KR101209049B1 - 감광성 수지 및 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을 포함하는 박막 표시판 및 그 제조 방법 - Google Patents

감광성 수지 및 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을 포함하는 박막 표시판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 패턴, 상기 박막 패턴 위에 형성되어 있으며 감광성 수지로 이루어지는 절연막을 포함하며, 상기 감광성 수지는 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물, 계면활성제 및 용제를 함유하며 상기 계면활성제는 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물, 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물, 및 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물을 함유하는 박막 표시판 및 그 제조 방법을 제공한다.
절연막, 감광성 수지, 계면활성제, 빌드-업(build-up), 슬릿 도포법

Description

감광성 수지 및 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을 포함하는 박막 표시판 및 그 제조 방법{Photosensitive resin and thin film panel comprising pattern made of the photosensitive resin and method for manufacturing the thin film panel}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고,
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II' 선에 따라 자른 단면도이고,
도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a는 도 1 및 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 일실시예에 따라 제조하는 방법을 순차적으로 도시한 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 3b는 도 3a의 IIIb-IIIb'선에 따라 자른 단면도이고,
도 4b는 도 4a의 IVb-IVb'선에 따라 자른 단면도이고,
도 5b는 도 5a의 Vb-Vb'선에 따라 자른 단면도이고,
도 6b는 도 6a의 VIb-VIb'선에 따라 자른 단면도이고,
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 8은 도 7의 VIII-VIII'선에 따라 자른 단면도이고,
도 9a 및 도 10a는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이고,
도 9b는 도 9a의 Ⅸb-Ⅸb'선에 따라 자른 단면도이고,
도 10b는 도 10a의 Ⅹb-Ⅹb'선에 따라 자른 단면도이고,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 감광성 수지를 도포한 경우의 사진이고,
도 11c 및 도 11d는 비교예 1에 따른 감광성 수지를 도포한 경우의 사진이고,
도 11e는 비교예 2에 따른 감광성 수지를 도포한 경우의 사진이고,
도 11f는 비교예 3에 따른 감광성 수지를 도포한 경우의 사진이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 129: 게이트선의 끝부분
140: 게이트 절연막 150: 진성 비정질 규소층
160: 불순물 비정질 규소층 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
177: 유지 축전기용 도전체 179: 데이터선의 끝부분
180: 보호막 181, 182, 185, 187: 접촉구
190: 화소 전극 81, 82: 접촉 보조 부재
801: 제1 층간 절연막 802: 제2 층간 절연막
본 발명은 감광성 수지 및 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을 포함하는 박막 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 소자 등에서 절연막의 재료로 이용되는 감광성 수지 및 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을 포함하는 박막 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 형태이다. 이 중에서도, 한 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조의 형태가 주류이다. 이러한 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선을 표시판에 형성한다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트선을 통하여 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 화상 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자로서의 역할을 한다. 이러한 박막 트랜지스터는, 자발광소자인 능동형 유기 발광 표시 소자(AM-OLED)에서도 각 발광소자를 개별적으로 제어하는 스위칭 소자로서 역할을 한다.
이러한 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 소자 등에서는 각 층을 절연하기 위한 절연막을 포함한다. 이러한 절연막은 유기 또는 무기 물질로 이루어질 수 있으나, 유기 절연막의 경우 무기 절연막의 경우에 비해 투과율을 높일 수 있고 액정 표시 장치 등에서 시야각을 넓히고 휘도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
그러나, 유기 절연막을 이용하는 경우 다양한 얼룩이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 액정 표시 장치가 대형화됨에 따라, 기존에 기판을 회전시키며 유기 물질을 형성하는 스핀 코팅 방식 대신 슬릿형 노즐을 어느 일방향으로 이동시키며 유기 물질을 도포하는 슬릿 도포 방식 또는 상기 슬릿 도포 방식과 스핀 코팅 방식을 병행하는 스핀&슬릿 도포 방식이 주로 이용되며, 이 경우 슬릿형 노즐의 진행 방향으로 발생하는 가로줄 얼룩, 슬릿형 노즐에 일치하여 발생하는 세로줄 얼룩 및 기판 전면에 나타나는 무정형 얼룩 등의 다양한 얼룩이 발생한다. 또한, 기판의 단부는 기판의 중심부에 비해 유기 물질이 두껍게 형성되기 때문에 이후 현상(develop) 공정에서 불완전하게 용해되고 그에 따른 잔류물이 얼룩으로 남게 된다.
이러한 얼룩들은 최종적으로 표시 장치에서 표시 품질의 저하를 초래하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 얼룩을 현저하게 감소시키고 균일한 막두께로 형성될 수 있는 감광성 수지 및 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을 포함하는 박막 표시판 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드(Quinonediazide) 화합물, 계면활성제 및 용제를 포함하며, 상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물;
Figure 112004061346413-pat00001
하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물; 및
Figure 112004061346413-pat00002
하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
Figure 112004061346413-pat00003
[여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기; Z는 수소 또는 불소원자; R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지 형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 및 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+l은 2-10의 정수를 표시함]을 함유한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 표시판은, 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 패턴, 및 상기 박막 패턴 위에 형성되어 있으며 감광성 수지로 이루어지는 절연막을 포함하며, 상기 감광성 수지는 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물, 계면활성제 및 용제를 함유하며, 상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물,
Figure 112004061346413-pat00004
하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물, 및
Figure 112004061346413-pat00005
하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
Figure 112004061346413-pat00006
[여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알 킬렌기; Z는 수소 또는 불소원자; R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 및 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+l은 2-10의 정수를 표시함]을 함유한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 표시판의 제조 방법은, 기판 위에 박막 패턴을 형성하는 단계, 상기 박막 패턴 위에 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물, 계면활성제 및 용제를 함유하며 상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물,
Figure 112004061346413-pat00007
하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물, 및
Figure 112004061346413-pat00008
하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
Figure 112004061346413-pat00009
[여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알 킬렌기; Z는 수소 또는 불소원자; R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 및 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+l은 2-10의 정수를 표시함]을 함유하는 감광성 수지를 도포하는 단계, 상기 감광성 수지를 노광하는 단계, 및 상기 노광된 감광성 수지를 현상하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 감광성 수지에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드(Quinonediazide) 화합물, 계면활성제 및 용제를 포함한다.
상기 감광성 수지에서, 알칼리 가용성 수지로는, 경화성을 가지는 화합물로서 불포화 카르복실산으로부터 유도된 구성 단위(a1), 및 가교기를 가진 불포화 화합물로부터 유도된 구성 단위(a2)를 포함하는 공중합체가 바람직하게 사용될 수 있다. 다만, 이 경우, 상기 불포화 화합물이 불포화 카르복실산인 것은 포함되지 않는다.
상기 구성 단위(a1)에는, 예컨대 불포화 모노카르복실산 또는 불포화 디카르복실산 등과 같이 분자 중에 단수 또는 복수의 카르복실기를 가지는 불포화 카르복실산 등이 포함된다. 상기 불포화 카르복실산으로, 구체적으로는, 아크릴산(acrylic acid), 메타아크릴산(metacrylic acid), 크로톤산(crotonic acid), 이타콘산(itaconic acid), 말레산(maleic acid), 푸마르산(fumaric acid), 시트라콘산 (citraconic acid), 메사콘산(mesaconic acid) 또는 계피산(cinnamic acid) 등이 있다.
상기 구성 단위 (a2)에는, 예컨대 글리시딜(메타)아크릴레이트, β-메틸글리시딜(메타)아크릴레이트, β-에틸글리시딜(메타)아크릴레이트, 3-메틸-3,4-에폭시부틸(메타)아크릴레이트, 3-에틸-3,4-에폭시부틸(메타)아크릴레이트, 4-메틸-4,5-에폭시펜틸(메타)아크릴레이트, 2,3-에폭시시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트, o-비닐벤질글리시딜에테르, m-비닐벤질글리시딜에테르, p-비닐벤질글리시딜에테르, 1-비닐시클로헥센옥사이드, 3-비닐시클로헥센옥사이드 또는 4-비닐시클로헥센옥사이드 등의 에폭시기(epoxy group)를 함유하는 불포화화합물; 3-(메타)-아크릴옥시메틸옥세탄(oxetane), 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 3-에틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 2-페닐-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 2-트리플루오로메틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 2-펜타플루오로에틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄, 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄, 2-페닐-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄, 2-트리플루오로메틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄 또는 2-펜타플루오로에틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄 등의 옥세타닐기(oxetanyl group)를 포함하는 불포화 화합물 등이 포함된다.
특히, 상기 구성 단위 (a2)로는, 상기 옥세타닐기를 포함하는 불포화 화합물이 바람직하다. 바람직한 옥세타닐기 함유 불포화 화합물에는, 예컨대 3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 3-에틸-3-(메타)아크 릴옥시메틸옥세탄, 2-페닐-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 2-트리플루오로메틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 2-펜타플루오로에틸-3-(메타)아크릴옥시메틸옥세탄, 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄, 3-메틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄, 2-페닐-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄, 2-트리플루오로메틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄 또는 2-펜타플루오로에틸-3-(메타)아크릴옥시에틸옥세탄 등이 포함된다. 더욱 바람직한 옥세타닐기를 포함하는 불포화 화합물로는, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄이 포함된다.
구성 단위 (a2)로서, 상기 옥세타닐기를 함유하는 불포화 화합물을 포함하는 알칼리 가용성 수지를 사용하여 감광성 수지를 제조하는 경우에는, 상기 수지의 저장 안정성 측면에서 유리하다.
본 발명에서 경화성을 가지는 알칼리 가용성 수지는, 공중합체 구성으로서, 올레핀성 이중 결합을 가지는 카르복실기산 에스테르에서 유도되는 구성 단위(a31), 중합성의 탄소-탄소 불포화 결합을 가지는 방향족 화합물로부터 유도되는 구성 단위 (a32), 시안화비닐화합물로부터 유도되는 구성 단위(a33) 및 N-치환 말레이미드(maleimide) 화합물로부터 유도되는 구성 단위(a34)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구성 단위(a3)를 더 포함할 수 있다.
상기 구성 단위 (a31)를 유도하는 올레핀성 이중 결합을 가지는 카르복실산 에스테르에는, 예컨대 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 또는 디시클로펜타닐( 메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 말레산디에틸, 푸말산디에틸, 이타콘산디에틸 등의 불포화 카르복실산 에스테르;
아미노에틸(메타)아크릴레이트 등의 불포화 카르복실산 아미노알킬 에스테르;
아세트산비닐 또는 프로피온산비닐 등의 카르복실산비닐에스테르 등으로부터 유도된 구성 단위가 포함된다.
상기 구성 단위 (a32)를 유도하는 중합성의 탄소-탄소 불포화 결합을 가진 방향족 화합물에는, 예컨대 스티렌(styrene), α-메틸스티렌 또는 비닐톨루엔 등이 포함된다.
상기 구성 단위 (a33)를 유도하는 시안화비닐화합물에는, 예컨대 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타아크릴로니트릴(metacrylonitrile) 또는 α-클로로(메타)아크릴로니트릴 등의 시안화비닐화합물 등으로부터 유도되는 구성 단위가 포함된다.
상기 구성 단위(a34)를 유도하는 N-치환 말레이미드 화합물에는, N-메틸말레이미드, N-에틸말레이미드, N-부틸말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-페닐말레이미드, N-(4-아세틸페닐)말레이미드, N-(2,6-디에틸페닐)말레이미드, N-(4-디메틸아미노-3,5-디니트로페닐)말레이미드, N-숙신이미딜(succinimidyl)-3-말레이미드벤조에이트, N-숙신이미딜-3-말레이미드프로피오네이트, N-숙신이미딜-4-말레이미드부틸레이트, N-숙신이미딜-6-말레이미드카프로에이트(caproate), N-(1-아닐리노나프틸-4)-말레이미드, N-[4-(2-벤즈옥사졸릴)페닐]말 레이미드, N-(9-아크리디닐)말레이미드 등이 포함된다.
상기 구성 단위(a1), (a2), (a31), (a32), (a33) 및 (a34)는, 각각에 대하여 상기 예시 화합물로부터 유도되는 단위를 단수 또는 복수로 조합하여 이용할 수 있다.
불포화 카르복시산으로부터 유도되는 구성 단위 (a1), 및 상기 경화성 기(group)를 가진 불포화 화합물로부터 유도되는 구성 단위 (a2)를 포함하는 공중합체에서, 구성 단위 (a1)는, 공중합체의 구성 단위의 합계몰수에 대하여, 바람직하게는 5 내지 50몰%, 보다 바람직하게는 15 내지 40몰%로 포함된다. 또한, 구성 단위 (a2)는, 공중합체의 합계몰수에 대하여, 바람직하게는 5 내지 95몰%, 보다 바람직하게는 15 내지 85몰%로 포함된다.
본 발명의 감광성 수지에서, 공중합체 중의 구성 단위 (a1) 및 (a2)의 구성 비율이 상기 범위인 경우, 현상액에 대한 적당한 용해속도 및 높은 경화성의 측면에서 특히 바람직하다.
본 발명의 감광성 수지에서, 상기 알칼리 가용성 수지가 구성단위 (a1) 및 (a2)에 더하여 임의의 성분으로서 다른 구성 단위(a3)를 더 포함하는 경우, 상기 (a3)의 구성 비율은 공중합체를 구성하는 총 구성 단위의 합계 몰수에 대한 몰분율에 대하여, 바람직하게는 0.01 내지 90몰%, 보다 바람직하게는 0.01 내지 80몰%이다.
상기 구성 단위를 가지는 공중합체의 제조 방법으로는, 예컨대,
(1) J. Polym. Sci., Polym. Chem. (1968), 6(2), p.257-267에 기재된 바와 같이, 단량체 및 중합개시제를 유기용매에 혼합하고, 필요에 따라 연쇄이동제를 혼합하고, 60 내지 300℃ 정도에서 용액중합하는 방법;
(2) J. Polym. Sci., Polym. Chem.(1983), 21(10), p.2949-2960에 기재된 바와 같이, 단량체가 용해되지 않는 용매를 사용하여 60 내지 300℃ 정도에서 현탁중합 또는 유화중합하는 방법;
(3) 일본 공개 특허 평6-80735호에 기재된 바와 같이, 60 내지 200℃에서 괴상중합하는 방법;
(4) 일본 공개 특허 평10-195111호에 기재된 바와 같이, 사용하는 단량체 등을 연속적으로 중합기에 공급하고, 중합기 내에 중합개시제의 존재 또는 비존재 하에 180 내지 300℃에서 5-60분간 가열하고, 얻어진 반응생성물을 연속적으로 중합기 외에서 취출하는 방법이 있다.
그 중에서도, 단량체 및 중합개시제를 유기 용매에 혼합하여 반응시키는 방법, 중합개시제를 첨가한 유기 용제 중에 단량체를 연속적으로 공급하는 방법, 단량체와 중합개시제를 유기 용제 중에 연속적으로 공급하는 방법이 유리하다. 반응열을 분산시키기 위해서는, 단량체를 연속적으로 공급하는 방법이 바람직하다. 게다가 분자량 분포가 좁은 고분자 화합물을 얻기 위해서는, 중합개시제도 연속적으로 공급하는 것이 바람직하다.
상기 반응은, 바람직하게는 40 내지 200℃에서, 보다 바람직하게는 50 내지 150℃에서, 가장 바람직하게는 60 내지 120℃에서, 바람직하게는 1 내지 20시간, 보다 바람직하게는 2 내지 10시간동안 실시한다. 단량체를 연속적으로 공급하는 경 우에는 그 총량을 1 내지 5시간에 걸쳐 공급한 후 1 내지 10시간 동안 가열을 계속하는 방법도 바람직하다. 반응 농도는, 총 반응액에 대한 총 모노머의 중량%로서, 바람직하게는 10 내지 70%, 보다 바람직하게는 20 내지 60%이다.
상기 유기 용매에는, 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 시클로헥산올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜디프로필에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 에틸렌글리콜에틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸메틸에테르, 에텔렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 3-메톡시-1-부탄올, 3-메틸-3-메톡시-1-부탄올 등의 에테르류; 아세트산에틸(ethyl acetate), 아세트산부틸(butyl acetate), 아세트산아밀(amyl acetate), 락트산메틸(methyl lactate), 락트산에틸, 락트산부틸, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글 리콜모노에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 1,3-프로판디올디아세테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 2-히드록시이소부탄산메틸, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 부티로락톤(butyrolactone) 등의 에스테르류; 톨루엔, 크실렌(xylene) 등의 방향족 탄화수소 등이 포함된다.
유기 용매로는, 2종류 이상의 유기 용매를 사용할 수도 있다.
구성 단위 (a1) 및 (a2)를 포함하는 공중합체에는, 예컨대 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/벤질메타크릴레이트/메타크릴산/스티렌공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/스티렌공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/시클로헥실메타크릴레이트 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/메타크릴산메틸공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/메타크릴산메틸/스티렌공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/t-부틸메타크릴레이트 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/이소보닐메타크릴레이트 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/벤질아크릴레이트 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/시클로헥실아크릴레이트 공중합체. 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/이소보닐아크릴레이트 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/디시클로펜타닐메타크릴레이트 공중합체, 또는 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/t-부틸아크릴레이트 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/페닐말 레이미드 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄/메타크릴산/시클로헥실말레이미드 공중합체 등이 포함된다.
구성 단위 (a1) 및 (a2)를 포함하는 공중합체의 폴리스티렌을 기준으로 겔투과 크로마토그래피(Gel Permiation Chromatography)로 얻어진 중량평균 분자량은, 바람직하게는 2,000 내지 100,000, 보다 바람직하게는 2,000 내지 50,000, 가장 바람직하게는 3,000 내지 20,000이다. 중량 평균 분자량이 상기 범위인 경우, 현상시에 잔류하는 막의 비율(잔막율)을 유지하면서 높은 현상 속도가 얻어질 수 있어서 바람직하다.
본 발명에 따른 감광성 수지에서 구성단위 (a1) 및 (a2)를 포함하는 공중합체의 함유량은, 감광성 수지의 고형분에 대하여, 바람직하게는 50 내지 98중량%, 보다 바람직하게는 60 내지 95중량%이다. 상기 50중량%는 감광 특성을 유지하기 위한 최소 함량이고, 98중량%는 퀴논디아지드 화합물과 계면활성제 등의 다른 성분의 최소 함량을 고려하여 결정된 최대 함량이다.
본 발명에 따른 감광성 수지에서 또 다른 성분인 퀴논디아지드 화합물에는, 예컨대 1,2-벤조퀴논디아지드술폰산에스테르, 1,2-나프토(naphtho)퀴논디아지드술폰산에스테르, 1,2-벤조퀴논디아지드술폰산아미드 또는 1,2-나프토퀴논디아지드술폰산아미드 등이 포함된다.
퀴논디아지드 화합물의 구체적인 예에는, 2,3,4-트리히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 2,3,4-트리히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 2,4,6-트리히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지 드-4-술폰산에스테르 또는 2,4,6-트리히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르 등의 트리히드록시벤조페논류의 1,2-나프토퀴논디아지드술폰산에스테르; 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 2.2',4,3'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 2,2',4,3'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 2,3,4,2'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 2,3,4,2'-테트라히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 2,3,4,4'-테트라히드록시-3'-메톡시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르 또는 2,3,4,4'-테트라히드록시-3'-메톡시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르 등의 테트라히드록시벤조페논류의 1,2-나프토퀴논디아지드술폰산에스테르; 2,3,4,2',6'-펜타히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르 또는 2,3,4,2',6'-펜타히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르 등의 펜타히드록시벤조페논류의 1,2-나프토퀴논디아지드술폰산에스테르; 2,4,6,3',4',5'-헥사히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 2,4,6,3',4',5'-헥사히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 3,4,5,3',4',5'-헥사히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르 또는 3,4,5,3',4',5'-헥사히드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스 테르 등의 헥사히드록시벤조페논류의 1,2-나프토퀴논디아지드술폰산에스테르; 비스(bis)(2,4-디히드록시페닐)메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 비스(2,4-디히드록시페닐)메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 비스(p-히드록시페닐)메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 비스(p-히드록시페닐)메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 1,1,1-트리(p-히드록시페닐)에탄-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 1,1,1-트리(p-히드록시페닐)에탄-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 비스(2,3,4-트리히드록시페닐)메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 비스(2,3,4-트리히드록시페닐)메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 2,2'-비스(2,3,4-트리히드록시페닐)프로판-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 2,2'-비스(2,3,4-트리히드록시페닐)프로판-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 1,1,3-트리스(tris)(2,5-디메틸-4-히드록시페닐)-3-페닐프로판-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 1,1,3-트리스(2,5-디메틸-4-히드록시페닐)-3-페닐프로판-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 4,4'-[1-[4-[1-[4-히드록시페닐]-1-메틸에틸]페닐]에틸리덴(ethylidene)]비스페놀-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 비스(2,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-히드록시페닐메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 비스(2,5-디메틸-4-히드록시페닐)-2-히드록시페닐메탄-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르, 3,3,3',3'-테트라메틸-1,1'-스피로비인덴-5,6,7,5',6',7'-헥사놀-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르, 3,3,3',3'-테트라메틸-1,1'-스피로비인덴(spirobiindene)-5,6,7,5',6',7'-헥사놀-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테 르, 2,2,4-트리메틸-7,2',4'-트리히드록시플라반(flavan)-1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산에스테르 또는 2,2,4-트리메틸-7,2',4'-트리히드록시플라반-1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산에스테르 등의 (폴리히드록시페닐)알칸류의 1,2-나프토퀴논디아지드술폰산에스테르 등이 포함된다.
상기 퀴논디아지드 화합물은 각각 독립적으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 퀴논디아지드 화합물의 함유량은, 감광성 수지의 총 고형분에 대하여, 바람직하게는 1.7 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 40중량%이다. 퀴논디아지드 화합물이 1.7중량%보다 적게 함유되거나 50중량%보다 많이 함유되는 경우에는 콘트라스트(contrast)가 나빠지게 된다.
퀴논디아지드 화합물의 함유량이 상기 범위인 경우, 미노광부와 노광부의 용해속도차가 커짐으로써 현상 후 잔막율이 높게 유지될 수 있어서 바람직하다.
본 발명의 감광성 수지는 용제를 함유한다. 상기 용제로는, 예컨대 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노n-프로필에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노n-부틸에테르, 에티렌글리콜모노sec-부틸에테르, 에틸렌글리콜모노tert-부틸에테르, 에틸렌글리콜모노n-펜틸에테르, 에틸렌글리콜모노n-헥실에테르, 에틸렌글리콜모노n-헵틸에테르, 에틸렌글리콜모노n-옥틸에테르 등의 에틸렌글리콜모노알킬에테르류;
디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디n-프로필에테르, 디에틸렌글리콜디이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜 디n-부틸에 테르, 디에틸렌글리콜 디sec-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 디tert-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 디n-펜틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸 n-프로필에테르, 디에틸렌글리콜메틸이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜메틸 n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸 sec-부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸 tert-부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸 n-펜틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸 n-프로필에테르, 디에틸렌글리콜에틸이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜에틸 n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸 sec-부틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸 tert-부틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸 n-펜틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-프로필이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜 n-프로필 n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-프로필 sec-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-프로필 tert-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-프로필 n-펜틸에테르, 디에틸렌글리콜이소프로필 n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜이소프로필 sec-부틸에테르, 디에틸렌글리콜이소프로필 tert-부틸에테르, 디에틸렌글리콜이소프로필 n-펜틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-부틸 sec-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-부틸 tert-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-부틸 n-펜틸에테르, 디에틸렌글리콜 sec-부틸 tert-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 sec-부틸 n-펜틸에테르 등의 디에틸렌글리콜디알킬에테르류;
메틸셀로솔브(cellosolve)아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류;
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 프로필렌글리 콜알킬에테르아세테이트류;
벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌(mesitylene) 등의 방향족 탄화수소류;
메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류;
에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알콜류;
3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 2-히드록시이소부탄산메틸, 락트산에틸, 락트산부틸, 아세트산부틸, 아세트산아밀, 피로인산(pyrophosphate)메틸, 1,3-부탄디올디아세테이트 등의 에스테르류 등이 포함된다. 상기 용제는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
상기 용매 중, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 3-에톡시프로피온산에틸, 락트산에틸, 락트산부틸, 아세트산부틸 등이 특히 바람직하다. 용제를 조합하는 경우에도 상기 용제 중에서 선택하여 조합하는 것이 바람직하다.
바람직한 용매의 조합으로는, 디에틸렌글리콜디메틸에테르와 3-에톡시프로피온산에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에테르와 락트산에틸, 디에틸렌글리콜디메틸에테르와 락트산부틸, 디에틸렌글리콜디메틸에테르와 아세트산부틸, 디에틸렌글리콜디에틸에테르와 3-에톡시프로피온산에틸, 디에틸렌글리콜디에틸에테르와 락트산에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르와 락트산부틸, 디에틸렌글리콜디에틸에테르와 아세트산부틸, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르와 3-에톡시프로피온산에틸, 디에틸렌글리콜 메틸에틸에테르와 락트산에틸, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르와 락트산부틸, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르와 아세트산부틸, 3-에톡시프로피온산에틸과 락트산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸과 락트산부틸, 3-에톡시프로피온산에틸과 아세트산부틸이 있고, 더욱 바람직하게는 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르와 3-에톡시프로피온산에틸과 락트산부틸, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르와 3-에톡시프로피온산에틸과 아세트산부틸이 있고, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르와 3-에톡시프로피온산에틸과 락트산부틸과 아세트산부틸이 특히 바람직하다.
용제의 함유량은, 감광성 수지 용액에 대한 중량%로서, 바람직하게는 50 내지 95중량%, 보다 바람직하게는 70 내지 90중량%이다.
그 중에서도, 슬릿형 노즐로 도포하는 공정만 있는 도포 장치에 적용하는 경우에, 용제의 함유량은 상기와 동일한 기준으로 75 내지 90중량%인 것이 가장 바람직하다. 또한, 슬릿형 노즐로 도포하는 공정과 함께, 감광성 수지가 도포된 기판을 회전시키는 공정을 포함하는 도포 장치에 적용하는 경우에, 상기 용제의 함유량은 상기와 동일 기준으로 65 내지 80중량%인 것이 가장 바람직하다.
용제의 함유량이 상기 범위인 경우, 얼룩의 발생이 적은 도포막을 형성할 수 있어서 바람직하다.
본 발명에 따른 감광성 수지는 상기 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물 및 용제에 더하여 계면활성제를 더 포함한다.
상기 계면활성제는 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물, 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물 및 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합 물을 포함한다.
Figure 112004061346413-pat00010
Figure 112004061346413-pat00011
Figure 112004061346413-pat00012
[여기서, Rf는, 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 퍼플루오로알킬렌기; Z는 수소 또는 불소 원자; R은 2-5개의 탄소 원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소 원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소 원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 및 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며 단, m+l은 2-10의 정수를 표시한다].
상기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물에서, Rf는, 예컨대 퍼플루오로 n-펜틸렌기, 퍼플루오로 n-헥실렌기, 퍼플루오로 n-헵틸렌기, 퍼플루오로 n-옥틸렌기, 퍼플루오로 n-노닐렌기, 퍼플루오로 n-데실렌기, 퍼플루오로 2-에틸헥실렌기 등이 있고, 바람직하게는 퍼플루오로 n-헥실렌기, 퍼플루오로 n-옥틸렌기, 퍼 플루오로 n-데실렌기가 포함된다.
상기 유기 불소계 화합물에는 3-퍼플루오로헥실-1,2-에폭시프로판, 3-퍼플루오로옥틸-1,2-에폭시프로판, 3-퍼플루오로데실-1,2-에폭시프로판이 포함되고, 그 중에서 3-퍼플루오로옥틸-1,2-에폭시프로판이 특히 바람직하다.
이 경우, 상기 유기 불소계 화합물은, 감광성 수지에 대하여, 바람직하게는 1 내지 1000ppm(1x10-4 내지 0.1중량%), 보다 바람직하게는 10 내지 500ppm(1x10-3 내지 0.05중량%), 가장 바람직하게는 50 내지 300ppm(5x10-3 내지 0.03중량%)으로 함유된다. 상기 범위로 함유되는 경우, 얼룩 발생이 적은 도포막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 유기 불소계 화합물의 함유량은, 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물 및 화학식 (2) 및 화학식 (3)으로 표현되는 제1 및 제2 실리콘계 화합물의 총량에 대하여 10 내지 50중량%인 것이 바람직하다.
화학식 (2) 및 화학식 (3)으로 표현되는 제1 및 제2 실리콘계 화합물에서, R로는, 에틸렌기, n-프로필렌기, n-부틸렌기, 펜타메틸렌기, 이소프로필렌기, 2-메틸 n-프로필렌기, 3-메틸 n-프로필렌기, 2-메틸 n-부틸렌기, 3-메틸 n-부틸렌기, 2,2-디메틸 n-프로필렌기 등이 포함되고, 그 중에서 에틸렌기, n-프로필렌기, 이소프로필렌기가 특히 바람직하다.
또한, 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물에서, x로는, 1 내지 20의 정수가 있고, 그 중에서 2 내지 6의 정수가 바람직하다. y로는, 1-20의 정수가 있고, 바람직하게는 5-10의 정수가 있다.
또한, x 및 y의 조합으로는, 상기 범위 내에서 임의로 조합할 수 있고, 특히 상기 바람직한 범위 내에서 조합하는 것이 바람직하다.
화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물에는, 메틸히드로비스(트리메틸실록시(siloxy))실란과 폴리알킬렌글리콜모노알릴에테르의 합성물이 포함되고, 그 중에서 메틸히드로비스(트리메틸실록시)실란과 분자량 200-500의 폴리에틸렌글리콜모노알릴에테르의 합성물이 바람직하다.
화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물은, 감광성 수지의 총량에 대하여 바람직하게는 1 내지 1000ppm(1x10-4 내지 0.1중량%), 보다 바람직하게는 10 내지 500ppm(1x10-3 내지 0.05중량%), 가장 바람직하게는 50 내지 300ppm(5x10-3 내지 0.03중량%)으로 함유된다. 상기 범위로 함유되는 경우, 얼룩의 발생이 적은 도포막을 형성할 수 있어서 바람직하다.
또한, 상기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물의 함유량은, 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물 및 화학식 (2) 및 화학식 (3)으로 표현되는 제1 및 제2 실리콘계 화합물의 총량에 대하여 10 내지 50중량%인 것이 바람직하다.
화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물에서, R'에는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, n-도데실기, n-운데실기, n-테트라데실기, n-헥사데실기, n-옥타데실기, 이소프로필기, sec-부틸기, tert-부틸기, 2-메틸헥실기, 카르보닐메틸기, 카르보닐 에틸기, 카르보닐 n-프로필기, 카르보닐 n-부틸기, 카르보닐 n-펜틸기, 카르보닐 n-헥실기, 카르보닐 n-헵틸기, 카르보닐 n-옥틸기, 카르보닐 n-노닐기, 카르보닐 n-데실기, 카르보닐 n-도데실기, 카르보닐 n-운데실기, 카르보닐 n-테트라데실기, 카르보닐 n-헥사데실기, 카르보닐 n-옥타데실기, 카르보닐이소프로필기, 카르보닐 sec-부틸기, 카르보닐 tert-부틸기, 카르보닐 2-메틸헥실기 등이 포함되고, 그 중에서 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-데실기, n-운데실기, n-테트라데실기, n-헥사데실기, n-옥타데실기, 이소프로필기, sec-부틸기, tert-부틸기, 2-메틸헥실기, 카르보닐메틸기, 카르보닐에틸기, 카르보닐 n-프로필기, 카르보닐 n-부틸기, 카르보닐 n-헥실기, 카르보닐 n-옥틸기, 카르보닐 n-데실기, 카르보닐 n-운데실기, 카르보닐 n-테트라데실기, 카르보닐 n-헥사데실기, 카르보닐 n-옥타데실기, 카르보닐이소프로필기, 카르보닐 sec-부틸기, 카르보닐 tert-부틸기, 카르보닐 2-메틸헥실기가 바람직하다.
또한, v는 1 내지 20의 정수이고, 그 중에서 2 내지 6의 정수가 바람직하다.
또한, w는 1 내지 20의 정수이고, 그 중에서 5 내지 10의 정수가 바람직하다.
또한, 상기 v 및 w는 상기 범위에서 임의로 조합할 수 있으며, 특히 상기 바람직한 범위에서 조합을 하는 것이 바람직하다.
또한, m은 1 내지 20의 정수이고, 그 중에서 1 내지 10의 정수가 바람직하다.
또한, l은 1 내지 20의 정수이고, 그 중에서 1 내지 10의 정수가 바람직하다.
또한, 상기 m 및 l은 상기 범위에서 임의로 조합할 수 있으며, 특히 상기 바람직한 범위에서 조합하는 것이 바람직하다.
식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물에는, 트리메틸실릴(silyl)말단 (디메틸실록산-메틸히드로실록산) 공중합체와 폴리알킬렌글리콜알릴알킬에테르와 폴리알킬렌글리콜알릴에테르의 카르복실산 에스테르의 합성물이 있고, 그 중에서 트리메틸실릴 말단 (디메틸실록산-메틸히드로실록산) 공중합체와 폴리에틸렌글리콜알릴알킬에테르와 폴리에틸렌글리콜알릴에테르의 카르복실산 에스테르의 합성물이 바람직하다.
화학식 (3)으로 표현되는 상기 제2 실리콘계 화합물은, 감광성 수지의 총함량에 대하여, 바람직하게는 1 내지 1000ppm(1x10-4 내지 0.1중량%), 보다 바람직하게는 10 내지 500ppm(1x10-3 내지 0.05중량%), 가장 바람직하게는 50 내지 300ppm(5x10-3 내지 0.03중량%) 함량으로 포함된다. 상기 범위로 함유되는 경우, 얼룩의 발생이 적은 도포막을 형성할 수 있어서 바람직하다.
또한, 상기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물의 함유량은, 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물과 화학식 (2) 및 화학식 (3)으로 표현되는 제1 및 제2 실리콘계 화합물의 총량에 대하여 10 내지 50중량%인 것이 바람직하다.
상기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물, 화학식 (2) 및 (3)으로 표현되는 제1 및 제2 실리콘계 화합물을 포함하는 계면활성제의 함유량은 감광성 수지의 총함량에 대하여 3 내지 3000ppm(3x10-4 내지 0.3중량%)으로 포함된다. 3ppm 미만으로 포함되는 경우 고형물을 균일하게 용해시키는 계면활성제로서 역할을 할 수 없고, 3000ppm을 초과하는 경우 감광성 특성에 영향을 줄 수 있다. 상기 범위 중에서, 용해성 및 감광성을 모두 고려할 경우, 보다 바람직하게는 5 내지 800ppm(5x10-4 내지 0.08중량%), 가장 바람직하게는 10 내지 800ppm(1x10-3 내지 0.08중량%)로 포함된다.
계면활성제의 함유량이 상기 범위인 경우, 얼룩의 발생이 적은 도포막을 형성할 수 있어서 바람직하다.
상기 화학식 (1), (2) 및 (3)으로 표현되는 계면활성제는 알칼리 가용성 수지 및 퀴논디아지드 화합물과 같은 고형 성분을 용제에 균일하게 용해시키는 역할을 한다. 이로써, 기판 등에 절연막으로서 감광막 수지를 도포하는 경우, 충분히 균일하게 퍼진 상태를 얻을 수 있다.
기존의 감광성 수지의 경우 이러한 퍼짐 상태가 불량하여 절연막의 두께가 불균일하게 형성되고 이러한 불균일한 막으로 빛이 투과 또는 반사되는 경우 절연막의 두께차에 의해 외부에서 얼룩으로 인식되어 표시 특성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 절연막의 중심부와 단부에서의 두께 차이로 인하여 모서리에 감광성 수지가 더 두껍게 형성되는 빌드-업(build-up) 현상이 발생하고 이 경우 절연막의 단부에서 불완전한 현상에 따른 문제점이 야기될 수 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 상기 화학식 (1), (2) 및 (3)으로 표현되는 계면활성제가 상기 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물 및 용제와 혼합되어 균일한 퍼짐 효과를 발휘할 수 있는 감광성 수지를 형성함으로써 상술한 문제점을 현저하게 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 상술한 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물, 계면활성제 및 용제 이외에, 양이온 중합개시제, 다가(多價)의 페놀화합물, 가교제, 중합성 모노머 또는 실란커플링제 등을 더 함유하여도 좋다.
상기 양이온 중합개시제로는, 양이온 중합 개시력을 가진 오늄(onium)염이 있다. 상기 오늄염은, 오늄 양이온과 루이스산 음이온으로 이루어진다.
상기 오늄 양이온의 구체적인 예로는, 디페닐요오드염, 비스(p-톨릴(tolyl))요오드염, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염, 비스(p-옥틸페닐)요오드염, 비스(p-옥타데실페닐)요오드염, 비스(p-옥틸옥시페닐)요오드염, 비스(p-옥타데실옥시페닐)요오드염, 페닐(p-옥타데실옥시페닐)요오드염, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염, 트리페닐술폰산염, 트리스(p-톨릴)술폰산염, 트리스(p-이소프로필페닐)술폰산염, 트리스(2,6-디메틸페닐)술폰산염, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염, 트리스(p-시아노페닐)술폰산염, 트리스(p-클로로페닐)술폰산염, 디메틸(메톡시)술폰산염, 디메틸(에톡시)술폰산염, 디메틸(프로폭시)술폰산염, 디메틸(부톡시)술폰산염, 디메틸(옥틸옥시)술폰산염, 디메틸(옥타데칸옥시)술폰산, 디메틸(이소프로폭시)술폰산염, 디메틸(t-부톡시)술폰산염, 디메틸(시클로펜틸옥시)술폰산염, 디메틸(시클로헥실옥시)술폰산염, 디메틸(플루오로메톡시)술폰산염, 디메틸(2-클로로에톡시)술폰산 염, 디메틸(3-브롬프로폭시)술폰산염, 디메틸(4-시아노부톡시)술폰산염, 디메틸(8-니트로옥틸옥시)술폰산염, 디메틸(18-트리플루오로메틸옥타데칸옥시)술폰산염, 디메틸(2-히드록시이소프로폭시)술폰산염, 또는 디메틸(트리스(트리클로로메틸)메틸)술폰산염 등이 포함된다.
그 중에서, 비스(p-톨릴)요오드염, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염, 트리페닐술폰산염 또는 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 등이 특히 바람직하다.
상기 루이스산 음이온의 구체적인 예에는, 헥사플루오로포스페이트(phosphate), 헥사플루오로아르세네이트(arsenate), 헥사플루오로안티모네이트(antimonate) 또는 테트라키스(tetrakis)(펜타플루오로페닐)보레이트(borate) 등이 포함된다. 바람직한 루이스산 음이온에는, 헥사플루오로안티모네이트 또는 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트가 포함된다.
상기 오늄 양이온 및 루이스산 음이온은 임의로 조합할 수 있다.
양이온 중합개시제의 구체적인 예로는, 디페닐요오드염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-톨릴)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-옥틸페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-옥타데실페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-옥틸옥시페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 페닐(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 메틸나프틸요오드염 헥사플루오로포 스페이트, 에틸나프틸요오드염 헥사플루오로포스페이트, 트리페닐술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 트리스(p-톨릴)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 트리스(p-이소프로필페닐)술폰산염헥사플루오로포스페이트, 트리스(2,6-디메틸페닐)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 트리스(p-시아노페닐)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 트리스(p-클로로페닐)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸나프틸술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디에틸나프틸술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(메톡시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(에톡시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(프로폭시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(부톡시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(옥틸옥시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(옥타데칸옥시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(이소프로폭시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(t-부톡시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(시클로펜틸옥시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(시클로헥실옥시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(플루오로메톡시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(2-클로로에톡시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(3-브롬프로폭시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(4-시아노부톡시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(8-니트로옥틸옥시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(18-트리플루오로메틸옥타데칸옥시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(2-히드록시이소프로폭시)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디메틸(트리스(트리클로로메틸)메틸)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 비 스(p-톨릴)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-옥틸페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-옥타데실페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-옥틸옥시페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 페닐(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 메틸나프틸요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 에틸나프틸요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 트리페닐술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 트리스(p-톨릴)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 트리스(p-이소프로필페닐)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 트리스(2,6-디메틸페닐)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 트리스(p-시아노페닐)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 트리스(p-클로로페닐)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸나프틸술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디에틸나프틸술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(메톡시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(에톡시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(프로폭시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(부톡시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(옥틸옥시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(옥타데칸옥시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(이소프로폭시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(t-부톡시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(시클로펜틸옥시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(시클로헥실옥시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(플루오로메톡시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메 틸(2-클로로에톡시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(3-브롬프로폭시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(4-시아노부톡시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(8-니트로옥틸옥시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(18-트리플루오로메틸옥타데칸옥시)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디메틸(2-히드록시이소프로폭시술폰산염 헥사플루오로아르시네이트, 디메틸(트리스(트리클로로메틸)메틸)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 디페닐요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-톨릴)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-옥틸페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-옥타데실페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-옥틸옥시페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 페닐(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 메틸나프틸요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 에틸나프틸요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(p-톨릴)술폰산염 플루오로안티모네이트, 트리스(p-이소프로필페닐)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(2,6-디메틸페닐)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(p-시아노페닐)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(p-클로로페닐)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸나프틸술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디에틸나프틸술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(메톡시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(에톡시) 술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(프로폭시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(부톡시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(옥틸옥시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(옥타데칸옥시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(이소프로폭시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(t-부톡시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(시클로펜틸옥시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(시클로헥실옥시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(플루오로메톡시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(2-클로로에톡시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(3-브롬프로폭시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(4-시아노부톡시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(8-니트로옥틸옥시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(18-트리플루오로메틸옥타데칸옥시)술폰산염헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(2-히드록시이소프로폭시)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸(트리스(트리클로로메틸)메틸)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-톨릴)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-옥틸페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-옥타데실페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-옥틸옥시페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 페닐(p-옥타데실옥시페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 테트라키스 (펜타플루오로페닐)보레이트, 메틸나프틸요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 에틸나프틸요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리페닐술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(p-톨릴)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(p-이소프로필페닐)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(2,6-디메틸페닐)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(p-시아노페닐)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(p-클로로페닐)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸나프틸술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디에틸나프틸술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(메톡시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(에톡시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(프로폭시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(부톡시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(옥틸옥시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(옥타데칸옥시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(이소프로폭시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(t-부톡시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(시클로펜틸옥시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐_보레이트, 디메틸(시클로헥실옥시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(플루오로메톡시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(2-클로로에톡시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(3-브롬프로폭시)술폰산염 테 트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(4-시아노부톡시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(8-니트로옥틸옥시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(18-트리플루오로메틸옥타데칸옥시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(2-히드록시이소프로폭시)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디메틸(트리스(트리클로로메틸)메틸)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 등이 있고, 바람직하게는 비스(p-톨릴)요오드염 헥사플루오로포스페이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 헥사플루오로포스페이트, 트리페닐술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 헥사플루오로포스페이트, 비스(p-톨릴)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 헥사플루오로아르세네이트, 트리페닐술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 헥사플루오로아르세네이트, 비스(p-톨릴)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-톨릴)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염, 트리페닐술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 등이 포함되고, 그 중에서 비스(p-톨릴)요오 드염 헥사플루오로안티모네이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 헥사플루오로안티모네이트, 비스(p-톨릴)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, (p-톨릴)(p-이소프로필페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(p-t-부틸페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리페닐술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 또는 트리스(p-t-부틸페닐)술폰산염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 등이 특히 바람직하다.
상기 양이온 중합개시제를 사용하는 경우, 그 함유량은, 감광성 수지의 총 고형분에 대하여, 바람직하게는 0.01 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5중량%로 함유된다. 중합개시제의 함유량이 상기 범위인 경우, 열경화시의 경화 속도를 높일 수 있고, 열경화시에 해상도의 저하를 억제할 뿐만 아니라 경화막의 내용제성(耐溶劑性)이 향상되는 경향에 따라 바람직하다.
상기 다가의 페놀화합물에는, 분자 중에 2개 이상의 페놀성 수산기(-OH)를 포함하는 화합물, 적어도 히드록시스티렌을 원료모노머로 할 수 있는 중합체, 또는 노보락(novolac) 수지 등이 포함된다.
상기 분자 중에 2개 이상의 페놀성 수산기를 포함하는 화합물에는, 예컨대 퀴논디아지드화합물에서 예시한 트리히드록시벤조페논류, 테트라히드록시벤조페논류, 펜타히드록시벤조페논류, 헥사히드록시벤조페논류 또는 (폴리히드록시페닐)알칸류 등과 같은 다가의 페놀류가 포함된다.
또한, 적어도 히드록시스티렌을 원료모노머로 할 수 있는 중합체의 구체적인 예에는, 폴리히드록시스티렌, 히드록시스티렌/메틸메타크릴레이트 공중합체, 히드록시스티렌/시클로헥실메타크릴레이트 공중합체, 히드록시스티렌/스티렌 공중합체 또는 히드록시스티렌/알콕시스티렌 공중합체 등의 히드록시스티렌을 중합한 수지가 포함된다.
또한, 상기 노보락 수지에는, 예컨대 페놀류, 크레졸류 및 카테콜(catechol)류 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물과, 알데히드류 및 케톤류로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 축중합하여 얻어진 수지가 포함된다.
상기 다가의 페놀화합물을 함유하는 경우, 그 함유량은, 감광성 수지의 총 고형분에 대하여, 바람직하게는 0.01 내지 40중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 25중량%로 포함된다. 다가의 페놀화합물의 함유량이 상기 범위인 경우, 해상도가 향상하고 가시광 투과율이 저하하지 않는 경향이 있어서 바람직하다.
상기 가교제(G)에는 메틸올(methylol)화합물 등이 포함된다.
상기 메틸올 화합물에는, 알콕시메틸화 멜라민(melamine) 수지와 알콕시메틸화 요소 수지 등의 알콕시메틸화 아미노 수지 등이 포함된다. 여기서, 알콕시메틸화 멜라민 수지에는 메톡시메틸화 멜라민 수지, 에톡시메틸화 멜라민 수지, 프로폭시메틸화 멜라민 수지 또는 부톡시메틸화 멜라민 수지 등이 포함된다. 또한, 알콕시메틸화 요소 수지에는, 메톡시메틸화 요소 수지, 에톡시메틸화 요소 수지, 프로폭시메틸화 요소 수지 또는 부톡시메틸화 요소 수지 등이 포함된다. 상기 가교제 는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 감광성 수지에서, 가교제(G)를 사용하는 경우, 그 사용량은 감광성 수지의 총 고형분에 대하여, 바람직하게는 0.01 내지 15중량%로 포함된다. 가교제의 함유량이 상기 범위인 경우, 얻어진 막의 가시광 투과율이 증대하고 경화 수지 패턴으로서의 성능이 향상하기 때문에 바람직하다.
상기 중합성 모노머에는, 예컨대 가열에 의해 라디칼중합하여 얻은 중합성모노머 또는 양이온중합하여 얻은 중합성모노머 등이 포함된다. 그 중에서, 양이온중합하여 얻은 중합성모노머가 특히 바람직하다.
상기 라디칼중합하여 얻은 중합성모노머에는, 예컨대 중합성 탄소-탄소 불포화결합을 가진 화합물 등이 포함된다. 상기 중합성 탄소-탄소 불포화결합을 가진 화합물은 단일 작용(mono-functional)의 중합성 모노머 또는 2작용(di-functional)의 중합성 모노머 또는 다작용(3작용 이상, multi-functional)의 중합성 모노머일 수 있다.
단일 작용의 중합성 모노머에는, 예컨대 노닐페닐카르비톨아크릴레이트, 노닐페닐카르비톨메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨아크릴레이트, 2-에틸헥실카르비톨메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 또는 N-비닐피롤리돈 등이 포함된다.
2작용의 중합성 모노머에는, 예컨대 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이 트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 비스페놀A의 비스(아크릴로이록시(iroxi)에틸)에테르, 3-메틸펜탄디올디아크릴레이트 또는 3-메틸펜탄디올디메타크릴레이트 등이 포함된다.
3작용 이상의 중합성 모노머에는, 예컨대 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨(erythritol)트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라메타크릴레이트, 펜타에리스리톨펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨펜타메타크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 또는 디펜타에리스리톨헥사메타크릴레이트 등이 포함된다.
상기 중합성 탄소-탄소 불포화 결합을 가진 화합물 중에도, 2작용 또는 다작용의 중합성 모노머가 바람직하게 사용될 수 있다. 구체적으로는, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트 또는 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 등이 바람직하고, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트가 보다 바람직하다. 또한, 2작용 또는 다작용의 중합성 모노머와 단일 작용의 중합성 모노머를 조합하여 사용할 수도 있다.
양이온중합하여 얻은 중합성 모노머에는, 예컨대 비닐에테르기, 프로페닐에테르기, 에폭시기 또는 옥세타닐기 등의 양이온 중합성의 작용기를 가진 모노머가 포함된다.
상기 비닐에테르기를 포함하는 모노머에는, 예컨대 트리에틸렌글리콜디비닐에테르, 1,4-시클로헥산디메탄올디비닐에테르, 4-히드록시부틸비닐에테르 또는 도 데실비닐에테르 등이 포함된다.
상기 프로페닐에테르기를 포함하는 모노머에는, 4-(1-프로페닐옥시메틸)-1,3-디옥소란(dioxolane)-2-온 등이 포함된다.
상기 에폭시기를 포함하는 화합물에는, 예컨대 비스페놀A형 에폭시 수지, 페놀 노보락형 에폭시 수지, 크레졸 노보락형 에폭시 수지, 고리형 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지 또는 복소환(複素環)식 에폭시 수지 등이 포함된다.
상기 옥세타닐기를 포함하는 화합물에는, 예컨대 비스{3-(3-에틸옥세타닐)메틸}에테르, 1,4-비스{3-(3-에틸옥세타닐)메톡시}벤젠, 1,3-비스{3-(3-에틸옥세타닐)메톡시}벤젠, 1,4-비스{3-(3-에틸옥세타닐)메톡시메틸}벤젠, 1,3-비스{3-{3-에틸옥세타닐)메톡시}벤젠, 1,4-비스{3-(3-에틸옥세타닐)메톡시}시클로헥산, 1,3-비스{3-(3-에틸옥세타닐)메톡시}시클로헥산, 1,4-비스{3-(3-에틸옥세타닐)메톡시메틸}시클로헥산, 1,3-비스{3-(3-에틸옥세타닐)메톡시메틸}시클로헥산 또는 3-(3-에틸옥세타닐)메틸화 노보락 수지 등이 포함된다.
상기 중합성 모노머는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 중합성 모노머를 함유하는 경우, 감광성 수지의 총 고형분에 대하여, 바람직하게는 0.001 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 0.01 내지 10중량%로 함유한다.
상기 실란커플링제에는, 예컨대 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 3-클로로프로필-트리메톡시실란, 3-클로로 프로필메틸-디클로로실란, 3-클로로프로필메틸-디메톡시실란, 3-클로로프로필메틸-디에톡시실란, 3-글리시독시(glycidoxy)프로필-트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필-트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸-디메톡시실란, 3-메르캅토(mercapto)프로필-트리메톡시실란, 3-메타크릴록시(metacryloxy)프로필-트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸-디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸-트리메톡시실란, N-2-(N-비닐벤질아미노에틸)-3-아미노프로필-트리메톡시실란 염산염, 헥사메틸디실라잔(silazane), 디아미노실란, 트리아미노프로필-트리메톡시실란, 3-아미노프로필-트리메톡시실란, 3-아미노프로필-트리에톡시실란, 3-아미노프로필메틸-디에톡시실란, 3-아미노프로필-트리스(2-메톡시에톡시에톡시)실란, 3-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필-트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸-디메톡시실란, 3-우레이도(ureido)프로필-트리메톡시실란, 3-우레이도프로필-트리에톡시실란, N-아미노에틸-3-아미노프로필-트리메톡시실란, N-아미노에틸-3-아미노프로필메틸-디메톡시실란, N-메틸-3-아미노프로필-트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필-트리메톡시실란 등이 있고, 바람직하게는 3-글리시독시프로필-트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필-트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸-디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸-트리메톡시실란 등의 에폭시기를 가진 실란커플링제가 있고, 보다 바람직하게는 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸-트리메톡시실란 등의 고리형 에폭시기를 가진 실란커플링제가 포함된다.
실란커플링제를 함유하는 경우, 감광성 수지에 대하여, 바람직하게는 0.01내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2중량%, 가장 바람직하게는 0.2 내지 1 중량%로 함유된다. 상기 범위로 함유되는 경우, 감광성 수지 패턴과 투명 유리와 같은 기판과의 밀착성(adhesion)이 향상하는 경향이 있어서 바람직하다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 필요에 따라 다른 성분, 예컨대 산화방지제, 용해억지제, 증감제, 자외선흡수제, 광안정제, 접착성 개량제 또는 전자공여체 등의 각종 첨가물을 더 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 예컨대 상기 알칼리 가용성 수지를 용제에 용해한 용액과, 상기 퀴논디아지드 화합물을 용제에 용해한 용액과, 상기 계면활성제를 용제에 혼합한 용액을 혼합하여 제조할 수 있다. 또한, 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물 및 계면활성제를 혼합한 후, 용제와 혼합하여 제조할 수도 있다. 또한, 용액을 혼합한 후 여과하여 고형물을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 여과는, 직경 3㎛ 이하(바람직하게는 0.1 내지 2㎛ 정도)의 필터를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알칼리 가용성 수지와 퀴논디아지드 화합물에 대하여 사용하는 용제는 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 또한, 서로 혼합되는 용제인 경우, 복수의 용제를 혼합하여 사용할 수도 있다.
이하에서는, 상기 감광성 수지로 이루어진 패턴을 형성하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저 투명 유리 등으로 이루어진 기판 위에 상기 감광성 수지로 이루어진 층을 형성한 후, 노광 및 현상을 실시한다. 이 경우, 상기 기판 위에는 박막 트랜지스터(thin film transistor), 컬러 필터(color filter), 유기 발광 표시 소자(organic light emitting device) 등과 같은 단일층 또는 다층의 박막 패턴이 형성 되어 있을 수 있다.
감광성 수지로 이루어진 층은 여러 방법으로 기판 위에 도포될 수 있다. 예컨대, 슬릿형 노즐을 구비한 도포 장치를 이용하는 슬릿 도포법, 슬릿형 노즐을 이용하여 1차 도포한 후 예컨대 스핀 코터 등을 이용하여 2차 도포하는 슬릿 & 스핀 도포법, 다이 도포법 또는 카텐프로 도포법 등이 있고, 바람직하게는 슬릿 & 스핀 도포법이 이용된다. 또한, 도포 후에는 선경화(pre-bake) 처리를 통하여 용제 등의 휘발 성분을 휘발시킴으로써 감광성 수지층을 형성할 수 있고, 이에 따라 상기 감광성 수지층은 휘발 성분을 거의 함유하지 않는다. 또한, 상기 감광성 수지층은 약 1.0 내지 8.0㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.
그 후, 감광성 수지층에 마스크를 통하여 1차 노광한다. 마스크의 패턴은 경화 수지 패턴의 목적에 따라 적절하게 선택된다. 상기 1차 노광은, 예컨대 g선 또는 i선 등의 광선을 감광성 수지층의 전면에 걸쳐 평행하게 조사하고, 예컨대 마스크 얼라이너(mask aligner) 또는 스테퍼(stepper) 등을 사용하여 마스크와 감광성 수지층의 위치맞춤을 정확하게 할 수 있다.
상기 1차 노광 후 현상(develop)한다. 현상은 1차 노광 후의 감광성 수지층을 예컨대 퍼들(puddle)법, 침윤법 또는 샤워법 등에 의해 수행할 수 있다. 현상액으로는 통상 알칼리 수용액을 사용한다. 알칼리 수용액으로는 무기 알칼리성 화합물 또는 유기 알칼리성 화합물에서 임의로 선택할 수 있다.
이 경우, 무기 알칼리성 화합물에는, 예컨대 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산이수소암모늄, 인산이 수소칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 붕산나트륨, 붕산칼륨 또는 암모늄 등이 포함된다.
또한, 유기 알칼리성 화합물에는, 예컨대 테트라메틸암모늄히드록시드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민 또는 에탄올아민 등이 포함된다.
상기 알칼리성 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 알칼리성 화합물의 함유량은 현상액에 대하여 일반적으로 0.01 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5중량%로 포함된다.
현상액은 계면활성제를 함유할 수도 있다. 계면활성제로는, 예컨대 비이온(non-ion)계 계면활성제, 양이온계 계면활성제 또는 음이온계 계면활성제 등이 있다.
상기 비이온계 계면활성제에는, 예컨대 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르 등의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌/옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄(sorbitan) 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르 또는 폴리옥시에틸렌알킬아민 등이 포함된다.
상기 양이온 계면활성제에는, 예컨대 스테아릴아민 염산염 등의 아민염, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 제4급 암모늄염 등이 포함된다.
상기 암모늄계 계면활성제에는, 예컨대 라우릴 알콜 황산에스테르나트륨 또는 올레인알콜 황산 에스테르나트륨 등의 고급 알콜 황산 에스테르염;
라우릴 황산 나트륨 또는 라우릴 황산 암모늄 등의 알킬황산염;
도데실벤젠술폰산 나트륨 또는 도데실나프탈렌 술폰산 나트륨 등의 알킬알릴 술폰산염 등이 포함된다.
이들 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
또한, 현상액은 유기 용제를 함유할 수도 있다. 상기 유기 용제로는 예컨대 메탄올, 에탄올 등의 수용성 유기 용제 등이 포함된다.
현상 공정에 따라, 감광성 수지층 위에, 1차 노광 단계에서 노광된 영역(이하, '노광 영역'이라 함)은 현상액에 용해되고, 노광되지 않은 영역(이하, '미노광 영역'이라 함)은 현상액에 용해되지 않고 남아서 패턴을 형성한다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 퀴논디아지드 화합물을 함유하기 때문에, 감광성 수지층이 현상액과 접촉하는 시간이 짧아도 노광 영역은 용이하게 용해하여 제거되는 한편, 현상액과 접촉하는 시간이 길어지게 되어도 미노광영역이 현상액에 용해하여 소실되는 문제는 발생하지 않는다.
현상 후, 탈염수를 이용하여 충분히 세정한 후 건조한다.
건조 후, 얻어진 패턴의 전면 또는 일부에 걸쳐 2차 노광을 수행한다. 2차 노광은 자외선 또는 심(深)자외선을 이용하는 것이 바람직하고, 단위 면적당 조사량은 1차 노광의 경우보다 높게 조절한다. 이러한 2차 노광은 1차 노광시 불충분하게 노광된 부분을 제거하여 노광 영역의 잔류물을 최소화하기 위함이다.
상기와 같은 방법으로 형성된 감광막 수지 패턴은 약 150 내지 250℃, 보다 바람직하게는 180 내지 240℃에서 통상 5 내지 120분, 보다 바람직하게는 15 내지 90분동안 후경화(post-bake) 처리를 하는 것이 바람직하다. 상기 후경화는 기판을 핫플레이트(hot plate) 또는 클린오븐 등의 가열장치에 의해 가열하는 방법으로 수행된다. 상기 후경화에 의해, 경화된 감광성 수지 패턴의 내열성과 내용제성이 향상하는 효과를 발휘한다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 본 발명에 따른 일실시예에 따라 감광성 수지를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1(알칼리 가용성 수지의 합성)
교반기, 냉각관 및 온도계가 장착된 200㎖의 사각 플라스크에, 하기의 원료를 넣은 후, 질소(N2) 분위기 하에서 사각 플라스크를 유욕(油浴)에 담그어 플라스크 내의 온도를 100-110℃로 유지하면서 3시간 동안 교반하여 반응을 수행하였다. 그 결과, 알칼리 가용성 수지 A1을 얻었다. 이 알칼리 가용성 수지 A1의 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)은 8,000이었다.
메타크릴산 6.8g
N-시클로헥실말레이미드 14.2g
3-에틸-3-메타크릴옥시메틸옥세탄 17.8g
3-에톡시프로피온산에틸 45.3g
디에틸렌글리콜메틸에틸에테르 45.3g
아조비스이소부티로니트릴 1.1g
여기서, 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량(Mw)의 측정은 GPC법을 이용하여 이하의 조건 하에서 수행하였다.
장치 ; HLC-8120GPC
컬럼 ; TSK-GELG4000HXL + TSK-GELG2000HXL(직렬접속)
컬럼온도 ; 40℃
용매 ; THF
속도 ; 1.0㎖/min
주입량 ; 50㎕
검출기 ; RI
측정시료농도 ; 0.6중량%(용매;THF)
교정용 표준물질 ; TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40, F-4, F-1, A-2500, A-500
합성예 2(화학식(2)의 제1 실리콘계 화합물의 합성)
플라스크 내에 화학식 (4)로 표현된 화합물, 즉 분자사슬 말단에 알릴기 (allyl group)를 가지고 다른 말단이 OH기로 봉쇄되어 있는 폴리옥시에틸렌 204g, 이소프로필알코올 300g, 염화백금산 2%의 이소프로필알코올용액 0.5g 및 아세트산칼륨 1g을 넣고 이것을 균일하게 혼합한다. 그 다음, 이소프로필알코올의 환류온도(83℃)까지 온도를 높인 후, 식 (5)로 표현되는 메틸실록산 111g을 서서히 적하하여 부가반응시켰다.
Figure 112004061346413-pat00013
Figure 112004061346413-pat00014
적하 종료 후에도 4시간 반응시켜 SiH기가 형성되어진 것을 확인한 후 반응을 종료시켰다. 그 다음 110℃/10㎜Hg에서 2시간 가열하여 이소프로필알코올을 제거한 결과, 식 (6)으로 표현되는 화합물 310g이 얻어졌다.
Figure 112004061346413-pat00015
감광성 수지 1(실시예 1)의 제조
상기에서 얻어진 알칼리 가용성 수지 A1(100중량부), 화학식 (7)로 표현되는 퀴논디아지드 화합물(22중량부), 양이온 중합개시제로서 (p-톨릴)(p-이소프로필 페닐)요오드염 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트(2중량부), 3-에톡시프로피온산에틸(291중량부), 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(291중량부), 아세트산부틸(32중량부), 락트산부틸(32중량부), 및 계면활성제로서 3-퍼플루오로옥틸-1,2-에폭시프로판(0.08중량부), 상기에서 얻어진 화학식 (6)으로 표현되는 제1 실리콘계 화합물(0.08중량부) 및 도레다우코닝실리콘㈜의 상품명 SH8400의 제2 실리콘계 화합물(0.15중량부), 용제로서 3-에톡시프로피온산에틸(291중량부), 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르(291중량부), 부틸아세트산(32중량부), 부틸락트산(32중량부)을 23℃에서 혼합한 후, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 1.0㎛의 카트리지 필터를 통하여 가압 여과하여 감광성 수지 1을 얻었다.
Figure 112004061346413-pat00016
감광성 수지 2(비교예 1)의 제조
실시예 1에서 계면활성제로 3-퍼플루오로옥틸-1,2-에폭시프로판(0.08 중량부)만을 포함한 것 외에는, 상기 감광성 수지의 제조 방법과 동일하게 하여 감광성 수지 2를 얻었다.
감광성 수지 3(비교예 2)의 제조
실시예 1에서 계면활성제로 제1 실리콘계 화합물을 포함하지 않은 것 외에는, 상기 감광성 수지의 제조 방법과 동일하게 감광성 수지 3을 얻었다.
감광성 수지 4(비교예 3)의 제조
실시예 1에서 계면활성제로 제2 실리콘계 화합물을 포함하지 않은 것 외에는, 상기 감광성 수지의 제조 방법과 동일하게 감광성 수지 4를 얻었다.
얼룩 발생 및 도포 균일성 평가
몰리브덴 금속이 증착되어 있는 유리 기판을 4장 준비한 후, 다이니뽄스크린사의 스핀(spin) & 슬릿(slit)의 감광성 도포 장치를 이용하여 상기 감광성 수지 1(실시예 1), 상기 감광성 수지 2(비교예 1), 상기 감광성 수지 3(비교예 2) 및 상기 감광성 수지 4(비교예 3)를 도포하였다. 그 후, 핫플레이트(Hot Plate)에서 약 100℃의 온도에서 135초 동안 선경화(pre-bake)하여 용제를 제거하였다.
그 다음, 캐논(canon)사의 노광 장치(MPA-2000)를 이용하여 용제가 제거된 상기 기판을 1차 노광한 후, 퍼들(puddle) 방식으로 현상하였다. 이어서, 현상된 기판을 순수(pure water)로 린스(rinse)하고 건조한 후, 전면 노광 장치에서 2차 노광을 실시하였다. 그 다음, 핫플레이트에서 130℃의 온도에서 160초간 후경화(post-bake)하여 투명 경화 수지 패턴을 형성하였다.
상기에서 얻어진 투명 경화 수지 패턴에서의 얼룩 및 기판 단부에서의 빌드업(build-up) 현상을 관찰하여 표 1 및 도 11과 같은 결과를 얻었다.
Figure 112004061346413-pat00017
(××:발생하지 않음, ×:극히 적음, △:적음, ○:일부 발생, ◎:전면 발생)
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 감광성 수지를 이용한 경우, 감광성 수지의 각 성분들의 퍼짐성이 우수하여 도포 또는 건조 과정에서 발생하는 가로줄 얼룩, 세로줄 얼룩 및 무정형 얼룩이 현저하게 개선되는 한편, 기판 단부에서의 빌드-업(build-up) 현상 및 하부막과의 접착성(adhesion) 또한 현저하게 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
표 11은 상기 실시예 1 및 비교예 1,2,3에서의 무정형 얼룩 및 단부뭉침(Edge build-up)을 확인하기 위한 사진으로, 도 11a는 실시예 1에서 무정형 얼룩이 발생하지 않은 상태, 도 11b는 실시예 1에서 단부 뭉침이 개선된 상태(약 3 내지 4mm)를 보여주고, 도 11c는 비교예 1에서 기판 전면에 무정형 얼룩이 발생한 상태, 도 11d는 비교예 1에서 단부 뭉침 상태(약 6mm)를 보여주고, 도 11e는 비교예 2에서 무정형 얼룩이 부분적으로 발생한 상태, 도 11f는 비교예 3에서 단부 뭉침 상태 (약 10mm)를 보여주는 사진이다.
표 1 및 도 11에서 보는 바와 같이, 가로줄 얼룩, 세로줄 얼룩, 무정형 얼룩,단부 뭉침 및 하부막과의 접착성을 모두 만족하기 위해서는, 계면활성제로서 유기 불소계 화합물, 제1 실리콘계 화합물 및 제2 실리콘계 화합물을 포함하여야 한다.
바람직하게는, 상기 유기 불소계 화합물, 제1 실리콘계 화합물 및 제2 실리콘계 화합물은 계면활성제의 총량에 대하여 각각 10 내지 50중량%로 함유된다.
유기 불소계 화합물이 계면활성제의 총량에 대하여 10중량% 미만으로 함유되는 경우 단부뭉침이 발생하고, 50중량%를 초과하는 경우 뭉게얼룩이 발생하는 문제가 있다. 또한, 제1 실리콘계 화합물은 계면활성제의 총량에 대하여 10중량% 미만으로 함유되는 경우 뭉게얼룩이 발생되며 50중량%를 초과하는 경우 단부뭉침이 악화되어 두께 균일성이 저하된다. 또한, 제2 실리콘계 화합물은 계면활성제의 총량에 대하여 50중량%를 초과하는 경우 접착력 측면에서 악영향을 미친다.
하기 표 2는 실시예 1에서 사용한 계면활성제의 각 성분들의 함량에 따른 얼룩과 같은 공정성의 효과를 보여준다. 여기서, 알칼리 수지 및 퀴논디아지드 화합물 등은 실시예 1과 동일하게 포함한다.
Figure 112004061346413-pat00018
양호: 도포성이 우수함,
보통 :불량발생은 없으나 공정이 약간 불안한 상태
나쁨: 제품 품질이 나빠 불량을 초래할 수 있는 정도
[실시예 2]
본 실시예에서는 상기 감광성 수지 1로 이루어진 절연막을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부 분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II' 선에 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 또한 각 게이트선(121)의 다른 일부는 아래 방향으로 돌출하여 복수의 확장부(expansion)(127)를 이룬다.
게이트선(121)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금, 크롬, 구리, 타이타늄, 탄탈륨, 몰리브덴 등의 금속을 포함한다. 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 막을 포함하는 다중층 구조를 가질 수도 있다. 상기 게이트선(124)의 측면은 경사져 있으며 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30 내지 80도를 이룬다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체층(151)이 형성되어 있다. 선형 반도체층(151)은 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한, 선형 반도체층(151)은 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체층(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질규소 따위의 물질로 이루어진 선형 저항성 접촉층(ohmic contact)(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉층(163, 165)이 형성되어 있다. 섬형 저항성 접촉층(163, 165)은 쌍을 이루어 반도체층(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다. 반도체층(151)과 저항성 접촉층(163, 165)의 측면 역시 경사져 있으며 경사각은 기판(110)에 대해서 30-80°이다.
저항성 접촉층(161, 163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다.
상기 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171, 175) 및 드레인 전극(175)은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 탄탈늄(Ta) 또는 몰리브덴(Mo) 등으로 이루어진 단일층, 이중층 또는 삼중층으로 형성될 수 있다. 이 중, 삼중층으로 형성하는 경우, 제1 금속층(171p, 173p, 175p, 177p)은 하부층과의 접착성이 우수하고 반도체층을 이루는 규소의 확산을 방지하는 금속으로 형성하고, 제3 금속층(171r, 173r, 175r, 177r)은 상부의 화소 전극과의 접착성이 우수한 금속으로 형성된다. 바람직하게는 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제1 금속층(171p, 173p, 175p, 177p), 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 금속층(171q, 173q, 175q, 177q) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제3 금속층(171r, 173r, 175r, 177r)이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 유지 축전기용 도전체(177)는 게이트선(121)의 확장부(127)와 중첩되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110)에 대해서 약 30 내지 80°의 각도로 각각 경사져 있다.
섬형 저항성 접촉층(163, 165)은 그 하부의 반도체층(154)과 그 상부의 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체층(151)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 영역에서 선형 반도체층(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 전술한 바와 같이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 게이트선(121)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 노출된 반도체층(151) 부분의 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.
상기 보호막(180)은 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드(Quinonediazide) 화합물, 계면활성제 및 용제를 포함하는 감광성 수지로 이루어지며, 여기서 상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물;
Figure 112004061346413-pat00019
하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물; 및
Figure 112004061346413-pat00020
하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
Figure 112004061346413-pat00021
(여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기; Z는 수소 또는 불소원자; R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 또는 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; 및 m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+1은 2-10의 정수를 표시함)를 포함한다. 또한, 상기 감광성 수지에는 양이온 중합개시제, 다가(multi-functional)의 페놀화합물, 가교제, 중합성 모노머 또는 실란커플링제를 더 포함할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 감광성 수지로서 실시예 1에서 제조한 수지를 이용하였다.
상기 감광성 수지를 이용하여 보호막을 형성하는 경우, 상기 계면활성제에 의해 상기 알칼리 가용성 수지 및 퀴논디아지드 화합물과 같은 고형 성분의 용해성을 향상시켜 도포시 균일한 퍼짐이 가능하도록 한다. 이러한 균일한 퍼짐에 의해 보호막의 두께가 균일하게 형성될 수 있어, 보호막의 단부에서의 빌드-업(build-up) 현상이 현저하게 개선될 뿐만 아니라 기존에 불균일하게 형성된 보호막에서의 투과 및 반사 특성의 불량으로 얼룩이 발생하는 문제점 또한 현저하게 개선될 수 있다.
또한, 보호막(180)은 상술한 유기 절연막과 질화규소(SiNx)와 같은 무기 절연막을 포함한 이중층으로 형성될 수도 있다.
상기 보호막(180)은 약 1.0 내지 8.0㎛의 두께로 형성되어 있다.
상기 보호막(180)에는 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉구(contact hole)(185, 187, 182)가 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있다.
화소 전극(190)은 접촉구(185, 187)를 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고 유지 축전기용 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한 전술한 바와 같이, 화소 전극(190)과 공통 전극은 액정 축전기(liquid crystal capacitor)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴오프(turn off)된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며, 이를 "유지 축전기(storage electrode)"라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 게이트선(121)[이를 "전단 게이트선(previous gate line)"이라 함]의 중첩 등으로 형성되며, 유지 축전기의 정전 용 량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 게이트선(121)을 확장한 확장부(127)를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(190)과 연결되고 확장부(127)와 중첩되는 유지 축전기용 도전체(177)를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 한다.
저유전율 유기물질로 보호막(180)을 형성하는 경우에는 화소 전극(190)을 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩하여 개구율(aperture ratio)을 높일 수 있다.
접촉 보조 부재(82)는 접촉구(182)를 통하여 데이터선의 끝부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(82)는 데이터선의 끝부분(179)과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
또한, 화소 전극(190)이 형성되어 있는 보호막(180) 상부에는 테이퍼(taper) 구조로 이루어져 경사면을 가진 선경사막(도시하지 않음)이 더 형성될 수도 있다. 선경사막은, 보호막(180)과 마찬가지로, 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물, 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물, 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물, 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물 및 용제를 포함하는 감광성 수지로 이루어진다. 선경사막은 기판(110)에 대하여 약 1 내지 10도의 경사각을 가지며, 선경사막의 경사각에 의해 액정 분자들의 눕는 방향이 결정되어 액정 분자의 응답 속도를 개선시키는 역할을 한다.
그러면, 도 1 및 2에 도시한 상기 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 일실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 3a 내지 도 6b와 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a는 도 1 및 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 일실시예에 따라 제조하는 방법을 순차적으로 도시한 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 3b는 도 3a의 IIIb-IIIb'선을 따라 자른 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 IVb-IVb'선을 따라 자른 단면도이고, 도 5b는 도 5a의 Vb-Vb'선을 따라 자른 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 VIb-VIb'선을 따라 자른 단면도이다.
먼저, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 투명 유리 등의 절연 기판(110) 위에 금속층을 형성한다.
여기서 금속층은 단일층 또는 이중층으로 형성할 수 있으나, 본 실시예에서는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄에 네오디뮴(Nd)이 소정량 첨가된 알루미늄 합금(Al-Nd)을 포함하는 제1 금속층(124p, 127p, 129p) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제2 금속층(124q, 127q, 129q)으로 이루어지는 이중층으로 형성한다.
상기 제1 금속층(124p, 127p, 129p) 및 제2 금속층(124q, 127q, 129q)은 공동 스퍼터링(Co-sputtering)으로 형성한다. 공동 스퍼터링의 타겟으로는, 알루미늄 또는 알루미늄(Al)에 네오디뮴(Nd)이 소정량 첨가된 알루미늄 합금(Al-Nd)과 몰리브덴(Mo)을 사용한다.
공동 스퍼터링은 다음과 같은 방법으로 실시한다.
초기에 몰리브덴(Mo) 타겟에는 파워를 인가하지 않으며 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al-alloy) 타겟에만 파워를 인가하여 기판 위에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 제1 금속층(124p, 127p, 129p)을 형성한다. 이 경우, 약 2,500Å 정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
그 다음, 알루미늄 타겟에 인가되는 파워를 오프(off)한 후, 몰리브덴에 인가되는 파워를 인가하여 제2 금속층(124q, 127q, 129q)을 형성한다.
이후, 상기 제1 금속층(124p, 127p, 129p) 및 제2 금속층(124q, 127q, 129q)을 한번에 식각하여 복수의 게이트 전극(124), 복수의 확장부(127) 및 게이트선의 끝부분(129)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다.
다음, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 게이트선(121) 및 게이트 전극(124)을 덮도록 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2)를 증착하여 게이트 절연막(140)을 형성한다. 게이트 절연막(140)의 적층 온도는 약 250 내지 500℃, 두께는 2,000 내지 5,000Å 정도인 것이 바람직하다.
그리고 게이트 절연막(140) 위에 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon), 불순물이 도핑된 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)의 삼층막을 연속하여 적층하고, 불순물이 도핑된 비정질 규소층과 진성 비정질 규소층을 사진 식각하여 복수의 돌출부(154)와 복수의 불순물 반도체 패턴(164)을 각각 포함하는 선형 진성 반도체층(151)을 형성한다.
다음, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 불순물이 도핑된 비정질 규소층(161) 위에 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 금속층을 형성한다. 상기 금속층은 단일층 또는 이중층 또는 삼중층으로 형성할 수 있으나, 본 실시예에서는 몰리브덴을 포함하는 제1 금속층(171p, 173p, 175p, 177p, 179p), 알루미늄을 포함하는 제2 금속층(171q, 173q, 175q, 177q, 179q) 및 몰리브덴을 포함하는 제3 금속층(171r, 173r, 175r, 177r, 179r)을 순차적으로 형성한다. 상기 제1 금속층(171p, 173p, 175p, 177p, 179p), 제2 금속층(171q, 173q, 175q, 177q, 179q) 및 제3 금속층(171r, 173r, 175r, 177r, 179r)을 모두 합하여 약 4000Å 정도의 두께로 형성하고, 스퍼터링 온도는 약 150℃ 정도로 조절한다.
그 다음, 상기 적층막을 식각액으로 한번에 사진 식각하여 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 형성한다. 상기 식각액으로는 인산(H3PO4), 질산(HNO3), 아세트산(CH3 COOH) 및 탈염수를 적정 비율로 포함한 것으로, 바람직하게는 인산 63-70%, 질산 4-8%, 아세트산 8-11% 및 잔량의 탈염수를 포함하는 통합 식각액을 이용한다.
이어, 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체층(163, 165) 부분을 제거함으로써 복수의 돌출부(163)를 각각 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉층(161)과 복수의 섬형 저항성 접촉층(165)을 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(154) 부분을 노출시킨다. 이 경우, 노출된 진성 반도체(154) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소(O2) 플라스마를 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질로 보호막(passivation layer)(180)을 형성한다.
상기 보호막(180)은 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드(Quinonediazide) 화 합물, 계면활성제 및 용제를 포함하는 감광성 수지로 형성한다.
여기서, 상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물;
Figure 112004061346413-pat00022
하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물; 및
Figure 112004061346413-pat00023
하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
Figure 112004061346413-pat00024
(여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기; Z는 수소 또는 불소원자; R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 또는 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; 및 m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+1은 2-10의 정수를 표시함)을 포함한다. 또한, 상기 감광성 수지에는 양이온 중합개시제, 다가(multi-functional)의 페놀화합물, 가교제, 중합성 모노머 또는 실란커플링제를 더 포함할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 감광성 수지로서 실시예 1에서 제조한 수지를 이용하였다.
상기 감광성 수지를 이용하여 보호막을 형성하는 경우, 상기 계면활성제에 의해 상기 알칼리 가용성 수지 및 퀴논디아지드 화합물과 같은 고형 성분의 용해성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 도포시 균일한 퍼짐이 가능하여 균일한 두께의 보호막을 형성할 수 있다. 따라서, 보호막의 단부에서의 빌드-업(build-up) 현상이 현저하게 개선될 뿐만 아니라, 기존에 불균일하게 형성된 보호막에서의 투과 및 반사 특성의 불량으로 얼룩이 발생하는 문제점 또한 현저하게 개선될 수 있다.
상기 감광성 수지를 이용한 보호막의 형성 방법은 다음과 같다.
먼저, 슬릿 도포법에 따라 기판의 일측에서 타측으로 슬릿 노즐을 이동시키며 상기 감광성 수지를 분사하여 약 1.0 내지 8.0㎛의 두께의 감광성 수지층을 형성한다.
그 다음, 상기 감광성 수지층이 형성된 기판을 오븐에 넣어 약 90 내지 110℃의 온도에서 90 내지 180초간 선경화(pre-bake) 처리를 한다. 상기 선경화 처리를 통하여 용제 등의 휘발 성분을 휘발시킨다.
그 다음, 상기 감광성 수지층을 마스크 얼라이너(mask aligner)를 이용하여 1차 노광한다. 마스크는 이후에 접촉구(181, 185, 187, 182)가 형성될 패턴이 포함된 것을 선택한다. 상기 1차 노광은, 예컨대 g선 또는 i선 등의 광선을 감광성 수지층의 전면에 걸쳐 평행하게 조사되도록 한다.
그 다음, 상기 노광된 감광성 수지층을 현상(develop)한다. 상기 현상은 1차 노광 후의 감광성 수지층을 퍼들(puddle)법에 의해 수행하며, 현상액으로는 디이소프로필아민(diisopropyl amine)이 3중량% 함유된 알칼리 수용액을 이용한다.
상기 현상 공정에 따라, 감광성 수지층 위에, 1차 노광 단계에서 노광된 영역(이하, '노광 영역'이라 함)은 현상액에 용해되고, 노광되지 않은 영역(이하, '미노광 영역'이라 함)은 현상액에 용해되지 않고 남아서 패턴을 형성한다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 퀴논디아지드 화합물을 함유하기 때문에, 감광성 수지층이 현상액과 접촉하는 시간이 짧아도 노광 영역은 용이하게 용해하여 제거되는 한편, 현상액과 접촉하는 시간이 길어지게 되어도 미노광영역이 현상액에 용해하여 소실되는 문제는 발생하지 않는다.
상기 노광 영역은 게이트선의 끝부분(129), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉구(181, 185, 187, 182)로 형성되며, 상기 미노광 영역은 보호막(180)으로 형성된다.
그 다음, 탈염수(deionized water)를 이용하여 충분히 세정한 후 건조한다.
건조 후, 얻어진 패턴의 전면 또는 일부에 걸쳐 2차 노광을 수행한다. 2차 노광은 자외선 또는 심(深)자외선을 이용하며, 단위 면적당 조사량은 1차 노광의 경우보다 높게 조절한다. 이러한 2차 노광은 1차 노광시 불충분하게 노광된 부분을 제거하여 노광 영역의 잔류물을 최소화하기 위함이다.
상기와 같은 방법으로 형성된 감광막 수지 패턴을 약 150 내지 250℃, 보다 바람직하게는 180 내지 240℃에서 통상 5 내지 120분, 보다 바람직하게는 15 내지 90분동안 후경화(post-bake) 처리를 한다. 상기 후경화는 기판을 핫플레이트(hot plate) 또는 클린오븐 등의 가열장치에 의해 가열하는 방법으로 수행된다. 상기 후경화에 의해, 경화된 감광성 수지 패턴의 내열성과 내용제성이 향상하는 효과를 발휘한다.
이로써, 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이, 게이트선의 끝부분(129), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉구(182, 185, 187, 182)와 보호막(180)이 형성된다.
그 다음, 마지막으로 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(180) 위에 ITO 또는 IZO를 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각 공정으로 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.
화소 전극(190)은 접촉구(185, 187)를 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고 유지 축전기용 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한 전술한 바와 같이, 화소 전극(190)과 공통 전극은 액정 축전기(liquid crystal capacitor)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴오프(turn off)된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며, 이를 "유지 축전기(storage electrode)"라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 게이트선(121)[이를 "전단 게이트선(previous gate line)"이라 함]의 중첩 등으로 형성되며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 게이트선(121)을 확장한 확장부(127)를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(190)과 연결되고 확장부(127)와 중첩되는 유지 축전기용 도전체(177)를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉구(181, 182)를 통하여 게이터선의 끝부분(129) 또는 데이터선의 끝부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선의 끝부분(129) 또는 데이터선의 끝부분(179)과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 감광성 수지를 보호막에만 적용하였지만, 이에 한정되지 않고 절연 특성이 요구되는 다른 층에도 동일하게 적용할 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는 상술한 박막 트랜지스터 표시판에 컬러 필터가 더 추가되는 구성을 보여준다.
도 7은 본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 8은 도 7의 VIII-VIII'선을 따라 자른 단면도이다.
도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(124), 확장부(127) 및 게이트선의 끝부분(129)을 이룬다.
게이트선(121)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은 합금, 크롬, 구리, 타이타늄, 탄탈륨, 몰리브덴 등의 금속을 포함한다. 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개 이상의 막을 포함하는 다중층 구조를 가질 수도 있다.
상기 게이트선(124)의 측면은 경사져 있으며 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30 내지 80도를 이룬다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체층(151)이 형성되어 있다. 선형 반도체층(151)은 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한, 선형 반도체층(151)은 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체층(151) 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질규소 따위의 물질로 만들어진 선형 저항성 접촉층(ohmic contact)(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉층(163, 165)이 형성되어 있다. 섬형 저항성 접촉층(163, 165)은 쌍을 이루어 반도체층(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다. 반도체층(151)과 저항성 접촉층(161, 163, 165)의 측면 역시 경사져 있 으며 경사각은 기판(110)에 대해서 30-80°이다.
저항성 접촉층(161, 163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다.
상기 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171, 175) 및 드레인 전극(175)은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 탄탈늄(Ta) 또는 몰리브덴(Mo) 등으로 이루어진 단일층, 이중층 또는 삼중층으로 형성될 수 있다. 이 중, 삼중층으로 형성하는 경우, 제1 금속층(171p, 173p, 175p, 177p, 179p)은 하부층과의 접착성이 우수하고 반도체층을 이루는 규소의 확산을 방지하는 금속으로 형성하고, 제3 금속층(171r, 173r, 175r, 177r, 179r)은 상부의 화소 전극과의 접착성이 우수한 금속으로 형성된다. 바람직하게는 바람직하게는 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제1 금속층(171p, 173p, 175p, 177p, 179p), 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 금속층(171q, 173q, 175q, 177q, 179q) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제3 금속층(171r, 173r, 175r, 177r, 179r)이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151) 의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 유지 축전기용 도전체(177)는 게이트선(121)의 확장부(127)와 중첩되어 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110)에 대해서 약 30 내지 80°의 각도로 각각 경사져 있다.
섬형 저항성 접촉층(163, 165)은 그 하부의 반도체층(154)과 그 상부의 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체층(151)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 영역에서 선형 반도체층(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 전술한 바와 같이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 게이트선(121)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.
상기 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177) 상부에는 제1 층간 절연막(801)이 형성되어 있다. 상기 제1 층간 절연막(801)은 감광성 특성을 가지는 유기 물질 또는 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질 또는 무기 물질인 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진다. 상기 제1 층간 절연막(801)은 이후에 형성되는 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 안료가 반도체층(154)으로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 제1 층간 절연막(801) 위에는 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다.
컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 데이터선(171)에 의해 구획되는 화소 열을 따라 데이터선(171)과 나란한 방향으로 적, 녹, 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 길게 뻗어 있으며, 화소 열에 교번하여 형성되어 있다.
여기서 적, 녹, 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 외부 회로와 접합되는 게이트선의 끝부분(129) 또는 데이터선의 끝부분(179)에는 형성하지 않는다. 또한, 이들 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 가장자리는 데이터선(171) 상부에서 중첩되어 있다. 이처럼 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 가장자리를 중첩하여 형성함으로써 화소 영역의 사이에서 누설되는 빛을 차단하는 기능을 가진다.
이와 같이, 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 박막 트랜지스터 표시판 측에 형성되는 경우 화소의 개구율이 증가될 수 있다.
상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 위에는 제2 층간 절연막(802)이 형성되어 있다. 상기 제2 층간 절연막(802)은 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 안료가 화소 전극(190)으로 유입되는 것을 방지한다.
상기 층간 절연막(802)은 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드(Quinonediazide) 화합물, 계면활성제 및 용제를 포함하는 감광성 수지로 이루어진다.
이 중, 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물;
Figure 112004061346413-pat00025
하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물; 및
Figure 112004061346413-pat00026
하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
Figure 112004061346413-pat00027
(여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기; Z는 수소 또는 불소원자; R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 또는 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; 및 m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+1은 2-10의 정수를 표시함)을 포함한다. 또한, 상기 감광성 수지에는 양이온 중합개시제, 다가(multi-functional)의 페놀화합물, 가교제, 중합성 모노머 또는 실란커플링제를 더 포함할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 감광성 수지로서 실시예 1에서 제조한 수지를 이용하 였다.
상기 감광성 수지를 이용하여 층간 절연막을 형성하는 경우, 상기 계면활성제에 의해 상기 알칼리 가용성 수지 및 퀴논디아지드 화합물과 같은 고형 성분의 용해성을 향상시킨다. 이로써, 도포시 균일한 퍼짐이 가능하여, 보호막의 두께가 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 보호막의 단부에서의 빌드-업(build-up) 현상이 현저하게 개선될 뿐만 아니라, 기존에 불균일하게 형성된 보호막에서의 투과 및 반사 특성의 불량으로 얼룩이 발생하는 문제점 또한 현저하게 개선될 수 있다.
제2 층간 절연막(802)에는 게이트선의 끝부분(129), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉구(181, 185, 187, 182)가 형성되어 있다.
또한, 제2 층간 절연막(802) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 화소전극(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 접촉구(181, 185, 187, 182)를 통하여 게이트선의 끝부분(181), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)과 각각 접촉하고 있다.
화소 전극(190)은 접촉구(185, 187)를 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고 유지 축전기용 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정 층의 액정 분자들을 재배열시킨다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉구(181, 182)를 통하여 게이트선의 끝부분(129)과 데이터선의 끝부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선의 끝부분(129) 또는 데이터선의 끝부분(179)과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
이하에서, 도 7 및 도 8에서 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 일실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 9a 내지 도 10b를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 9a 및 도 9b에서 보는 바와 같이, 투명 유리로 이루어진 절연 기판(110) 위에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al-alloy)으로 이루어진 제1 금속층(124p, 127p, 129p)과 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제2 금속층(124q, 127q, 129q)을 순차적으로 적층하여 게이트 전극(124), 확장부(127) 및 게이트선의 끝부분(129)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다.
그 다음, 상기 게이트선(121) 위에 게이트 절연막(140), 반도체층(151, 154), 저항성 접촉층(161, 163, 165), 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 형성한다.
그 다음, 제1 층간 절연막(801)을 플라즈마 화학 기상 증착 방법으로 형성한다. 상기 제1 층간 절연막(801)은 컬러 필터의 안료로부터 반도체층(151, 154)을 보호하는 역할을 한다.
그 다음, 적(R), 녹(G), 청색(B) 안료를 포함하는 감광성 유기물질을 각각 차례로 도포하고 각각의 사진 공정을 통하여 적, 녹, 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 차례로 형성한다.
마스크를 이용한 사진 공정으로 적, 녹, 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)를 형성할 때 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 대응하는 부분에 개구부(235, 237)를 형성한다.
이후, 상기 컬러 필터(230R, 230G, 230B) 상부에 감광성 유기 물질로 이루어진 제2 층간 절연막(802)을 형성한다.
상기 제2 층간 절연막(802)은 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드(Quinonediazide) 화합물, 계면활성제 및 용제를 포함하는 감광성 수지로 형성한다.
이 중, 상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물;
Figure 112004061346413-pat00028
하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물; 및
Figure 112004061346413-pat00029
하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
Figure 112004061346413-pat00030
(여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기; Z는 수소 또는 불소원자; R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기; x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수; R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기; v 또는 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수; 및 m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+1은 2-10의 정수를 표시함)을 포함한다. 또한, 상기 감광성 수지에는 양이온 중합개시제, 다가(multi-functional)의 페놀화합물, 가교제, 중합성 모노머 또는 실란커플링제를 더 포함할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 감광성 수지로서 실시예 1에서 제조한 수지를 이용하였다.
상기 감광성 수지를 이용하여 제2 층간 절연막(802)을 형성하는 경우, 상기 계면활성제에 의해 상기 알칼리 가용성 수지 및 퀴논디아지드 화합물과 같은 고형 성분의 용해성을 향상시킨다. 이로써, 도포시 균일한 퍼짐이 가능하여, 보호막의 두께가 균일하게 형성될 수 있다. 따라서, 보호막의 단부에서의 빌드-업(build-up) 현상이 현저하게 개선될 뿐만 아니라, 기존에 불균일하게 형성된 보호막에서의 투과 및 반사 특성의 불량으로 얼룩이 발생하는 문제점 또한 현저하게 개선될 수 있 다.
먼저, 슬릿 도포법에 따라 기판의 일측에서 타측으로 슬릿 노즐을 이동시키며 상기 감광성 수지를 분사하여 약 1.0 내지 8.0㎛의 두께의 감광성 수지층을 형성한다.
그 다음, 상기 감광성 수지층이 형성된 기판을 오븐에 넣어 약 90 내지 110℃의 온도에서 90 내지 180초간 선경화(pre-bake) 처리를 한다. 상기 선경화 처리를 통하여 용제 등의 휘발성분을 휘발시킨다.
그 다음, 상기 감광성 수지층을 마스크 얼라이너(mask aligner)를 이용하여 1차 노광한다. 마스크는 이후에 접촉구(181, 185, 187, 182)가 형성될 패턴을 포함한다. 상기 1차 노광은, 예컨대 g선 또는 i선 등의 광선을 감광성 수지층의 전면에 걸쳐 평행하게 조사되도록 한다.
그 다음, 상기 노광된 감광성 수지층을 현상(develop)한다. 상기 현상은 1차 노광 후의 감광성 수지층을 퍼들(puddle)법에 의해 수행하며, 현상액으로는 디이소프로필아민(diisopropyl amine)이 3중량% 함유된 알칼리 수용액을 이용한다.
상기 현상 공정에 따라, 감광성 수지층 위에, 1차 노광 단계에서 노광된 영역(이하, '노광 영역'이라 함)은 현상액에 용해되고, 노광되지 않은 영역(이하, '미노광 영역'이라 함)은 현상액에 용해되지 않고 남아서 패턴을 형성한다.
본 발명에 따른 감광성 수지는, 퀴논디아지드 화합물을 함유하기 때문에, 감광성 수지층이 현상액과 접촉하는 시간이 짧아도 노광 영역은 용이하게 용해하여 제거되는 한편, 현상액과 접촉하는 시간이 길어지게 되어도 미노광영역이 현상액에 용해하여 소실되는 문제는 발생하지 않는다.
상기 노광 영역은 게이트선의 끝부분(129), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉구(181, 185, 187, 182)로 형성되며, 상기 미노광 영역은 제2 층간 절연막(802)으로 형성된다.
그 다음, 탈염수(deionized water)를 이용하여 충분히 세정한 후 건조한다.
건조 후, 얻어진 패턴의 전면 또는 일부에 걸쳐 2차 노광을 수행한다. 2차 노광은 자외선 또는 심(深)자외선을 이용하며, 단위 면적당 조사량은 1차 노광의 경우보다 높게 조절한다. 이러한 2차 노광은 1차 노광시 불충분하게 노광된 부분을 제거하여 노광 영역의 잔류물을 최소화하기 위함이다.
상기와 같은 방법으로 형성된 감광막 수지 패턴을 약 150 내지 250℃, 보다 바람직하게는 180 내지 240℃에서 통상 5 내지 120분, 보다 바람직하게는 15 내지 90분동안 후경화(post-bake) 처리를 한다. 상기 후경화는 기판을 핫플레이트(hot plate) 또는 클린오븐 등의 가열장치에 의해 가열하는 방법으로 수행된다. 상기 후경화에 의해, 경화된 감광성 수지 패턴의 내열성과 내용제성이 향상하는 효과를 발휘한다.
이로써, 도 10a 및 도 10b에서 보는 바와 같이, 게이트선의 끝부분(129), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉구(181, 185, 187, 182)와 제2 층간 절연막(802)이 형성된다.
그 다음, 마지막으로 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제2 층간 절연 막(802) 위에 ITO 또는 IZO를 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각 공정으로 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.
화소 전극(190)은 접촉구(185, 187)를 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고 유지 축전기용 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한, 상기 접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉구(181, 182)를 통하여 게이터선의 끝부분(129) 또는 데이터선의 끝부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선의 끝부분(129) 또는 데이터선의 끝부분(179)과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
본 실시예에서는 본 발명에 따른 감광성 수지를 보호막에만 적용하였지만, 이에 한정되지 않고 절연 특성이 요구되는 다른 층, 예컨대 게이트 절연막(140) 또는 제1 층간 절연막(801) 등에도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판에 대하여만 예시적으로 보였지만, 예컨대 박막 트랜지스터 표시판에 대향하는 상판 표시판에서의 절연막 또는 응답 속도 개선을 위하여 공통 전극 상부에 형성되는 선경사막에서도 동일하게 이용될 수 있으며, 액정 표시 장치 외에 유기 발광 표시 소자 등 과 같이 기판 위에 박막 패턴이 형성되는 모든 박막 표시판에 대하여 동일하게 적용할 수 있다.
박막 패턴을 포함하는 표시 장치에서, 상기 감광성 수지로 이루어지는 유기 절연막을 형성하는 경우, 보호막의 두께가 균일하게 형성될 수 있어 보호막의 단부에서의 빌드-업(build-up) 현상이 현저하게 개선될 뿐만 아니라, 기존에 불균일하게 형성된 보호막에서의 투과 및 반사 특성의 불량으로 얼룩이 발생하는 문제점을 현저하게 개선할 수 있다.

Claims (20)

  1. 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드(Quinonediazide) 화합물, 계면활성제 및 용제를 포함하며,
    상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물;
    Figure 112004061346413-pat00031
    하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물; 및
    Figure 112004061346413-pat00032
    하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
    Figure 112004061346413-pat00033
    [여기서, Rf는 5 내지 10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기;
    Z는 수소 또는 불소원자;
    R은 2 내지 5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기;
    x 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수;
    R'는 1 내지 20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기;
    v 및 w는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수;
    m 및 l은 각각 독립적으로 1 내지 9의 정수를 표시하며, 단, m+l은 2 내지 10의 정수를 표시함]
    을 포함하는 감광성 수지.
  2. 제1항에서, 상기 감광성 수지는 총 고형분(용제 제외)에 대하여 50 내지 94중량%의 알칼리 가용성 수지, 5 내지 40중량%의 퀴논디아지드 화합물 및 3x10-4 내지 0.3중량%의 계면활성제를 함유하는 감광성 수지.
  3. 제1항에서, 상기 유기 불소계 화합물은 3-퍼플루오로헥실-1,2-에폭시프로판, 3-퍼플루오로옥틸-1,2-에폭시프로판 및 3-퍼플루오로데실-1,2-에폭시프로판에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 감광성 수지.
  4. 제1항에서, 상기 계면활성제는 계면활성제의 총 중량에 대하여 10 내지 50중량%의 유기 불소계 화합물, 10 내지 50중량%의 제1 실리콘계 화합물 및 10 내지 50중량%의 제2 실리콘계 화합물을 포함하는 감광성 수지.
  5. 제1항에서, 상기 유기 불소계 화합물, 상기 제1 실리콘계 화합물 및 상기 제2 실리콘계 화합물은 상기 감광성 수지의 총 함량에 대하여 각각 1x10-4 내지 0.1중량%로 함유되고, 상기 감광성 수지는 총 고형분(용제 제외)에 대하여 50 내지 94중량%의 알칼리 가용성 수지, 5 내지 40중량%의 퀴논디아지드 화합물 및 3x10-4 내지 0.3중량%의 계면활성제를 함유하는 감광성 수지.
  6. 제1항에서, 상기 제1 실리콘계 화합물은 메틸히드로비스(트리메틸실록시)실란과 폴리알킬렌글리콜모노알릴에테르의 합성물인 감광성 수지.
  7. 제1항에서, 상기 제2 실리콘계 화합물은 트리메틸실릴말단 (디메틸실록산-메틸히드로실록산) 공중합체 및 폴리알킬렌글리콜알릴알킬에테르와 폴리알킬렌글리콜알릴에테르의 카르복실산 에스테르와의 합성물인 감광성 수지.
  8. 제1항에서, 상기 감광성 수지는 양이온 중합개시제, 페놀화합물, 가교제, 중합성모노머 및 실란커플링제 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 감광성 수지.
  9. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 패턴,
    상기 박막 패턴 위에 형성되어 있으며 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물, 계면활성제 및 용제를 포함하는 감광성 수지로 이루어지는 절연막을 포함하며,
    상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물,
    Figure 112004061346413-pat00034
    하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물, 및
    Figure 112004061346413-pat00035
    하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
    Figure 112004061346413-pat00036
    [여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기;
    Z는 수소 또는 불소원자;
    R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기;
    x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수;
    R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기;
    v 및 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수;
    m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+l은 2-10의 정수를 표시함]
    을 포함하는 박막 표시판.
  10. 제9항에서, 상기 박막 패턴은 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 형성되어 있으며 소스 전극을 포함하는 데이터선, 및 상기 소스 전극과 소정 간격으로 마주하고 있는 드레인 전극을 포함하는 박막 표시판.
  11. 제10항에서, 상기 절연막 위에 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 더 포함하는 박막 표시판.
  12. 제10항에서, 상기 절연막 상부 또는 하부에 컬러 필터를 더 포함하는 박막 표시판.
  13. 기판 위에 박막 패턴을 형성하는 단계,
    상기 박막 패턴 위에 알칼리 가용성 수지, 퀴논디아지드 화합물, 계면활성제 및 용제를 함유하며, 상기 계면활성제는 하기 화학식 (1)로 표현되는 유기 불소계 화합물,
    Figure 112004061346413-pat00037
    하기 화학식 (2)로 표현되는 제1 실리콘계 화합물, 및
    Figure 112004061346413-pat00038
    하기 화학식 (3)으로 표현되는 제2 실리콘계 화합물
    Figure 112004061346413-pat00039
    [여기서, Rf는 5-10개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형 퍼플루오로알킬렌기;
    Z는 수소 또는 불소원자;
    R은 2-5개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬렌기;
    x 및 y는 각각 독립적으로 1-20의 정수;
    R'는 1-20개의 탄소원자를 가진 사슬형 또는 가지형의 알킬기, 또는 2-21개의 탄소원자를 가지는 사슬형 또는 가지형의 카르보닐알킬기;
    v 및 w는 각각 독립적으로 1-20의 정수;
    m 및 l은 각각 독립적으로 1-9의 정수를 표시하며, 단, m+l은 2-10의 정수를 표시함]
    을 함유하는 감광성 수지를 도포하는 단계,
    상기 감광성 수지를 노광하는 단계, 및
    상기 노광된 감광성 수지를 현상하는 단계를 포함하는 박막 표시판의 제조 방법.
  14. 제13항에서, 상기 감광성 수지를 도포하는 단계는 슬릿형 노즐을 이용하는 박막 표시판의 제조 방법.
  15. 제13항에서, 상기 감광성 수지는 1.0 내지 8.0㎛의 두께로 형성하는 박막 표시판의 제조 방법.
  16. 제13항에서, 상기 감광성 수지를 노광하는 단계 이전에 상기 감광성 수지로부터 용제를 제거하는 단계를 더 포함하는 박막 표시판의 제조 방법.
  17. 제13항에서, 상기 감광성 수지를 현상하는 단계 이후에 노광하는 단계를 더 포함하는 박막 표시판의 제조 방법.
  18. 제13항에서, 상기 감광성 수지를 현상하는 단계 이후에 후경화(post-bake) 단계를 더 포함하는 박막 표시판의 제조 방법.
  19. 제13항에서, 상기 박막 패턴을 형성하는 단계는 기판 위에 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막 및 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 반도체층을 식각하는 단계, 및 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 소스 전극을 포함하는 데이터선과 상기 소스 전극과 소정 간격을 두고 마주하고 있는 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 표시판의 제조 방법.
  20. 제19항에서, 상기 감광성 수지를 현상하는 단계에서 감광성 수지가 제거된 영역을 통하여 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 표시판의 제조 방법.
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TW094144733A TW200630748A (en) 2004-12-24 2005-12-16 Photosensitive resin composition, thin film panel made with photosensitive resin composition, and method for manufacturing thin film panel
US11/318,157 US7297452B2 (en) 2004-12-24 2005-12-23 Photosensitive resin composition, thin film panel made with photosensitive composition, and method for manufacturing thin film panel
CN2005101373946A CN1800981B (zh) 2004-12-24 2005-12-23 光敏树脂组合物、由其制成的薄膜面板和薄膜面板的制法
JP2005373475A JP4663515B2 (ja) 2004-12-24 2005-12-26 感光性樹脂組成物、該感光性樹脂組成物を含む薄膜表示装置およびその製造方法
US11/788,503 US20070254221A1 (en) 2004-12-24 2007-04-20 Photosensitive resin composition, thin film panel made with photosensitive resin composition, and method for manufacturing thin film panel

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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101142999B1 (ko) * 2005-02-03 2012-05-08 주식회사 삼양이엠에스 포토레지스트 조성물, 상기 포토레지스트 조성물을 이용한패턴의 형성 방법 및 상기 포토레지스트 조성물을 이용한박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법
KR101298940B1 (ko) * 2005-08-23 2013-08-22 주식회사 동진쎄미켐 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터기판의 제조방법
JP5003081B2 (ja) * 2005-09-28 2012-08-15 東レ株式会社 感光性シロキサン組成物、それから形成された硬化膜、および硬化膜を有する素子
KR20070039238A (ko) * 2005-10-07 2007-04-11 삼성전자주식회사 유기 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
KR101288411B1 (ko) * 2005-12-02 2013-07-22 삼성디스플레이 주식회사 감광성 수지 조성물, 이를 이용한 포토레지스트 패턴 형성방법 및 표시 기판의 제조 방법
US20070254246A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-01 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Developer used for planographic printing plate material and processing method by use thereof
KR101255512B1 (ko) * 2006-06-30 2013-04-16 엘지디스플레이 주식회사 Ｔｆｔ 어레이 기판의 제조방법
WO2008047726A1 (en) 2006-10-13 2008-04-24 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Thin film transistor substrate and display device
JP4849251B2 (ja) * 2007-01-18 2012-01-11 Ｊｓｒ株式会社 感放射線性樹脂組成物、層間絶縁膜およびマイクロレンズ、ならびにそれらの製造方法
US7830646B2 (en) * 2007-09-25 2010-11-09 Ioxus, Inc. Multi electrode series connected arrangement supercapacitor
US7678514B2 (en) * 2007-12-27 2010-03-16 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Positive-type photosensitive resin composition, cured film, protecting film, insulating film and semiconductor device and display device using these films
US8411413B2 (en) 2008-08-28 2013-04-02 Ioxus, Inc. High voltage EDLC cell and method for the manufacture thereof
US20090279230A1 (en) * 2008-05-08 2009-11-12 Renewable Energy Development, Inc. Electrode structure for the manufacture of an electric double layer capacitor
KR20100006952A (ko) * 2008-07-11 2010-01-22 삼성전자주식회사 포토레지스트 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법및 표시 기판의 제조 방법
TWI521300B (zh) * 2008-11-18 2016-02-11 Sumitomo Chemical Co Photosensitive resin composition and display device
JP5457051B2 (ja) * 2009-03-05 2014-04-02 新日鉄住金化学株式会社 位相差フィルム及びその製造方法
KR101625939B1 (ko) * 2009-12-22 2016-06-01 삼성디스플레이 주식회사 그라비어 인쇄용 인쇄판, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 인쇄 패턴 형성 방법
US20130174904A1 (en) * 2010-09-30 2013-07-11 Mitsubishi Materials Corporation Composition for antireflective film for solar cell, antireflective film for solar cell, method for manufacturing antireflective film for solar cell, and solar cell
JP5924760B2 (ja) * 2011-12-06 2016-05-25 東京応化工業株式会社 スピンレスコーティング用レジストの製造方法
JP6155823B2 (ja) * 2012-07-12 2017-07-05 Jsr株式会社 有機ｅｌ素子、感放射線性樹脂組成物および硬化膜
EP3152620B1 (en) * 2014-06-03 2018-08-01 The Chemours Company FC, LLC Passivation layer comprising a photocrosslinked fluoropolymer
TWI561920B (en) * 2014-12-22 2016-12-11 Chi Mei Corp Photosensitive polysiloxane composition, protecting film, and element having the protecting film
CN108776979A (zh) * 2018-07-04 2018-11-09 安图实验仪器(郑州)有限公司 利用图像测量平板培养基菌株直径的方法
JP7001147B2 (ja) 2018-10-18 2022-01-19 住友ベークライト株式会社 感光性樹脂組成物、硬化膜、及び、硬化膜を備える電子装置及びその製造方法
KR20210074562A (ko) * 2019-12-12 2021-06-22 엘지디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치 및 그 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6171733B1 (en) 1998-07-24 2001-01-09 Fujifilm Olin Co., Ltd. Material for forming black matrix for color liquid crystal display and method for forming black matrix

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4374920A (en) * 1981-07-27 1983-02-22 American Hoechst Corporation Positive developer containing non-ionic surfactants
JP2779936B2 (ja) * 1988-06-13 1998-07-23 コニカ株式会社 感光性平版印刷版
JP3112229B2 (ja) 1993-06-30 2000-11-27 東京応化工業株式会社 ポジ型ホトレジスト組成物
JPH0862834A (ja) 1994-08-22 1996-03-08 Mitsubishi Chem Corp フォトレジスト組成物
JPH09267574A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Konica Corp 感光性平版印刷版
JP4032444B2 (ja) * 1996-10-11 2008-01-16 株式会社日立製作所 光制御可能な超撥水表面を有する物品、並びにそれを用いた印刷機
GB9622657D0 (en) * 1996-10-31 1997-01-08 Horsell Graphic Ind Ltd Direct positive lithographic plate
GB9811813D0 (en) * 1998-06-03 1998-07-29 Horsell Graphic Ind Ltd Polymeric compounds
JP3945556B2 (ja) 1998-12-17 2007-07-18 東京応化工業株式会社 液晶素子製造用ポジ型ホトレジスト塗布液及びそれを用いた基材
US6479211B1 (en) * 1999-05-26 2002-11-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive photoresist composition for far ultraviolet exposure
US6787283B1 (en) * 1999-07-22 2004-09-07 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive photoresist composition for far ultraviolet exposure
JP2001201855A (ja) 2000-01-17 2001-07-27 Fuji Photo Film Co Ltd 遠紫外線露光用ポジ型フォトレジスト組成物
JP2001281861A (ja) * 2000-04-03 2001-10-10 Fujifilm Arch Co Ltd ポジ型感光性樹脂組成物
JP2002006483A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Sumitomo Chem Co Ltd フォトレジスト組成物
JP2003029412A (ja) * 2001-07-12 2003-01-29 Fuji Photo Film Co Ltd 平版印刷版用原版及び平版印刷版の製版方法
JP2003195518A (ja) 2001-12-14 2003-07-09 Shipley Co Llc フォトレジスト用現像液
JP2003255533A (ja) 2001-12-25 2003-09-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd ポジ型感光性樹脂組成物及び半導体装置
JP4373082B2 (ja) * 2001-12-28 2009-11-25 富士通株式会社 アルカリ可溶性シロキサン重合体、ポジ型レジスト組成物、レジストパターン及びその製造方法、並びに、電子回路装置及びその製造方法
TWI273352B (en) * 2002-01-24 2007-02-11 Jsr Corp Radiation sensitive composition for forming an insulating film, insulating film and display device
JP2004107562A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Jsr Corp 液晶表示素子の層間絶縁膜を形成するための感放射線性組成物、それから形成された層間絶縁膜、および液晶表示素子
US6984476B2 (en) * 2002-04-15 2006-01-10 Sharp Kabushiki Kaisha Radiation-sensitive resin composition, forming process for forming patterned insulation film, active matrix board and flat-panel display device equipped with the same, and process for producing flat-panel display device
WO2003087941A1 (fr) * 2002-04-18 2003-10-23 Nissan Chemical Industries, Ltd. Composition de resine positivement photosensible et procede de formation de motifs
JP4214732B2 (ja) 2002-06-25 2009-01-28 Ｄｉｃ株式会社 フッ素系界面活性剤
KR100973799B1 (ko) * 2003-01-03 2010-08-03 삼성전자주식회사 Ｍｍｎ 헤드 코터용 포토레지스트 조성물
TWI313397B (en) * 2003-03-28 2009-08-11 Sumitomo Chemical Co Colored photosensitive resin composition
TWI304917B (en) * 2003-05-20 2009-01-01 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Positive photoresist composition for discharge nozzle type application and resist pattern formation method
US7491590B2 (en) * 2004-05-28 2009-02-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing thin film transistor in display device
JP4474256B2 (ja) * 2004-09-30 2010-06-02 富士フイルム株式会社 レジスト組成物及びそれを用いたパターン形成方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6171733B1 (en) 1998-07-24 2001-01-09 Fujifilm Olin Co., Ltd. Material for forming black matrix for color liquid crystal display and method for forming black matrix

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JP4663515B2 (ja) 2011-04-06
TW200630748A (en) 2006-09-01
US7297452B2 (en) 2007-11-20
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CN1800981B (zh) 2010-12-01
US20070254221A1 (en) 2007-11-01
KR20060073825A (ko) 2006-06-29
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