TW201602666A - 製備物件之方法及由彼所製備之相關物件 - Google Patents

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Abstract

一種用於製備物件的方法，其包括將第一組成物施加在基板上以形成第一層，及將固化條件施加至目標部分而不將該固化條件施加至該第一層的非目標部分以形成第一對比層。然後將第二組成物施加在該第一對比層上以形成第二層，及將固化條件施加至目標部分而不將該固化條件施加至該第二層及第一對比層的非目標部分以形成第二對比層。可任選地將第三組成物施加至該第二對比層上並固化，以利用相同的方式形成具有固化及未固化部分的第三對比層。然後將該等對比層的該等未固化部分選擇性地除去以製備該物件。

Description

製備物件之方法及由彼所製備之相關物件
本發明一般關於用於製備物件的方法及藉此製備的相關物件。
由於使用光的全內反射的原理進行更快的數據傳輸能力，聚合物波導(PWG)被識別為取代在印刷電路板(PCB)技術以及在矽光子中的銅互連件之關鍵技術。由於通過銅的數據傳輸之損失及能量是下一代數據中心及行動應用的主要瓶頸，因此PWG代表關鍵優勢。
PWG的常規製造包括一系列步驟，其中折射率RI1的底部被覆層係沉積在基板上並選擇性地在特定的位置受輻照以形成交聯結構。然後使用溶劑除去被覆層的未固化區域(即未交聯的區域)而使被覆層顯影。接著為選擇性地焙燒步驟以自已顯影之被覆層除去溶劑。然後將具有折射率RI2(其大於RI1)之第二層(或核心層)沉積在第一被覆層的頂部上並選擇性地交聯以產生第一堆疊層。然後使用溶劑以選擇性地除去未固化區域而使核心層顯影。接著為第三層，其為具有折射率RI1(與第一層相同)之頂部被覆或有可選的RI3(不同於RI1 & RI2)之混雜的核心及頂部被覆。使第三層沉積在堆疊層(層1&層2)上，並選擇地受輻照以產生包含底部被覆-核心-頂部被覆之波導特性的完整堆疊，使該波導能在高性能計算及其他應 用中用於光學數據傳輸。
被覆層的建構允許聚合物波導對連接光源與互連之套接管 的對準與連接(connectorization)。當將核心(第二光學)層塗覆至經顯影之被覆時，其中受輻照的被覆表面係經溶劑顯影的被覆建構可能引起黏附的挑戰。這可能導致無法製造有完整功能的光學波導。此外，隨後用於溶劑蒸發的熱步驟可導致撓性基板諸如FR4及聚醯亞胺的過度收縮及捲曲而導致在PCB的波導嵌入期間或在其中波導材料暴露於超過250℃之溫度的高溫加工諸如焊料回流、熱衝擊等期間裂解及脫層。
已識別的另一挑戰是聚合物波導在PCB或矽光子封裝構造 的整合/嵌入該聚合物波導期間及之後的可靠性。傳統PCB製造具有以下步驟：將FR4、聚醯亞胺及預浸體(prepreg)的多個層在相對高的溫度下(180℃-200℃)層壓，然後接著鑽出通孔用於施加焊料膏以形成電氣連接。因為層壓及鑽孔程序相關的高度壓力以及FR4、聚醯亞胺及聚合物波導材料之間的熱膨脹係數(CTE)相差太大，使嵌入的聚合物膜在整合期間裂解及失敗。另外，在矽光子封裝中，PWG係暴露於例如焊料回流之程序，其中回流溫度可為280℃或更高，此會導致失敗。
本發明解決了某些上述識別的挑戰。
本發明提供了用於製備物件的方法。
在一個實施例中，該方法包含將具有第一折射率(RI1)的第一組成物施加在基板上以在基板上形成包含第一組成物的第一層。該方法進一步包含將固化條件施加至第一層的目標部分，而不將固化條件施加至第 一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第一對比層。此外，該方法包含將具有第二折射率(RI2)的第二組成物施加在對比層上以形成第二層。該方法進一步包含將固化條件施加至第二層的目標部分，而不將固化條件施加至第二層及第一對比層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第二對比層。該方法然後包含選擇性地除去第一及第二對比層的至少一個未固化部分以製備物件，其中物件依序包含基板、具有至少一個固化部分且不具有至少一個未固化部分的第一對比層、及具有至少一個固化部分且不具有至少一個未固化部分的第二對比層。
在另一個實施例中，該方法包含將具有第一折射率(RI1)的第 一組成物施加在基板上以在基板上形成包含第一組成物的第一層。該方法進一步包含將固化條件施加至第一層的目標部分，而不將固化條件施加至第一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第一對比層。此外，該方法包含將具有第二折射率(RI2)的第二組成物施加在對比層上以形成第二層。該方法進一步包含將固化條件施加至第二層的目標部分，而不將固化條件施加至第二層及第一對比層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第二對比層。更進一步，該方法包含將具有第三折射率(RI3)的第三組成物施加在第二對比層上以形成第三層。該方法進一步包含將固化條件施加至第三層的目標部分，而不將固化條件施加至第三層的非目標部分且不將固化條件施加至第二及第一對比層的未固化部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第三對比層。然後，該方法包含選擇性地除去第一、第二及第三 對比層的至少一個未固化部分以製備物件，其中物件依序包含基板、具有至少一個固化部分且不具有至少一個未固化部分的第一對比層、具有至少一個固化部分且不具有至少一個未固化部分的第二對比層、及具有至少一個固化部分且不具有至少一個未固化部分的第三對比層。
在某些該等實施例中，選擇性地除去第一、第二及第三對比 層(如果存在的話)的至少一個未固化部分以製備物件的步驟包含選擇性地及同時地除去第一、第二及第三對比層(如果存在的話)的至少一個未固化部分。
在某些該等實施例中，第一(RI1)、第二(RI2)、及/或第三(RI3)折射率可以相同或彼此不同。
根據本發明的方法製備具有優良的光學及物理性質的物件。
此外，本方法相較於製備類似物件所需的傳統方法以較低的成本及更少的步驟製備物件。值得注意的是在施加每一層後，第一、第二及第三對比層(如果存在的話)的未固化部分之除去自程序中移除一個或兩個(如果第三對比層存在的話)除去步驟。與此相關的是，移除在將第二層施加至第一對比層上之前除去第一對比層的未固化部分之步驟，提高了第二層(以及隨後的第二對比層)對第一對比層的黏附性。類似地，移除在將第三層施加至第二對比層上之前除去第二對比層的未固化部分之步驟，提高了第三層(以及隨後的第三對比層)對第二對比層的黏附性。這可能導致在製造完整功能光學波導中失敗率的下降。
本發明方法特別適用於製備光學物件，如波導，並且特別適用於形成具有堆疊波導之物件。
20‧‧‧物件
25‧‧‧第一層
30‧‧‧基板
35‧‧‧第一對比層
36‧‧‧固化部分/外層
37‧‧‧未固化部分
40‧‧‧光罩/罩
45‧‧‧加熱元件
50‧‧‧來源
60‧‧‧第二層
65‧‧‧第二對比層
66‧‧‧固化部分/外層
67‧‧‧未固化部分
75‧‧‧溶劑/容器
80‧‧‧互混層
85‧‧‧互混對比層
86‧‧‧固化部分
87‧‧‧未固化部分
90‧‧‧物件
100‧‧‧第三層
115‧‧‧第三對比層
116‧‧‧固化部分
117‧‧‧未固化部分
120‧‧‧物件
140‧‧‧互混層
145‧‧‧互混對比層
146‧‧‧固化部分
147‧‧‧未固化部分
150‧‧‧物件
155‧‧‧第三層
160‧‧‧互混層
165‧‧‧互混對比層
166‧‧‧固化部分
167‧‧‧未固化部分
180‧‧‧物件
200‧‧‧光纖連接器
210‧‧‧內核心
215‧‧‧第一端
220‧‧‧外核心
當結合所附圖示考量時，本發明的其他優點及態樣可在下面的實施方式中描述，其中：圖1至圖5例示說明在根據本發明一個實施例用於形成物件的方法之不同階段的透視圖；圖6至圖11例示說明在根據本發明另一個實施例用於形成物件的方法之不同階段的透視圖；圖12至圖16例示說明在根據本發明還另一個實施例用於形成物件的方法之不同階段的透視圖；圖17至圖21例示說明在根據本發明再另一個實施例用於形成物件的方法之不同階段的透視圖；圖22至圖25例示說明在根據本發明還再另一個實施例用於形成物件的方法之不同階段的透視圖；以及圖26例示說明根據本發明的一個實施例進一步加工圖25之物件以附加纖維核心的透視圖。
本發明提供用於製備物件的方法。根據本發明之方法製備具有優良的光學及物理性質的物件。例如，本方法特別適用於製備光學物件，如波導，並且特別適用於形成具有堆疊波導之物件。然而，本方法不限於此種光學物件且可用於形成適用於多種不同應用之物件，不論是否需要或使用對比之折射率。
本發明係於代表圖中例示說明。然而，由在任一或多張下圖 之元件符號所標示的各個組件的相對尺寸及形狀並不意圖被限定於例示說明之描繪。
在本發明的第一實施例中(如圖1至圖5所例示說明)，描述及例示說明用於形成具有二層圖案化之物件20的方法。
如圖1所示，本方法首先包含將具有第一折射率(RI1)的第一組成物施加在基板30上以形成第一層25。第一組成物是可固化組成物且可至少基於期望的第一折射率及其他因素(例如所期望的固化機制)選擇，如下所述。
可通過各種方法將第一組成物施加在基板30上。例如，在某些實施例中，將第一組成物施加於基板30上之步驟包含濕式塗覆方法。適用於該方法的濕式塗覆方法之特定實例包括浸塗、旋塗、淋塗、噴塗、輥式塗布、凹版塗布、濺鍍、狹槽塗布及其組合。
基板30可以是剛性的或撓性的。合適的剛性基板的實例包括無機材料，如玻璃板；包含無機層的玻璃板；陶瓷；晶圓，如矽晶圓及類似者。在其他實施例中，可能期望基板是撓性的。在該等實施例中，撓性基板的具體實例包括該等包含各種有機聚合物者。從透明度、折射率、耐熱性及耐久性的觀點看來，撓性基板的具體例包括該等包含下列者：聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯(聚(對苯二甲酸乙二酯)，聚(萘二甲酸乙二酯)等)、聚醯胺(尼龍6、尼龍6,6等)、聚苯乙烯、聚(氯乙烯)、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚胺甲酸酯、聚(乙烯醇)、聚(乙烯-乙烯醇)、聚丙烯酸、纖維素(三乙醯基纖維素、二乙醯基纖維素、賽璐玢等)、或此種有機聚合物的互聚物(例如共聚物)。如本領域所理解的，上面記載的有 機聚合物可為剛性的或撓性的。進一步，可例如利用填充劑及/或纖維將基板再增強。基板可具有塗層於其上，如下所詳述。如果需要的話，基板可從物件分離，以得到依序包含對比層及固化的第二層且缺乏基板之另一發明物件，或者基板可為物件的整體部分。
接著，如圖2中所示，本方法進一步包含將固化條件施加至 第一層25的目標部分，而不將固化條件施加至第一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分36及至少一個未固化部分37的第一對比層35。 將固化條件施加至第一層的目標部分而不將固化條件施加至第一層的非目標部分的步驟，在本文中可替代地稱為將第一層「選擇性固化」以形成第一對比層35。通常第一對比層35包括一個或多個固化部分36及一個或多個未固化部分37，且第一層25可包括相應數目的分別用於形成第一對比層35的一個或多個固化部分36及一個或多個未固化部分37的目標部分及非目標部分。出於清楚之目的，至少一個固化部分36在本文中可僅稱為「固化部分」，及至少一個未固化部分37在本文中可僅稱為「未固化部分」，且此等術語涵蓋其中第一對比層35分別包括多於一個固化部分36及/或多於一個未固化部分37之實施例。
將第一層選擇性固化之方法及因此所使用的固化條件是由 至少第一組成物來決定。例如在某些實施例中，第一組成物及由該組成物形成的第一層25係可在暴露於活性能量射線下固化，即第一層係藉由以來自能夠發射活性能量射線的來源50之活性能量射線選擇性地輻照第一層而選擇性地固化。活性能量射線可包括紫外線、電子束、或其他電磁波或輻射。
可替代地，可將第一層熱固化。在該等實施例中，藉由將第 一層25選擇性地加熱(例如以加熱元件將第一層25選擇性地加熱)將第一層25選擇性地固化。合適的加熱元件(在圖2中一般顯示為45)的實例包括電阻或感應加熱元件、紅外(IR)熱源(例如IR燈)、及火焰熱源。感應加熱元件的實例是射頻(RF)感應加熱元件。
輻照通常是較佳的，因為容易藉由將固化條件施加至第一層 25的目標部分而不將固化條件施加至第一層的非目標部分而將第一層25選擇性地固化以形成第一對比層35。在該等實施例中，一個或多個光罩通常被用在第一層的目標部分的選擇性固化。光罩通常具有用於使活性能量射線透射穿過之界定圖案及用於阻擋活性能量射線透射之互補圖案。例如，光罩包括允許活性能量射線經過其中之部分及阻擋活性能量射線經過其中之部分，使得界定圖案可經由選擇性地固化來轉移。允許活性能量射線經過其中之光罩部分係與第一層25之目標部分對準，且阻擋活性能量射線透射之光罩40的互補部分係與第一層25之非目標部分對準。當利用輻照來使第一層25選擇性地固化時，第一組成物可稱為光阻劑，且光阻劑可為正光阻劑或負光阻劑。此一方法可稱為光微影。
可替代地，所用的光罩可簡單地包含用於阻擋活性能量射線 透射的圖案(即光罩係由如前面的段落中描述的互補部分組成)，且這種光罩相對於活性能量射線的來源50置放以阻擋活性能量射線透射到第一層25的非目標部分，同時允許活性能量射線直接透射到第一層25的目標部分。 紫外線輻射的來源50可包含高壓汞燈、中壓汞燈、Xe-Hg燈、或深UV燈。
可替代地，當通過加熱元件45利用熱將第一層25的目標部 分選擇性地固化時，可以類似於光罩的方式使用熱罩(thermal mask或heat mask)或熱絕緣體模板。如圖中所例示說明的(包括在圖2中)，光罩及/或熱罩共同在圖中例示說明並在本文中描述為罩40。具體而言，熱罩40可包括允許第一層25的目標部分被選擇性地固化以形成第一對比層35的固化部分36、同時隔離第一層的非目標部分使得在將第一層25選擇性地固化後在第一對比層35中的非目標部分保持未固化(即未固化部分37)的部分。
藉由活性能量射線將第一層25選擇性地固化的步驟一般包 含將第一層25的目標部分暴露於來自來源50足以形成第一對比層35的固化部分36之劑量的輻射。用於將第一層25選擇性地固化的輻射劑量通常為100至8000毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)。在某些實施例中，經由使用前述加熱元件45可結合輻照使用加熱用於將第一層25選擇性地固化。例如，可在以活性能量射線輻照第一層25之前、期間、及/或之後加熱第一層25。雖然活性能量射線通常引發第一層25的固化，但殘留溶劑可能存在於第一層，其可藉由加熱揮發及驅散。典型加熱溫度在攝氏50度(℃)至200℃範圍內。若在輻照前利用熱，則加熱步驟可稱為預焙燒步驟，且通常僅用於移除來自第一層25之任何殘留溶劑。換言之，在預焙燒步驟中熱通常僅用於移除溶劑，而不用於將第一層25固化或選擇性地固化。固化係指經由分子間形成共價鍵之交聯。
現在參照圖3，本方法進一步包含將具有第二折射率(RI2)的 第二組成物施加在第一對比層35上以形成第二層60。在某些實施例中，RI2及RI1彼此不同，且在某些實施例中，當在相同的溫度及波長下測量時，RI2大於RI1(即RI2>RI1)，而在某些其他實施例中，RI1大於RI2(即RI1>RI2)。 在更進一步的實施例中，RI1=RI2，但其中第一組成物及第二組成物在一些其他方面可以不同，諸如例如當第一組成物及第二組成物被固化時，就機械性質而言不同。對應於RI2及RI1的實際值並不特別重要。
值得注意的是，折射率一般不僅會隨特定組成物中的取代改 變，而且也會隨衍生自各別組成物的固化產物之交聯密度改變。為此，第一組成物的固化部分之折射率可能與RI1不同。然而，折射率梯度通常在固化之前及之後保持不變。出於比較的目的，折射率係根據ASTM D542-00在相同的溫度及光波長下測定，可選地在589.3nm之波長下測定。
可藉由上文關於第一組成物所介紹之任何濕式塗覆方法將 第二組成物施加在第一對比層35上以形成第二層60。施加第一及第二組成物之步驟可彼此相同或不同。
在某些實施例中(在下文替代實施例中顯示)，第一對比層 35的未固化部分37可與第二組成物互混形成互混部分，因此未固化部分37及第二層60各自包含第一組成物及第二組成物的混合物，並具有介於RI1與RI2(當RI1及RI2不同時)之間的值的折射率RI。未固化部分37及第二層60的互混程度取決於許多因素，包括第一組成物與第二組成物的黏度及未固化部分37與第二層60被允許互混的時間。
接著，如圖4中所示，本方法進一步包含將固化條件施加至 第二層60的目標部分，而不將固化條件施加至第二層60的非目標部分且不將固化條件施加至第一對比層35的至少一個未固化部分37，以形成包括至少一個固化部分66及至少一個未固化部分67的第二對比層65。出於清楚之目的，至少一個固化部分66在本文中可僅稱為「固化部分」，及至少一 個未固化部分67在本文中可僅稱為「未固化部分」，且此等術語涵蓋其中第二對比層分別包括多於一個固化部分及/或多於一個未固化部分的實施例。
在未固化部分37及第一對比層互混以形成互混部分的實施 例中，如圖4中描述的該施加固化條件從而被施加至互混層的目標部分，而不將固化條件施加至非目標部分，以形成包括至少一個固化互混部分及至少一個未固化互混部分的第二對比層的替代版本。
將第二層60選擇性固化之方法及因此所使用的固化條件是 由至少第二組成物來決定。例如，在某些實施例中，第二組成物及由該組成物形成的第二層係可在暴露於活性能量射線下固化，即第二層係藉由以活性能量射線選擇性地輻照第二層而選擇性地固化。類似上文，活性能量射線可包含紫外線、電子束、或其他電磁波或輻射。通常，第二層的目標部分的固化是藉由與固化第一層的目標部分相同之方法。
類似於上述第一層25的固化，一個或多個光罩(及/或熱罩) 40通常用在第二層60的目標部分的選擇性固化。更具體而言，允許活性能量射線經過其中之光罩40部分係與第二層60的目標部分對準，且阻擋活性能量射線透射的光罩40互補部分係與第二層60的非目標部分對準。可替代地，允許熱能量經過其中之熱罩40部分係與第二層60的目標部分對準，且阻擋熱能量傳輸的熱罩40互補部分係與第二層60的非目標部分對準。
接著，如圖5中所示，本方法進一步包括將第一及第二對比層35、65的未固化部分37及67選擇性地除去的步驟，於其中形成物件20。在某些實施例中，在單一步驟中將未固化部分37及67同時除去(即選擇性 地及同時地)。然而，在替代實施例中，選擇性地除去可能是依序的(即其中將未固化部分67除去，隨後將未固化部分37除去，或反之亦然，但其中除去係在已將兩個對比層35、65施加及未固化部分37及67形成之後發生)。
在某些實施例中，如在圖5中所示的，在程序中利用溶劑(一 般顯示在容器75中，但在下文中描述為溶劑75)洗滌未固化部分37及67，該程序另外稱為將物件20顯影。
在某些實施例中，物件20被顯影，其中將複數個已施加之 對比層35及65浸泡在溶劑75(如均三甲苯或二乙二醇單乙醚乙酸酯)中經一段足夠的時間使得未固化部分37及67開始溶解於溶劑中。例如，在某些實施例中，將複數個已施加之層浸泡約2至5分鐘。然後用相同的溶劑(或在其中未固化部分37及67是可溶的其他溶劑)洗滌複數個已施加之對比層35及65，從而導致依序或同時選擇性地將未固化部分37及67除去，使得物件20保留。此外，在某些實施例中，可利用可選的後焙燒，其中將物件20加熱到足以除去任何殘留溶劑的溫度。
在上述任意實施例中所得的物件20依序包含基板30、具有 至少一個固化部分36及不具有至少一個未固化部分37的第一對比層35、及具有至少一個固化部分66及不具有至少一個未固化部分67的第二對比層65。
在本發明的第二個實施例中，物件90可形成具有多於二個層，如下所述及在圖6至圖11所例示說明。
首先參照圖6，類似於上圖1中所描述的方法，用於形成物件90的方法首先包含將具有第一折射率(RI1)的第一組成物施加在基板30上 以在基板30上形成包含第一組成物的第一層25。
接著，如圖7中所示，類似於上文圖2所述之方法，本方法 進一步包含將固化條件施加至第一層25的目標部分，而不將固化條件施加至第一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分36及至少一個未固化部分37的第一對比層35。雖然圖7僅例示說明單個固化部分36及單個未固化部分37，但多於一個固化及未固化部分36、37可在此步驟中引入。 用於形成如圖7中例示說明之第一對比層35的適用固化條件係如上文關於第一實施例的圖2所述。
接著，如圖8中所示，類似在上文圖3中所描述的方法，本 方法進一步包含將具有第二折射率(RI2)的第二組成物施加在第一對比層35上以形成第二層60。類似於第一實施例，第一折射率(RI1)與上述的第二折射率(RI2)可以是相同或不同的。
接著，如圖9所示，第一對比層35的未固化部分37的至少 一部分與第二層60的第二組成物互混以形成互混層80。在某些實施例中(未示出)，第一對比層35的未固化部分37的整體已與第二層60的第二組成物互混，但在某些其他實施例中，如在圖9中所示，部分未固化部分37未互混，因此除互混層80外，保留為第一對比層35的未固化部分37。未固化部分37及第二層60互混以形成此互混層80的程度取決於許多因素，包括第一組成物與第二組成物的黏度以及未固化部分37與第二層60被允許互混的時間。
接著，如圖10所示，本方法進一步包含將固化條件施加到 第二層60的目標部分，而不將固化條件施加到第二層60的非目標部分，以 形成包括至少一個固化部分66及至少一個未固化部分67的第二對比層65。同時，將固化條件施加到互混層80的目標部分，而不將固化條件施加到互混層80的非目標部分，以形成具有至少一個固化部分86及至少一個未固化部分87的互混對比層85。用於將第二層60及互混層80固化的固化條件可如上文在第一實施例中參照圖4所述，且可包括至少一個光及/或熱罩40。
最後，如圖11中所示，本方法進一步包括將第一及第二對 比層35、65及互混對比層85的未固化部分37、67及87選擇性地除去的步驟，於其中形成物件90。在某些實施例中，在單一步驟中將未固化部分37、67、及87選擇性地同時除去(即選擇性地及同時地)。然而，在替代實施例中，選擇性地除去可能是依序的(即在第一及第二對比層35、65及互混對比層85的各未固化部分37、67及87已經形成後的單一除去步驟中，將未固化部分87除去，接著將未固化部分67除去，接著將未固化部37除去，或反之亦然)。
在某些實施例中，物件90被顯影，其中將複數個已施加之層浸泡在溶劑(如均三甲苯或二乙二醇單乙醚乙酸酯)中經一段足夠的時間使得未固化部分37及67及87開始溶解於溶劑75中。例如，在某些實施例中，將複數個已施加之層浸泡約2至5分鐘。然後用相同的溶劑(或在其中未固化部分37及67及87是可溶的其他溶劑)洗滌複數個已施加之層，從而導致依序或同時地將未固化部分37及67及87除去，使得物件20保留。此外，在某些實施例中，可利用可選的後焙燒，其中將物件90加熱到足以除去任何殘留溶劑的溫度。
在上述任意實施例中所得的物件90依序包含基板30、具有 至少一個固化部分36及不具有至少一個未固化部分37的第一對比層35、具有至少一個固化部分66及不具有至少一個未固化部分67的第二對比層65、及具有至少一個固化部分86及不具有至少一個未固化部分87的互混對比層85。
在還其他替代實施例中，物件120可形成具有多於二個層，如下文與圖12至圖18的例示說明相關的方法中所例示說明。
現在參照圖12至圖15，用於形成物件120之方法根據上文關於及例示說明於圖1至圖4(也被標識為圖12至15)的第一實施例中所述之方法，首先在基板30上形成第一對比層35及第二對比層65且不於此贅述。
接著，如圖16所示，將具有第三折射率(RI3)之第三組成物施加在第二對比層65上以形成第三層100。
RI3及RI2可彼此相同或不同，同時RI3及RI1也可彼此相同或不同。對應於RI3、RI2及RI1的實際值並不特別重要。
在某些實施例中，RI2可大於RI3及RI1(即RI2>RI1且RI2>RI3)，例如，其中第二組成物形成聚合物波導的核心及其中第一及第三組成物形成聚合物波導的外被覆。在某些該等實施例中，RI1可以大於RI3(即RI1>RI3)、與RI3相同(即RI1=RI3)、或小於RI3(即RI1<RI3)。
可藉由上文關於第一及第二組成物所介紹之任何濕式塗覆方法將第三組成物施加在第二對比層65上成為層100。施加第一及第二及第三組成物之步驟可彼此相同或不同。
接著，如圖17中所示，本方法進一步包含將固化條件施加 到第三層100的目標部分，而不將固化條件施加至第三層100的非目標部分且不將固化條件施加到第一及第二對比層35、65的至少一個未固化部分37、67，以形成包括至少一個固化部分116及至少一個未固化部分117的第三對比層115。出於清楚之目的，至少一個固化部分116在本文中可僅稱為「固化部分」，及至少一個未固化部分117在本文中可僅稱為「未固化部分」，且此等術語涵蓋其中第三對比層115分別包括多於一個固化部分116及/或多於一個未固化部分117之實施例。
類似於第一及第二層25、60，將第三層100選擇性固化之 方法及因此所使用的固化條件係藉由至少第三組成物來決定。例如，在某些實施例中，第三組成物及由該組成物形成的第三層100可在暴露於活性能量射線下固化，即第三層係藉由以活性能量射線選擇性地輻照第三層而選擇性地固化。類似上文，活性能量射線可包含紫外線、電子束、或其他電磁波或輻射。通常第三層100的目標部分的固化是藉由與如上所述固化第一及第二層25、60的目標部分相同之方法。可替代地，第三層100可如上所述通過使用加熱元件45藉由熱輻射固化。一個或多個光罩或熱罩40也可與之結合使用，該一個或多個光罩或熱罩如上所述與各自的目標及非目標部分對準。
接著，如圖18中所示，及類似於圖5及11的選擇性除去的步驟，此第三實施例的方法進一步包括將第一、第二及第三對比層35、65、115的未固化部分37、67、117選擇性地除去的步驟，於其中形成物件120。在某些實施例中，在單一步驟中將未固化部分37、67、117選擇性地同時除 去(即選擇性地及同時地)。然而，在替代實施例中，選擇性地除去可能是依序的(即在第一及第二對比層35、65及第三對比層115的各未固化部分37、67及117已經形成後的單一除去步驟中，首先將未固化部分117除去，接著將未固化部分67除去，接著將未固化部37除去，或反之亦然)。
在某些實施例中，物件120被顯影，其中將複數個已施加之 層35、65、115浸泡在溶劑75(如均三甲苯或二乙二醇單乙醚乙酸酯)中經一段足夠的時間使得未固化部分37及67及117開始溶解於溶劑中。例如，在某些實施例中，將複數個已施加之層35、65、115浸泡約2至5分鐘。 然後用相同的溶劑(或在其中未固化部分37及67及117是可溶的其他溶劑)洗滌複數個已施加之層35、65、115，從而導致依序或同時地將未固化部分37及67及117除去，使得物件120保留。此外，在某些實施例中，可利用可選的後焙燒，其中將物件120加熱到足以除去任何殘留溶劑的溫度。
在上述任意實施例中所得的物件120依序包含基板30、具 有至少一個固化部分36及不具有至少一個未固化部分37的第一對比層35、具有至少一個固化部分66及不具有至少一個未固化部分67的第二對比層65、及具有至少一個固化部分116及不具有至少一個未固化部分117的第三對比層115。
在此第三實施例中於圖16至圖18例示說明的步驟的可替代 安排中，如於圖19至圖21例示說明的描述於形成物件150，第二對比層65的未固化部分67的至少一部分與包含第三層100的第三組成物互混以形成互混層140，如圖19所例示說明的。
在某些實施例中(未示出)，第二對比層65的未固化部分 67的整體已與第三層100的第三組成物互混以形成互混層140，但在某些其他實施例中，如在圖19中所示，部分未固化部分67未互混，且因此保留為第二對比層65的未固化部分67。未固化部分67及第三層100互混以形成此互混層140的程度取決於許多因素，包括第二組成物與第三組成物的黏度以及未固化部分67與第三層100被允許互混的時間。
接著，如圖20中所示，本方法進一步包含將固化條件施加 到互混層140的目標部分，而不將固化條件施加至互混層140的非目標部分及第二對比層65的任何保留的未固化部分67，以形成具有至少一個固化部分146及至少一個未固化部分147的互混對比層145。用於將互混層145固化的固化條件可如上文在第一實施例中參照圖4所述為利用來源50以活性能量射線輻照及/或利用加熱元件45熱固化且包括光罩及/或熱罩40之使用。
類似於如上所述之層的固化，將互混層140選擇性地固化的 方法及因此所利用的固化條件是藉由至少用於形成互混層140的第三組成物及形成互混層140的第二對比層65的未固化部分67的組成物決定。例如，在某些實施例中，所形成的互混層140可在暴露於來自來源50之活性能量射線下固化，即互混層140係藉由以活性能量射線選擇性地輻照第三層而選擇性地固化。類似上文，活性能量射線可包含紫外線、電子束、或其他電磁波或輻射。通常，互混層140的目標部分的固化是藉由與上述固化任何層相同的方法。可替代地，互混層140可如上所述通過使用加熱元件45藉由熱輻射固化。一個或多個光罩或熱罩40也可與之結合使用，該一個或多個光罩或熱罩如上所述與各自的目標及非目標部分對準。
最後，如圖21中所示，本方法進一步包括將第一及第二對 比層35、65及互混對比層145的未固化部分37、67及147選擇性地除去的步驟，於其中形成物件150。在某些實施例中，在單一步驟中將未固化部分37、67、及147選擇性地同時除去(即選擇性地及同時地)。然而，在替代實施例中，選擇性地除去可能是依序的(即在第一及第二對比層35、65及互混對比層145的各未固化部分37、67及147已經形成後的單一除去步驟中，將未固化部分147除去，接著將未固化部分67及未固化部37除去，或反之亦然)。
在某些實施例中，物件150被顯影，其中將複數個已施加之 層35、65、145浸泡在溶劑75(如均三甲苯或二乙二醇單乙醚乙酸酯)中經一段足夠的時間使得未固化部分37及67及147開始溶解於溶劑中。例如，在某些實施例中，將複數個已施加之層35、65、145浸泡約2至5分鐘。 然後用相同的溶劑(或在其中未固化部分37及67及147是可溶的其他溶劑)洗滌複數個已施加之層35、65、145，從而導致依序或同時地將未固化部分37及67及147除去，使得物件150保留。此外，在某些實施例中，可利用可選的後焙燒，其中將物件150加熱到足以除去任何殘留溶劑的溫度。
在上述任意實施例中所得的物件150依序包含基板30、具 有至少一個固化部分36及不具有至少一個未固化部分37的第一對比層35、具有至少一個固化部分66及不具有至少一個未固化部分67的第二對比層65、及具有至少一個固化部分146及不具有至少一個未固化部分147的互混對比層145。
在又另一本發明的實施例中，可形成三層圖案化物件180， 其建立在如上所述及於圖6至圖10中例示說明的第二實施例的某些步驟上，如進一步於圖22至圖25所描述及例示說明。
本方法根據上述及在圖6至圖10中例示說明的程序開始。 然而與如上所述及於圖11中例示說明的除去步驟相反，在此實施例的方法以額外的步驟進行，如於圖22至圖25所例示說明的並如下所述。
首先，如圖22中所示，將具有第三折射率(RI3)的第三組成 物施加在第二對比層65及互混對比層85上以形成第三層155，其中具有第三折射率的第三組成物為如上關於圖16所述。
接著，如圖23所示，互混對比層85的未固化部分87的至少一部分與包含第三層155的第三組成物互混以形成互混層160。
在某些實施例中(未示出)，互混對比層85的未固化部分87的整體已與第三層155的第三組成物互混，但在某些其他實施例中，如在圖23中所示，部分未固化部分87未互混，且因此保留為互混對比層85的未固化部分87。未固化部分87及第三層155互混以形成此互混層160的程度取決於許多因素，包括互混對比層85的未固化部分87與第三組成物的黏度以及互混對比層85的未固化部分87與第三層155被允許互混的時間。
接著，如圖24所示，本方法進一步包含將固化條件施加到互混層160的目標部分，而不將固化條件施加到互混層160的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分166及至少一個未固化部分167的互混對比層165。出於清楚之目的，至少一個固化部分166在本文中可僅稱為「固化部分」，及至少一個未固化部分167在本文中可僅稱為「未固化部分」，且此等術語涵蓋其中互混對比層165分別包括多於一個固化部分166及/或多於 一個未固化部分167之實施例。
類似於如上所述之層的固化，將互混層160選擇性地固化的 方法及因此所利用的固化條件是藉由至少用於形成互混層160的第三組成物及形成互混層160的第二對比層65的未固化部分67的組成物決定。例如，在某些實施例中，所形成的互混層160可在暴露於來自來源50之活性能量射線下固化，即互混層160係藉由以活性能量射線選擇性地輻照第三層而選擇性地固化。類似上文，活性能量射線可包含紫外線、電子束、或其他電磁波或輻射。通常，互混層160的目標部分的固化是藉由與上述固化任何層相同的方法。可替代地，互混層160可如上所述通過使用加熱元件45藉由熱輻射固化。一個或多個光罩或熱罩40也可與之結合使用，該一個或多個光罩或熱罩如上所述與各自的目標及非目標部分對準。
接著，如圖25所示且類似於圖5及圖11及圖21中所例示 說明及如上所述的選擇性除去的步驟，此第四實施例的方法進一步包括將第一對比層35、互混合對比層85、及互混對比層165的未固化部分37、87、167選擇性地除去的步驟，於其中形成物件180。在某些實施例中，在單一步驟中將未固化部分37、87、及167選擇性地同時除去(即選擇性地及同時地)。然而，在替代實施例中，選擇性地除去可能是依序的(即在第一對比層35、互混對比層85、及互混對比層165的各未固化部分37、87及167已經形成後的單一除去步驟中，將未固化部分167除去，接著將未固化部分87及未固化部37除去，或反之亦然)。
在某些實施例中，物件180被顯影，其中將複數個已施加之 層35、85、165浸泡在溶劑75(如均三甲苯或二乙二醇單乙醚乙酸酯)中 經一段足夠的時間使得未固化部分37及87及167開始溶解於溶劑75中。 例如，在某些實施例中，將複數個已施加之層35、85、165浸泡約2至5分鐘。然後用相同的溶劑(或在其中未固化部分37及87及167是可溶的其他溶劑)洗滌複數個已施加之層35、85、165，從而導致將未固化部分37、87及167除去，使得物件180保留。此外，在某些實施例中，可利用可選的後焙燒，其中將物件180加熱到足以除去任何殘留溶劑的溫度。
在上述任意實施例中所得的物件180依序包含基板30、具 有至少一個固化部分36及不具有至少一個未固化部分37的第一對比層35、具有至少一個固化部分86及不具有至少一個未固化部分87的互混對比層85、及具有至少一個固化部分166及不具有至少一個未固化部分167的互混對比層165。
在任何其中形成互混部分(即當層互混時)的上述實施例 中，隨後施加的組成物通常可與先前施加的組成物混溶，以允許形成互混部分(例如，其中第二層60通常可混溶於第二組成物的未固化部分37，互混層80可形成，如上文先前關於圖9所述)。當該等組成物是與彼此完全混溶並混溶於彼此中時，互混部分可特徵化為均勻摻合物。可替代地，當該等組成物與彼此不完全混溶或不完全混溶於彼此中或不完全混合時，該等組成物的混合可形成非均勻互混部分。可替代地，互混部分可以是部分均勻的。通常互混部分是均勻摻合物。
另外，在任何上述實施例中，任何層的任何一個固化部分的 部分或整體可對齊、或不對齊下一層的相鄰固化部分。例如，如圖5所示，第一對比層35的一些固化部分36與第二對比層65的對應固化部分66對準 (在圖5前方顯示其中固化部分66被堆疊在固化部分36的頂部上)，而其他部分未對準(在圖5後方顯示為其中第一對比層35的固化部分36的一部分不包括堆疊的固化部分66)。類似地，在圖25中，互混層85的固化部分86的一部分在圖25的前方不對準互混對比部分165的固化部分，但在圖25後方對準固化部分166。
在某些實施例中，第一及第二及第三組成物各自包括含有至 少一種陽離子可聚合基團之陽離子可聚合材料。陽離子可聚合材料通常可在暴露於活性能量射線後經由陽離子反應機制固化。陽離子可聚合基團可為中性部分。亦即，術語「陽離子」修飾可聚合而非基團。陽離子可聚合基團可位於陽離子可聚合材料之任何位置處。例如，陽離子可聚合基團可側接陽離子可聚合化合物或可為其取代基。至少一個陽離子可聚合基團在本文中僅稱為「陽離子可聚合基團」，其儘管為單數形式，但涵蓋其中陽離子可聚合基團包括超過一個陽離子可聚合基團(即，兩個或更多個陽離子可聚合基團)之實施例。通常，陽離子可聚合材料包括兩個或更多個獨立地選擇之陽離子可聚合基團。
在某些實施例中，陽離子可聚合基團包含定義為包括至少一 個雜原子(例如S、N、O、及/或P；可替代地S、N及/或O)之環狀有機官能基的雜環官能基。例如，雜環基團包括但不限於內酯基、內醯胺基、環醚基、及環胺基。內酯基通常為環酯且可選自例如乙內酯、丙內酯、丁內酯、及戊內酯。內醯胺基通常為環醯胺且可選自例如β-內醯胺、γ-內醯胺、δ-內醯胺及ε-內醯胺。環醚之具體實例包括環氧乙烷、環氧丙烷、四氫呋喃及二氧環庚烷(例如1,3-二氧環庚烷)。雜環官能基之其他實例包括 硫雜環丁烷及噁唑啉。值得注意地，上述雜環官能基亦可作為單體存在。 然而，在陽離子可聚合基團之背景下，上述雜環官能基係較大分子之取代基而非離散單體。此外，該等基團可經由二價連接基團鍵結或連接至陽離子可聚合材料。
在其他實施例中，陽離子可聚合基團可包含除雜環官能基以 外之陽離子可聚合基團。例如，陽離子可聚合基團或者可選自烯系不飽和基團，例如乙烯基、乙烯基醚基、二乙烯基醚基、乙烯基酯基、二烯基、第三乙烯基、苯乙烯基或苯乙烯衍生基團。
不同雜環官能基之組合、或除雜環官能基以外之陽離子可聚 合基團之組合、或雜環官能基與除雜環官能基以外之陽離子可聚合基團之組合可包括在陽離子可聚合材料中。
在其中陽離子可聚合材料為有機之某些實施例中，第一及/ 或第二組成物可獨立地包含烯烴或聚烯烴材料。在其他實施例中，第一及/或第二組成物包含有機環氧官能基材料，例如環氧樹脂。環氧樹脂之具體實例包括雙酚型環氧樹脂，例如雙酚-A型、雙酚-F型、雙酚-AD型、雙酚-S型及氫化雙酚-A型環氧樹脂；萘型環氧樹脂；苯酚-酚醛型環氧樹脂；雙酚型環氧樹脂；縮水甘油胺型環氧樹脂；脂環族型環氧樹脂；或二環戊二烯型環氧樹脂。該等環氧樹脂可以兩種或更多種之組合用於第一及/或第二組成物中每一者中。仍可替代地，第一及/或第二組成物可獨立地包含聚丙烯酸、聚醯胺、聚酯等或包括陽離子可聚合基團之其他有機聚合材料。在該等實施例中，第一及/或第二組成物各自獨立地包含有機組成物。本文所用「有機材料」區別於聚矽氧材料，其中聚矽氧材料具有包含矽氧烷鍵 (Si-O-Si)之主鏈及有機材料具有基於碳之主鏈且缺少矽氧烷鍵。
在其他實施例中，為了增加混溶性，第一及第二及第三組成 物各自獨立地包含聚矽氧組成物或有機組成物。
當第一及/或第二及/或第三組成物包含聚矽氧組成物時，該 第一及/或第二及/或第三組成物包含聚矽氧材料。聚矽氧組成物及聚矽氧材料包含有機聚矽氧烷巨分子，其中每一巨分子獨立地可為直鏈或支鏈。聚矽氧材料可包含矽氧烷單元之任一組合，即聚矽氧材料包含R3SiO1/2單元(即M單元)、R2SiO2/2單元(即D單元)、RSiO3/2單元(即T單元)及SiO4/2單元(即Q單元)之任一組合，其中R通常獨立地選自經取代或未經取代之烴基或陽離子可聚合基團。例如，R可為脂肪族、芳香族、環狀、脂環族等。 此外，R可包括烯系不飽和基團。「經取代」意指烴基之一或多個氫原子可經除氫以外之原子(例如鹵素原子，例如氯、氟、溴等)替代，或R鏈內之碳原子可經除碳以外之原子替代，即，R可在該鏈內包括一或多個雜原子，例如氧、硫、氮等。R通常具有1至10個碳原子。例如，R可具有1至6個碳原子(當為脂肪族時)，或6至10個碳原子(當為芳香族時)。含有至少3個碳原子之經取代或未經取代之烴基可具有支鏈或無支鏈之結構。由R代表烴基之實例包括但不限於烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基及此等基團之異構物；烯基，例如乙烯基、烯丙基及己烯基；環烷基，例如環戊基、環己基及甲基環己基；芳基，例如苯基及萘基；烷芳基，例如甲苯基及二甲苯基；以及芳烷基，例如苄基及苯乙基。由R所示之經鹵素取代之烴基的實例，由3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、氯苯基、二氯苯基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基、以及 2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基作為例子。由R代表之陽離子可聚合基團之實例陳述於上文中。
在其中聚矽氧材料為樹脂之實施例中，聚矽氧材料可包含 DT樹脂、MT樹脂、MDT樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、DQ樹脂、MQ樹脂、DTQ樹脂、MTQ樹脂或MDQ樹脂。不同樹脂之組合可存在於聚矽氧材料中。此外，聚矽氧材料可包含樹脂與聚合物之組合。
在一個具體實施例中，聚矽氧材料包含有機聚矽氧烷樹脂或由其組成。有機聚矽氧烷樹脂可由以下矽氧烷單元式代表：(R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d，其中R1、R2、R3、R4、R5、及R6係獨立地選自上文所定義之R；a+b+c+d=1；「a」平均滿足以下條件：0a<0.4；「b」平均滿足以下條件：0<b<1；「c」平均滿足以下條件：0<c<1；「d」平均滿足以下條件；0d<0.4；且「b」及「c」受限於以下條件：0.01b/c0.3。下標a、b、c及d指示每一矽氧烷單元之平均莫耳數。換言之，該等下標代表一分子有機聚矽氧烷樹脂中每一矽氧烷單元之平均莫耳%或份額。由於R1-6係獨立地選自R，因此上文矽氧烷單元式可重寫如下：(R3SiO1/2)a(R2SiO2/2)b(RSiO3/2)c(SiO4/2)d，其中R係獨立地選擇且如上文所定義，且a至d係如上文所定義。
通常，在一分子有機聚矽氧烷樹脂中，包括陽離子可聚合基團之矽氧烷單元構成總矽氧烷單元之2莫耳%至50莫耳%。此外，在該等實施例中，至少15莫耳%之所有矽鍵結之有機基團包含具有6至10個碳原子之單價芳香族烴基(例如芳基)。
有機聚矽氧烷樹脂含有(R4R5SiO2/2)及(R6SiO3/2)作為不可缺少之單元。然而，有機聚矽氧烷可另外包含結構單元(R1R2R3SiO1/2)及(SiO4/2)。換言之，含環氧基之有機聚矽氧烷樹脂可由以下式中所示之單元構成：(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c；(R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c；(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d；或(R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d。
若(R1R2R3SiO1/2)單元之含量過高，則有機聚矽氧烷樹脂之分子量降低，且發生以下條件：0a<0.4。若在此條件下引入(SiO4/2)單元，則有機聚矽氧烷樹脂之固化產物可變得不合意地硬且易碎。因此，在某些實施例中，以下條件係經滿足：0d<0.4；可替代地0d<0.2；可替代地d=0。不可缺少之結構單元(R4R5SiO2/2)及(R6SiO3/2)之莫耳比b/c應為0.01至0.3，可替代地0.01至0.25，可替代地0.02至0.25。由於有機聚矽氧烷樹脂含有(R4R5SiO2/2)及(R6SiO3/2)作為不可缺少之單元，因此分子結構可主要在支鏈、網狀及三維之間變化。
當第一及第二及第三組成物各自包含有機聚矽氧烷樹脂時，可藉由改變各有機聚矽氧烷樹脂的R基團將第一及第二及第三組成物的折射率選擇性修改。例如，當在有機聚矽氧烷樹脂中大多數R基團是一價脂族烴基(如甲基)時，有機聚矽氧烷樹脂的折射率可小於1.5。可替代地，如果在有機聚矽氧烷樹脂中大多數R基團是一價芳香族烴基(如苯基)時，折射率可以大於1.5。此值可藉由有機聚矽氧烷樹脂之取代基控制，或者藉由在第一及/或第二及/或第三組成物包括額外的組分控制，如下所述。
在各種有機聚矽氧烷樹脂的實施例中，具有陽離子可聚合基 團的矽氧烷單元構成所有矽氧烷單元的2至70、可替代地10至40、可替代地15至40莫耳%。若此等矽氧烷單元以低於2莫耳%之量存在於有機聚矽氧烷樹脂中，則此將在固化期間導致交聯度降低，此可降低自其形成之固化產物之硬度。另一方面，若有機聚矽氧烷樹脂中該等矽氧烷單元之含量超過70莫耳%，則固化產物可具有降低之可見光透射率、低耐熱性及增加之脆性。通常，陽離子可聚合基團並不直接鍵結至有機聚矽氧烷樹脂之矽原子。而是，陽離子可聚合基團通常經由二價連接基團(例如伸烴基、雜伸烴基或有機雜伸基(organoheterylene)連接基團)鍵結至矽原子。
例如，當陽離子可聚合基團係環醚基(例如環氧基)時，適 於有機聚矽氧烷樹脂之陽離子可聚合基團之具體實例陳述於正下方：3-(縮水甘油氧基)丙基： 2-(縮水甘油氧基羰基)丙基： 2-(3,4-環氧環己基)乙基： ；以及 2-(4-甲基-3,4-環氧環己基)丙基：
適於陽離子可聚合基團之環醚基之其他實例包括以下：2- 縮水甘油氧基乙基、4-縮水甘油氧基丁基、或類似縮水甘油氧基烷基；3-(3,4-環氧環己基)丙基、或類似3,4-環氧環己基烷基；4-環氧乙烷基丁基、8-環氧乙烷基辛基、或類似環氧乙烷基烷基。在該等實施例中，陽離子可聚合材料可稱為環氧基官能聚矽氧材料。
除上文所例示之環氧基以外之陽離子可聚合基團之具體實 例包括但不限於以下基團(其中最左邊部分代表將特定陽離子可聚合基團連接至有機聚矽氧烷樹脂之鍵)：
當陽離子可聚合基團係環醚基(例如環氧基)時，有機聚矽 氧烷樹脂之具體實例包括包含以下矽氧烷單元組或由其組成之有機聚矽氧烷樹脂：(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E1SiO3/2)單元；(Me3SiO1/2)、(Me2SiO3/2)、(PhSiO3/2)、及(E1SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、(E1SiO3/2)及(SiO4/2)單元；(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、(MeSiO3/2)、及(E1SiO3/2)單元；(Ph2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E1SiO3/2)單元；(MePhSiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E1SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E2SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E3SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E4SiO3/2)單元；(MeViSiO2/2)、PhSiO3/2)、及(E3SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、(MeSiO3/2)、及(E3SiO3/2)單元；(Ph2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E3SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(Ph2SiO2/2)、及(E1SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(Ph2SiO2/2)、及(E3SiO3/2)單元；(Me2ViSiO1/2)、(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E1SiO3/2)單元；(Me3SiO1/2)、 (Ph2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E1SiO3/2)單元；(Me3SiO1/2)、(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、及(E3SiO3/2)單元；(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、(E3SiO3/2)、及(SiO2)單元；(Me2SiO2/2)、(Ph2SiO2/2)、(E1SiO3/2)、及(SiO2)單元；(Me3SiO1/2)、(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、(E1SiO3/2)、及(SiO2)單元；及(Me3SiO1/2)、(Me2SiO2/2)、(PhSiO3/2)、(E3SiO3/2)、及(SiO2)單元；其中Me指示甲基、Vi指示乙烯基，Ph指示苯基、E1指示3-(縮水甘油氧基)丙基、E2指示2-(縮水甘油氧基羰基)丙基、E3指示2-(3,4-環氧環己基)乙基、且E4指示2-(4-甲基-3,4-環氧環己基)丙基。相同名稱適用於本文中之以下說明。預期上文有機聚矽氧烷樹脂中所例示之任何單價烴取代基(例如Me、Ph及Vi)皆可由其他單價烴取代基置換。例如，可利用乙基或其他經取代或未經取代之烴基置換上文甲基、苯基或乙烯基中之任一者。此外，可利用除E1至E4以外之陽離子可聚合基團來置換或補充E1至E4。然而，上文所鑑別之有機聚矽氧烷樹脂之種類由於其折射率值及物理性質而尤其合意。
有機聚矽氧烷樹脂可具有一些來自其製備之殘餘矽鍵結之 烷氧基及/或矽鍵結之羥基(即矽醇基)。該等基團之含量可取決於據以製造之方法及製造條件。該等取代基可影響有機聚矽氧烷樹脂之儲存穩定性且降低自有機聚矽氧烷樹脂形成之固化產物之熱穩定性。因此，在某些實施例中，期望限制此等基團之形成。例如，矽鍵結之烷氧基及矽鍵結之羥基之量可藉由以下方式來降低：在微量氫氧化鉀存在下加熱有機聚矽氧烷樹脂，由此引起去水及縮合反應或去醇化及縮合反應。建議該等取代基之含量為不超過矽原子上所有取代基之2莫耳%且較佳不超過1莫耳%。
雖然關於有機聚矽氧烷樹脂的數均分子量(Mn)沒有特別限 制，但有機聚矽氧烷樹脂在某些實施例中具有在103與106道耳吞之間的Mn。
在某些實施例中，第一及/或第二組成物及/或第三組成物可 不進一步包含稀釋劑組分、或可替代地進一步包含稀釋劑組分。在某些實施例中，稀釋劑組分包含具有單一(僅一個)矽鍵結之陽離子可聚合基團之矽烷化合物。
單一矽鍵結之陽離子可聚合基團可為任一上述陽離子可聚 合基團。
矽烷化合物在25℃通常具有小於1,000、可替代地小於500、 可替代地小於100、可替代地小於50、可替代地小於25、可替代地小於10厘泊(cP)的動態黏度。動態黏度可利用布氏黏度計(Brookfield Viscometer)、烏氏管(Ubbelohde tube)、錐板式流變計或其他裝置及方法來量測。儘管該等值可隨所用儀器/裝置而有微小變化，但通常無論量測類型為何皆維持該等值。在該等實施例中，矽烷化合物的沸點溫度在1mm Hg(133.32帕斯卡)之壓力下為至少25、可替代地至少50、可替代地至少75、可替代地至少80、可替代地至少85、可替代地至少90℃。例如，在某些實施例中，矽烷化合物在1mm Hg的壓力下具有從80到120，可替代地從90至110℃的沸點溫度。
在某些實施例中，稀釋劑組分之矽烷化合物不含除潛在陽離 子可聚合基團外之任何矽鍵結之可水解基團。例如，某些矽鍵結之可水解基團(例如矽鍵結之鹵素原子)與水反應以形成矽醇(SiOH)基，其中矽-鹵素鍵已裂解。其他矽鍵結之可水解基團(例如羧酸酯)可水解而不會裂解鍵結至矽之任何鍵。為此，在某些實施例中，矽烷化合物不含可水解以形成矽醇基之任何矽鍵結之可水解基團。在其他實施例中，矽烷化合物之陽 離子可聚合基團不可水解，使得矽烷化合物完全不含任何矽鍵結之可水解基團。在該等實施例中，陽離子可聚合基團不可水解，例如陽離子可聚合基團係環醚。可水解基團之具體實例包括以下矽鍵結之基團：鹵化物基團、烷氧基、烷基胺基、羧基、烷基亞胺氧基、烯氧基及N-烷基醯胺基。例如，除具有超過一個陽離子可聚合基團外，某些習用矽烷化合物亦可具有矽鍵結之烷氧基。該等習用矽烷化合物之此等矽鍵結之烷氧基可水解並縮合，從而形成矽氧烷鍵並增加固化產物之交聯密度。相反，通常利用矽烷化合物來降低固化產物之交聯密度，且因此在某些實施例中，該等可水解基團係不合意的。
在各實施例中，稀釋劑組分之矽烷化合物具有以下通式： 其中R係獨立地選擇且如上文所定義，Y係陽離子可聚合基團，且X係選自R及SiR3。
在某些實施例中，X係使得矽烷化合物包含單矽烷化合物之R。在該等實施例中，矽烷化合物具有通式YSiR3，其中Y及R係如上文所定義。當Y係獨立地選自上文E1至E4時，矽烷化合物可重寫為例如E1SiR3、E2SiR3、E3SiR3、及E4SiR3。在E1至E4中，E3係最典型的。
在其他實施例中，X係使得矽烷化合物包含二矽烷化合物之SiR3。在該等實施例中，單一陽離子可聚合基團可鍵結至二矽烷之任一矽原子，該等矽原子通常直接彼此鍵結。儘管R係獨立地選自經取代及未經取 代之烴基，但為了控制折射率，R最通常選自烷基及芳基。
矽烷化合物及其製備方法之具體實例闡述於共同待決之申請案第61/824,424號中，其全部內容以引用方式併入本文中。
矽烷化合物可有效地溶解陽離子可聚合材料，例如有機聚矽氧烷樹脂，由此避免對另一溶劑之需要。在一些實施例中，第一及/或第二組成物缺少除矽烷化合物以外之溶劑。矽烷化合物亦降低第一及/或第二組成物(若存在於其中)之折射率，且由此可修改所用矽烷化合物之相對量以選擇性地控制第一及/或第二組成物之折射率。例如，第一組成物可以小於第二組成物之量利用矽烷化合物，由此使得第二組成物之折射率小於第一組成物，所有其他方面皆相同(例如所用特定有機聚矽氧烷樹脂)。
稀釋劑組分通常以基於第一及/或第二組成物之期望折射率及其他物理性質之量包含矽烷化合物。例如，在某些實施例中，稀釋劑組分以足以提供基於第二組成物之總重量至少3、可替代地至少5、可替代地至少10、可替代地至少15、可替代地至少20、可替代地至少25、可替代地至少為30重量%的矽烷化合物之量包含矽烷化合物。矽烷化合物存於第一組成物中之量通常小於存於第二組成物中之量(若用於兩者中)。
稀釋劑組分可不包含或可替代地亦可包含除矽烷化合物以外之化合物或組分。例如，稀釋劑組分可包含除矽烷化合物以外之稀釋劑化合物及除矽烷化合物以外亦包含稀釋劑化合物。稀釋劑化合物可在多個方面不同於矽烷化合物。例如，稀釋劑化合物可具有超過一個陽離子可聚合基團。可替代地，稀釋劑化合物可具有單一陽離子可聚合基團，但可不含矽。稀釋劑組分可包含超過一種稀釋劑化合物，即稀釋劑組分可包含稀 釋劑化合物之任一組合。稀釋劑化合物可為芳香族、脂環族、脂肪族等。
適於稀釋劑組分之芳香族稀釋劑化合物之具體實例包括以 下之多縮水甘油醚：各自具有至少一個芳香族環之多元酚、或酚之環氧烷加成物(例如雙酚A及雙酚F之縮水甘油醚)或藉由將環氧烷進一步添加至雙酚A及雙酚F獲得之化合物；及環氧酚醛樹脂。
適於稀釋劑組分之脂環族稀釋劑化合物之具體實例包括各 自具有至少一個脂環族環之多元醇之多縮水甘油醚；及藉由利用氧化劑使含環己烯環或環戊烯環之化合物環氧化獲得之含環己烯氧化物或環戊烯氧化物之化合物。實例包括氫化雙酚A縮水甘油醚、2-(3,4-環氧環己基-5,5-螺-3,4-環氧)環己烷-甲基二噁烷(methadioxane)、己二酸雙(3,4-環氧環己基甲基酯)、乙烯基環己烯二氧化物、4-乙烯基環氧環己烷、己二酸雙(3,4-環氧-6-甲基環己基甲基酯)、甲酸3,4-環氧-6-甲基環己基酯、二環戊二烯二環氧化物、乙二醇二(3,4-環氧環己基甲基)醚、環氧六氫鄰苯二甲酸二辛基酯及環氧六氫鄰苯二甲酸二-2-乙基己基酯。
適於稀釋劑組分之脂肪族稀釋劑化合物之具體實例包括脂 肪族多元醇及脂肪族多元醇之環氧烷加成物之多縮水甘油醚；脂肪族長鏈多元酸之多縮水甘油酯、藉由丙烯酸縮水甘油酯或甲基丙烯酸縮水甘油酯之乙烯基聚合合成之均聚物及藉由丙烯酸縮水甘油酯與另一乙烯基聚合物之乙烯基聚合合成之共聚物。代表性化合物包括多元醇之縮水甘油醚，例如1,4-丁二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油之三縮水甘油醚、三羥甲基丙烷之三縮水甘油醚、山梨醇之四縮水甘油醚、二新戊四醇之六縮水甘油醚、聚乙二醇之二縮水甘油醚、聚丙二醇之二縮水甘油醚、 藉由添加一種、兩種或更多種類型之環氧烷與脂肪族多元醇(例如丙二醇、三羥甲基丙烷或甘油)獲得之聚醚多元醇之多縮水甘油醚、及脂肪族長鏈二元酸之二縮水甘油酯。另外，例示脂肪族高級醇、苯酚、甲酚、丁基酚之單縮水甘油醚、藉由添加環氧烷獲得之聚醚醇之單縮水甘油醚、高級脂肪族酸之縮水甘油酯、環氧化大豆油、環氧硬脂酸辛酯、環氧硬脂酸丁酯、環氧化亞麻籽油、環氧化聚丁二烯及類似者。
適於稀釋劑組分之稀釋劑化合物之其他實例包括環氧丙烷 化合物，例如氧雜環丁烷、3,3-二甲基環氧丙烷及3,3-二氯甲基環氧丙烷；三噁烷，例如四氫呋喃及2,3-二甲基四氫呋喃；環醚化合物，例如1,3-二氧戊環及1,3,6-三氧雜環辛烷；環內酯化合物，例如丙內酯、丁內酯及己內酯；噻喃化合物，例如硫雜環丙烷；噻丁環化合物，例如硫雜環丁烷及3,3-二甲基噻丁環；環狀硫醚化合物，例如四氫噻吩衍生物；藉由環氧化合物與內酯之反應獲得之螺原酯化合物；及乙烯基醚化合物，例如乙二醇二乙烯基醚、烷基乙烯基醚、3,4-二氫哌喃-2-甲基(3,4-二氫哌喃-2-甲基(3,4-二氫哌喃-2-甲酸酯)及三乙二醇二乙烯基醚。
若存在，稀釋劑組分通常以足以提供分別基於第一組成物或 第二組成物之總重量大於0至30重量%、可替代地大於0至10重量%、可替代地1重量%至5重量%之稀釋劑化合物之量包含稀釋劑化合物。該等值通常反映稀釋劑組分中除矽烷化合物以外之任一陽離子可聚合稀釋劑化合物，即當利用不同稀釋劑化合物之組合時，上述值代表其集合量。在某些實施例中，稀釋劑組分包含矽烷化合物及稀釋劑化合物。
在某些實施例中，第一及第二及第三組成物中之每一者進一 步包含觸媒。第一組成物之觸媒可與第二組成物之觸媒相同或不同，第二組成物之觸媒可與第三組成物之觸媒相同或不同。每一觸媒可獨立地有效用於增強各別組成物之固化。例如，當第一及第二及第三組成物可在暴露於活性能量射線後固化時，觸媒可稱為光觸媒。然而，例如當第一及/或第二組成物在暴露於熱而非暴露於活性能量射線後固化時，可利用除光觸媒以外之觸媒。光觸媒可替代地可稱為光聚合起始劑，且通常用於起始陽離子可聚合材料及稀釋劑組分之光聚合。在某些實施例中，第一及第二組成物獨立地包含(A)有機聚矽氧烷樹脂；及(B)觸媒。有機聚矽氧烷樹脂闡述於上文中。觸媒可包含任何適於此聚合之觸媒。觸媒之實例可包括鋶鹽、碘鎓鹽、硒鹽、鏻鹽、重氮鹽、對甲苯磺酸鹽、三氯甲基取代之三嗪及三氯甲基取代之苯。其他觸媒包括為業內已知之酸生成劑。觸媒可增加使組成物固化之速率、減少至固化發生之時間、增加組成物之交聯程度、增加固化產物之交聯密度、或其任兩者或更多者之組合。通常，觸媒至少增加使組成物固化之速率。
適於觸媒之鋶鹽可由下式表示：R7 3S+X-，其中R7可指示甲 基、乙基、丙基、丁基或具有1至6個碳原子之類似烷基；苯基、萘基、聯苯基、甲苯基、丙基苯基、癸基苯基、十二烷基苯基或具有6至24個碳原子之類似芳基或經取代之芳基。在上式中，X-代表SbF6 -、AsF6 -、PF6 -、BF4 -、B(C6F5)4 -、HSO4 -、ClO4 -、CF3SO3 -、或類似非親核性、非鹼性陰離子。碘鎓鹽可由下式代表：R7 2I+X-，其中R7與上文所定義之X-相同。硒鹽可由下式代表：R7 3Se+X-，其中R7、X-與上文所定義相同。鏻鹽可由下式代表：R7 4P+X-，其中R7、X-與上文所定義相同。重氮鹽可由下式代表：R7N2 +X-，其中R7及X-與上 文所定義相同。對甲苯磺酸酯可由下式代表：CH3C6H4SO3R8，其中R8係含有拉電子基團之有機基團，例如苯醯基苯甲基或鄰苯二甲醯亞胺基。三氯甲基取代之三嗪可由下式代表：[CCl3]2C3N3R9，其中R9係苯基、經取代或未經取代之苯基乙炔基、經取代或未經取代之呋喃基乙炔基或類似拉電子基團。三氯甲基取代之苯可由下式代表：CCl3C6H3R7R10，其中R7與上文所定義相同，R10係鹵素基團、經鹵素取代之烷基或類似含鹵素基團。
適於第一及/或第二組成物之觸媒之具體實例包括四氟硼酸 三苯基鋶、六氟銻酸三苯基鋶、三氟甲磺酸三苯基鋶、六氟磷酸三(對甲苯基)鋶、六氟銻酸對第三丁基苯基二苯基鋶、四氟硼酸二苯基碘鎓鹽、六氟銻酸二苯基碘鎓鹽、六氟銻酸對第三丁基苯基雙酚碘鎓鹽、六氟銻酸二(對第三丁基苯基)碘鎓鹽、六氟銻酸雙(十二烷基苯基)碘鎓鹽、四氟硼酸三苯基硒、四氟硼酸四苯基鏻、六氟銻酸四苯基鏻、四氟硼酸對氯苯基重氮鹽、對亞甲苯基磺酸苯甲醯基苯基酯、雙三氯甲基苯基三嗪、雙三氯甲基呋喃基三嗪、對雙三氯甲基苯等。
觸媒可包含兩種或更多種不同種類，視情況存在載劑溶劑。
觸媒可以獨立地不同量存在於第一及第二及第三組成物中。通常，觸媒係以足以在暴露於活性能量射線(即，高能射線)例如紫外射線後起始聚合及固化之量存在。在某些實施例中，觸媒係以基於各別組成物之總重量大於0至5重量%、可替代地0.1重量%至4重量%之量用於第一及第二組成物中之每一者中。
第一及/或第二及/或第三組成物可不含溶劑。在該等實施例中，稀釋劑組分通常溶解陽離子可聚合材料至足以傾注並濕式塗覆第一及/ 或第二組成物。然而，若期望，則第一及/或第二組成物可進一步包含溶劑，例如有機溶劑。不含溶劑(如用於本文中提及第一及/或第二組成物不含溶劑)意指總溶劑(包括任何載劑溶劑)可以基於各別組成物之總重量小於5重量%、可替代地小於4重量%、可替代地小於3重量%、可替代地小於2重量%、可替代地小於1重量%、可替代地小於0.1重量%之量存在於各別組成物中。
通常選擇與陽離子可聚合材料及稀釋劑組分具有混溶性之 溶劑(若利用的話)。通常，溶劑在大氣壓力下具有80℃至200℃之沸點溫度，此允許經由熱或其他方法將溶劑容易地移除。溶劑之具體實例包括但不限於異丙醇、第三丁基醇、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、二乙二醇二甲基醚、乙氧基-2-丙醇乙酸酯、甲氧基-2-丙醇乙酸酯、八甲基環四矽氧烷、六甲基二矽氧烷、二乙二醇單乙醚乙酸酯、苄醇、2-乙基己基乙酸酯、苯甲酸乙酯、2-丁氧基乙氧基乙基乙酸酯、二乙二醇丁基醚、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、及二乙二醇丁基醚。可組合利用兩種或更多種溶劑。
第一及/或第二及/或第三組成物可視情況且另外包括任何其 他適宜組分，例如偶合劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑、塑化劑、整平劑、顏料、觸媒、觸媒抑制劑等。觸媒抑制劑可發揮阻止固化或減緩固化速率直至觸媒活化(例如藉由將抑制劑移除或去活化)之功能。
在某些實施例中，第一及第二及第三組成物各自呈25℃下 之動態黏度為20mPa．s至10,000mPa．s之液體形式。動態黏度可利用布氏黏度計、烏氏管、錐板式流變計或其他裝置及方法來量測。儘管該等值 可隨所用儀器/裝置而有微小變化，但通常無論量測類型為何皆維持該等值。
本發明之方法及物件20、90、150、180適用於被動系統元 件與主動系統元件兩者。以下係此等應用之實例：不分支型光波導、分波多工器[WDM]、分支光波導、光黏合劑或類似被動發光元件、光波導開關、光衰減器及光放大器或類似主動發光元件。適宜物件及其中可利用該方法及物件之應用之其他實例包括體積相式格柵、布拉格格柵(Bragg grating)、馬赫-陳德干涉儀(Mach Zhender interferometer)、透鏡、放大器、雷射用腔(cavities for laser)、聲光器件、調製器及介質鏡。
各別物件20、90、150、180的任何各別層的尺寸可根據各 別物件20、90、150、180所期望的最終用途改變。當各別物件20、90、150、180包含光學物件時，第二對比層(其可替代地被稱為核心層)的固化部分的厚度是最相關的，而其他層的厚度不是特別重要。核心層的固化部分的厚度通常為1至100、可替代地1至60、可替代地20至40微米(μm)。其他層的厚度可獨立地變化，例如從1至100微米。
在某些實施例中，在本發明中所形成的物件20、90、150、180可進一步加工與一個或多個光纖連接器200耦合。
現在參照圖26(作為此進一步態樣之代表)，將根據上述如於圖22至圖25中例示說明之方法形成的物件180耦合到包括由外核心220包圍的內核心210的光纖連接器200。
具體而言，光纖連接器200(此處顯示為二個光纖連接器200)的各別一個的內核心210的第一端215對準並接觸第二對比層65的至少一個固化部分66(也稱為核心)的對應端。其餘外層36及66也可如在 下面的實例中被描述為被覆層。
雖然內核心210形狀一般顯示為圓柱形，具有橫截面是圓形 的第一端215，但儘管沒有例示說明，其他形狀是具體涵蓋的。例如，內核心210形狀可為矩形，具有橫截面是方形或矩形的第一端215。類似地，內核心210及對應的第一端215的相對大小可相對於與其耦合的至少一個固化部分66的大小而有不同大小。因此，例如，第一端215的大小及形狀可做成符合或不符合其所對準之對應的固化部分66的端部之大小及形狀。類似地，外核心210相對於內核心215的相對大小及形狀不限於圖25中繪製的大小及形狀。
因此，本發明提供了用於形成物件的簡單及可重複的方法， 及其與光纖連接器200及類似者的後續用途。本發明的方法藉由以相較於製備類似物件所需的傳統方法較低的成本及更少的步驟形成物件而改良了用於形成該等各別物件之程序。值得注意的是在施加每一層後，第一、第二及第三對比層(如果存在的話)的未固化部分之除去自程序中移除一個或兩個(如果第三對比層存在的話)除去步驟。與此相關的是，移除在將第二層施加至第一對比層上之前除去第一對比層的未固化部分之步驟，提高了第二層(以及隨後的第二對比層)對第一對比層的黏附性。類似地，移除在將第三層施加至第二對比層上之前除去第二對比層的未固化部分之步驟，提高了第三層(以及隨後的第三對比層)對第二對比層的黏附性。 這可能導致在製造完整功能光學波導中失敗率的下降。本發明方法特別適用於製備光學物件，如波導，並且如上所述特別適用於形成具有堆疊波導之物件。
所附申請專利範圍並不限於實施方式中所述之明示且特定 之化合物、組成物、或方法，該等化合物、組成物、或方法可以在落入所附申請專利範圍之範疇內的特定實施例之間變化。關於本說明書中用於描述各種實施例之特定特徵或態樣所憑藉的馬庫西(Markush)群組，不同、特殊及/或非預期的結果可能自各別馬庫西群組的各成員獲得並且獨立於所有其他馬庫西成員。可個別或組合地憑藉馬庫西群組的各成員，並對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
另外，描述本發明之各種實施例所憑藉的任何範圍與子範圍皆獨立且共同落入隨附申請專利範圍之範疇中，並且將其理解為描述且預想到包括整體及/或其中部分值的所有範圍，即使此些值在本說明書中並未明白寫出。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易認可的是，所列舉的範圍和子範圍充分描述並使本發明的各種實施例得以實行，並且這樣的範圍和子範圍可被進一步描述為相關的二等分、三等分、四等分、五等分等等。 以下僅作為一個實例，「0.1至0.9」的範圍可進一步分述為下三分之一(即0.1至0.3)、中三分之一(即0.4至0.6)以及上三分之一(即0.7至0.9)，其個別且共同落入隨附申請專利範圍之範疇中，並且可被個別及/或共同地憑藉，而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。此外，關於界定或修飾一範圍的詞語，例如「至少」、「大於」、「小於」、「不超過」與類似者，應理解為此類詞語包括次範圍及/或上限或下限。以下作為另一個實例，「至少10」的範圍自然包括至少10至35的子範圍、至少10至25的子範圍、25至35的子範圍等等，並且可個別及/或共同地憑藉各子範圍，而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充 分支持。最後，可憑藉落入所揭示範圍的個別數字，並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。例如，「從1至9」的範圍包括各種個別整數如3，以及包括小數點(或分數)的個別數字如4.1，其可被憑藉，並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
一些實施例包括以下編號的態樣中之一或多者。
態樣1.一種製備物件的方法，該方法包含：將具有第一折射率(RI1)的第一組成物施加在基板上以在該基板上形成包含該第一組成物的第一層；將固化條件施加至該第一層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第一對比層；將具有第二折射率(RI2)的第二組成物施加在該第一對比層上以形成第二層，該第二折射率(RI2)可相同或不同於該第一折射率(RI1)；將固化條件施加至該第二層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第二層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第二對比層；以及將該第一對比層的至該少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去以製備該物件，其中該物件依序包含該基板、具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第一對比層、及具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第二對比層。
態樣2.如態樣1之方法，其中將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去之步驟包含將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一 個未固化部分同時且選擇性地除去。
態樣3.如態樣1或2之方法，其中將固化條件施加至該第一層的該目標部分包含以活性能量射線輻照該第一層的該目標部分而不以該活性能量射線輻照該第一層的該非目標部分。
態樣4.如前述態樣中任一項之方法，其中將固化條件施加至該第二層的該目標部分包含以活性能量射線輻照該第二層的該目標部分而不以該活性能量射線輻照該第二層的該非目標部分且不以該活性能量射線輻照該第一對比層的該非目標部分。
態樣5.如前述態樣中任一項之方法，其中該等第一及第二組成物獨立地包含：(A)有機聚矽氧烷樹脂；以及(B)用於增強該有機聚矽氧烷樹脂固化的觸媒。
態樣6.一種製備物件的方法，該方法包含：將具有第一折射率(RI1)的第一組成物施加在基板上以在該基板上形成包含該第一組成物的第一層；將固化條件施加至該第一層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第一對比層；將具有第二折射率(RI2)的第二組成物施加在該第一對比層上以形成第二層，該第二折射率(RI2)可相同或不同於該第一折射率(RI1)；將固化條件施加至該第二層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第二層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第二對比層；將具有第三折射率(RI3)的第三組成物施加在該第二對比層上以形成第三層，該第三折射率(RI3)可相同或不同於該第二折射率(RI2)且可相同或不同於該第一折射率(RI1)；將固化條件施加至該第三層的目標部分， 而不將該固化條件施加至該第三層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第三對比層；以及將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分及該第三對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去以製備該物件，其中該物件依序包含該基板、具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第一對比層、具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第二對比層、及具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第三對比層。
態樣7.如態樣6之方法，其中當在相同的光波長及溫度下測量時，RI2>RI3且其中當在相同的光波長及溫度下測量時，RI2>RI1。
態樣8.如態樣6或7之方法，其中當在相同的光波長及溫度下測量時，RI3>RI1。
態樣9.如態樣6或7之方法，其中當在相同的光波長及溫度下測量時，RI1>RI3。
態樣10.如態樣6或7之方法，其中當在相同的光波長及溫度下測量時，RI1=RI3。
態樣11.如態樣6之方法，其中當在相同的光波長及溫度下測量時，RI1=RI2=RI3。
態樣12.如態樣6至11中任一項之方法，其中將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分及該第三對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去之步驟包含將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分及 該第三對比層的該至少一個未固化部分同時且選擇性地除去。
態樣13.如態樣6至12中任一項之方法，其中將固化條件施加到該第一層的該目標部分包含以活性能量射線輻照該第一層的該目標部分而不以該活性能量射線輻照該第一層的該非目標部分。
態樣14.如態樣6至12中任一項之方法，其中將固化條件施加到該第二層的該目標部分包含以活性能量射線輻照該第二層的該目標部分而不以該活性能量射線輻照該第二層的該非目標部分且不以該活性能量射線輻照該第一對比層的該非目標部分。
態樣15.如態樣6至14中任一項之方法，其中將固化條件施加到該第三層的該目標部分包含以活性能量射線輻照該第三層的該目標部分而不以該活性能量射線輻照該第三層的該非目標部分且不以該活性能量射線輻照該第二對比層的該非目標部分且不以該活性能量射線輻照該第一對比層的該非目標部分。
態樣16.如態樣6至15中任一項之方法，其中該等第一及第二及第三組成物獨立地包含：(A)有機聚矽氧烷樹脂；以及(B)用於增強該有機聚矽氧烷樹脂固化的觸媒。
態樣17.如態樣6至16中任一項之方法，其中在形成該第二對比層的步驟之前，使該第二組成物與該第一對比層的該至少一個未固化部分的至少一部分混合以形成該第二層。
態樣18.如態樣6至17中任一項之方法，其中在形成該第三對比層的步驟之前，使該第三組成物與該第二對比層的該至少一個未固化部分的至少一部分混合以形成該第三層。
態樣19.如態樣6至17中任一項之方法，其中在形成該第三對比層的步驟之前，使該第三組成物與該第二對比層的該至少一個未固化部分的至少一部分及該第一對比層的該至少一個未固化部分的至少一部分混合以形成該第三層。
態樣20.如態樣6至19中任一項之方法，其中該第二對比層的該至少一個未固化部分之各者係與該第一對比層的該至少一個未固化部分之對應者對準及相鄰，且其中該第三對比層的該至少一個未固化部分之各者係與該第二對比層的該至少一個未固化部分之對應者對準及相鄰。
態樣21.如態樣6至19中任一項之方法，其中該第二對比層的該至少一個未固化部分之一的至少一部分不與該第一對比層的該至少一個未固化部分之對應者對準或相鄰。
態樣22.如態樣6至19及21中任一項之方法，其中該第三對比層的該至少一個未固化部分之一的至少一部分不與該第二對比層的該至少一個未固化部分之對應者對準或相鄰。
態樣23.一種如態樣1至22中任一項之方法所製備之物件。
以下實例意圖說明本發明，而且不應被以任何方式視為限制本發明的範圍。
實例 可固化聚矽氧組成物1
可固化聚矽氧組成物包括二甲基乙烯基封端的苯基及2-[3,4-環氧環己基]乙基倍半矽氧烷、二甲基苯基2-[3,4-環氧環己基]乙基矽烷、及市售的光酸生成劑。
可固化聚矽氧組成物2
可固化聚矽氧組成物包括二甲基乙烯基封端的苯基及2-[3,4-環氧環己基]乙基倍半矽氧烷-聚苯基甲基矽氧烷共聚物、二甲基苯基2-[3,4-環氧環己基]乙基矽烷、及市售的光酸生成劑。
可固化聚矽氧組成物3
可固化聚矽氧組成物包括二甲基乙烯基封端的苯基及2-[3,4-環氧環己基]乙基倍半矽氧烷、二甲基苯基2-[3,4-環氧環己基]乙基矽烷、雙-[2-(3,4-環氧環己基)乙基]四甲基二矽氧烷、及市售的光酸生成劑。
可固化聚矽氧組成物4
可固化聚矽氧組成物包括苯基及2-[3,4-環氧環己基]乙基倍半矽氧烷(二甲基乙烯基封端)、甲苯、及市售的光酸生成劑。
可固化聚矽氧組成物5
可固化聚矽氧組成物包括苯基及2-[3,4-環氧環己基]乙基倍半矽氧烷-苯基甲基矽氧烷共聚物、二甲基苯基2-[3,4-環氧環己基]乙基矽烷、環己烷二甲醇二縮水甘油醚、雙((3,4-環氧環己基)甲基)己二酸酯、及市售的光酸生成劑。
實例1：
將具有1.535之折射率的可固化聚矽氧組成物1的塗層以1900RPM經60秒旋塗到矽晶圓上。然後將經塗覆之晶圓放在EVG® 6200NT裝置(用於光學雙側微影裝置之自動遮罩對準系統，購自Albany,New York的EV Group,Inc.)上，將光罩以距晶圓100微米之距離放置在UV光源與塗層之間。然後以0.6J/cm2的劑量使塗層選擇性地經由光罩受輻照且暴露於 UV光之區域交聯及硬化，而受光罩保護的區域仍保持未固化或可溶於溶劑。
然後將具有1.515之折射率的可固化聚矽氧組成物2的塗層塗覆在第一加工層的頂部上。然後以距晶圓100微米之距離，將光罩放在UV光源與塗層之間。然後將光罩對準使得在第一加工層上的通孔與光罩上的通孔開口對齊。然後以1.2J/cm2的劑量使第二層經由光罩受輻照。經加工之晶圓然後浸泡在均三甲苯中2分鐘。然後溶劑將層1及層2當時未固化的區域溶解。然後以均三甲苯洗滌塗層10秒，接著以異丙醇洗滌15秒。使晶圓在1500RPM下旋轉乾燥以除去任何殘留物。所得的由層1及層2組成的結構係使用單一顯影步驟圖案化及顯影。
實例2：
將具有1.505之折射率的可固化聚矽氧組成物3的塗層以1900RPM經60秒旋塗到矽晶圓上。然後將經塗覆之晶圓放在EVG® 6200NT裝置上，將光罩以距晶圓100微米之距離放置在UV光源與塗層之間。然後在1.2J/cm2下使塗層選擇性地經由光罩受輻照且暴露於UV光之區域交聯及硬化，而受光罩保護的區域仍保持未固化或可溶於溶劑。此程序形成圖案化的底部被覆層。
然後將具有1.535之折射率的可固化組成物1的第二塗層塗覆在第一加工層的頂部上。然後以距晶圓100微米之距離，將光罩放在UV光源與塗層之間。然後將光罩對準使得在第一加工層上的通孔與光罩上的通孔開口對齊。然後以0.25J/cm2的劑量使第二層經由光罩受輻照。此程序在圖案化的被覆層頂部上形成圖案化核心。經加工之晶圓然後浸泡在均三 甲苯中2分鐘以溶解底部被覆層及核心層的未固化區域。然後以均三甲苯洗滌塗層10秒，接著以異丙醇洗滌15秒。使晶圓在1500RPM下旋轉乾燥以除去任何殘留物。所得的由在圖案化核心上的圖案化被覆組成的結構產生堆疊的聚合物波導結構。
實例3：
將具有1.515之折射率的可固化聚矽氧組成物5的塗層以600RPM經60秒旋塗到矽晶圓上。然後將經塗覆之晶圓放在EVG® 6200NT裝置上，將光罩以距晶圓100微米之距離放置在UV光源與塗層之間。然後在1.2J/cm2下使塗層選擇性地經由光罩受輻照且暴露於UV光之區域交聯及硬化，而受光罩保護的區域仍保持未固化或可溶於溶劑。此程序形成圖案化的底部被覆層。
然後將具有1.535之折射率的可固化聚矽氧組成物1的第二塗層以1900RPM經30秒塗覆到第一加工層的頂部上。然後以距晶圓100微米之距離，將光罩放在UV光源與塗層之間。然後使用底層上的對準標記將光罩對準以形成堆疊的波導結構，其具有用於光纖連接器的槽。然後以0.25J/cm2的劑量使第二層經由光罩受輻照。
然後將經加工之晶圓浸泡在二乙二醇單乙醚乙酸酯(DGMEA)中5分鐘，以溶解底部被覆層及核心層的未固化區域。然後將塗層以DGMEA洗滌30秒，接著以異丙醇洗滌1分鐘。使晶圓在1500RPM下旋轉乾燥30秒以除去任何殘留物。所得的由在圖案化核心上的圖案化被覆組成的結構產生堆疊的聚合物波導結構。
將具有1.515之折射率的可固化聚矽氧組成物5的最終層以 600RPM經60秒旋塗到兩層堆疊結構的頂部上以形成波導結構的頂部被覆層。然後將經塗覆之晶圓放在EVG 6200NT上，將光罩以距晶圓100微米之距離放置在UV光源與塗層之間。然後在1.2J/cm2下使塗層選擇性地經由光罩受輻照且暴露於UV光之區域交聯及硬化，而受光罩保護的區域仍保持未固化或可溶於溶劑。然後如前所述以溶劑顯影經加工之晶圓以除去頂部被覆層的未固化部分。
實例4：
將具有1.505之折射率的可固化聚矽氧組成物5的塗層以1900RPM經30秒旋塗到矽晶圓上。然後將經塗覆之晶圓放在EVG® 6200NT裝置上，將光罩以距晶圓100微米之距離放置在UV光源與塗層之間。然後在1.2J/cm2下使塗層選擇性地經由光罩受輻照且暴露於UV光之區域交聯及硬化，而受光罩保護的區域仍保持未固化或可溶於溶劑。此程序形成圖案化的底部被覆層。
然後將具有1.525之折射率的可固化聚矽氧組成物4的第二塗層以800RPM經60秒塗覆到第一加工層的頂部上。然後以距晶圓100微米之距離，將光罩放在UV光源與塗層之間。然後使用底層上的對準標記將光罩對準以形成堆疊的波導結構，其具有用於光纖連接器的槽。然後以0.8J/cm2的劑量使第二層經由光罩受輻照以在圖案化底部被覆的頂部上形成圖案化核心。
然後將可固化聚矽氧組成物3的第三塗層塗覆在堆疊的底部被覆-核心組合的頂部上。將具有1.515之折射率的第三層在600RPM下旋塗60秒以形成波導結構的頂部被覆層。然後將經塗覆之晶圓放在EVG 6200NT上，將光罩以距晶圓100微米之距離放置在UV光源與塗層之間。然後在1.2J/cm2下使塗層選擇性地經由光罩受輻照且暴露於UV光之區域交聯及硬化，而受光罩保護的區域仍保持未固化或可溶於溶劑。第三層的UV固化導致互混的被覆層及核心層的固化。然後將具有堆疊波導結構的經加工之晶圓在二乙二醇單乙醚乙酸酯(DGMEA)中浸泡5分鐘以溶解底部被覆、核心及頂部被覆層的未固化區域。然後將塗層以DGMEA洗滌30秒，接著以異丙醇洗滌1分鐘。使晶圓在1500RPM下旋轉乾燥30秒以除去任何殘留物。所得的結構由具有堆疊結構之互混的被覆及核心組成，該堆疊結構由圖案化底部被覆-圖案化核心-圖案頂部被覆組成。
已用說明性的方式描述本發明，並且應理解的是所用的用語皆意欲為說明詞語的性質而非限制。顯然地，鑑於上述的教示，本發明的許多修改和變化是可能的。本發明可以被以不同於具體描述的其他方式實施。稱呼實例為比較例並不意味著其為先前技術。
20‧‧‧物件
30‧‧‧基板
35‧‧‧第一對比層
36‧‧‧固化部分/外層
66‧‧‧固化部分/外層
75‧‧‧溶劑/容器

Claims (10)

  1. 一種製備物件的方法，該方法包含：將具有第一折射率(RI1)的第一組成物施加在基板上以在該基板上形成包含該第一組成物的第一層；將固化條件施加至該第一層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第一對比層；將具有第二折射率(RI2)的第二組成物施加在該第一對比層上以形成第二層，該第二折射率(RI2)可相同或不同於該第一折射率(RI1)；將固化條件施加至該第二層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第二層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第二對比層；以及將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去以製備該物件，其中該物件依序包含該基板、具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第一對比層、及具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第二對比層。
  2. 如請求項1之方法，其中將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去之步驟包含將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分同時且選擇性地除去。
  3. 如請求項1之方法，其中將固化條件施加至該第一層的該目標部分包 含以活性能量射線輻照該第一層的該目標部分而不以該活性能量射線輻照該第一層的該非目標部分。
  4. 如前述請求項中任一項之方法，其中將固化條件施加至該第二層的該目標部分包含以活性能量射線輻照該第二層的該目標部分而不以該活性能量射線輻照該第二層的該非目標部分且不以該活性能量射線輻照該第一對比層的該非目標部分。
  5. 如請求項1之方法，其中該等第一及第二組成物獨立地包含：(A)有機聚矽氧烷樹脂；以及(B)用於增強該有機聚矽氧烷樹脂固化的觸媒。
  6. 一種製備物件的方法，該方法包含：將具有第一折射率(RI1)的第一組成物施加在基板上以在該基板上形成包含該第一組成物的第一層；將固化條件施加至該第一層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第一層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第一對比層；將具有第二折射率(RI2)的第二組成物施加在該第一對比層上以形成第二層，該第二折射率(RI2)可相同或不同於該第一折射率(RI1)；將固化條件施加至該第二層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第二層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第二對比層；將具有第三折射率(RI3)的第三組成物施加在該第二對比層上以形成第三層，該第三折射率(RI3)可相同或不同於該第二折射率(RI2)且可相 同或不同於該第一折射率(RI1)；將固化條件施加至該第三層的目標部分，而不將該固化條件施加至該第三層的非目標部分，以形成包括至少一個固化部分及至少一個未固化部分的第三對比層；以及將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分及該第三對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去以製備該物件，其中該物件依序包含該基板、具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第一對比層、具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第二對比層、及具有該至少一個固化部分且不具有該至少一個未固化部分的該第三對比層。
  7. 如請求項6之方法，其中當在相同的光波長及溫度下測量時RI2>RI3且其中當在相同的光波長及溫度下測量時RI2>RI1；或其中當在相同的光波長及溫度下測量時RI3>RI1；或其中當在相同的光波長及溫度下測量時RI1>RI3；或其中當在相同的光波長及溫度下測量時RI1=RI3；或其中當在相同的光波長及溫度下測量時RI1=RI2=RI3。
  8. 如請求項6至7中任一項之方法，其中將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分及該第三對比層的該至少一個未固化部分選擇性地除去之步驟包含將該第一對比層的該至少一個未固化部分及該第二對比層的該至少一個未固化部分及該第三對比層的該至少一個未固化部分同時且選擇性地除去。
  9. 如請求項6至7中任一項之方法，其中將固化條件施加至該第一層的該目標部分包含以活性能量射線輻照該第一層的該目標部分而不以該 活性能量射線輻照該第一層的該非目標部分。
  10. 一種物件，其係藉由如請求項1至9中任一項之方法所製備。
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