KR20090039930A - 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 Download PDF

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KR20090039930A
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 금속과의 밀착성이 개선되고, 유기 고분자, 감광성 물질 및 하기 화학식 1로 표시되는, 말단에 이소시아네이트기가 함유된 실란계 커플링제를 함유하는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.
<화학식 1>
Figure 112007074859666-PAT00001
포토레지스트, 실란계 커플링제

Description

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{Photoresist composition and pattern forming method using the same}
본 발명은 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토레지스트 조성물에 이소시아네이트기를 함유한 실란계 커플링제를 첨가함으로써, 금속과의 밀착성을 현저히 개선할 수 있고, 투과형 또는 반투과형인 유기 절연막으로도 이용할 수 있는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
평판표시소자 및 반도체 소자의 제조공정에는 실리콘 기판이나 유리기판이 사용되고 있다. 이런 기판에는 용도에 따라 금속막, 비금속막 및 절연막 등이 증착된다. 이러한 막들의 증착은 CVD, 스퍼터링, 진공증착 등의 방법을 이용할 수 있다. 포토레지스트 조성물은 이러한 막 상에 도포되어 패턴을 형성한다. 형성된 포토레지스트 패턴은, 예를 들면, 식각 보호막(마스크)으로서 사용되고, 포토레지스트 패턴을 갖는 기판에는 건식식각, 또는 습식식각에 의해서 미세 요철 패턴을 형 성한다.
상술한 식각방법은, 도포되는 포토레지스트 조성물과 기판과의 밀착성이 중요하다. 왜냐하면, 이들의 밀착성이 양호하지 않으면, 패턴의 붕괴나 박리가 일어나기 때문이다. 이러한 현상이 발생하면, 식각에 의해 형성된 배선에, 배선의 절단이나 단락 등의 문제가 발생하여 양산공정에서 제품 수율이 저하되는 원인이 된다.
이러한 포토레지스트 조성물과 기판과의 밀착성을 개선하기 위하여, 종래의 밀착성 향상제를 포토레지스트 조성물에 첨가하는 것은 공지되어 있다. 그러나, 포토레지스트 조성물의 보존 안정성 및 밀착성은 여전히 개선될 필요가 있다.
한편, 평판표시장치 중 하나인 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)는 TFT-어레이(TFT-array)가 형성된 유리기판과 컬러 필터가 형성된 유리기판을 일정한 간격을 유지할 수 있도록 합착한 후 두 장의 유리 기판 사이에 액정을 주입하여 패널을 형성한 후 전기적인 신호를 인가하여 디스플레이 하는 것을 말한다. 이러한 LCD 패널은 능동적으로 발광을 하지 못하므로, 빛을 낼 수 있는 별도의 광원이 필요하다. 이것을 배면 광원(Back-light)이라고 부른다.
TFT-LCD는 저소비 전력과 고휘도를 구현하는 것이 특히 중요하다. 저소비 전력을 달성하는 방법으로는 구동 회로 기술, 배면 광원 기술, 패널 기술로 구분할 수 있다. 패널 관련된 기술은 편광판의 투과 효율 향상, 칼라필터의 투과율 향상, TFT-어레이의 개구율, 즉 빛이 통과하는 영역의 증가가 필요하다. 개구율은 전체 표면적에 대한 열려 있거나 투명한 부분의 비율을 말한다.
최근 TFT-LCD에 대한 결과는 광시약각과 화소 개구율의 개선에 그 초점이 맞혀져 있으며, 이때 높은 개구율은 고휘도를 구현하여 배면 광원의 전력 소비를 줄여준다. 현재까지 80%이상의 개구율을 얻을 수 있는 정도로 연구가 수행되어왔으며, 대부분 블랙 매트릭스 온 TFT-어레이 콘셉트(Black matrix on TFT-array concept)에 기초하고 있다.
현재, 개구율의 증가를 통한 저소비 전력과 고휘도를 달성하기 위한 여러 설계 및 공정 개발이 이루어지고 있다. 이를 위하여 1세대 기술은 실리콘 질화막(SiNx)을 보호층으로 형성하기 위하여 고가의 진공 장비인 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD)과 건식 식각 장비(Dry etcher)가 요구 되었다. 그러나, 보호층으로 유기 절연막을 이용한 2세대 기술부터는 진공 장비 없이 공정 수행이 가능하여 장비 투자 비용이 절감되고 공정 진행수가 감소하였으며, 클린룸(Clean room) 면적의 감소를 가져오게 됨으로써 생산성 증가를 기대할 수 있게 되었다.
하지만, 유기절연막과 박막트랜지스터의 소오스/드레인 전극과의 밀착성이 우수하지 못하여, 유기절연막이 박리되는 현상이 발생하는 문제점이 발생하게 되었다.
이에 본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 포토레지스트 조성물의 제안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 기술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 말단에 이소시아네이트기를 함유한 실란계 커플링제를 포토레지스트 조성물에 함유시킴으로써 금속이 증착된 기판과의 밀착성이 현저하게 개선될 수 있다. 또한 고감도화, 내열성, 내화학성 등을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 포토레지스트 조성물은 전기적 특성이 향상되고, 포토리소그래피 공정 중 고감도화를 이루면서 높은 현상 잔막율과 우수한 패턴 형성이 가능하며, 식각성 및 광투과율이 뛰어난 유기 절연막으로 이용될 수 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 유기 고분자; 감광성 물질; 하기 화학식 1로 표시되는, 말단에 이소시아네이트기가 함유된 실란계 커플링제; 및 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure 112007074859666-PAT00002
상기 화학식 1에서,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로 알킬기이다
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는, 말단에 이소시아네이트기가 함유된 실란계 커플링제를 함유함으로써, 고감도와 보존 안정성이 우수한 포토레지스트 조성물을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 현재 문제가 되고 있는 금속이 증착된 기판과의 밀착성을 현저히 향상 시킴으로써 평판표시장치의 유기 절연막 및 I, G, H-선 포토레지스트 등 광범위하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
1. 포토레지스트 조성물
본 발명의 포토레지스트 조성물에 함유되는 유기 고분자는 알칼리 가용성 수지가 바람직하다. 상기 유기 고분자로는 특별히 한정하지 않으나, 아크릴계 공중합체, 폴리에스테르계 공중합체 및 폴리스티렌계 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 함유할 수 있다. 상기 유기 고분자로는 아크릴계 공중합체를 이용하는 것이 바람직한데, 이 중 메타크릴계 공중합체가 가장 바람직하다.
상기 유기 고분자는 필요에 따라서 내화학성 및 내에칭성을 부여하기 위하여 아릴 사이클릭 구조인 사이클릭 헥산, 또는 경화기인 에폭시 또는 옥세탄 구조를 도입하는 것이 바람직하다. 상술한 구조들이 도입된 유기 고분자는 페놀 또는 크레졸 등과 알데히드류로부터 제조된 노볼락 수지, 폴리비닐알콜, 폴리비닐알킬에테르, 스티렌과 아크릴산의 공중합체, 메타아크릴산과 메타아크릴산 알킬에스테르와의 공중합체, 히드록시 스틸론의 중합체, 폴리비닐히드록시 벤조에이트, 폴리비닐히드록시벤젠, 및 카르복실기를 갖는 단량체를 포함하는 중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 이 중에서 카르복실기를 갖는 단량체를 포함하는 공중합체가 바람직하다.
상기 카르복실기를 갖는 단량체는 특별히 한정하지 않으나, 분자 내에 1개 이상의 카르복실기를 갖는 불포화 카르복실산인 불포화 모노카르복실산 또는 불포화 디카르복실산일 수 있다. 이들의 구체적인 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸말산 등을 들 수 있다. 상기 카르복실기를 갖는 단량체는 탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 화합물이며, 각각 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기 고분자 내에 필요에 따라서 상기 카르복실기를 갖는 단량체를 포함하는 중합체가 단독으로 도입될 수 있지만, 카르복실기를 갖는 단량체와 다른 단량체로 이루어진 공중합체로 도입되는 것이 바람직하다. 상기 다른 단량체는 탄소-탄소 불포화 결합을 갖고 있고, 카르복실기를 갖는 단량체와 공중합할 수 있는 단량체이다. 상기 다른 단량체는 특별히 한정하지 않으나, 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복실레이트 화합물, 불포화 아미노알킬 카르복실레이트 화합물, 불포화 글리시딜 카르복실레이트 화합물, 비닐 카르복실레이트 화합물, 비닐 시아나이드 화합물 및 불포화 옥세탄 카르복실레이트 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물의 구체적인 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔 등을 들 수 있다. 상기 불포화 카르복실레이트 화합물의 구체적인 예로는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 불포화 아미노알킬 카르복실레이트 화합물의 구체적인 예로는 아미노에틸 아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 불포화 글리시딜 카르복실레이트 화합물의 구체적인 예로는 글리시딜 메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 비닐 카르복실레이트 화합물의 구체적인 예로는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 등을 들 수 있다. 상기 비닐 시아나이드 화합물의 구체적인 예로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, α-클로로아크릴로니트릴 등을 들 수 있다. 상기 불포화 옥세탄 카르복실레이트 화합물의 구체적인 예로는 3-메틸-3-아크릴옥시 메틸 옥세탄, 3-메틸-3-메타크릴옥시 메틸 옥세탄, 3-에틸-3-아크릴옥시 메틸 옥세탄, 3-에틸-3-메타크릴옥시 메틸 옥세탄, 3-메틸-3-아크릴옥시 에틸 옥세탄, 3-메틸-3-메타크릴옥시 에틸 옥세탄, 3-메틸-3-아크릴옥시 에틸 옥세탄 및 3-메틸-3-메타크릴옥시 에틸 옥세탄 등을 들 수 있다.
상기 카르복실기를 갖는 단량체와 다른 단량체로 이루어진 공중합체는 특별히 한정하지 않으나, 3-에틸-3-메타크릴옥시 메틸 옥세탄/벤질 메타크릴레이트/ 메타크릴산 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시 메틸 옥세탄/벤질 메타크릴레이트/메타크릴산/스티렌 공중합체, 3-에틸-3-메타크릴옥시 메틸 옥세탄/메틸 메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체 및 3-에틸-3-메타크릴옥시 메틸 옥세탄/메틸 메타크릴레이트/메타크릴산/스티렌 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
상기 유기 고분자는 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 50중량% 함유된다. 바람직하게는 10 내지 30 중량%로 함유된다. 상기 유기 고분자가 5 내지 50중량%로 함유되면, 알칼리 수용액에 대한 적당한 용해성을 가지며, 현상 잔막율이 우수한 효과가 있다.
본 발명의 포토레지스트 조성물에 함유되는 감광성 물질은, 종래에 감광성 물질로 사용되고 있는 물질은 모두 사용 가능하다. 공지된 퀴논디아지드를 갖는 감광성 물질을 어느 것이라도 사용 가능하나, 나프토퀴논-1,2-디아지드-5-설포닐클로라이드, 또는 나프토퀴논-1,2-디아지드-4-설포닐클로라이드와 축합 가능한 관능기를 갖는 화합물을 병용할 수 있다. 이러한 화합물은 특별히 한정하지 않으나, 페놀, 파라메톡시 페놀, 하이드록시페논, 2,4-디하이드록시벤조페논 및 아닐린으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 그 중 하이드록실계 화합물인 하이드록시페논 및 2,4-디하이드록시벤조페논이 특히 바람직하다.
상기 감광성 물질은 조성물 총중량에 대하여 10 내지 30 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 감광성 물질이 10 내지 30 중량%로 함유되면, 감도가 우수 해져 패턴 프로파일이 우수해지는 이점이 있다.
본 발명의 포토레지스트 조성물에 함유되는 실란계 커플링제는 하기 화학식 1로 표시되는, 말단에 이소시아네이트기를 함유한다. 상기 실란계 커플링제는 무기물과의 반응을 통해 금속이 증착된 기판과의 밀착성을 우수하게 한다.
<화학식 1>
Figure 112007074859666-PAT00003
상기 화학식 1에서 R1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로 알킬기이다.
상기 실란계 커플링제는 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필메톡시실란, 3-이소시아네이트에틸트리에톡시실란, 3-이소시아네이트에틸트리메톡시실란, 3-이소시아네이트부틸트리에톡시실란, 3-이소시아네이트부틸트리메톡시실란, 3-이소시아네이트옥시에틸에톡시실란, 3-이소시아네이트옥시에틸메톡시실란, 디이소시아네이트에톡시에틸실란, 디이소시아네이트메톡시에틸실란, 디이소시아네이트에톡시프로필실란 및 디이소시아네이트메톡시프로필실란로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이다.
상기 실란계 커플링제의 함량은 조성물의 총 중량에 대하여, 3 내지 5중량%로 함유된다. 상기 실란계 커플링제가 3 내지 5 중량%로 함유되면, 기판과의 접착력이 우수해져 패턴 뜯김 현상이 발생하지 않으며, 포토레지스트 조성물의 보존 안정성이 우수해지는 이점이 있다.
본 발명의 포토레지스트 조성물에 함유되는 용매는, 상기 유기 고분자, 감광성 물질 및 실란계 커플링제를 용해시키기 적당한 용매인 것이 바람직하다.
상기 용매는 공지의 포토레지스트 조성물에 이용되는 것이면 특별히 한정하지 않으나, 케톤계 용매, 셀로솔브계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 프로필렌글리콜모노알킬에테르 아세테이트류 용매 및 방향족 탄화수소류 용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
상기 케톤계 용매의 구체적인 예로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논 등을 들 수 있다. 상기 셀로솔브계 용매의 구체적인 예로는 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 메틸셀로솔브 아세테이트 등을 들 수 있다. 상기 에테르계 용매의 구체적인 예로는 테트라하이드로푸란, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르 등을 들 수 있다. 상기 에스테르계 용매의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜모노에틸에스테르, 아세테이트에틸렌글리콜모노에틸에스테르 등을 들 수 있다. 상기 프로필렌글리콜모노알킬에테르 아세테이트류 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜모노에틸에테르 아세테이트 등을 들 수 있다. 상기 방향족 탄화수소류 용매의 구체적인 예로는 락트산메틸, 락트산에틸 등의 락트산 에스테르류; 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있다.
상기 용매의 함유량은 원하는 포토레지스트막의 두께에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 포토레지스트 조성물은 열산 발생제를 더 함유할 수 있다. 상기 열산 발생제는 가열에 의해 산을 발생시켜 산촉매 중합 반응을 촉진하는 역할을 수행한다. 또한 열 경화를 위한 열처리 공정의 수행 시 산을 발생시킴으로써 막의 경화를 촉진시키는 작용을 수행한다. 상기 열산 발생제로는 특별히 한정하지 않으나, 하기 화학식 2로 표시되는 술포닉 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
<화학식 2>
Figure 112007074859666-PAT00004
상기 화학식 2에서, R2는 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
상기 열산발생제는 조성물 총중량에 대하여, 0.1 내지 5중량%로 함유되며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3중량%로 함유된다. 상기 열산발생제가 0.1 내지 5중량%로 함유되면, 포토레지스트 조성물과 기판 또는 금속과의 접착성이 우수하며, 잔막율도 일정하게 유지되는 이점이 있다.
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는, 말단에 이소시아네이트기가 함유된 실란계 커플링제를 함유함으로써, 고감도와 보존 안정성이 우수한 포토레지스트 조성물을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 현재 문제가 되고 있는 금속이 증착된 기판과의 밀착성을 현저히 향상 시킴으로써 평판표시장치의 유기 절연막 및 I, G, H-선 포토레지스트 등 광범위하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
2. 포토레지스트 조성물을 이용한 패턴형성방법.
본 발명의 포토레지스트 조성물을 기판 상에 도포하여 포토레지스트막을 형성한다. 상기 도포방법은 침지, 분무, 회전 및 스핀 코팅을 포함하는 통상적인 방법으로 수행할 수 있다. 예를 들면 스핀 코팅하는 경우 포토레지스트 용액의 고체함량을 스피닝 장치의 종류와 방법에 따라 적절히 변화시킴으로써 목적하는 두께의 포토레지스트막을 형성할 수 있다.
상기 포토레지스트막을 20℃ 내지 100℃의 온도로 프리베이크(prebake)를 수행할 수 있다. 상기 선굽기는 포토레지스트 조성물 중 고체 성분을 열분해시키지 않으면서, 용매를 증발시키기 위하여 수행하는 것이다. 일반적으로 선굽기 공정을 통하여 용매의 농도를 최소화하는 것이 바람직하며, 따라서 이러한 처리는 대부분의 용매가 증발되어 포토레지스트 조성물의 얇은 피복막이 기판에 남을 때까지 수행한다.
이어서, 포토레지스트막이 형성된 기판을 적당한 마스크 또는 형판 등을 사용하여 빛, 특히 자외선에 선택적으로 노광한다.
상기 노광된 포토레지스트막을 포함하는 기판을 알칼리성 현상 수용액에 충분히 침지시킨 다음, 빛에 노출된 부위 또는 비노출 부위의 포토레지스트막이 전부 또는 거의 대부분 용해될 때까지 방치한다. 상기 알카리성 현상 수용액으로는 특별히 한정하지 않으나, 알카리 수산화물, 수산화암모늄 또는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH)를 함유하는 수용액을 이용할 수 있다.
상기 노광 또는 비노광된 부위가 용해되어 제거되어 포토레지스트 패턴이 형성된 기판을 현상액으로부터 꺼낸 후, 포토레지스트막의 접착성 및 내화학성을 증진시키는 하드베이크(hardbake) 공정을 수행할 수 있다. 상기 후굽기 공정은 바람직하게는 포토레지스트 막의 연화점 이하의 온도에서 이루어지며, 바람직하게는 약 100 내지 150℃의 온도에서 수행할 수 있다.
이어서, 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 기판을 식각용액을 이용한 습식식각 또는 기체플라즈마를 이용한 건식식각을 이용하여 식각한다. 이때, 포토레지스트 패턴의 하부에 위치한 기판은 보호된다. 이와 같이 기판을 처리한 후 적절한 스트리퍼로 포토레지스트 패턴을 제거함으로서 기판에 패턴을 완성한다.
도 1은 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조한 장치의 일실시예인 액정표시장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치는 박막트랜지스터 표시판(100), 상기 박막트랜지스터 표시판(100)에 대향하여 위치하는 공통전극 표시판(300), 및 상기 박막트랜지스터 표시판(100)과 상기 공통전극 표시판(300) 사이에 위치한 액정층(200)을 포함한다.
상기 박막트랜지스터 표시판(100)은 유리, 석영 등의 투명 기판 상에 다수의 박막트랜지스터 어레이 및 화소전극(170)을 포함하는 기판이다. 여기서, 상기 박막트랜지스터 어레이는 기판(110) 상에 위치한 게이트 전극(120), 상기 게이트 전극(120) 상에 위치한 게이트 절연막(130), 상기 게이트 전극(120)과 대응되는 상 기 게이트 절연막(130) 상에 위치하는 반도체층(140), 저항성 접촉층(150), 및 상기 저항성 접촉층(150)과 전기적으로 연결된 소오스/드레인 전극(160a, 160b)을 포함한다.
상기 게이트 전극(120)은 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(130)은 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용한 유기절연막, 또는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 무기절연막으로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(140)은 비정질 실리콘으로 형성할 수 있으며, 상기 저항성 접촉층(150)은 n형 또는 p형 불순물이 도핑된 비정질 실리콘일 수 있다. 상기 소오스/드레인 전극(160a, 160b)은 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 박막트랜지스터 어레이 상부에는 상기 드레인 전극(160b)을 노출시키는 콘택홀(170a)을 포함하는 보호막(170)이 위치한다. 여기서, 상기 보호막(170)은 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용한 유기절연막, 또는 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막 등의 무기절연막으로 형성할 수 있다.
상기 보호막(170) 상에는 상기 콘택홀(170a)을 통하여 상기 드레인 전극(160b)과 전기적으로 연결되는 화소전극(180)이 위치한다. 상기 화소전극(180)은 ITO, IZO 등의 투명도전막으로 형성된다. 상기 화소전극(180) 상에는 배향막(미도시)이 위치한다.
본 명세서에는 박막트랜지스터 어레이에 바텀게이트 박막트랜지스터를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 탑게이트 박막트랜지스터도 이용 가능하다.
상기 공통 전극 표시판(300)은 투명기판(310) 상에 블랙매트릭스(320), 칼라필터(330), 및 공통전극(340)을 포함한다.
상기 블랙매트릭스(320)는 상기 박막트랜지스터 어레이와 대응되는 영역에 위치하며, 난반사되는 빛을 흡수하는 역할을 수행한다. 상기 칼라필터(330)는 적색, 녹색, 청색으로 이루어지며, 상기 공통전극(340)은 ITO, IZO 등의 투명도전막으로 형성된다. 상기 공통전극(340) 상에는 배향막(미도시)이 위치한다.
상기 액정층(200)은 액정분자(210)를 포함하며, 액정분자(210)은 화소전극(180)과 공통전극(340) 사이에 전계가 인가되지 않은 상태에서 그 방행자가 박막트랜지스터 표시판(100)과 공통전극 표시판(300)에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있고, 음의 유전율 이방성을 가진다.
본 명세서에는 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조한 장치로 액정표시장치를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 유기전계발광소자에도 적용 가능하다.
이하, 실시예에 의해서 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 16, 및 비교예 1 및 2: 포토레지스트 조성물의 제조
표 1에 제시된 물질을 제시된 조성비로 포토레지스트 조성물을 제조하였다. 이 조성물은 I, G, H-선 유기 절연막 조성물로서, 0.2㎛ 기공 크기의 필터를 사용하여 여과하였다.
구분 유기 고분자 (중량%) 감광성 물질 (중량%) 실란계 커플링제 (중량%) 용매 (중량%)
실시예1 A 16 B 4 C 3 D 잔량
실시예2 A 16 B 4 C 3.25 D 잔량
실시예3 A 16 B 4 C 3.75 D 잔량
실시예4 A 16 B 4 C 4 D 잔량
실시예5 A 16 B 4 C 4.5 D 잔량
실시예6 A 16 B 4 C 5 D 잔량
실시예7 A 17 B 4 C 4.5 D 잔량
실시예8 A 18 B 4 C 4.5 D 잔량
실시예9 A 16 B 3 C 4.5 D 잔량
실시예10 A 16 B 4 C 4.5 D 잔량
실시예11 A 18 B 4 C 4.5 D 잔량
실시예12 A 18 B 5 C 4.5 D 잔량
실시예13 A 18 B 7 C 4.5 D 잔량
실시예14 A 18 B 5 C 4.5 D 잔량
실시예15 A 19 B 5 C 4.5 D 잔량
실시예16 A 20 B 5 C 4.5 D 잔량
비교예1 A 16 B 4 - - D 잔량
비교예2 A 16 B 6 - - D 잔량
A: 아크릴 공중합체 알칼리 가용성 수지(제조사: 다이셀 화학, 제품명: SD-1087)
B: 나프토퀴논 디아지드계 화합물(제조사: 동양합성공업, 제품명: TS-200)
C: 화학식 1로 표시되는, 이소시아네이트기가 함유된 실란계 커플링제 (제조사: 신월실리콘<信越실리콘>, 제품명: KBE-9007)
D: 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르
시험예1 : 포토레지스트 조성물의 성능 테스트
실리콘 웨이퍼에, 실시예 1 내지 실시예 16, 비교예 1, 및 비교예 2의 포토레지스트 조성물을 스핀 코팅하고, 핫플레이트에서 100℃, 120초의 조건으로 프리베이크(prebake)를 수행하여, 막두께 3.60㎛의 포토레지스트막을 형성하였다. 포토레지스트막이 형성된 웨이퍼를 I-선 스테퍼를 이용하여 마스크 노광하였다. 0.4중량％　테트라메틸 암모늄 히드록사이드(TMAH) 수용액에서 40초간 현상하였고, 현상 후 잔막율과 밀착성을 측정하였다. 다시 마스크 얼라이너 노광기로 전면 노광을 실시한 후 드라잉 오븐(Drying Oven)에서 220℃, 1시간 동안 하드베이크(Hard Bake)를 실시한 후의 패턴의 단면을 전자 현미경으로 관찰하고 잔막율 및 투과율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에서, 실효 감도는 3.0㎛의 도트 패턴에서 CD 크기가 일치되는 노광량을 나타내었다. 밀착성은 2가지 방법을 통해 살펴보았다. 첫번째 방법은 HMDS처리를 하지 않은 실리콘 웨이퍼에서 도트 패턴을 관찰하여 기판과의 떨어짐 정도를 나타내었다. 두번째 방법은 JIS K5400을 이용한 테이프 필링 테스트를 실시하여, 격자의 뜯김의 정도를 나타내었다.
실효 감도 (msec) 현상후 잔막율(%) 밀착성
실시예1 170 76.80 ○
실시예2 171 80.60 ○
실시예3 173 84.00 ○
실시예4 175 88.20 ○
실시예5 175 94.20 ○○
실시예6 174 98.02 ○○
실시예7 177 88.1 ○○
실시예8 173 82.9 ○○
실시예9 169 72.6 ○○
실시예10 175 97.8 ○○
실시예11 175 96.8 ○○
실시예12 180 97.8 ○○
실시예13 194 98.6 ○○
실시예14 183 97.8 ○○
실시예15 183 96.4 ○○
실시예16 182 95.5 ○○
비교예1 179 95.9 ×
비교예2 188 97.7 ×
○○: 100%의 도트패턴 존재
○: 70%초과 85%이하의 도트패턴 존재
△: 50%초과 70%이하의 도트패턴 존재
×: 50%이하의 도트패턴 존재
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 16의 포토레지스트 조성물은 실효 감도가 우수하고, 또한 밀착성이 매우 양호한 것을 알 수 있다. 반면에, 비교예 1 및 2의 포토레지스트 조성물은 실효 감도 및 현상 후 잔막율은 양호하나, 밀착성이 모두 불량한 것을 알 수 있다.
도 2는 JIS K5400 방법에 의거한 실시예 5의 포토레지스트 조성물을 이용한 포토레지스트막의 밀착성 평가 결과를 도시한 광학 사진이다.
도 2를 참조하면, 실시예 5의 포토레지스트 조성물을 이용하였을 때, 포토레지스트 패턴과 기판과의 밀착성이 우수하여 패턴이 정교하게 형성된 것을 알 수 있다.
도 3은 JIS K5400 방법에 의거한 비교예 1의 포토레지스트 조성물을 이용한 포토레지스트막의 밀착성 평가 결과를 도시한 광학 사진이다.
도 3을 참조하면, 비교예 1의 포토레지스트 조성물을 이용하면, 포토레지스트 패턴과 기판과의 밀착성이 우수하지 못하여, 원하는 패턴이 형성되지 않아 얼룩이 형성된 것을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용한 장치의 실시예인 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 JIS K5400 방법에 의거한 실시예 5의 포토레지스트 조성물을 이용한 포토레지스트막의 밀착성 평가 결과를 도시한 광학 사진이다.
도 3은 JIS K5400 방법에 의거한 비교예 1의 포토레지스트 조성물을 이용한 포토레지스트막의 밀착성 평가 결과를 도시한 광학 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 박막트랜지스터 표시판 110: 기판
120: 게이트 전극 130: 게이트 절연막
140: 반도체층 150: 저항성 접촉층
160a: 소오스 전극 160b: 드레인 전극
170: 보호막 170a: 콘택층
180: 화소전극 200: 액정층
210: 액정분자 300: 공통 전극 표시판
310: 기판 320: 블랙 매트릭스
330: 칼라필터 340: 공통전극

Claims (10)

  1. 유기 고분자;
    감광성 물질;
    하기 화학식 1로 표시되는, 말단에 이소시아네이트기가 함유된 실란계 커플링제; 및
    용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
    <화학식 1>
    Figure 112007074859666-PAT00005
    상기 화학식 1에서,
    R1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로 알킬기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 포토레지스트 조성물은 유기절연막 조성물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실란계 커플링제는 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필메톡시실란, 3-이소시아네이트에틸트리에톡시실란, 3-이소시아네이트에틸트리메톡시실란, 3-이소시아네이트부틸트리에톡시실란, 3-이소시아네이트부틸트리메톡시실란, 3-이소시아네이트옥시에틸에톡시실란, 3-이소시아네이트옥시에틸메톡시실란, 디이소시아네이트에톡시에틸실란, 디이소시아네이트메톡시에틸실란, 디이소시아네이트에톡시프로필실란, 디이소시아네이트메톡시프로필실란로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    조성물 총 중량에 대하여,
    상기 유기고분자 5 내지 50 중량%;
    상기 감광성 물질 10 내지 30 중량%;
    상기 실란계 커플링제 3 내지 5 중량%; 및
    상기 용매 잔량을 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 고분자는 아크릴계 공중합체, 폴리에스테르계 공중합체 및 폴리 스타이렌계 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 감광성 물질이 나프토퀴논디아지드 화합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 케톤계 용매, 셀로솔브계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 프로필렌글리콜모노알킬에테르 아세테이트류 용매 및 방향족 탄화 수소류 용매로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 포토레지스트 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 성분을 포함하는 열산발생제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
    <화학식 2>
    Figure 112007074859666-PAT00006
    상기 화학식 2에서,
    R2는 수소, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 열산발생제를 조성물 총 중량에 있어서 0.1 내지 5 중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  10. 기판 상에 청구항 1의 기재에 따른 포토레지스트 조성물을 이용하여 포토레지스트막을 형성하고,
    상기 포토레지스트막을 선택적으로 노광하고,
    상기 선택적으로 노광된 포토레지스트막을 현상하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴형성방법.
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