KR20240021109A - 광경화성 조성물 - Google Patents

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KR20240021109A
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Abstract

광경화성 조성물은 중합성 물질 및 광개시제를 포함할 수 있으며, 여기서 중합성 물질은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%의 양의 적어도 1종의 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 적어도 1종의 일관능성 단량체를 포함할 수 있다. 적어도 1종의 일관능성 단량체는 적어도 0.5의 고리 계수를 가질 수 있고, 경화 후 광경화성 조성물의 총 탄소 함량은 적어도 69%일 수 있다. 광경화성 조성물은 경화 후의 낮은 열 수축, 높은 에칭 저항성을 가질 수 있으며, 잉크젯 적응형 평탄화 (IAP) 또는 나노임프린트 리소그래피 (NIL) 가공에 적합할 수 있다.

Description

광경화성 조성물 {PHOTOCURABLE COMPOSITION}
본 개시내용은 광경화성 조성물, 특히 낮은 열 수축 및 높은 에칭 저항성을 갖는 광-경화된 층을 형성하도록 구성된 잉크젯 적응형 평탄화를 위한 광-경화성 조성물에 관한 것이다.
잉크젯 적응형 평탄화 (IAP)는 기판의 표면 상에 광경화성 조성물의 액적을 분사하고, 편평한 상판을 첨가된 액체와 직접 접촉하도록 하여 편평한 액체 층을 형성함으로써 기판, 예를 들어, 전기 회로를 함유하는 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이다. 편평한 액체 층은 전형적으로 UV 광 노출 하에 응고되고, 상판의 제거 후에 평탄한 중합체성 표면이 수득되어, 이것이 후속 가공 단계, 예를 들어 베이킹, 에칭, 및/또는 추가의 증착 단계에 적용될 수 있다.
후속 가공 동안 높은 에칭 저항성, 높은 열적 안정성, 및 낮은 수축을 갖는 평탄한 광-경화된 층을 유도하는 개선된 IAP 물질에 대한 필요성이 존재한다.
한 실시양태에서, 광경화성 조성물은 중합성 물질 및 광개시제를 포함할 수 있으며, 여기서 중합성 물질은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%의 양의 적어도 1종의 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 적어도 1종의 일관능성 단량체를 포함하며, 상기 적어도 1종의 일관능성 단량체는 적어도 0.5의 고리 계수를 갖고; 경화 후 광경화성 조성물의 총 탄소 함량은 적어도 69%이다.
광경화성 조성물의 한 측면에서, 다관능성 아크릴레이트 단량체의 양은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 85 wt%일 수 있다.
또 다른 측면에서, 광경화성 조성물의 중합성 물질의 양은 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 90 wt%일 수 있다.
추가의 측면에서, 광경화성 조성물은 광경화성 조성물로부터 형성된 광-경화된 층이 250℃에서의 베이킹 처리 후에 5.0% 이하의 열 수축을 갖도록 구성될 수 있으며, 여기서 베이킹 처리는 N2 환경 하에 250℃의 온도를 갖는 스테인레스-스틸 플레이트 상에서의 광-경화된 층의 2분 베이킹을 포함한다.
한 측면에서, 광경화성 조성물은 23℃의 온도에서 25 mPa·s 이하의 점도를 가질 수 있다. 특정한 측면에서, 광경화성 조성물의 점도는 23℃의 온도에서 15 mPa·s 이하일 수 있다.
한 실시양태에서, 다관능성 아크릴레이트 단량체는 방향족 이관능성 아크릴레이트 단량체일 수 있다. 특정 측면에서, 이관능성 아크릴레이트 단량체는 m-크실릴렌 디아크릴레이트 (MXDA), 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (BPADMA), 또는 그의 조합을 포함할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 일관능성 단량체의 양은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt% 및 최대 15 wt%일 수 있다.
한 측면에서, 중합성 물질의 일관능성 단량체는 방향족 고리 구조를 포함하는 아크릴레이트 단량체를 포함할 수 있다.
특정한 측면에서, 일관능성 단량체는 2-프로펜산, 3,3-디페닐프로필 에스테르 (DPHPA), m-페녹시벤질 아크릴레이트 (POBA), (2-벤질페닐) 2-메틸프로프-2-에노에이트 (2-BzPA), 디시클로펜테닐 아크릴레이트 (DCPA), 1-나프틸 아크릴레이트 (1-NA), 또는 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
광경화성 조성물의 한 실시양태에서, 중합성 물질은 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 일관능성 단량체로 본질적으로 이루어질 수 있다.
한 측면에서, 다관능성 아크릴레이트 단량체는 중합성 단량체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 85 wt%의 양의 이관능성 아크릴레이트 단량체일 수 있고, 일관능성 단량체는 중합성 단량체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 방향족 아크릴레이트 단량체일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 라미네이트는 기판 및 광-경화된 층을 포함할 수 있으며, 여기서 광-경화된 층은 상기 기재된 광경화성 조성물로 형성될 수 있다.
라미네이트의 한 측면에서, 광-경화된 층은 250℃에서의 베이킹 처리 후에 5.0% 이하의 열 수축을 가질 수 있으며, 여기서 베이킹 처리는 N2 환경 하에 250℃의 온도를 갖는 스테인레스-스틸 플레이트 상에서의 광-경화된 층의 2분 베이킹을 포함한다.
한 실시양태에서, 기판 상에 광-경화된 층을 형성하는 방법은 기판 상에 광경화성 조성물의 층을 도포하며, 여기서 광경화성 조성물은 중합성 물질 및 적어도 1종의 광개시제를 포함할 수 있고, 상기 중합성 물질은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%의 양의 적어도 1종의 다관능성 단량체 및 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 적어도 1종의 일관능성 단량체를 포함하며, 상기 일관능성 단량체는 적어도 0.5의 고리 계수를 갖는 것인 단계; 광경화성 조성물을 주형 또는 상판과 접촉하도록 하는 단계; 광경화성 조성물에 광을 조사하여 광-경화된 층을 형성하는 단계; 및 광-경화된 층으로부터 주형 또는 상판을 제거하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 광-경화된 층의 총 탄소 함량은 적어도 69%일 수 있다.
방법의 한 측면에서, 광-경화된 층은 250℃에서의 베이킹 처리 후에 5.0% 이하의 열 수축을 가질 수 있으며, 여기서 베이킹 처리는 N2 환경 하에 250℃의 온도를 갖는 스테인레스 스틸 플레이트 상에서의 광-경화된 층의 2분 베이킹을 포함한다.
방법의 또 다른 측면에서, 광경화성 조성물은 25 mPa·s 이하의 점도를 가질 수 있다.
방법의 특정 측면에서, 광경화성 조성물의 중합성 물질은 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 일관능성 단량체로 본질적으로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 물품을 제조하는 방법은 기판 상에 광경화성 조성물의 층을 도포하며, 여기서 광경화성 조성물은 중합성 물질 및 적어도 1종의 광개시제를 포함할 수 있고, 상기 중합성 물질은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%의 양의 적어도 1종의 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 적어도 1종의 일관능성 단량체를 포함하며, 상기 일관능성 단량체는 적어도 0.5의 고리 계수를 갖는 것인 단계; 광경화성 조성물을 주형 또는 상판과 접촉하도록 하는 단계; 광경화성 조성물에 광을 조사하여 광-경화된 층을 형성하는 단계; 광-경화된 층으로부터 주형 또는 상판을 제거하는 단계; 기판 상에 패턴을 형성하는 단계; 상기 형성 단계에서 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계; 및 상기 가공 단계에서 가공된 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 광-경화된 층의 총 탄소 함량은 적어도 69%일 수 있다.
하기 설명은 본원에 개시된 교시의 이해를 돕기 위해 제공된 것으로, 교시의 구체적 구현예 및 실시양태에 주안점을 둘 것이다. 이러한 주안점은 교시의 설명을 돕기 위해 제공된 것이며, 교시의 범주 또는 적용가능성에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 물질, 방법, 및 실시예는 예시일 뿐이며 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 기재되지 않은 정도까지, 특정한 물질 및 가공에 관한 많은 세부사항은 임프린트 및 리소그래피 기술분야 내에서 통상적이며 교재 및 다른 자료에서 찾아볼 수 있다.
본원에 사용된 용어 "포함한다", "포함하는", "수반한다", "수반하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형어는 비배타적 포함을 보장하도록 의도된다. 예를 들어, 일련의 특색을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 이들 특색으로만 반드시 제한되는 것이 아니라, 명시적으로 열거되지 않은 또는 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치 고유의 다른 특색을 포함할 수 있다.
달리 명백하게 언급되지 않는 한, 본원에 사용된 "또는"은 배타적-논리합이 아닌 포함적-논리합을 나타낸다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 하나에 의해 충족된다: A가 참이고 (또는 존재하고) B가 거짓인 (또는 존재하지 않는) 경우, A가 거짓이고 (또는 존재하지 않고) B가 참인 (또는 존재하는) 경우, 및 A와 B 둘 다가 참인 (또는 존재하는) 경우.
또한, 본원에 기재된 요소 및 구성요소를 설명하기 위해 단수가 이용된다. 이는 단지 편의상, 본 발명의 범주의 일반적 의미를 제공하기 위한 것이다. 이러한 기재는 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 해석되어야 하며, 단수형은, 명백하게 달리 의도되지 않는 한, 복수형도 포함한다.
본 개시내용은 중합성 물질 및 광개시제를 포함하는 광경화성 조성물로서, 여기서 중합성 물질은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%의 양의 적어도 1종의 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 적어도 1종의 일관능성 단량체를 포함할 수 있는 것인 광중합성 조성물에 관한 것이다. 적어도 1종의 일관능성 단량체는 적어도 0.5의 고리 계수를 가질 수 있고, 경화 후 광경화성 조성물의 총 탄소 함량은 적어도 69%일 수 있다.
놀랍게도, 적어도 1종의 다관능성 아크릴레이트 단량체와 적어도 0.5의 고리 계수를 갖는 적어도 1종의 일관능성 단량체의 특정 조합을 포함하는 광경화성 조성물이 높은 열적 안정성 및 높은 에칭 저항성을 갖는 광-경화된 층의 형성을 가능하게 할 수 있다는 것이 관찰되었다. 이론에 얽매이지는 않지만, 다관능성 아크릴레이트 단량체의 유형 및 양과 일관능성 단량체의 유형 및 양의 균형을 잘 맞추면 낮은 점도, 높은 탄소 함량, 높은 열적 안정성, 및 높은 에칭 저항성을 갖는, NIL 또는 IAP 가공을 위한 매우 적합한 레지스트 물질의 형성을 가능하게 할 수 있는 것으로 생각된다.
본원에 사용된 용어 "고리 계수"는 일관능성 단량체의 방향족 고리(들)에 함유된 탄소 원자의 질량 (피제수)을 일관능성 단량체의 탄소 원자의 총 질량 (제수)으로 나누어 계산된 몫을 나타낸다.
특정 측면에서, 고리 계수는 적어도 0.51, 또는 적어도 0.52, 또는 적어도 0.53, 또는 적어도 0.54, 또는 적어도 0.55, 또는 적어도 0.56, 또는 적어도 0.57, 또는 적어도 0.58, 또는 적어도 0.59, 또는 적어도 0.60일 수 있다.
한 실시양태에서, 일관능성 단량체는 방향족 고리 구조를 포함하는 아크릴레이트 단량체를 포함할 수 있다.
특정한 측면에서, 일관능성 단량체는 2-프로펜산, 3,3-디페닐프로필 에스테르 (DPHPA), m-페녹시벤질 아크릴레이트 (POBA), (2-벤질페닐) 2-메틸프로프-2-에노에이트 (2-BzPA), 디시클로펜테닐 아크릴레이트 (DCPA), 1-나프틸 아크릴레이트 (1-NA), 또는 그의 임의의 조합일 수 있다.
추가의 측면에서, 일관능성 단량체의 양은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%, 예컨대 적어도 7 wt%, 또는 적어도 10 wt%, 또는 적어도 12 wt%일 수 있다. 또 다른 측면에서, 일관능성 단량체의 양은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 15 wt% 이하, 또는 12 wt% 이하, 또는 10 wt% 이하일 수 있다.
중합성 물질의 다관능성 아크릴레이트 단량체는 비제한적 실시양태에서 이관능성, 삼관능성, 또는 사관능성일 수 있다. 특정 측면에서, 다관능성 아크릴레이트 단량체는 방향족 고리 구조를 포함할 수 있다. 특정한 측면에서, 다관능성 아크릴레이트 단량체는 방향족 고리 구조를 포함하는 이관능성 아크릴레이트 단량체일 수 있다.
다관능성 아크릴레이트 단량체의 비제한적 예는 m-크실릴렌 디아크릴레이트 (MXDA), 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (BPADMA), 또는 그의 조합일 수 있다.
광경화성 조성물은 경화 전에 낮은 점도를 갖도록 고안될 수 있다. 한 실시양태에서, 광경화성 조성물의 점도는 30 mPa·s 이하, 또는 25 mPa·s 이하, 또는 20 mPa·s 이하, 또는 15 mPa·s 이하, 또는 10 mPa·s 이하일 수 있다. 다른 특정 실시양태에서, 점도는 적어도 5 mPa·s, 예컨대 적어도 8 mPa·s, 또는 적어도 10 mPa·s일 수 있다. 특히 바람직한 측면에서, 광경화성 조성물은 7 mPa·s 내지 15 mPa·s 이하의 점도를 가질 수 있다. 본원에 사용된 모든 점도 값은 브룩필드(Brookfield) 점도계를 사용하여 브룩필드 방법으로 23℃의 온도에서 측정된 점도를 나타낸다.
본원에 사용된 아크릴레이트 단량체라는 용어는 비치환된 아크릴레이트 뿐만 아니라 알킬-치환된 아크릴레이트, 예를 들어, 메타크릴레이트를 나타낸다.
또 다른 측면에서, 다관능성 아크릴레이트 단량체의 양은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%, 또는 적어도 80 wt%, 또는 적어도 85 wt%, 또는 적어도 90 wt%일 수 있다. 또 다른 측면에서, 다관능성 단량체의 양은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 95 wt% 이하, 또는 92 wt% 이하, 또는 90 wt% 이하, 또는 85 wt% 이하일 수 있다.
광경화성 조성물 중 중합성 물질의 양은 적어도 50 wt%, 또는 적어도 60 wt%, 또는 적어도 70 wt%, 또는 적어도 80 wt%, 또는 적어도 85 wt%, 또는 적어도 90 wt%, 또는 적어도 95 wt%일 수 있다. 또 다른 측면에서, 중합성 물질의 양은 98 wt% 이하, 예컨대 95 wt% 이하, 또는 90 wt% 이하, 또는 80 wt% 이하, 또는 70 wt% 이하일 수 있다. 중합성 물질의 양은 상기 언급된 임의의 최소 값과 최대 값 사이의 값일 수 있다. 특정한 측면에서, 중합성 물질의 양은 적어도 70 wt% 및 최대 98 wt%일 수 있다.
본 개시내용의 광경화성 조성물은 광경화성 조성물로부터 형성된 광-경화된 층이 높은 열적 안정성을 가질 수 있도록 구성될 수 있다. 한 측면에서, 광경화성 조성물로부터 형성된 광-경화된 층은 250℃에서의 베이킹 처리 후에 5.0% 이하의 열 수축을 가질 수 있으며, 여기서 베이킹 처리는 N2 환경 하에 250℃의 온도를 갖는 스테인레스-스틸 플레이트 상에서의 광-경화된 층의 2분 베이킹을 포함한다. 추가의 측면에서, 350℃에서의 베이킹 처리 후의 열 수축은 4.5% 이하, 4.0% 이하, 3.5% 이하, 3.0% 이하, 또는 2.5% 이하, 또는 2.0% 이하일 수 있다. 본원에 사용된 열 수축 (St)은 베이킹 처리에 적용된 후의 광-경화된 층의 선형 수축을 나타내고, 방정식: St = (Tu - Tb) / Tu에 따라 계산되며, 여기서 Tu는 베이킹 전의 광-경화된 막의 두께이고, Tb는 베이킹 후의 막의 두께이다.
한 실시양태에서, 본 개시내용의 광경화성 조성물은 용매를 본질적으로 함유하지 않을 수 있다. 달리 지시되지 않는 한, 본원에 사용된 용매라는 용어는 중합성 단량체를 용해시키거나 또는 분산시킬 수 있지만, 광경화성 조성물의 광-경화 동안 그 자체가 중합되지는 않는 화합물을 나타낸다. 본원에서 "용매를 본질적으로 함유하지 않는다"는 용어는 용매의 양이 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 5 wt% 이하임을 의미한다. 특정 구체적 측면에서, 용매의 양은 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 3 wt% 이하, 2 wt% 이하, 1 wt% 이하일 수 있거나, 또는 광경화성 조성물은 불가피한 불순물을 제외하고는 용매를 함유하지 않을 수 있다.
또 다른 특정한 측면에서, 광경화성 조성물은 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 6 wt%, 또는 적어도 8 wt%, 적어도 10 wt%, 적어도 15 wt%, 또는 적어도 20 wt%, 또는 적어도 30 wt%의 양의 용매를 포함할 수 있다. 또 다른 측면에서, 용매의 양은 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 40 wt% 이하, 또는 30 wt% 이하, 또는 20 wt% 이하, 또는 15 wt% 이하, 또는 10 wt% 이하일 수 있다.
광에 노출되는 경우에 조성물의 광-경화를 개시하기 위해, 1종 이상의 광개시제가 광경화성 조성물에 포함될 수 있다. 특정 측면에서, 경화는 또한 광 및 열 경화의 조합에 의해 수행될 수 있다.
광경화성 조성물은 1종 이상의 임의적인 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 임의적인 첨가제의 비제한적 예는 안정화제, 분산제, 용매, 계면활성제, 억제제, 또는 그의 임의의 조합일 수 있다.
본 개시내용의 광경화성 조성물은 잉크젯 적응형 평탄화 (IAP) 또는 나노임프린트 리소그래피 (NIL)에서의 사용을 위해 구성될 수 있다.
한 실시양태에서, 광경화성 조성물은 기판 상에 도포되어 광-경화된 층을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 기판 및 기판 위에 놓인 광-경화된 층의 조합을 라미네이트라고 한다.
적어도 1종의 반응성 중합체의 중합성 물질의 포함은 광경화성 조성물 및 형성된 광-경화된 층에서의 높은 탄소 함량에 기여할 수 있다. 한 실시양태에서, 광경화성 조성물은 경화 후 탄소 함량이 적어도 69%일 수 있도록 구성될 수 있다.
추가로 본 개시내용은 광-경화된 층을 형성하는 방법에 관한 것이다. 방법은 기판 위에 상기 기재된 광경화성 조성물의 층을 도포하는 단계; 광경화성 조성물을 주형 또는 상판과 접촉하도록 하는 단계; 광경화성 조성물에 광을 조사하여 광-경화된 층을 형성하는 단계; 및 광-경화된 층으로부터 주형 또는 상판을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
기판 및 응고된 층은 추가의 가공, 예를 들어, 에칭 공정에 적용되어, 응고된 층 및/또는 응고된 층 아래에 있는 패턴화된 층 중 하나 또는 둘 다에서의 패턴에 상응하는 이미지를 기판으로 전사할 수 있다. 기판은 장치 (물품) 제작을 위한 공지된 단계 및 공정, 예컨대, 예를 들어, 경화, 산화, 층 형성, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 성형가능한 물질 제거, 다이싱, 접합, 및 패키징 등에 추가로 적용될 수 있다.
광-경화된 층은 추가로 반도체 장치, 예컨대 LSI, 시스템 LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, 또는 D-RDRAM의 층간 절연 막으로서, 또는 반도체 제조 공정에서 사용되는 레지스트 막으로서 사용될 수 있다.
실시예
하기의 비제한적 실시예가 본원에 기재된 바와 같은 개념을 예시한다.
실시예 1
광경화성 조성물.
이관능성 아크릴레이트 단량체로서 다양한 농도의 m-크실릴렌 디아크릴레이트 (MXDA)를, 다양한 농도의 하기 일관능성 단량체 중 1종과 함께 포함하는 광경화성 조성물을 제조하였다: 2-프로펜산, 3,3-디페닐프로필 에스테르 (DPHPA), m-페녹시벤질 아크릴레이트 (POBA), (2-벤질페닐) 2-메틸프로프-2-에노에이트 (2-BzPA), 디시클로펜테닐 아크릴레이트 (DCPA), 및 1-나프틸 아크릴레이트 (1-NA). 추가로, 이관능성 아크릴레이트 단량체로서의 MXDA 및 일관능성 단량체로서의 n-헥실 아크릴레이트 (nHA)를 함유하는 비교용 광경화성 조성물을 제조하였다. 모든 광경화성 조성물은 2 wt%의 광개시제 이르가큐어(Irgacure) 907, 및 1 wt%의 계면활성제 FS2000M1을 추가로 함유하였다.
사용된 일관능성 단량체 및 그의 고리 계수 계산치의 요약이 표 1에 제시되어 있다.
표 1:
Figure pat00001
시험된 광경화성 조성물의 요약이 표 2에 제시되어 있다.
표 2:
Figure pat00002
광-경화된 층의 제조 및 열 수축의 측정
표 2에 요약된 광경화성 조성물로부터 3 내지 5 마이크로미터의 범위의 두께를 갖는 핸드 임프린트된 막을 형성함으로써 광-경화된 층을 제조하였다. 핸드-임프린트된 막을 제조하기 위해, 몇 방울의 광경화성 조성물을 실리콘 웨이퍼 상에 올리고, 석영 주형에 의해 한정된 공간 내에서 웨이퍼 표면에 걸쳐 확산되도록 하였다. 주형은 평탄한 막이 수득되도록 특정한 표면 피쳐를 갖지 않았다. 20 mW/cm2의 광의 강도로 365nm의 최대 파장을 갖는 UV 광을 120초 동안 적용함으로써 (2.4 J/cm2의 방사선 에너지에 상응함) 경화를 수행하였다.
UV-경화된 막을 질소 하에 250℃의 온도를 갖는 핫플레이트 상에 2분 동안 두어, 광-경화된 막을 고온 베이킹 처리에 적용하였다. 베이킹 전과 그 후의 막의 두께를 JA 울람(JA Woollam)의 분광 엘립소미터 M-2000 X-210으로 측정하였다. 열 수축 (St)은 방정식: St = (Tu - Tb) / Tu에 따라 계산되며, 여기서 Tu는 베이킹 전의 광-경화된 막의 두께이고, Tb는 베이킹 후의 막의 두께이다.
0.5 초과의 고리 계수를 갖는 일관능성 단량체를 10 wt% 함유하는 광경화성 조성물로부터 제조된 광-경화된 층의 경우에 5% 이하의 낮은 열 수축이 획득되었다는 것을 표 2에서 확인할 수 있다. 일관능성 단량체로서 POBA를 사용한 경우에는, 20 wt% 및 30 wt%의 POBA에서도 5% 미만의 열 수축이 획득되었다.
점도
점도는 스핀들 크기 #18을 갖는 브룩필드 점도계 LVDV-II + Pro를 사용하여, 200 rpm 하에 23℃에서 측정하였다. 점도 시험을 위해, 스핀들 헤드를 덮을 만큼 충분하게, 약 6-7 mL의 샘플 액체를 샘플 챔버에 첨가하였다. 모든 점도 시험을 위해, 적어도 3회의 측정을 수행하여 평균 값을 계산하였다.
실시예 2
에칭 저항성의 조사.
실시예 1에 기재된 바와 같은 광경화성 조성물 S1 (90 wt%의 MXDA / 10 wt%의 DPHPA) 및 S7 (90 wt%의 MXDA 및 10 wt%의 DCPA)로부터 제조된 광-경화된 층의 에칭 저항성을 하기의 광경화성 조성물로부터 제조된 비교용 광-경화된 층의 에칭 저항성과 비교하였다: a) 100 wt%의 MXDA를 함유하는 중합성 물질 (샘플 C1); b) 90 wt%의 MXDA 및 10 wt%의 nHA를 함유하는 중합성 물질 (샘플 C2); 및 c) 80 wt%의 MXDA 및 20 wt%의 nHA를 함유하는 중합성 물질 (샘플 C3)을 가짐. 비교용 광경화성 조성물의 모든 다른 성분 (광개시제 및 계면활성제)은 샘플 S1 및 S7과 동일하였다.
에칭 저항성을 시험하기 위해, 0.5 μl의 광경화성 시험 조성물을 실리콘 웨이퍼 상에 적하하고, 경질의 블랭크 용융 실리카 금형을 적하물 위에 올렸다. 액체를 약 5분 동안 금형과 기판 사이에서 확산되도록 하여 완전히 충전된 액체 박층을 수득하였다. 액체 층을 금형을 관통해 17 mW/cm2의 강도를 갖는 OAI UV 램프를 사용하여 경화시켰다. 경화 후에, 금형을 경화된 막으로부터 분리하였다. 경화된 막의 두께는 약 700 nm 내지 1.2 μm였다.
에칭 저항성을 측정하기 위해, 산소 / 아르곤 분위기 하에 에칭 수단으로서 트라이온(Trion)의 오라클(Oracle) 3-챔버 클러스터 시스템을 사용하여 건식 에칭을 수행하였다. 하기 에칭 조건이 적용되었다: O2: 2 sccm; 아르곤: 10 sccm; RF 파워: 45 와트; 압력: 10 mTorr; 에칭 시간: 60초; 척 온도: 7℃, 헬륨 배면 압력: 5 Torr.
표 3에 시험된 광경화성 조성물 및 측정된 에칭 속도가 요약되어 있다.
표 3:
Figure pat00003
샘플 S1 및 S7이 비교용 샘플 C1, C2, 및 C3보다 상당히 더 느리게 에칭되었다는 것을 확인할 수 있다. 상기 결과는 샘플 S1 및 S7에 사용된 바와 같은 다관능성 아크릴레이트 단량체와 적어도 0.5의 고리 계수를 갖는 일관능성 단량체의 조합이, 중합성 물질이 100 wt%의 이관능성 아크릴레이트 단량체를 함유하는 것인 샘플 (샘플 C1), 또는 중합성 물질이 이관능성 아크릴레이트 단량체와 적어도 0.5의 고리 계수를 갖지 않는 중합성 단량체의 조합인 샘플 (샘플 C2 및 C3)과 비교하여 경화 후에 우월한 에칭 저항성을 갖는다는 것 (보다 느린 에칭 속도를 초래한다는 것)을 입증한다.
탄소 함량
표 2 및 3은 열거된 광경화성 조성물의 경화 후 광-경화된 층에 함유된 탄소 함량의 계산치를 제시한다. 탄소 함량의 계산을 위해, 중합성 물질 (반응성 중합체 및 중합성 단량체)이 층 물질의 100%에 해당되는 것으로 가정되고, 탄소 함량은 모든 성분의 mol당 중량 계산치를 기준으로 하여 계산되었으며, 여기서 "%"는 층 물질의 탄소의 중량 퍼센트를 나타낸다. 경화 동안 기체 또는 물을 형성하는 것과 같은 물질 손실이 없기 때문에, 탄소 함량의 계산치는 실제 탄소 함량에 매우 근접할 것이다.
본원에 기재된 실시양태의 명세 및 예시는 다양한 실시양태의 구조에 관한 일반적 이해를 제공하려는 것으로 의도된다. 이러한 명세 및 예시는 본원에 기재된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 모든 요소 및 특색에 관한 완전하고 종합적인 설명으로서 활용되도록 의도되지 않는다. 별개의 실시양태가 또한 단일 실시양태로 조합되어 제공될 수 있고, 반대로, 간결성을 위해 단일 실시양태의 맥락으로 기재된 다양한 특색이 또한 개별적으로 또는 임의의 재조합으로 제공될 수 있다. 추가로, 범위로 명시된 값의 언급은 해당 범위 내의 각각의 및 모든 값을 포함한다. 본 명세서를 정독하는 것만으로도 많은 다른 실시양태가 통상의 기술자에게 명백할 수 있다. 본 개시내용의 범주로부터 벗어나지 않으면서 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 또 다른 변화가 이루어질 수 있도록 하는 다른 실시양태가 사용되며 본 개시내용으로부터 유추될 수 있다. 따라서, 본 개시내용은 제한하는 것이 아닌 예시하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (14)

  1. 중합성 물질 및 광개시제를 포함하는 광경화성 조성물로서, 여기서
    중합성 물질은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%의 양의 적어도 1종의 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 적어도 1종의 일관능성 단량체를 포함하며, 상기 적어도 1종의 일관능성 단량체는 적어도 0.5의 고리 계수를 갖고;
    경화 후 광경화성 조성물의 총 탄소 함량이 적어도 69%인
    광경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 다관능성 아크릴레이트 단량체의 양이 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 85 wt%인 광경화성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 중합성 물질의 양이 광경화성 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 90 wt%인 광경화성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 광경화성 조성물이 광경화성 조성물로부터 형성된 광-경화된 층이 250℃에서의 베이킹 처리 후에 5.0% 이하의 열 수축을 갖도록 구성되며, 여기서 베이킹 처리는 N2 환경 하에 250℃의 온도를 갖는 스테인레스-스틸 플레이트 상에서의 광-경화된 층의 2분 베이킹을 포함하는 것인 광경화성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 다관능성 아크릴레이트 단량체가 방향족 이관능성 아크릴레이트 단량체인 광경화성 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 이관능성 아크릴레이트 단량체가 m-크실릴렌 디아크릴레이트 (MXDA), 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (BPADMA), 또는 그의 조합을 포함하는 것인 광경화성 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 일관능성 단량체의 양이 적어도 5 wt% 및 최대 15 wt%인 광경화성 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 일관능성 단량체가 방향족 고리 구조를 포함하는 아크릴레이트 단량체를 포함하는 것인 광경화성 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 일관능성 단량체가 2-프로펜산, 3,3-디페닐프로필 에스테르 (DPHPA), m-페녹시벤질 아크릴레이트 (POBA), (2-벤질페닐) 2-메틸프로프-2-에노에이트 (2-BzPA), 디시클로펜테닐 아크릴레이트 (DCPA), 1-나프틸 아크릴레이트 (1-NA), 또는 그의 임의의 조합을 포함하는 것인 광경화성 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 중합성 물질이 다관능성 아크릴레이트 단량체 및 일관능성 단량체로 본질적으로 이루어진 것인 광경화성 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 다관능성 아크릴레이트 단량체가 중합성 단량체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 85 wt%의 양의 이관능성 아크릴레이트 단량체이고, 일관능성 단량체가 중합성 단량체의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 방향족 아크릴레이트 단량체인 광경화성 조성물.
  12. 기판 및 광-경화된 층을 포함하는 라미네이트로서, 여기서 광-경화된 층은 제1항의 광경화성 조성물로 형성되는 것인 라미네이트.
  13. 제12항에 있어서, 광-경화된 층이 250℃에서의 베이킹 처리 후에 5.0% 이하의 열 수축을 가지며, 여기서 베이킹 처리는 N2 환경 하에 250℃의 온도를 갖는 스테인레스-스틸 플레이트 상에서의 광-경화된 층의 2분 베이킹을 포함하는 것인 라미네이트.
  14. 하기 단계를 포함하는, 기판 상에 광-경화된 층을 형성하는 방법으로서:
    기판 상에 광경화성 조성물의 층을 도포하며, 여기서 광경화성 조성물은 중합성 물질 및 적어도 1종의 광개시제를 포함하고, 상기 중합성 물질은 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 75 wt%의 양의 적어도 1종의 다관능성 단량체 및 중합성 물질의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 5 wt%의 양의 적어도 1종의 일관능성 단량체를 포함하며, 상기 일관능성 단량체는 적어도 0.5의 고리 계수를 갖는 것인 단계;
    광경화성 조성물을 주형 또는 상판과 접촉하도록 하는 단계;
    광경화성 조성물에 광을 조사하여 광-경화된 층을 형성하는 단계; 및
    광-경화된 층으로부터 주형 또는 상판을 제거하는 단계,
    여기서 광-경화된 층의 총 탄소 함량이 적어도 69%인
    방법.
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