 코팅 방법, 압출 코팅 및 슬릿 코팅을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
열 및/또는 조사 감응성 재료 조성물의 패턴화는 직접 리소그래피 패턴화, 통상의 리소그래피 마스킹 및 에칭 절차, 압인 및 엠보싱을 통해 수행될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
조성물은 비교적 낮은 가공 온도에서, 예를 들어 최대 300℃의 온도에서 또는 심지어 80℃의 온도에서 및 이들 한도 사이의 범위에서 경화되는 층을 제조하는데 사용될 수 있다.
그러나, 조성물로부터 형성된 층은 또한, 보다 고온, 즉, 230℃ 초과 및 최대 400℃의 온도에서 경화될 수도 있다. 이러한 경우에, 조성물로부터 생성된 필름 또는 구조물은 후속 고온 침착 단계, 예컨대 스퍼터링, 소성, 열적 증발 및/또는 CVD 공정과 조합될 수 있다.
사용된 기판에 따라, 재료는 통상, 80℃ 내지 300℃의 강제 통풍 경화, 또는 IR-램프 경화에 의해 대류 오븐에서 경화된다.
또한 구체적으로, 디스플레이 기판 (또는 낮은 경화 온도를 견딜 수 있는 다른 기판)에 이미 부착되어 있는 기판 상에 재료 층이 직접 침착되는 경우에, 가공 온도는 최대 150℃로 또는 심지어 120℃ 미만의 온도로 또는 심지어 80℃ 미만의 온도로 제한된다.
전형적인 경화 시간은 상기 온도에서 예로 30분일 수 있다. 재료 층 조성물은 침습성 에칭 용액에 대한 충분한 내화학성, 우수한 열적 및 환경적 안정성, 비-황변 성질 및 높은 광학 품질, 접착력 면에서 우수한 상용성, 낮은 최종 경화 온도에서 충분한 경도 (최종 경화 온도는 150℃ 미만 또는 120℃ 미만 또는 심지어 80℃ 미만일 수 있음)와 같은 특성을 지녀야 한다. 재료는 물론 보다 높은 최종 경화 온도 (예를 들어, 200℃, 230℃ 또는 그 초과)에서 사용될 수 있으나, 구체적으로는 저온에서도 성능을 지니도록 고안된다.
조성물로부터 침착되고 설명된 바와 같이 경화된 층은, 그 상단에 공동/바이어 및/또는 돌출 구조물을 가질 수 있는 전자 장치 또는 기판 상의 평탄화 층으로서 수행할 수 있다. 상기 기판은 디스플레이 장치 (예를 들어, 액정 디스플레이 또는 OLED 디스플레이 또는 센서 또는 컬러 필터 또는 커버 기판)의 일부일 수 있다.
일반적으로, 재료 조성물은 조명 장치, 가요성/인쇄/접이식/웨어러블 전자 장치의 기판 부품 상에서 또는 디스플레이 장치 (예컨대, LCD 또는 OLED 디스플레이), 태양 전지, 태양 모듈, LED, 반도체 장치에서 광학 및/또는 경질 코팅 층(들)으로서의 기능을 할 수 있다.
전자 구성요소에서 또는 기판 상에서 절연 층을 제조하는데 상기 조성물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 이와 같은 절연 층은 또한, 전자 장치에서 또는 기판 상에서 평탄화 층으로서의 기능을 동시에 할 수 있다. 상기 기판 및/또는 전자 장치 (예컨대, 박막 트랜지스터 또는 센서 또는 컬러 필터 또는 커버 기판)는 디스플레이 장치 (예를 들어, 액정 디스플레이 또는 OLED 디스플레이)의 일부일 수 있다.
도 1은 예시적 디스플레이 장치 단면 구조를 나타내며, 여기서 특정한 기능을 지니도록 본 발명의 실록산 중합체 조성물로 제조된 다중 재료 층이 사용된다. LCD/OLED 기판(100)은, 예를 들어 별도의 유리 기판으로서 상부에 통합된 컬러 필터 어레이를 임의로 갖는 실제 디스플레이 (LCD 또는 OLED)로 이루어져 있다.
기판 재료는 일반적으로 다양한 유형의 유리 (임의로 화학적으로 또는 열적으로 템퍼링됨), 석영, 플라스틱, 중합체 또는 금속일 수 있다. 기판은 전형적으로, 그 표면 상에 침착 및 구조화된 1종 또는 2종 또는 그 초과의 전도성 (또는 반-전도성) 재료를 갖는다. 전도성 (또는 반-전도성) 층은 예를 들어 투명 전도성 산화물 (또는 도핑된 산화물) 층 또는 층들 및/또는 금속 층 또는 층들로 제조될 수 있다. 투명 전도성 산화물은 예로 인듐-주석-산화물 (ITO)일 수 있고, 전형적으로 기판 표면 상의 패턴화된 층이다. 투명 전도성 산화물 또는 도핑된 산화물 층은 스퍼터링, CVD 또는 PVD 공정에 의해 형성될 수 있다. 금속 층은 스퍼터링 또는 PVD 침착된 금속 (예: 알루미늄 및 몰리브데넘)일 수 있다. 전도성 층은 또한, 와이어 메쉬 (예를 들어, 구리), 금속-메쉬 (예를 들어, 구리, 알루미늄 및 은), 은 (또는 유사물) "나노와이어", 탄소 나노튜브/나노버드, 전도성 중합체 (예: PEDOT), 그래핀 및 ITO 또는 유사한 전도성 잉크 (예를 들어, 용매 또는 다른 매트릭스 중에 분산된 나노입자)와 같은 재료 및 방법을 사용하여 형성될 수 있다.
디스플레이 장치를 위한 센서를 구축하는 상이한 방식이 존재한다. 예시적 접근법은 다음과 같다:
- 기판 1(300) 상에 센서를 구축하며, 이 경우에 센서 구조물은 상기 커버 기판과 통합되고, 장치 구조물에서 기판 2(200)는 필요하지 않을 것임. [본 실시양태에 따르면, 컬러 필터는 LCD/OLED 기판(100)과 통합된 것으로 간주됨].
- 기판 2(200) 상에 센서를 구축하며, 이 경우에 센서 층 [즉, 재료 코팅 층 3(310), 4(330) 및 5(350) 및 전도성 층 2(320) 및 3(340)]은 기판 2(200) 상에 침착 및 패턴화될 것이고, 기판 1(300)은 단지 임의적 전도성 층 1(301) 및 임의적 개별 재료 코팅 층 1(302) 및 2(303)만을 보유할 것임 (전도성 층 1은 또한, 물리적 증착 또는 액체 상 코팅 공정에 의해 침착된 추가의 산화물 층 또는 다른 층 아래에 또는 상단에 가질 수 있음).
- 컬러 필터 유리의 상단 표면 [즉, LCD/OLED 기판(100)의 상단 기판] 상에 센서 층을 구축하며, 이 경우에 장치 구조물에서 기판 2(200)는 필요하지 않을 것이고, 기판 1(300)은 단지 임의적 전도성 층 1(301) 및 임의적 개별 재료 코팅 층 1(302) 및 2(303)만을 보유할 것임.
- LCD/OLED 기판(100) 내부에, 즉, LCD/OLED 어레이 유리 상에 또는 컬러 필터 유리의 내면 상에 센서 층을 통합하며, 이 경우에 장치 구조물에서 기판 2(200)는 이 필요하지 않을 것이고, 기판 1(300)은 단지 임의적 전도성 층 1(301) 및 임의적 개별 재료 코팅 층 1(302) 및 2(303)만을 보유할 것임.
도 2는 예시적 센서 구조물의 단면을 예시한다 (층들은 서로에 대해 또는 두께의 규모가 도시되어 있지 않음). 하기 예에서 기판은, 장치를 구성하기 위해 선택된 접근법에 따라 (300), (200) 또는 (100) 또는 1종 이상의 조합일 수 있다.
예시적 실시양태에 따르면, 도 2의 센서는 하기 방식으로 조립된다:
1. 전도성 층(320), 예컨대 인듐 주석 산화물 (ITO)이 기판(300) 상에 스퍼터링됨.
2. 전도성 층(320)이 리소그래피 및 습식 에칭을 사용하여 패턴화됨.
3. 블랙 매트릭스 (BM) (또는 임의로 화이트 매트릭스) 재료(305)가 기판 (또는 먼저 재료 층 4(330)) 상에 침착 및 패턴화됨.
4. 재료 층 4(330)가 리소그래피를 사용하여 기판 상에 침착 및 패턴화됨.
5. 금속 층(Mo/Al/Mo, 340)이 기판 상에 침착됨.
6. 금속 층(340)이 리소그래피 및 습식 에칭을 사용하여 패턴화됨.
7. 재료 층 5(350)가 리소그래피를 사용하여 기판 상에 침착 및 패턴화됨.
도 3은 임의적 재료 층 3(310)이 센서 구조물 내 기판(300) 상에 사용되는 예시적 센서 구조물의 단면을 예시한다 (층들은 서로에 대해 또는 두께의 규모가 도시되어 있지 않음). 하기 예에서 기판은, 장치를 구성하기 위해 선택된 접근법에 따라 (300), (200) 또는 (100) 또는 1종 이상의 조합일 수 있다.
예시적 실시양태에 따르면, 도 3의 센서는 하기 방식으로 조립된다:
1. 재료 층 3(310)이 리소그래피를 사용하여 기판(300) [또는 먼저 BM 층(305)] 상에 침착 및 임의로 패턴화됨.
2. 전도성 층(320; ITO)이 기판(300) 상에 스퍼터링됨.
3. 전도성 층(320)이 리소그래피 및 습식 에칭을 사용하여 패턴화됨.
4. 블랙 매트릭스 (BM) (또는 임의로 화이트 매트릭스) 재료(305)가 기판(300) 상에 침착 및 패턴화됨.
5. 재료 층 4(330)가 리소그래피를 사용하여 기판(300) 상에 침착 및 패턴화됨.
6. 금속 층(Mo/Al/Mo, 340)이 기판(300) 상에 침착됨.
7. 금속 층(340)이 리소그래피 및 습식 에칭을 사용하여 패턴화됨.
8. 재료 층 5(350)가 리소그래피를 사용하여 기판(300) 상에 침착 및 패턴화됨.
도 4는 임의적 재료 층 3(310)이 센서 구조물 내 기판(300) 상에 사용되는 예시적 센서의 단면을 예시한다. 더욱이, 도면에는 기판(300) 반대 면 상에 임의적 개별 층(301), (302) 및 (303)이 사용되는 것이 예시되어 있다 (층들은 서로에 대해 또는 두께의 규모가 도시되어 있지 않음). 하기 예에서 기판은, 장치를 구성하기 위해 선택된 접근법에 따라 (300), (200) 또는 (100) 또는 1종 이상의 조합일 수 있다.
예시적 실시양태에 따르면, 도 4의 센서는 하기 방식으로 조립된다:
1. 임의적 전도성 층 1(301)이 기판(300) 상에 침착됨 (전도성 층은 임의로 패턴화되고, 임의로 다른 기능 층은 침착 및 임의로 패턴화됨).
2. 임의적 재료 층 2(302)이 기판(300) 상에 침착됨 (및 임의로 리소그래피 패턴화됨).
3. 임의적 재료 층 1(303)이 기판(300) 상에 침착됨 (및 임의로 리소그래피 패턴화됨).
4. 프론트 층이 보호된 후, 기판(300) 반대 면 상에 나머지 층들이 침착됨 (순서는 반대로 수행될 수도 있으며, 이는 먼저 하기 단계 5 내지 12에 이어 상기 단계 1 내지 3이 수행됨을 의미함)
5. 임의적 재료 층 3(310)이 리소그래피를 사용하여 기판(300) [또는 먼저 BM 층(305)] 상에 침착 및 임의로 패턴화됨.
6. 전도성 층(320; ITO)이 기판(300) 상에 스퍼터링됨.
7. 전도성 층(320)이 리소그래피 및 습식 에칭을 사용하여 패턴화됨.
8. 블랙 매트릭스 (BM) 재료(305)가 기판(300) 상에 침착 및 패턴화됨.
9. 재료 층 4(330)가 리소그래피를 사용하여 기판(300) 상에 침착 및 패턴화됨.
10. 금속 층(Mo/Al/Mo, 340)이 기판(300) 상에 침착됨.
11. 금속 층(340)이 리소그래피 및 습식 에칭을 사용하여 패턴화됨.
12. 재료 층 5(350)가 리소그래피를 사용하여 기판(300) 상에 침착 및 패턴화됨.
재료 층은 몇 가지 요건을 충족시킨다. 첫째로, 재료 층은 다중 표면 상에서, 예를 들어 기판 (예를 들어, 유리 또는 플라스틱), 임의의 다른 중합체 재료 (예컨대, 블랙 매트릭스 재료 또는 화이트 매트릭스 재료) 및 전도성 층, 예컨대 ITO 및 금속 (몰리브데넘/알루미늄/몰리브데넘) 상에서 우수한 접착력 (요건 4B-5B; ASTM D3359-09, 크로스-해치(Cross-Hatch) 시험기)을 갖는다.
둘째로, 재료 층은 습식 에칭 화학물질, 현상제, 용매 및 스트리퍼에 대해 우수한 내화학성을 갖는다.
내화학성은 전형적으로 내화학성 시험 후 접착력 시험 (요건 4B-5B; 전후; ASTM D3359-09, 크로스-해치 시험기)에 의해 다시 확인한다. 전도성 층 또는 다른 중합체 층의 리소그래피 패턴화 공정 단계 동안 습식 에칭제가 사용된다. 이들 에칭제 및 스트리퍼는 KOH, 수산화칼륨 (0.04%-7%); 왕수 (HNO3:HCl, 전형적으로 1:3 비; 3.0N-9.0N); NaOH (3-6%); TMAH (0.2% 3%); 금속 에칭제 [Mo/Al/Mo에 있어서 전형적임; H3PO4:HNO3:CH3COOH, 예를 들어 55-70:5-9:4-8 (v/v/v)]; FeCl3:HCl (각각, 20-25%:12-1614.5%); 옥살산 (0.2%-2.5%); N-메틸-2-피롤리돈; 또는 리소그래피 공정에서 전형적으로 사용되는 다른 습식 에칭제, 현상제, 용매 또는 스트리퍼를 포함한다.
습식 에칭 용액은 에칭하고자 하는 실제 층, 및 기판 상에 이미 침착되어 있는 다른 층에 따라 상이한 농도 및 다양한 온도 (20℃ - 80℃)에서 사용된다.
셋째로, 재료 층은 우수한 경도를 갖는다 (바람직하게는 4H에 비해 또는 심지어 6H에 비해; ASTM D3363-00, 엘코미터(Elcometer) 시험기).
디스플레이 기판에 이미 부착되어 있는 기판 상에 재료 층이 직접 침착되는 경우에, 가공 온도는 최대 150℃로 또는 심지어 120℃ 미만의 온도로 제한된다. 전형적인 경화 시간은 상기 온도에서 예로 30분일 수 있다. 재료 층 조성물은 낮은 최종 경화 온도에서 모든 상기 특성을 지녀야 한다. 재료는 물론 보다 높은 최종 경화 온도 (예를 들어, 200℃ 또는 230℃ 또는 그 초과)에서 사용될 수 있으나, 구체적으로는 저온에서도 성능을 지니도록 고안된다.
실시예
코팅 재료의 합성
실시예 1
메틸트리에톡시실란 (203.4 g), 페닐트리메톡시실란 (19.4 g), 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (13.5 g), 글리시독시프로필트리메톡시실란 (138.9 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (77.1 g) 및 아세톤 (405 g)을 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 0.1 M HNO3 수용액 (115.8 g)을 첨가하고, 생성된 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다. AIBN (3.6 g)을 첨가하고, 혼합물을 105℃에서 75분 동안 환류시켰다. PGME (215 g)를 첨가하고, 모든 휘발물질을 진공에서 제거하였다. PGME를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (2.6 g), BYK3700 (2.6 g) 및 UVS 1331 (0.64 g)을 첨가하였다. 최종적으로, 혼합물을 폴(PALL) 필터 (0.1 μm)를 사용하여 여과하였다. 용액은 가공에 바로 사용가능하였다.
실시예 2
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.61 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.2 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 2,4-디에틸-9H-티옥산텐-9-온 (1.96 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 196 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 53.51 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (102 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.63 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 50분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 7500-8500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 3
페닐트리메톡시실란 (11.31 g), 메틸트리에톡시실란 (107.8 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (7.85 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (80.96 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (67.48 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 2-이소프로필-9H-티옥산텐-9-온, 2- 및 4 이성질체의 혼합물 (2.74 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 278 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 74.91 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (138 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (2.28 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 60분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9300의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 4
페닐트리메톡시실란 (11.31 g), 메틸트리에톡시실란 (107.8 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (7.85 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (80.96 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (67.48 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 1-클로로-4-프로폭시-9H-티옥산텐-9-온 (2.74 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 278 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 74.91 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (138 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (2.19 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 60분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 5
디페닐실란디올 (13.72 g), 페닐트리메톡시실란 (11.31 g), 메틸트리에톡시실란 (107.8 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (7.85 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (80.96 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (67.48 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 274 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 74.91 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (141 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (2.31 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 80분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9600의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 6
페닐트리메톡시실란 (11.31 g), 메틸트리에톡시실란 (107.8 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (7.86 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (80.96 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (44.98 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (17.15 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 268.8 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 74.92 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (143 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (2.12 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 45분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9300의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 7
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (72.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.2 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (7.35 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 199.5 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 54.9 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (109 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.52 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 50분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8100의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 8
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (72.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.2 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (9.35 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 199.5 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 54.9 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 MIBK로 변경시켰다 (109 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.52 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 60분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8000-10000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 9
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77.02 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (35.98 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (9.3 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 193.8 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.73 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.52 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 50분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 10
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77.02 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (35.98 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (9.3 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 193.8 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.73 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 MIBK로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.77 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 45분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 6000-8000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 11
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77 g), 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 (9.19 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.18 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 196.7 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 53.49 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.65 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 75분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 12
페닐트리메톡시실란 (11.31 g), 메틸트리에톡시실란 (107.83 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (7.85 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (80.96 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (67.48 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 268.8 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 74.92 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 메틸 이소부틸 케톤 (MIBK)으로 변경시켰다 (143 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (2.26 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 50분 동안 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 10000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 13
페닐트리메톡시실란 (28.3 g), 메틸트리에톡시실란 (296.6 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (19.7 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (202.6 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (112.4 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 659 g의 아세톤을 반응기에 첨가하였다. 179 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (379 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (4.21 g, 실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 60분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 17000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 14
페닐트리메톡시실란 (28.3 g), 메틸트리에톡시실란 (296.6 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (19.7 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (202.6 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (112.4 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 659 g의 아세톤을 반응기에 첨가하였다. 179 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (379 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (4.02 g, 실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 40분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 13000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 15
페닐트리메톡시실란 (28.3 g), 메틸트리에톡시실란 (296.6 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (19.7 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (202.6 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (112.4 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 659 g의 아세톤을 반응기에 첨가하였다. 179 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (379 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (4.17 g, 실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 25분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 16
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (72.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.21 g) 및 1-(2-(트리메톡시실릴)에틸)시클로헥산-3,4-에폭시드 (6.69 g)를 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 198.88 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 46.53 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.59 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 55분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 17
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77.0 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (36.75 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 185.0 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 53.49 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.54 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 55분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 6600의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 18
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (75.5 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.2 g) 및 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로데실트리메톡시실란 (5.15 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 200.38 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 41.57 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 MIBK로 변경시켰다 (103 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.84 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 55분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8800의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 19
페닐트리메톡시실란 (4.48 g), 테트라에톡시실란 (17.43 g), 디메틸디메톡시실란 (5.03 g), 메틸트리에톡시실란 (50.0 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.19 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (53.4 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (80.13 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 215.66 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 59.59 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 MIBK로 변경시켰다 (103 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.71 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 35분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 23400의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 20
페닐트리메톡시실란 (4.41 g), 메틸트리에톡시실란 (70 g), 글리시딜메타크릴레이트 (2.93 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (52.56 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (49.65 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 179.55 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 46.21 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (102 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.68 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 120분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 6100의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 21
페닐트리메톡시실란 (32.26 g), 메틸트리에톡시실란 (54.05 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.61 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.74 g) 및 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (32.08 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 192 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 48.77 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (94 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.72 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 85분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후, 용매 비가 각각 90:10이도록 PGME:MEK (메틸 에틸 케톤)를 첨가함으로써 고형분 함량을 18%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 7000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
기판 상에 코팅 침착 및 패턴화하기 위한 실시예 공정:
1. 기판 사전-세정 (기판은 코팅 층에 노출되는 ITO, 금속, 유리, 블랙 매트릭스 또는 화이트 매트릭스 또는 중합체 표면을 함유할 수 있음): 수산화칼륨 (KOH) 사전-세정 (KOH 용액은 실온일 수 있거나 또는 온도가 20℃ - 55℃로 다양할 수 있음; 전형적인 농도는 0.04% 내지 1%로 다양할 수 있음)에 이어 탈이온수 헹굼에 이어 건조 공정. 대안적으로 접착력 프로모터, 프라이머 또는 다른 화학적 또는 물리적 표면 개질 방법을 사용하여 습윤 및 접착력을 개선시킬 수 있음.
2. 재료 침착: 슬롯 코팅, 조합된 슬롯+스핀 코팅, 스핀 코팅, 분무 코팅, 잉크-젯 인쇄, 커튼 코팅, 롤러, 롤-투-롤, 인쇄 (소수의 전형적인 액체 상 침착 방법을 들 수 있음)를 사용하여 기판 상에 코팅 재료를 침착시킴. 제형 (용매(들) + 첨가제)은 코팅의 적절한 코팅 두께, 균일성 및 평탄화/등방성 (소수의 전형적인 요건을 들 수 있음)이 달성되도록 조절됨.
3. 진공 건조 및/또는 예비-베이크: 침착 후 기판을 진공 건조 스테이션으로 옮기고/거나 핫플레이트 (또는 오븐) 상에서 통상 70 - 120℃에서 1 - 3분 동안 예비-베이크. 본 단계에서 대부분의 제형 용매는 제거되고, 기판은 바로 추가로 가공가능한 예비 경화된 (건조한 또는 약간 점성이 있는) 필름으로 남아 있음.
4. 노출: 표준 포토리소그래피 공정에서, 포토마스크 또는 레티클이 광대역, g-,h-,i-라인 또는 i-라인 노출과 함께 사용됨. 전형적인 필요한 UV 노출 조사량은 g-,h-,i-라인 노출을 사용하여 50-200 mj (또는 그 초과)임. 침착된 층에 패턴화가 필요 없거나 또는 패턴화가 다른 수단에 의해 수행되는 경우에, 전체 기판 영역 노출이 사용될 수 있음 (포토마스크 또는 레티클을 전혀 사용하지 않음). 노출된 영역 경화를 개선시키기 위해 소위 대기 단계 또는 노출후 베이크 단계를 사용하는 것이 또한 가능함. 본 발명에 기재된 재료는 네가티브 톤 레지스트로서의 기능을 하며, 이는 노출되는 영역이 UV 광 하에 중합됨을 의미함 (노출된 영역이 현상제에 덜 가용성이 됨). 재료를 특수 첨가제에 의해 포지티브 톤이 되도록 뒤바꾸는 것이 가능함 (노출된 영역이 현상제 용액에 더 가용성이 됨). 패턴화가 필요 없는 경우에 UV-노출을 사용하지 않고 열 경화 제형으로서 재료를 사용하는 것이 또한 가능함. 이 경우에, 열 개시제가 적용될 수 있음.
5. 현상: 현상 단계에서, 필름의 보다 더 가용성인 영역 (상기 참조)이 현상제 용액에 의해 용해됨. 보다 덜 가용성인 영역 (네가티브 톤 재료의 경우에 노출된 영역)이 현상 후 기판 상에 남아 있음. 소위 분무 현상 또는 버들 현상 방법이 사용될 수 있음. 현상제 용매는 실온일 수 있거나 또는 온도가 20-55℃로 다양할 수 있음. 전형적인 현상제는 수산화칼륨 (KOH) 및 테트라 메틸 암모늄 히드록시드 (TMAH)를 포함하나 이에 제한되지는 않음. 전형적인 농도는 예를 들어 KOH의 경우에 0.04% - 0.7% 및 TMAH의 경우에 0.2% - 2.38%임. 현상제 용액에 이어 탈이온수 또는 표준 물 헹굼 분무 또는 버들이 적용됨. 최종 단계로서, 에어 나이프/블로우 및/또는 가열 (블로우 또는 IR-경화, 핫플레이트 또는 오븐)에 의해 물이 건조됨.
6. 최종 경화: 사용된 기판 및 다른 코팅 재료 층에 따라, 재료는 80-300℃에서 IR-램프 경화, 강제 통풍 경화에 의해 대류 오븐에서 경화됨. 또한 구체적으로는, 디스플레이 기판에 이미 부착되어 있는 기판 상에 재료 층이 직접 침착되는 경우에, 가공 온도는 최대 150℃로 또는 심지어 120℃ 미만의 온도로 제한됨. 전형적인 경화 시간은 상기 온도에서 예로 30분일 수 있음. 재료 층 조성물은 낮은 최종 경화 온도에서 모든 상기 특성을 지녀야 함. 재료는 보다 높은 최종 경화 온도 (예를 들어, 200℃ 또는 230℃ 또는 그 초과)에서 사용될 수 있으나, 구체적으로는 저온에서도 성능을 지니도록 고안됨.
결과는 하기 표 1에 나타나 있고, 약어 "BTSE"는 비스(트리에톡시실릴)에탄을 나타낸다.
Figure pct00001
실시예 22:
메틸트리에톡시실란 (84.7 g), 페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.89 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (32.11 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 188 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.57 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (109 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 25분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGME를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.5%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 14850의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 23:
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77.02 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (35.98 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (9.3 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 193.8 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.73 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 MIBK로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.77 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 45분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 2%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.5%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 24:
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77.02 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (35.98 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (9.3 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 193.8 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.73 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.77 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 45분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.5%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 25:
디메틸디에톡시실란 (18.72 g), 페닐메틸디메톡시실란 (4.46 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3.1 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (31.9 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (17.7 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 75.98 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 18.81 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 120분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.5%)을 재료에 첨가하였다.
실시예 26:
메틸트리에톡시실란 (42.49 g), 페닐메틸디메톡시실란 (4.56 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3.1 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (31.9 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (17.7 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 100 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 27.9 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 90분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.5%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9004의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 27:
메틸트리에톡시실란 (42.35 g), 페닐트리메톡시실란 (4.01 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (2.79 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (28.71 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (15.32 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 93 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 26.71 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 50분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 11500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 28:
디메틸디에톡시실란 (20.57 g), 페닐트리메톡시실란 (4.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3.1 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (31.9 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (17.7 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 77.73 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 17.01 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 120분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8362의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 29:
메틸트리에톡시실란 (23.98 g), 페닐트리메톡시실란 (4.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3.1 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (29.71 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (17.7 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 78.79 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 19.98 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 120분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 4500의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 30:
디메틸디에톡시실란 (18.72 g), 페닐메틸디메톡시실란 (4.56 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3.1 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (31.9 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (17.7 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 79 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 18.81 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 115분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 2%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.5%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9016의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 31:
n-옥틸트리메톡시실란 (42.35 g), 페닐트리메톡시실란 (4.04 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (2.81 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (28.94 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (16.05 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 94 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 26.78 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (60 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 2.3 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 180분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9741의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 32:
메틸트리에톡시실란 (17.8 g), 페닐메틸디메톡시실란 (4.1 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (2.79 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (26.76 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (16.05 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 67.5 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 16.32 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 2.0 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 180분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8267의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 33:
메틸트리에톡시실란 (46.7 g), 페닐트리메톡시실란 (4.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3.1 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (29.74 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (17.7 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 101.69 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 27.27 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.7 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 120분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9944의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 34:
메틸트리에톡시실란 (36.77 g), 페닐메틸디메톡시실란 (4.1 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (2.79 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (26,76 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (16.05 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 86.47 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 24.04 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.4 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 150분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 6738의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 35:
용액 1
메틸트리에톡시실란 (46.7 g), 페닐트리메톡시실란 (4.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (3.1 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (29.74 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (17.7 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 101.69 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 27.27 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.7 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 120분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9944의 분자량 (Mw)을 가졌다.
용액 2
아세톤 (2560 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (600 g) 및 질산 (200 g)을 혼합하고, 용액을 45분 동안 환류시켰다. 환류 후 프로필렌 글리콜 메틸 에테르로 용매 교환을 수행하였다. 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 2.0 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 80분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 이르가큐어 819 (고형분 중합체 질량의 6%) 및 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트 (고형분 중합체 질량의 30%)를 재료에 첨가하였다.
용액 1 및 2를 5:1의 비로 혼합하고, 재료의 고형분 함량을 공정 제형으로 조절하고 여과하여 바로 가공가능한 용액을 수득하였다.
실시예 36:
용액 1
디페닐실란디올 (36.77 g), 페닐메틸디메톡시실란 (4.1 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (2.79 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (26.76 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (16.05 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 86.47 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 24.04 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.8 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 150분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 7800의 분자량 (Mw)을 가졌다.
용액 2
아세톤 (2560 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (600 g) 및 질산 (200 g)을 혼합하고, 용액을 45분 동안 환류시켰다. 환류 후 프로필렌 글리콜 메틸 에테르로 용매 교환을 수행하였다. 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 2.0 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 80분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 이르가큐어 819 (고형분 중합체 질량의 6%) 및 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트 (고형분 중합체 질량의 30%)를 재료에 첨가하였다.
용액 1 및 2를 4:1의 비로 혼합하고, 재료의 고형분 함량을 공정 제형으로 조절하고 여과하여 바로 가공가능한 용액을 수득하였다.
실시예 37:
n-헥실트리메톡시실란 (51.79 g), 페닐트리메톡시실란 (4.04 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (2.81 g), 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 (28.94 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄 (16.05 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 103.6 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 26.78 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (50 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (실록산 중합체 고형분의 1.7 m%)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 180분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 5920의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 38:
디페닐실란디올 (12.08 g), 메틸트리에톡시실란 (77.02 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (35.98 g) 및 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄 (9.3 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 193.8 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.73 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 PGME로 변경시켰다 (104 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.77 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 45분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 2%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1101 (고형분 중합체 질량의 0.5%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 9000의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 39:
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (72.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.2 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 199.5 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.0 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 시클로펜타논으로 변경시켰다 (109 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.52 g)을 첨가하고, 재료 용액을 105℃에서 60분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 시클로펜타논을 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 8900의 분자량 (Mw)을 가졌다.
실시예 40:
페닐트리메톡시실란 (8.08 g), 메틸트리에톡시실란 (72.45 g), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (5.62 g), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (57.83 g), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 (48.2 g)을 둥근 바닥 플라스크에 칭량투입하였다. 199.5 g의 아세톤을 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 51.0 g의 물 (0.1 M HNO3)을 반응 플라스크에 첨가하고, 반응 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 용매를 아세톤으로부터 시클로펜타논으로 변경시켰다 (109 g 첨가). 용매 교환 후 재료에 AIBN (1.52 g)을 첨가하고, 재료 용액을 85℃에서 90분 동안 오일 배스에서 환류시켰다. 환류 후 PGMEA를 첨가함으로써 고형분 함량을 25%로 조절하였다. PAG290 (고형분 중합체 질량의 1%), BYK3700 (고형분 중합체 질량의 1%), UVI6976 (고형분 중합체 질량의 1%) 및 UVS1331 (고형분 중합체 질량의 0.25%)을 재료에 첨가하였다. 최종 여과 후 용액은 가공에 바로 사용가능하였다. 재료는 10050의 분자량 (Mw)을 가졌다.
하기 항목은 실시양태를 특징화한다:
항목 1:
(a) 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 제공하는 단계로서,
- 적어도 2종의 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 제1 용매(들)에 부가혼합하여 제1 혼합물을 형성하고,
- 적어도 1종의 실란 단량체를 제2 용매(들)에 부가혼합하여 제2 혼합물을 형성하며,
단, 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 실록산 중합체 조성물의 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 단계;
(b) 실란 단량체가 적어도 부분적으로 가수분해되고, 가수분해된 실란 단량체, 실란 단량체 및 비-실란이 적어도 부분적으로 중합 및 가교되어 제1 및 제2 중합체 조성물을 형성하도록 제1 및 제2 혼합물을 산 처리에 적용하는 단계;
(c) 임의로 제1 및 제2 용매를 제3 용매로 변경시키는 단계; 및
(d) 제1 및 제2 중합체 조성물을 혼합하여 조합된 중합체 조성물을 형성하는 단계; 및
(e) 미리 결정된 가교도를 달성하도록 조합된 중합체 조성물을 실록산 중합체의 추가의 가교에 적용하는 단계
를 포함하는, 실록산 중합체 조성물을 제조하는 방법.
2. 제1 및 제2 중합체 조성물을 1.1:1 내지 100:1, 특히 1.5:1 내지 50:1, 예를 들어 2:1 내지 15:1의 중합체 중량비로 혼합하는, 항목 1에 따른 방법. 하기 예에서, 상기 비는 2.5:1 내지 7.5:1의 범위임.
3. 제2 중합체 조성물이 활성 기, 특히, 열 또는 방사선 개시 시 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 함유하는 적어도 1종의 단량체를 중합시켜 수득되는 것인, 항목 1 또는 2에 따른 방법.
4. 제1 중합체 조성물이 비-실란 단량체를 함유하는 것인, 항목 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 방법.
5. 제1 중합체 조성물이 4종의 단량체로부터 생성되고, 제2 중합체 조성물이 1종의 단량체로부터 생성되는 것인, 항목 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 방법.
산업상 이용가능성
나타나는 바와 같이, 본 발명의 실록산 중합체 조성물을 사용하여 제조된 코팅은 특히 디스플레이 및 반도체 장치의 제조와 관련해서 리소그래피 제작 공정에 유용하다. 상기에 나타낸 바와 같이, 본 실록산 중합체 조성물은 종래 기술의 실록산 중합체를 사용하여 제조된 코팅보다 유의하게 더 경질이다 (최대 8H vs 4H, WO2009/068755의 경우). 시험으로부터 또한, 다양한 표면에 대한 재료의 접착력이 더 우수하고, 내화학성이 유의하게 개선되었음을 알 수 있다. 표에서 강조된 하나의 추가의 유의한 개선점은 본 발명의 중합체 조성물은 리소그래피 공정에서 소위 노출후 베이크 단계를 필요로 하지 않는다는 것이다.

Claims (28)

  1. (a) 적어도 4종의 상이한 실란 단량체 및 적어도 1종의 비-실란을 제1 용매(들)에 부가혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로서,
    단, 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 실록산 중합체 조성물의 인접한 실록산 중합체 쇄에 대한 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 단계;
    (b) 실란 단량체가 적어도 부분적으로 가수분해되고, 가수분해된 실란 단량체, 실란 단량체 및 비-실란이 적어도 부분적으로 중합 및 가교되도록 혼합물을 산 처리에 적용하는 단계;
    (c) 임의로 제1 용매를 제2 용매로 변경시키는 단계; 및
    (d) 미리 결정된 가교도를 달성하도록 혼합물을 실록산 중합체의 추가의 가교에 적용하는 단계
    를 포함하는, 실록산 중합체 조성물을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 활성 기가 에폭시, 비닐, 알릴 및 메타크릴레이트 기로부터 선택된 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단량체의 몰비를 기준으로 실란 단량체의 0.1 내지 70%, 바람직하게는 0.5 내지 50%, 특히 1 내지 40%가 활성 기를 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 용매(들)가 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 1-메톡시-2-프로판올, 및 그의 혼합물로부터 선택된 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 용매(들)가 1-메톡시-2-프로판올, PGMEA, 메틸 에틸 케톤 또는 PnP 또는 메틸 이소부틸 케톤, 시클로펜타논 및 그의 혼합물로부터 선택된 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 4종의 실란 단량체가 화학식 I, II, III 및 IV의 분자로부터 선택된 것인 방법.
    <화학식 I>
    R1 aSiX4-a
    <화학식 II>
    R2 bSiX4-b
    <화학식 III>
    R3 cSiX4-c
    <화학식 IV>
    R4 dSiX4-d
    여기서
    R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 수소, 및 치환 또는 비치환된, 선형 및 분지형 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, (알크)아크릴레이트, 에폭시, 알릴, 비닐 및 알콕시, 및 1 내지 6개의 고리를 갖는 아릴을 포함하는 군으로부터 선택되고;
    X는 가수분해성 기 또는 탄화수소 잔기이고;
    a, b, c 및 d는 독립적으로 정수 1 내지 3이다.
  7. 제6항에 있어서, 알콕시 기가 화학식 V를 갖는 라디칼 기로부터 선택된 것인 방법.
    <화학식 V>
    -O-R5
    여기서 R5는 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖고 할로겐, 히드록실, 비닐, 에폭시 및 알릴의 군으로부터 선택된 1 또는 2개의 치환기를 보유하는 선형 또는 분지형 알킬 기이다.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1종의 비-실란이 화학식 VI의 분자로부터 선택된 것인 방법.
    <화학식 VI>
    (R6)3Si-Y-Si(R7)3
    여기서
    R6 및 R7은 독립적으로 수소, 및 치환 또는 비치환된, 선형 또는 분지형 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, (알크)아크릴레이트, 에폭시, 알릴, 비닐, 알콕시, 및 1 내지 6개의 고리를 갖는 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    Y는 2가의 비치환 및 치환된 지방족 및 방향족 기, 예컨대 알킬렌, 아릴렌, -O-알킬렌-O-; -O-아릴렌-O-; 알킬렌-O-알킬렌, 아릴렌-O-아릴렌; 알킬렌-Z1C(=O)Z2-알킬렌, 아릴렌-Z1C(=O)Z2-아릴렌 및 -O-알킬렌-Z1(=O)Z2-알킬렌-O-; -O-아릴렌-Z1(=O)Z2-아릴렌-O-로부터 선택된 연결기이고, 여기서 Z1 및 Z2는 각각 직접 결합 또는 -O-로부터 선택된다.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 4종의 실란 단량체가 트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-부틸트리에톡시실란, 메틸디에톡시비닐실란, 디메틸디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페난트렌-9-트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 에폭시시클로헥실에틸트리메톡시실란, 디페닐실란디올, 1,2-비스(트리메톡시실릴)메탄, 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄, 글리시딜메타크릴레이트, 디메틸디메톡시실란, 1-(2-(트리메톡시실릴)에틸)시클로헥산-3,4-에폭시드, 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로데실트리메톡시실란, 트리메톡시(3,3,3-트리플루오로프로필)실란, 1,2-비스(트리메톡시실릴)메탄, 1,2-비스(트리에톡시실릴)메탄, 1,2-비스(트리메톡시실릴)에탄, 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄, 1-(디메톡시메틸실릴)-1-(트리메톡시실릴)메탄, 1-(디에톡시메틸실릴)-1-(트리에톡시실릴)메탄, 1-(디메톡시메틸실릴)-2-(트리메톡시실릴)에탄, 1-(디에톡시메틸실릴)-2-(트리에톡시실릴)에탄, 비스(디메톡시메틸실릴)메탄, 비스(디에톡시메틸실릴)메탄, 1,2-비스(디메톡시메틸실릴)에탄, 1,2-비스(디에톡시메틸실릴)에탄, 1,2-비스(트리메톡시실릴)벤젠, 1,2-비스(트리에톡시실릴)벤젠, 1,3-비스(트리메톡시실릴)벤젠, 1,3-비스(트리에톡시실릴)벤젠, 1,4-비스(트리메톡시실릴)벤젠, 1,4-비스(트리에톡시실릴)벤젠, 및 그의 조합, 특히 메틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 디페닐실란디올, 및 글리시독시프로필트리메톡시실란 및 그의 조합으로부터 선택된 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 1종의 비-실란이 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄, 및 비스(트리메톡시실릴)메탄, 4,4'-비스(트리에톡시실릴)-1,1'-비페닐; 1,4-비스(트리에톡시실릴)벤젠; 및 1,3-비스(트리에톡시실릴)벤젠으로부터 선택된 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    (e) 광산 개시제, 및 UV 증감제의 군으로부터 선택된 1종의 추가의 물질과 부가혼합하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 경화된 중합체를 제공하도록 실록산 중합체의 가교를 개시하기에 충분한 양의 UV 개시제를 첨가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 나노- 및/또는 마이크로입자와 부가혼합하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 나노 및/또는 마이크로입자가 광 산란 안료, 유기 및 무기 인광체, 산화물, 양자 도트 및 금속으로부터 선택된 것인 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 의해 수득가능한 실록산 중합체 조성물.
  16. 디스플레이 또는 반도체 장치의 제조를 위한 공정에서의 제15항에 따른 실록산 중합체 조성물의 용도.
  17. - 제14항에 따른 실록산 중합체 조성물을 제공하고, 실록산 중합체 조성물을 기판 상에 침착시키고,
    - 임의로, 침착된 실록산 중합체 조성물을 경화시키는 것
    을 포함하는, 기판을 피복하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 침착된 실록산 중합체 조성물이 기판 상에 필름, 특히 얇은 필름을 형성하고, 용매가 증발되고, 필름이 건조되는 것인 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 실록산 중합체 조성물을 UV 광에 노출시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어 침착된 실록산 중합체 조성물의 적어도 부분적 영역을 UV 광에 노출시키고, 필름의 비-노출된 영역을 제거함으로써, 실록산 중합체 조성물을 현상하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 현상하는 것이 염기성 용액으로의 처리를 포함하는 것인 방법.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 실록산 중합체 필름을 경화시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 현상하는 단계가 임의의 예비-경화 단계 후 및 최종 경화 단계 전에 수행되는 것인 방법.
  24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 경화가 바람직하게는 80℃ 내지 300℃, 예를 들어 100℃ 내지 150℃의 온도에서 가열함으로써 수행되는 것인 방법.
  25. 제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 기판이 유리, 석영, 규소, 질화규소, 중합체, 금속 및 플라스틱 또는 그의 혼합물을 포함하는 재료로부터 선택된 것인 방법.
  26. 적어도 4종의 상이한 실란 단량체, 적어도 1종의 비-실란, 및 용매를 포함하는 조성물이며, 여기서 실란 단량체 또는 비-실란 중 적어도 1종은 열 또는 방사선 개시 시 가교를 달성할 수 있는 활성 기를 포함하는 것인 조성물.
  27. 제26항에 있어서, UV 증감제를 추가로 포함하는 조성물.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 적어도 4종의 실란 단량체가 메틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 디페닐실란디올, 및 글리시독시프로필트리메톡시실란으로부터 선택되고, 적어도 1종의 비스-실란이 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄, 및 비스(트리메톡시실릴)메탄으로부터 선택된 것인 조성물.
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