KR102008340B1 - 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스의 제조 방법 - Google Patents

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 포토레지스트 조성물은 바인더 수지 5 중량% 내지 10 중량%, 광중합 모노머 5 중량% 내지 10 중량%, 400nm 내지 410nm 파장범위의 광에 활성화되는 광중합 개시제 1 중량% 내지 5 중량%, 흑색 착색제 5 중량% 내지 10 중량% 및 여분의 용매를 포함한다. 이에 따라, h-라인의 파장 범위를 갖는 광을 생성하는 광원을 이용하는 노광 장치에 대한 포토레지스트 조성물의 광특성을 향상시킬 수 있다.

Description

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스의 제조 방법{PHOTORESIST COMPOSITION AND METHOD OF FORMING A COLOR FILTER USING THE SAME}
본 발명은 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 노광 장치의 사용에 적합한 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 포토레지스트 패턴은 포토레지스트 조성물을 베이스 기판 상에 코팅하여 코팅막을 형성한 후, 상기 코팅막을 노광 및 현상하여 형성한다. 상기 코팅막을 노광하는 공정에서, 상기 포토레지스트 패턴의 형상을 결정하는 마스크를 이용한다. 이러한 포토레지스트 패턴을 이용하여, 식각 공정의 마스크, 절연막, 컬러 필터, 블랙 매트릭스 등을 형성할 수 있다.
종래의 포토리소그라피 공정에 따르면, 포토레지스트 패턴의 형상을 변경하기 위해서는 마스크의 디자인을 변경할 필요가 있으며, 마스크의 제작 비용이 고가이므로, 제조 공정에서 마스크 수의 증가는, 제품의 제조 비용을 증가시켜 생산 원가를 증가시키는 요인이 된다.
최근에는, 마스크를 이용하지 않고, 포토레지스트층에 다수의 스팟 빔들(spot beams)을 제공할 수 있는 마이크로-미러들(micro-mirrors)을 포함하는 광학 소자를 이용하는 디지털 노광 장치를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다.
그러나, 상기 디지털 노광 장치는 마스크를 이용하는 종래의 노광 장치와 다른 파장의 광을 발생하는 광원을 이용하고, 광원으로부터 생성된 광이 마스크를 통하지 않고, 직접 코팅막에 조사되기 때문에, 종래의 노광 장치에 대한 적합한 포토레지스트 조성물은 디지털 노광 장치에 대하여 적합한 특성을 갖지 않는다. 따라서, 종래의 포토레지스트 조성물로부터 얻어진 코팅층을 디지털 노광 장치에 의해 노광할 경우, 포토레지스트 패턴의 신뢰성이 저하될 수 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 디지털 노광 장치의 광원에 대한 감도 및 해상도가 향상된 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 포토레지스트 조성물을 이용한 블랙 매트릭스의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은 바인더 수지 5 중량% 내지 10 중량%, 광중합 모노머 5 중량% 내지 10 중량%, 400nm 내지 410nm 파장범위의 광에 활성화되는 광중합 개시제 1 중량% 내지 5 중량%, 흑색 착색제 5 중량% 내지 10 중량% 및 여분의 용매를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 바인더 수지는 아크릴계 수지 및 카도계 수지를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 아크릴계 수지는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 50,000이며, 메타크릴산, 아크릴산, 크로톤산, 말레산, 비닐 피롤리돈, 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 아릴 메타크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트의 중합에 의해 얻어진다.
일 실시예에서, 상기 카도계 수지는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 10,000이며, 아래의 화학식 1로 나타내지는 고리 구조를 포함한다.
<화학식 1>
Figure 112012063732266-pat00001
일 실시예에서, 상기 카도계 수지와 상기 아크릴계 수지의 중량비는 8:2 내지 5:5이다.
일 실시예에서, 상기 광중합 모노머는, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트, 디-트리메틸프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 메틸에테르 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 3,3,5-트리메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트 또는 트리데실 아크릴레이트를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광중합 개시제는 표부 개시제로서 비스아실포스핀계 화합물, 메타로센계화합물, 모노아실포스핀계 화합물 또는 알파-하이드록시케톤계 화합물을 포함한다. 구체적으로, 상기 광중합 개시제는 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 또는 비스(에타5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일) 비스[2,6-디플루오르-3-(1H-피롤-1-일)페닐)티타늄을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광중합 개시제는 심부 개시제에 대응되는 아세토페논계 화합물을 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 표부 개시제와 상기 심부 개시제의 중량비는 7:3 내지 5:5이다.
일 실시예에서, 상기 흑색 착색제는 카본블랙, 티탄블랙, 아세틸렌블랙, 아닐린블랙, 퍼릴렌블랙, 티탄산스트론튬, 산화크롬 또는 세리아를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 포토레지스트 조성물은 1 중량% 이하의 분산제를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 포토레지스트 조성물은, 상기 광중합 개시제의 중량에 대해서 10 중량% 내지 30 중량%의 증감제를 더 포함하며, 상기 증감제는 디에틸렌티오산톤, 비올란트론, 이소비올란트론, 플루오레세인, 루브렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라센 또는 레불린산을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 포토레지스트 조성물은, 상기 광중합 개시제의 중량에 대해서 50 중량% 이하의 파장 시프터를 더 포함하며, 상기 파장 시프터는 N-(2-페닐-1,3-벤조옥사졸-5-일)나프탈렌-1-카복사마이드 또는 7-(디에틸아미노)-4-(트리플루오르메틸)-2H-크로멘-2-온을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 포토레지스트 조성물은, 1중량% 이하의 첨가제를 더 포함하며, 상기 첨가제는 계면 활성제 또는 접착력 강화제를 포함한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 블랙 매트릭스의 제조 방법에 따르면, 베이스 기판 위에 포토레지스트 조성물을 도포하여 코팅막을 코팅막을 형성한다. 상기 코팅막을 노광하고, 상기 노광된 코팅막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 조성물은 바인더 수지 5 중량% 내지 10 중량%, 광중합 모노머 5 중량% 내지 10 중량%, 400nm 내지 410nm 파장범위의 광에 활성화되는 광중합 개시제 1 중량% 내지 5 중량%, 흑색 착색제 5 중량% 내지 10 중량% 및 여분의 용매를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 코팅막은 마스크를 통하지 않고 광원으로부터 생성된광에 직접 노출된다.
이와 같은 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 블랙 매트릭스의 제조 방법에 따르면, h-라인의 광을 발생하는 광원을 포함하는 디지털 노광 장치에 대한 광특성이 향상되어, 포토레지스트 공정의 신뢰성 및 해상도를 개선할 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 조성물은 증감제 및 파장 시프터를 더 포함함으로써, 광중합 개시제의 석출을 방지하고, 미세 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 조성물은 아크릴계 수지와 함께 카도계 수지를 포함함으로써, 블랙 매트릭스에 적합한 테이퍼 각을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 광중합 개시제로서, 표부 개시제 및 심부 개시제를 함께 사용함으로써, 포토레지스트 패턴의 접착력 및 신뢰도를 개선할 수 있다.
도 1 및 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 매트릭스 및 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2는 도 1의 노광 공정에서 이용되는 디지털 노광 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물에 대해서 설명하고, 첨부한 도면들을 참조하여 상기 포토레지스트 조성물을 이용하여 블랙 매트릭스를 제조하는 방법에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
포토레지스트 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은 바인더 수지, 광중합 모노머, 광중합 개시제, 흑색 착색제 및 용매를 포함한다. 상기 포토레지스트 조성물은 분산제, 증감제, 파장 시프터 및 첨가제 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 포토레지스트 조성물의 성분들 각각에 대해서 구체적으로 설명한다.
(a) 바인더 수지
상기 바인더 수지는 아크릴계 수지를 포함할 수 있으며, 바람직하게, 카도(cardo)계 수지를 더 포함한다. 상기 바인더 수지는 알카리 현상액에 대하여 가용성일 수 있다.
상기 포토레지스트 조성물이 기판 상에 안정적으로 코팅되면서 적절한 밀도를 갖기 위해서, 상기 아크릴계 수지는 중량 평균 분자량이 약 3,000 내지 약 50,000일 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 모노머들의 중합에 의해 얻어질 수 있다. 상기 아크릴계 수지를 얻기위한 모노머의 예로서, 메타크릴산(methacrylic acid), 아크릴산(acrylic acid), 크로톤산(crotonic acid), 말레산(maleic acid), 비닐 피롤리돈(vinyl pyrrolidone), 스티렌(styrene), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 벤질 메타크릴레이트(benzyl methacrylate), 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate), 아릴 메타크릴레이트(aryl methacrylate) 또는 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 따라서, 상기 아크릴계 수지는 2종 이상의 모노머들로부터 얻어진 공중합체일 수 있다.
상기 모노머들의 중합을 위한 열 개시제가 사용될 수 있다. 상기 열 개시제로는, 2,2-아조비스(2,4-디메틸)발레로니트릴(2,2-azobis(2,4-dimethyl)valeronitrile)가 사용될 수 있다. 상기 열 개시제의 함량은, 상기 아크릴계 수지를 제조하기 위한 조성물 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 내지 약 20 중량%일 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 수지의 분자량을 조절하기 위하여, 중합 금지제가 사용될 수 있다. 상기 중합 금지제로는, 4-하이드록시벤조페논(4-hydroxybenzophenone)가 사용될 수 있다. 이때, 상기 중합 금지제의 함량은, 상기 아크릴계 수지를 제조하기 조성물 전체 중량에 대해서 약 1 중량% 이하일 수 있다.
상기 카도계 수지의 분자량은 상기 아크릴계 수지보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 카도계 수지의 중량 평균 분자량은 약 3,000 내지 약 10,000일 수 있다.
상기 카도계 수지는 플루오렌기를 함유한다. 예를 들어, 상기 카도계 수지는 아래의 화학식 1로 나타내지는 고리 구조를 포함한다.
<화학식 1>
Figure 112012063732266-pat00002
구체적으로, 상기 카도계 수지는 아래의 화학식 2로 나타내질 수 있다.
<화학식 2>
Figure 112012063732266-pat00003
화학식 2에서, X는 아래의 화학식 3으로 나타내진다.
<화학식 3>
Figure 112012063732266-pat00004
Y는 말레인산 무수물(maleic anhydride), 숙신산 무수물(succinic anhydride), 시스-1,2,3,6-테트라하이드로프탈산 무수물(cis-1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride), 3,4,5,6-테트라하이드로프탈산 무수물(3,4,5,6-tetrahydrophthalic anhydride), 프탈산 무수물(phthalic anhydride), 이타콘산 무수물(itaconic anhydride), 1,2,4-벤젠트리카복실산 무수물(1,2,4-benzenetricarboxylic anhydride), 메틸-테트라하이드로프탈산 무수물(methyl-tetrahydrophthalic anhydride), 시트라콘산 무수물(citraconic anhydride), 2,3-디메틸말레인산 무수물(2,3-dimethylmaleic anhydride), 1-사이클로펜텐-1,2,-디카복실산 무수물(1-cyclopentene-1,2-dicarboxylic anhydride), 시스(5-노보넨-엔도-2,3-디카복실산 무수물(cis-5-norbonene-endo-2,3-dicarboxylic anhydride) 또는 1,8-나프탄산 무수물(1,8-naphthalic anhydride)의 잔기이다.
Z는 1,2,4,5-벤젠테트라카복실산 이무수물(1,2,4,5-bezenetetracarboxylic dianhydride), 4,4'-바이프탈산 이무수물(4,4'-biphthalic dianhydride), 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실산 이무수물(3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride), 피로멜리트산 이무수물(pyromelitic dianhydride), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카복실산 이무수물(1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride), 1,2,4,5-테트라카복실산 무수물(1,2,4,5-tetracarboxylic anhydide), 메틸노보넨-2,3-디카복실산 무수물(methylnorbonene-2,3-dicarboxylic anhydride), 4,4'-[2,2,2-트리플로로-1-(트리플로로메틸)에틸리덴]디프탈산 무수물(4,4'-[2,2,2-trifluoro-1-(trifluoromethyl)ethylidene]diphthalic anhydride), 4,4'-옥시디프탈산 무수물(4,4`-oxydiphthalic anhydride) 또는 에틸렌글리콜 비스(안하이드로트리멜리테이트)(ethyleneglycol bis(anhydrotrimelitate))의 잔기이다.
상기 포토레지스트 조성물의 광경화에 사용되는 디지털 노광 장치는 종래의 노광 장치와 다른 광원을 사용한다. 따라서, 상기 포로레지스트 조성물이 아크릴계 수지만을 포함하는 경우, 포토레지스트 패턴의 테이퍼 각이 과도하게 증가하거나, 포토레지스트 패턴의 접착력이 저하될 수 있다. 포토레지스트 패턴의 테이퍼 각기 과도하게 증가하는 경우, 차광 능력이 저하되어 블랙 매트릭스로서 적합하지 않다. 본 실시예에 따른 상기 포토레지스트 조성물은 아크릴계 수지에 더하여 카도계 수지를 포함함으로써, 포토레지스트 패턴의 접착력을 증가시키고, 적절한 테이퍼 각을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
상기 카도계 수지의 함량은 상기 아크릴계 수지 보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 카도계 수지와 상기 아크릴계 수지의 중량비는 약 8:2 내지 약 5:5일 수 있다.
상기 바인더 수지의 함량이, 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 5 중량% 미만인 경우, 상기 포토레지스트 조성물로부터 형성되는 코팅막의 형태 안정성이 낮다. 반면, 상기 바인더 수지의 함량이 약 10 중량%를 초과하는 경우, 상기 포토레지스트 조성물의 점도가 증가하고 상기 용매 내에서의 분산성이 저하되어 균일한 두께의 코팅막을 형성하기 어려우며, 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 따라서, 상기 바인더 수지의 함량은, 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 이상 약 10 중량% 이하인 것이 바람직하다.
(b) 광중합 모노머
상기 광중합 모노머는 이중 결합을 포함하며, 광중합 개시제에 의해 생성된 라디칼과 반응한다. 상기 광중합 모노머는 다른 광중합 모노머 또는 바인더 수지와 결합하여 가교 결합을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 광중합 모노머는 아크릴레이트기를 포함할 수 있으며, 상기 아크릴레이트기의 수에 따라 다기능성 모노머(multi-functional monomer) 및 단일 기능성 모노머(mono-functional monomer)를 포함할 수 있다.
상기 다기능성 모노머의 구체적인 예로서는, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(dipentaerythritol hexaacrylate), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate), 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 트리메틸프로판 트리아크릴레이트(trimethylpropane triacrylate), 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트(trimethylpropane trimethacrylate), 글리세롤 트리아크릴레이트(glycerol triacrylate), 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트[tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate triacrylate], 디-트리메틸프로판 테트라아크릴레이트(di-trimethylpropane tetraacrylate), 디펜타에리스리톨 펜타크릴레이트(dipentaerythritol pentaacrylate) 또는 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 단일 기능성 모노머의 구체적인 예로서는, 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), 하이드록시에틸메타크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트(2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate), 디에틸렌글리콜 메틸에테르 메타크릴레이트(diethyleneglycol methylether methacrylate), 하이드록시에틸 아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 하이드록시프로필 아크릴레이트(hydroxypropyl acrylate), 2-페녹시에틸 아크릴레이트(2-phenoxyethyl acrylate), 2-페녹시에틸 메타크릴레이트(2-pheonoxyethyl methacrylate), 3,3,5-트리메틸사이클로헥실 메타크릴레이트(3,3,5-trimethylcyclohexyl methacrylate), 이소보르닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate), 이소보르닐 메타크릴레이트(isobornyl methacrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 이소데실 메타크릴레이트(isodecyl methacrylate), 이소옥틸 아크릴레이트(isooctyl acrylate), 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate), 스테아릴 아크릴레이트(stearyl acrylate), 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(tetrahydrofurfuryl acrylate) 또는 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 광중합 모노머의 함량이, 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 5 중량% 미만인 경우, 바인더 수지의 결합력이 낮아져서 포토레지스트 패턴의 형태 안정성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 광중합 모노머의 함량이 약 10 중량% 미만인 경우, 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 따라서, 상기 광중합 모노머 함량은, 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 이상 약 10 중량% 이하인 것이 바람직하다.
(c) 광중합 개시제
상기 광중합 개시제는 h-라인의 파장 범위, 즉, 약 400 nm 내지 약 410 nm의 파장 범위를 갖는 광에 의해서 활성화되는 화합물을 포함한다. 상기 광중합 개시제는 광에 의해 라디칼(radical)을 발생하고, 이에 따라 상기 포토레지스트 조성물이 광경화될 수 있다.
상기 포토레지스트 조성물의 광경화에 사용되는 디지털 노광 장치는 h-라인의 파장, 약 405nm의 광을 제공하는 광원을 이용하는데, 상기 광중합 개시제는 상기 광원이 제공하는 광에 대한 흡광도가 높다. 따라서, 상기 포토레지스트 조성물은 디지털 노광 장치를 이용한 포토레지스트 패턴의 형성에 적합할 수 있다.
상기 광중합 개시제의 구체적인 예로서는, 비스아실포스핀계 화합물(bisacylphosphine based compound), 메타로센계화합물(metallocene based compound), 모노아실포스핀계 화합물(monoacylphosphine based compound) 또는 알파-하이드록시케톤계 화합물(α-hydroxyketone based compound) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
상기 광중합 개시제의 보다 구체적인 예로서는, Irgacure 819[상품명, Ciba사, 스위스, 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide], Darocur TPO[상품명, Ciba사, 스위스, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide], Irgacure 2100[상품명, Ciba사, 스위스, 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide] 또는 Irgacure 784[상품명, Ciba사, 스위스, 비스(에타5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일) 비스[2,6-디플루오르-3-(1H-피롤-1-일)페닐)티타늄, bis(eta5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis[2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl]titanium] 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 광중합 개시제는 심부 개시제를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 노광 공정에서 광이 직접 입사하는 코팅막의 표면부는 경화가 잘 이루어지나, 코팅막의 하부는 충분히 경화되지 않을 수 있으며, 이에 따라 스큐(skew)가 증가하거나, 코팅막이 리프트 오프(lift-off)될 수 있다.
바람직하게, 상기 포토레지스트 조성물은 심부 개시제를 더 포함함으로써, 스큐를 감소시키고 코팅막의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 상기 심부 개시제는 아세토페논계 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 아세토페논(acetophenone), 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone), 4-에톡시아세토페논(4-ethoxyacetophenone), 3-하이드록시아세토페논(3-hydroxyacetophenone), 3-하이드록시아세토페논(3-hydroxyacetophenone), 4-페녹시아세토페논(4-phenoxyacetophenone) 등을 예로 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기, 비스아실포스핀계 화합물, 메타로센계화합물, 모노아실포스핀계 화합물 및 알파-하이드록시케톤계 화합물은 표부 개시제로 지칭될 수 있다.
상기 표부 개시제의 함량은 상기 심부 개시제 보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 표부 개시제와 상기 심부 개시제의 중량비는 약 7:3 내지 약 5:5일 수 있다.
상기 광중합 개시제의 함량이, 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 1 중량% 미만인 경우, 상기 포토레지스트 조성물의 광반응이 충분히 일어나지 못한다. 또한, 상기 광중합 개시제의 함량이 약 5 중량% 초과인 경우, 상기 포토레지스트 조성물의 광반응 속도를 제어하기 어렵다. 따라서, 상기 광중합 개시제의 함량은, 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서 약 1 중량% 이상 약 5 중량% 이하인 것이 바람직하다.
(d) 흑색 착색제
상기 포토레지스트 조성물은 상기 흑색 착섹제를 포함함으로써, 상기 포토레지스트 조성물로부터 형성된 포토레지스트 패턴이 블랙 매트릭스의 역할을 할 수 있다.
상기 흑색 착색제로는 카본블랙, 티탄블랙, 아세틸렌블랙, 아닐린블랙, 퍼릴렌블랙, 티탄산스트론튬, 산화크롬, 세리아 등을 예로 들 수 있다. 이들은 각각 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 흑색 착색제의 입자 크기는 60 내지 120nm일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 흑색 착색제는 Bk9599(상품명, Tokushiki, 일본)와 같은 흑색 안료, 또는 흑색 염료를 포함할 수 있다.
상기 흑색 착색제의 함량이, 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량에 대하여, 약 5 중량% 미만인 경우, 코팅막의 흡광도(optical density)가 낮아 충분한 차광성을 갖지 못한다. 또한, 상기 흑색 착색제의 함량이 약 10 중량%를 초과하는 경우, 포토레지스트 조성물의 경화를 방해할 수 있다. 따라서, 상기 흑색 착색제의 함량은, 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 이상 약 10 중량% 이하인 것이 바람직하다.
(e) 용매
상기 용매는, 상기 바인더 수지, 상기 광중합 모노머, 상기 광중합 개시제 및 상기 안료 및 상기 분산제를 분산하여 포토레지스트 조성물을 코팅 가능한 용액 상태로 만든다.
상기 용매의 구체적인 예로서는, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(propyleneglycol monomethylether acetate), 에틸에톡시프로피오네이트(ethylethoxypropionate), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(dipropyleneglycol monomethylether acetate), n-부틸아세테이트(n-butylacetate), 이소부틸아세테이트(isobutylacetate), 에틸렌글리콜 모노메틸 아세테이트(ethyleneglycol monomethylacetate), 에틸렌글리콜 n-부틸아세테이트(ethyleneglycol n-butylacetate), 디에틸렌글리콜 디메틸에테르(diethyleneglycol dimethylether), 디프로필렌글리콜 모노메틸아세테이트(dipropyleneglycol monomethylacetate), 디에틸렌글리콜 메틸에테르(diethyleneglycol methylether), 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르(dipropyleneglycol n-butylether), 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르(tripropyleneglycol n-butylether), 트리프로필렌글리콜 메틸에테르(tripropyleneglycol methylether), 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(propyleneglycol methylether acetate), 프로필렌글리콜 디아세테이트(propyleneglycol diacetate), 3-에톡시 프로피온산 메틸(3-ethoxy methyl propionate), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 메틸 셀루솔브 모노메틸 에테르(methylcellusolve monomethylether), 에틸셀루솔브 아세테이트(ethylcellusolve acetate), 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르(diethyleneglycol monomethylether), 메틸에틸케톤(methylethylketone), 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온(4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone), 또는 2-하이드록시-2-메틸프로피온산 에틸(2-hydroxy-2-methylethylproprionate) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 용매는, 상기 바인더 수지, 상기 광중합 모노머, 상기 광중합 개시제 및 상기 착색제를 제외한 여분에 해당하는 함량을 갖는다. 예를 들어, 상기 용매의 함량은 약 65 중량% 내지 약 74 중량%일 수 있다. 상기 용매의 함량은 추가되는 성분의 함량에 따라 감소할 수 있다.
(f) 분산제
상기 분산제는 상기 착색제 입자의 표면을 커버하여 상기 흑색 착색제 사이의 응집을 억제한다.
상기 분산제의 구체적인 예로서는, BYK-200(상품명, BYK-chemie사, 독일), BYK-2001, BYK-161, BYK-163, BYK-160, BYK-161, PD-7000(상품명, CRODA사, 독일), DFKA-4330(상품명, BASF사, 독일), 또는 Disper-650(상품명, Evonik사, 독일) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 분산제의 함량이, 약 1 중량%를 초과하는 경우, 상기 분산제가 상기 포토레지스트 조성물에서 상기 안료의 착색이 방해되어 흡광도가 저하될 수 있다. 따라서, 상기 분산제의 함량은 약 1 중량% 이하인 것이 바람직하다.
(g) 증감제
상기 증감제는 상기 광중합 개시제의 활성화 에너지(activation energy)를 낮출 수 있다. 즉, 상기 증감제가 상기 포토레지스트 조성물의 광흡수율을 증가시킬 수 있으므로, 상기 포토레지스트 조성물이 상기 광중합 개시제와 함께 상기 증감제를 포함하는 경우, 상기 증감제를 포함함에 따라 상기 광중합 개시제의 함량을 줄일 수 있다. 이에 따라, 상기 광중합 개시제의 석출이 방지될 수 있다. 또한, 상기 증감제를 이용하는 경우, 상기 광중합 모노머의 및 상기 용매의 종류를 다양화시킴으로써, 상기 포토레지스트 조성물의 포토 마진을 미세하게 튜닝할 수 있으며, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
상기 증감제의 구체적인 예로서는, 디에틸렌티오산톤(diethylenethioxanthone, DETX), 비올란트론(violanthrone), 이소비올란트론(isoviollanthrone), 플루오레세인(fluoresceine), 루브렌(rubrene), 9,10-디페닐안트라센(9,10-diphenylanthracene), 테트라센(tetracene) 또는 레불린산(levulinic acid) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 증감제의 함량은, 상기 광중합 개시제의 중량에 대해서, 약 10 중량% 내지 약 30 중량% 일 수 있다. 상기 증감제의 함량이 상기 광중합 개시제의 중량에 대해서, 약 10 중량% 미만인 경우, 포토 마진(photo margin)이 향상되기 어려우며, 약 30 중량%를 초과하는 경우, 용해도가 저하될 수 있다.
(h) 파장 시프터(wavelength shifter)
상기 파장 시프터는 상기 광중합 개시제 및 상기 증감제를 조력하여 상기 포토레지스트 조성물의, h-라인의 파장 범위의 광에 대한 감도를 향상시킬 수 있다.
상기 파장 시프터의 구체적인 예로서는, N-(2-페닐-1,3-벤조옥사졸-5-일)나프탈렌-1-카복사마이드[N-(2-phenyl-1,3-benzoxazol-5-yl)naphthalene-1-carboxamide] 또는 7-(디에틸아미노)-4-(트리플루오르메틸)-2H-크로멘-2-온[7-(diethylamino)-4-(trifluoromethyl)-2H-chromen-2-one] 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 파장 시프터의 함량은, 상기 광중합 개시제의 중량에 대해서, 약 50 중량% 이하일 수 있다.
(i) 첨가제
상기 포토레지스트 조성물은 계면 활성제, 접착력 강화제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 상기 포토레지스트 조성물의 전체 중량에 대해서 약 1 중량% 이하를 포함한다. 상기 첨가제의 함량이 약 1 중량%를 초과하는 경우에는 코팅막의 특성이 저하될 수 있다.
(i-1) 계면 활성제(surfactant)
상기 계면 활성제는 상기 포토레지스트 조성물로 형성하는 코팅막과 기판 사이의 계면 장력을 감소시켜, 상기 하부막 또는 상기 기판 상에 상기 코팅막을 균일하게 형성할 수 있다. 상기 계면 활성제의 구체적인 예로서는, FZ-2110(상품명, Dow Corning사, 미국), FZ-2122, BYK-345(상품명, BYK사, 미국), BYK-346, 또는 BYK-34 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
(i-2) 접착력 강화제
상기 접착력 강화제는 상기 기판이 무기물로 형성되는 유리 기판인 경우, 유기물인 상기 포토레지스트 조성물과 상기 유리 기판 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다. 상기 접착력 강화제는 화합물 내에 유기 작용기와 무기 작용기를 모두 포함하는 실란 커플링제 또는 멜라민 가교제 등을 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제의 예로서는, KBM-303(상품명, Shitetsu사, 일본), KBM-403, KBE-402 또는 KBE-40 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 멜라민 가교제의 예로서는, MW-30M(상품명, 비전테크, 한국), MX-706(상품명, 비전테크, 한국) 등을 들 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은 h-라인의 파장대인 약 400 nm 내지 약 410 nm의 파장을 갖는 광에 의해 활성화되는 광중합 개시제를 포함함으로써 h-라인의 광을 발생하는 광원을 포함하는 디지털 노광 장치에 대한 광특성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 조성물은 증감제 및 파장 시프터를 더 포함함으로써, 광중합 개시제의 석출을 방지하고, 미세 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 조성물은 아크릴계 수지와 함께 카도계 수지를 포함함으로써, 블랙 매트릭스에 적합한 테이퍼 각을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 광중합 개시제로서, 표부 개시제 및 심부 개시제를 함께 사용함으로써, 포토레지스트 패턴의 접착력 및 신뢰도를 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은 블랙 매트릭스의 형성에 적합할 수 있으나, 이 외에도 각종 전자 장치의 미세 차광막의 형성에 사용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물을 이용하여 블랙 매트릭스를 형성하는 방법에 대해서 첨부한 도면들을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 매트릭스 및 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이며, 도 2는 도 1의 노광 공정에서 이용되는 디지털 노광 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 베이스 기판(10) 상에 포토레지스트 조성물을 코팅하여 코팅막(20)을 형성한다. 상기 베이스 기판(10)으로는 유리 기판, 소다 라임 기판, 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다.
상기 포토레지스트 조성물은 바인더 수지, 광중합 모노머, 광중합 개시제, 흑색 착색제 및 용매를 포함한다. 상기 포토레지스트 조성물은 분산제, 증감제, 파장 시프터 및 첨가제 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 포토레지스트 조성물은 기설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물과 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 코팅막(20)은 침지, 분무, 회전 또는 스핀 코팅 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 코팅막(20)을 노광하기 전에, 용매를 부분적으로 제거하기 위하여, 상기 코팅막(20)은 프리 베이크(pre-bake)될 수 있다.
이어서, 상기 코팅막(20)이 형성된 상기 베이스 기판(10)을 노광한다. 상기 코팅막(20)을 노광하는 공정에서는, h-라인의 파장 범위를 갖는 광을 이용한다. 구체적으로, 상기 h-라인의 파장 범위는 약 400 nm 내지 약 410 nm일 수 있으며, 보다 구체적으로, 약 405nm의 광일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 h-라인의 파장 범위를 갖는 광을 방출하는 광원을 포함하는 디지털 노광 장치(300, 도 2 참조)를 이용함으로써, 별도의 차광 마스크 없이 상기 코팅막(20)을 노광할 수 있다. 상기 디지털 노광 장치(300)는 광을 제공할 영역과 광을 제공하지 않을 영역을 선택적으로 결정할 수 있다. 즉, 상기 디지털 노광 장치(300)는 별도의 차광 마스크 없이 상기 베이스 기판(10)의 차광 영역(LBA)으로는 광을 제공하지 않고 노광 영역(LEA)으로는 광을 제공한다.
도 2를 참조하면, 상기 디지털 노광 장치(300)는 광을 생성하는 광원(200), 상기 광원(200)이 제공하는 광을 제공받는 광학 헤드(100) 및 상기 광학 헤드(100)로부터 광을 제공받는 스테이지(STA)를 포함할 수 있다. 상기 스테이지(STA) 상에 도 1에 도시된 상기 코팅막(20)이 형성된 상기 베이스 기판(10)이 배치된다. 도 2에서는, 상기 코팅막(20)이 형성된 상기 베이스 기판(10)을 기판(SUB)으로 나타낸다.
상기 광원(200)은 레이저 빔을 상기 광학 헤드(100)로 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 광원(200)은 h-라인의 파장 범위를 갖는 광을 상기 광학 헤드(100)로 제공할 수 있다. 상기 광원(200)이 h-라인의 파장 범위를 갖는 광은, 다른 파장 범위를 갖는 광에 비하여, 상대적으로, 상기 광학 헤드(100)의 마이크로 미러들(122)이 열화 및 산화되는 것을 방지할 수 있다.
상기 광학 헤드(100)는 빔 스플리터(beam splitter, 110), 디지털 마이크로-미러 장치(digital micro-mirror device, 120, 이하, DMD) 및 광학계(130)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 빔 스플리터(110)는 상기 광원(200)에서 제공되는 상기 레이저 빔을 반사 및 투과시킨다. 상기 빔 스플리터(110)에 의해 반사된 레이저 빔은 상기 DMD(120)에 제공된다. 상기 빔 스플리터(110)는 상기 DMD(120)가 제공하는 광을 투과시켜 상기 광학계(130)에 제공할 수 있다.
상기 DMD(120)는 상기 다수의 마이크로-미러들(122)을 포함한다. 상기 마이크로-미러들(122)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 마이크로-미러들(122) 각각이 상기 빔 스플리터(110)로부터 제공받은 광을 반사시킬 수 있다. 상기 DMD(120)는 상기 스테이지(STA)에 놓인 상기 기판(SUB)에 전사될 패턴의 형상에 대한 정보를 포함하는 데이터에 기초하여 상기 빔 스플리터(110)로부터 제공받은 광을 선택적으로 반사할 수 있다. 도시하지 않았으나, 상기 광학 헤드(100)는 상기 데이터에 기초하여 상기 마이크로-미러들(122) 각각을 제어하는 미러 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 미러 제어부는 상기 마이크로-미러들(122)의 온/오프를 조절하는 신호를 출력할 수 있다.
상기 광학계(130)는 다수의 렌즈들을 포함한다. 상기 광학계(130)는 상기 DMD(120)로부터 입사되는 상기 반사 빔들을 다수의 스팟 빔들(spot beams, SB)로 변환시킬 수 있다. 상기 광학계(130)는 상기 DMD(120)로부터 입사되는 상기 반사 빔들을 집광시키고 상기 반사 빔들 간의 거리를 확대시킬 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따라, 상기 베이스 기판(10) 상에 형성된 상기 코팅막(20)이 상기 디지털 노광 장치(300)에 의해 상기 차광 영역(LBA)에서는 광을 제공받지 않고, 상기 노광 영역(LEA)에서는 광을 제공받을 수 있다.
도 3을 참조하면, 광을 제공받지 않은 상기 차광 영역(LBA)의 코팅막(20)을 제거하여, 블랙 매트릭스(25)를 형성한다.
구체적으로, 상기 코팅막(20)에 알칼리 용액 등의 현상액을 제공하면, 상기노광 영역(LEA)의 코팅막(20)은 가교 결합에 의해 알칼리 용액에 용해되지 않으므로, 상기 차광 영역(LBA)의 코팅막(20)은 제거되고, 상기 노광 영역(LEA)의 코팅막(20)은 잔류하여 블랙 매트릭스(25)를 형성한다. 상기 코팅막(20)에 알칼리 용액 등의 현상액을 제공하기 위하여, 침지법, 분사법 등이 이용될 수 있다.
상기 차광 영역(LBA)의 코팅막(20)을 제거한 후, 접착성 등을 증가시키기 위하여, 상기 블랙 매트릭스(20)는 포스트 베이크(post-bake)공정을 거칠 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(25)는 상기 베이스 기판(10)의 제1 방향으로 연장된 제1 스트라이프 패턴과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 스트라이프 패턴을 포함하여, 매트릭스형으로 배치된 다수의 개구부(27)들을 정의할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 블랙 매트릭스(25)가 형성된 베이스 기판(10) 위에 컬러 필터를 형성한다. 상기 컬러 필터는 상기 블랙 매트릭스(20)에 의해 정의된 개구부를 충진하며, 상기 블랙 매트릭스(20)의 적어도 일부를 중첩할 수 있다.
상기 컬러 필터는 서로 다른 색상을 갖는 복수의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 컬러 필터는 적색을 나타내는 제1 컬러 필터(32), 녹색을 나타내는 제2 컬러 필터(34) 및 청색을 나타내는 제3 컬러 필터(36)를 포함할 수 있다. 상기 제1 컬러 필터(32), 상기 제2 컬러 필터(34) 및 상기 제3 컬러 필터(36)는 각각 다른 포토레지스트 조성물로부터 형성된다.
예를 들어, 적색 안료를 포함하는 제1 포토레지스트 조성물을 상기 베이스 기판(10) 위에 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 거처, 제1 컬러 필터(32)를 형성하고, 녹색 안료를 포함하는 제2 포토레지스트 조성물을 상기 베이스 기판(10) 위에 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 거처, 제2 컬러 필터(34)를 형성하고, 청색 안료를 포함하는 제3 포토레지스트 조성물을 상기 베이스 기판(10) 위에 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 거처, 제3 컬러 필터(36)를 형성한다. 상기 상기 제1 컬러 필터(32), 상기 제2 컬러 필터(34) 및 상기 제3 컬러 필터(36)는 부분적으로 서로 중첩될 수 있다.
상기 제1 컬러 필터(32), 상기 제2 컬러 필터(34) 및 상기 제3 컬러 필터(36)는 디지털 노광 장치를 이용하여 형성되거나, 마스크를 이용하는 종래의 노광 장치를 이용하여 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 컬러 필터 위에 평탄화막(40) 및 투명 전극(50)을 형성한다. 상기 평탄화막(40)은 상기 컬러 필터에 의해 발생하는 단차를 보상하기 기판을 평탄화한다. 상기 투명 전극(50)은 상기 평탄화막(50) 위에 형성되며, 표시 패널에서 공통 전극의 기능을 할 수 있다.
예를 들어, 상기 평탄화막(40)은 아크릴 수지, 페놀 수지 또는 폴리이미드 수지 등을 포함하는 유기 절연막일 수 있으며, 상기 투명 전극(50)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO)을 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 디지털 노광 장치에 적합한 포토레지스트 조성물을 이용하여 블랙 매트릭스 및 표시 기판을 제조할 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 블랙 매트릭스는, 컬러 필터 및 대향 전극과 함께 동일한 기판 상에 형성되나, 목적하는 표시 패널의 구조에 따라, 컬러 필터 및 대향 전극 중 적어도 하나는 생략될 수 있으며, 상기 블랙 매트릭스는 TFT를 포함하는 어레이 기판에 형성될 수도 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 표시 장치와 같은 전자 장치에서의 차광막의 제조에 이용될 수 있다.
10: 베이스 기판 20: 코팅막
25: 블랙 매트릭스 32, 34, 36 : 컬러 필터
300: 디지털 노광 장치 200: 광원
100: 광학계 LBA: 차광 영역
LEA: 노광 영역

Claims (20)

  1. 바인더 수지 5 중량% 내지 10 중량%;
    광중합 모노머 5 중량% 내지 10 중량%;
    400nm 내지 410nm 파장범위의 광에 활성화되는 광중합 개시제 1 중량% 내지 5 중량%;
    흑색 착색제 5 중량% 내지 10 중량%; 및
    여분의 용매를 포함하고,
    상기 광중합 개시제는, 비스아실포스핀계 화합물, 메타로센계화합물, 모노아실포스핀계 화합물 및 알파-하이드록시케톤계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 표부 개시제 및 심부 개시제로서 아세토페논계 화합물을 포함하고,
    상기 표부 개시제와 상기 심부 개시제의 중량비는 7:3 내지 5:5이고,
    상기 광중합 개시제의 중량에 대해서 50 중량% 이하의 파장시프터를 더 포함하며, 상기 파장 시프터는 N-(2-페닐-1,3-벤조옥사졸-5-일)나프탈렌-1-카복사마이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지는 아크릴계 수지 및 카도계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 아크릴계 수지는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 50,000이며,
    메타크릴산, 아크릴산, 크로톤산, 말레산, 비닐 피롤리돈, 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 아릴 메타크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 중합으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 카도계 수지는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 10,000이며, 아래의 화학식 1로 나타내지는 고리 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
    <화학식 1>
    Figure 112012063732266-pat00005
  5. 제2항에 있어서, 상기 카도계 수지와 상기 아크릴계 수지의 중량비는 8:2 내지 5:5인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광중합 모노머는, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트, 디-트리메틸프로판 테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 메틸에테르 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 3,3,5-트리메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트 및 트리데실 아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 표부 개시제는 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 및 비스(에타5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일) 비스[2,6-디플루오르-3-(1H-피롤-1-일)페닐)티타늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 흑색 착색제는 카본블랙, 티탄블랙, 아세틸렌블랙, 아닐린블랙, 퍼릴렌블랙, 티탄산스트론튬, 산화크롬 및 세리아로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 1 중량% 이하의 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광중합 개시제의 중량에 대해서 10 중량% 내지 30 중량%의 증감제를 더 포함하며, 상기 증감제는 디에틸렌티오산톤, 비올란트론, 이소비올란트론, 플루오레세인, 루브렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라센 및 레불린산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 계면 활성제 및 접착력 강화제로 이루어진 그룹에서 선택된적어도 하나를 포함하는, 1중량% 이하의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  16. 베이스 기판 위에, 바인더 수지 5 중량% 내지 10 중량%, 광중합 모노머 5 중량% 내지 10 중량%, 400nm 내지 410nm 파장범위의 광에 활성화되는 광중합 개시제 1 중량% 내지 5 중량%, 흑색 착색제 5 중량% 내지 10 중량% 및 여분의 용매를 포함하는 포토레지스트 조성물을 도포하여 코팅막을 형성하는 단계;
    상기 코팅막을 h-라인의 파장 범위를 갖는 광으로 노광하는 단계; 및
    상기 노광된 코팅막을 현상하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 광중합 개시제는, 비스아실포스핀계 화합물, 메타로센계화합물, 모노아실포스핀계 화합물 및 알파-하이드록시케톤계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 표부 개시제 및 심부 개시제로서 아세토페논계 화합물을 포함하고,
    상기 표부 개시제와 상기 심부 개시제의 중량비는 7:3 내지 5:5이고,
    상기 포토레지스트 조성물은, 상기 광중합 개시제의 중량에 대해서 50 중량% 이하의 파장시프터를 더 포함하며, 상기 파장 시프터는 N-(2-페닐-1,3-벤조옥사졸-5-일)나프탈렌-1-카복사마이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 코팅막은 마스크를 통하지 않고 광원으로부터 생성된광에 직접 노출되는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 바인더 수지는 아크릴계 수지 및 카도계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 매트릭스의 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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