KR20090075525A - 감광성 실리콘 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경화막 - Google Patents

감광성 실리콘 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경화막 Download PDF

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KR20090075525A
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김민균
고민진
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Abstract

본 발명은 감광성 실리콘 수지 조성물, 이를 이용하여 제조된 경화막 또는 패턴화된 경화막 및 이를 포함하는 반도체 소자 또는 디스플레이 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라디칼 반응에 의해 중합될 수 있는 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지, 광개시제, 2급 또는 3급 아민, 및 유기 용매를 포함하는 감광성 실리콘 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경화막 또는 패턴화된 경화막 및 이를 포함하는 반도체 소자 또는 디스플레이 소자에 관한 것이다.
본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 경화막은 알칼리 수용액으로 현상할 수 있으며, 투명성, 내식성, 기계적 강도, 치수 안정성, 전기적 특성이 우수하여 반도체 소자 또는 디스플레이 소자의 보호막, 절연막 및 광도파회로 등의 제조에 사용될 수 있다.
감광성 실리콘 수지, 2급 아민, 3급 아민, 보호막, 절연막

Description

감광성 실리콘 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경화막{PHOTOSENSITIVE SILICONE RESIN COMPOSITION AND CURED FILM MANUFACTURED FROM THE SAME}
본 발명은 감광성 실리콘 수지 조성물, 이로부터 제조된 경화막 또는 패턴화된 경화막 및 이를 포함하는 반도체 소자 또는 디스플레이 소자에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(TFT)는 액정표시소자나 유기발광소자 등 다양한 디스플레이 소자의 구동회로에 적용되고 있다. TFT와 화소(Pixel)의 주요 부분을 후속 공정 시 발생 가능한 습기 또는 스크래치(scratch)성 불량으로부터 보호하기 위하여 적용되는 보호막(passivation layer)은 고투과율, 열안정성, 내습성, 내구성 등의 물성이 요구되며, 현재 플라즈마 화학증착법 (plasma chemical vapor deposition)으로 생성되는 질화 실리콘막(SiNx)이 많이 사용되고 있다. 그러나 이를 이용하여 소자를 형성하기 위해서는 증착, 포토리소그라피, 건식 식각, 포토리지스트 제거, 습식 세정 등 건식과 습식의 여러 공정을 거쳐야 하므로 생산 비용이 높다는 문제가 있다. 따라서, 공정의 간소화와 그에 따른 비용 절감을 위해 TFT 보호막을 감광성 절연물질로 대체하고자 하는 노력이 진행되고 있다. 이를 달성하기 위한 한 방편으로 페 놀수지, 노볼락수지, 아크릴계 공중합 수지 등 감광성 유기 고분자 물질이 보호막 재료로 제안되었으나, 이들 물질은 이온 차단성과 투과도, 열안정성 등이 떨어진다는 단점이 있다.
스핀온글래스(SOG)와 같은 실리콘 수지는 내열성, 내한성, 화학적 안정성, 전기적 특성, 투명성 등이 우수하며, 반도체의 층간 절연막이나 보호막 등의 전자재료로 적용될 수 있다. 이러한 실리콘 수지에 감광성을 부여하면 이상적인 보호막 재료로서 사용할 수 있는데, 공정 비용 절감 효과를 최대화하기 위해서는 TFT-LCD 공정에 사용되는 표준 공정, 즉 알칼리 수용액을 이용한 현상 및 비교적 저온의 열처리 공정(250℃ 이하)을 적용하여 원하는 특성을 확보할 수 있어야 한다.
이를 달성하기 위한 한 방편으로 광산발생제(photo acid generator)를 실록산(siloxane) 축합반응의 촉매로 이용하여 감광성을 부여하는 방법이 제시되었으나, 현상전의 가열처리(post exposure bake)로 인해 노광으로부터 현상까지의 시간이 길어, 발생한 산의 확산으로 인한 해상성 저하 등이 일어날 수 있다. 또 다른 방법으로, 실리콘 수지에 라디칼(radical) 반응으로 가교할 수 있는 아크릴(acryl)기 또는 비닐(vinyl)기를 도입하고 광개시제(photo initiator)를 사용하여 감광성을 부여하는 방법이 있다. 그러나 이 경우, 실리콘 수지에 존재하는 실라놀(silanol) 혹은 알콕시(alkoxy) 그룹 등을 처리하는 수단이 미진하여, 이들의 존재로 인해 현상 시 과다한 식각이 일어나 경화막의 치수 안정성이 손상되고 전기적 특성이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 알칼리 수용액으로 현상할 수 있으며, 투명성, 내식성, 기계적 강도, 치수 안정성, 전기적 특성이 우수한 경화막을 얻을 수 있는 감광성 실리콘 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 경화막 또는 패턴화된 경화막 및 이를 포함하는 반도체 소자 또는 디스플레이 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
(a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지,
(b) 광개시제,
(c) 2급 (secondary) 또는 3급 (tertiary) 아민, 및
(d) 유기용매
를 포함하는 감광성 실리콘 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 경화막을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 패턴화된 경화막을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 경화막 또는 패턴화된 경화막을 포함하는 반도체 소자 또는 디스플레이 소자를 제공한다.
본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 경화막은 알칼리 수용액으로 현상할 수 있으며, 투명성, 내식성, 기계적 강도, 치수 안정성, 전기적 특성이 우수하여 반도체 소자 또는 디스플레이 소자의 보호막, 절연막 및 광도파회로 등의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명은
(a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지,
(b) 광개시제,
(c) 2급 또은 3급 아민, 및
(d) 유기용매
를 포함하는 감광성 실리콘 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물은 상기 (a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지를 포함한다.
상기 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지는, 노광에 의해 중합될 수 있는 불포화결합, 구체적으로는 라디칼 반응이 가능한 불포화결합 관능기를 포함하는 것으로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 1종 또는 2종 이상을 축중합하여 사용할 수 있다.
[화학식 1]
R1 k R2 l SiX4 - k - l
상기 화학식 1에서,
R1은 불포화 결합을 1개 이상 가지는 탄소수 2 내지 30의 유기기를 나타내고,
구체적으로는 메타아크릴기, 아크릴기, 또는 비닐기 등이며,
R2는 수소, 불소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴기를 나타내고,
X는 염소, 알콕시기, 아세톡시기 등의 가수분해성기, 또는 하이드록시기를 나타내며,
k는 1 내지 3의 정수이며, l은 0 내지 2의 정수이고, 1≤k+l≤3이다.
또한, k가 2 또는 3일 때, 각 R1은 동일하거나 상이하여도 좋고, l이 2일 때, 각 R2는 동일하거나 상이하여도 좋으며, k+l이 1이나 2일 때, 각 X는 동일하거나 상이하여도 좋다.
또한, 상기 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지로는 화학식 1의 화합물들을 하기 화학식 2로 표시되는 광중합성 관능기를 갖지 않는 화합물 중 1종 또는 2종 이상과 공중합하여 사용할 수도 있다.
[화학식 2]
R3 m SiY4 - m
상기 화학식 2에서,
R3은 수소 또는 불소, 또는 탄소수 1 내지 15의 유기기를 나타내고,
구체적으로는 수소, 불소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴기 등이고,
Y는 염소, 알콕시기, 아세톡시기 등의 가수분해성기, 또는 하이드록시기를 나타내며,
m은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.
m이 2일 때 각 R3은 동일하거나 상이하여도 좋고, 각 Y는 동일하거나 상이하여도 좋다.
상기 화학식 1로 표시되는 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지 중 R1로 표시되는 광중합성 관능기의 총량은, 실리콘 수지 내 실리콘 원자 총 수의 0.1 내지 1.5 배인 것이 바람직하며, 0.2 내지 1 배인 것이 더욱 바람직하다. 광중합성 관능기의 양이 수지 내 실리콘 원자 수의 0.1 배 미만일 경우, 노광 이후에도 가교도가 충분치 않아 현상 시 쉽게 씻겨져 나갈 수 있고, 광중합 가능한 관능기의 양이 1.5 배를 초과할 경우, 비노광부위의 알칼리 수용액에 대한 용해성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물과 화학식 2의 화합물을 공중합하여 제조된 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지는 화학식 1의 k+l이 2 또는 3인 화합물과 화학 식 2의 m이 2인 화합물의 총 함량이 공중합된 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지의 제조에 사용되는 화합물의 총 함량에 대해 0 내지 40 몰%인 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우, 경화막의 경도가 떨어질 수 있다.
또한, 화학식 2의 m이 0인 화합물의 함량은 공중합된 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지의 제조에 사용되는 화합물의 총 함량에 대해 10 내지 90 몰%인 것이 바람직하다. 화학식 2의 m이 0인 화합물의 함량이 10 몰% 미만인 경우, 알칼리 수용액에 대한 현상성이 떨어질 수 있으며, 90 몰% 을 초과할 경우, 감광성이 떨어질 우려가 있다.
상기 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지는 가용성, 기계적 특성, 현상성 등의 관점에서, 중량평균분자량(Mw)이 500 내지 100,000인 것이 바람직하고, 1,000 내지 20,000인 것이 더욱 바람직하다. 상기 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지의 중량평균분자량이 500 미만일 경우, 노광 이후에도 가교도가 충분치 않아 현상 시 쉽게 씻겨져 나갈 수 있고, 중량평균분자량이 100,000을 초과할 경우, 용매와의 상용성이 저하될 수 있다.
상기 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지의 중량평균분자량은, 젤 퍼미에이션 크로마토그라피(gel permeation chromatography)를 이용하여 표준 폴리스타이렌과 비교하여 구할 수 있다.
본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물을 상기 (b) 광개시제를 포함한다.
상기 광개시제는 빛의 조사로 인해 라디칼을 생성하는 것으로, 당 기술분야에서 사용 가능한 것으로 일반적으로 알려져 있는 것을 사용할 수 있으며, 노광 시 사용하는 광원의 파장 영역에 흡수대를 가지고, 사용하는 실록산 수지 혹은 용매에 용해 또는 분산되는 것이 바람직하다. 상기 광개시제로 구체적으로는 아세토페논류, 벤조페논류, 미히라(Michler) 벤조일벤조에이트, a-아밀옥심에스테르, 티옥산톤류 및 트리아진류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광개시제는 상기 광중합성 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 25 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1 내지 10 중량부인 것이 더욱 바람직하다. 상기 광개시제 함량이 0.01 중량부 미만일 경우, 광중합 개시 능력이 충분하지 않을 수 있고, 25 중량부를 초과할 경우 패턴의 정확성이 저하될 수 있다.
본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물은 상기 (c) 2급 또는 3급 아민을 포함한다.
상기 2급 또는 3급 아민은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112008000868846-PAT00001
상기 화학식 3에서,
R4는, 수소 또는, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알코올기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 싸이올기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알키닐기, 아릴기, 또는 헤테로사이클기이고,
R5 및 R6은 각각 독립적이며, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알코올기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 싸이올기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알키닐기, 아릴기, 또는 헤테로사이클기이다.
상기 2급 또는 3급 아민은 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지의 경화도를 향상시키기 위한 용도로 사용되며, 자외선 안정제 또는 항산화제로 사용되는 힌다드 아민(Hindered Amine)과는 구조 및 역할이 상이하다.
상기 2급 또는 3급 아민은 상기 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 0.001 내지 20 중량부인 것이 바람직하고, 0.005 내지 5 중량부인 것이 더욱 바람직하다. 상기 2급 혹은 3급 아민의 함량이 0.001 중량부 미만일 경우, 첨가 효과가 얻어지지 않을 수 있고, 20 중량부를 초과할 경우 제조된 감광성 실리콘 수지 조성물의 저장 안정성이 떨어질 수 있다.
상기 2급 또는 3급 아민은, 실리콘 수지 조성물의 저장 안정성을 높이기 위한 목적으로, 실리콘 수지 조성물의 다른 성분들과 분리하여 보관할 수도 있다. 이 경우, 상기 2급 혹은 3급 아민은 박막 형성 전 적당한 때에 상기 수지 조성물의 다른 성분들과 혼합할 수 있다.
본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물을 상기 (d) 용매를 포함한다.
본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물을 구성하는 용매의 예로는, 이로써 특별히 제한되지는 않으나, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 또는 프로필렌글리콜 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 또는 n-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤류; 톨루엔, 크실렌, 또는 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 셀로솔브, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 3-메톡시프로필아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 또는 디프로필렌 글리콜에틸 에테르 등의 글리콜에테르류; 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 또는 프로필렌글리콜에틸에테르 아세테이트 등의 아세테이트류; 및 N,N-다이메틸아세트아마이드, N,N-다이메틸포름아마이드, 아세토나이트라이드 등의 아마이드류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 본 발명의 감광성 실리콘 수지 조성물은, 감광성 수지 조성물 제조 시 당 기술분야에 알려져있는 일반적인 첨가제, 예컨대 습윤제, 접착증진제 등의 첨가제를 필요에 따라 추가로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 감광성 실리콘 수지 조성물의 전 고형분 농도는 코팅성과 막 두께, 보존 안정성을 고려하여 1 내지 60중량%인 것이 바람직하며, 5 내지 40%인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 경화막을 제공한다.
상기 경화막은 당 기술분야에 알려져 있는 방법, 예컨대 기재 위에 상기 감광성 실리콘 수지 조성물을 도포한 후 경화하는 과정을 거쳐 제조할 수 있다.
상기 기재의 예로는 실리콘 웨이퍼, SiN 웨이퍼, 화합물 반도체, 유리 등의 무기물 기재, 폴이카보네이트수지, 폴리이미드수지 등 플라스틱 기재 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 감광성 실리콘 수지 조성물의 코팅은 통상의 코팅방법, 예를 들어 스핀코팅법, 침지법, 롤코팅법, 스프레이법, 바코팅법 등을 이용하여 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화는 도포된 감광성 실리콘 수지 조성물을 프리베이크 (pre-bake)하여 용매를 제거한 후, 노광하여 수행할 수 있다. 상기 프리베이크 및 노광 공정은 당 기술분야에 알려진 일반적인 방법으로 수행할 수 있다. 상기 프리베이크는 60 내지 130℃에서 30초 내지 60분간 실시하는 것이 바람직하다. 상기 노광 공정은 가시광선, 자외선, 원자외선, 전자선, 엑스선 등을 상기 프리베이크된 수지막에 조사하여 수행할 수 있다. 상기 경화막 형성 시, 필요에 따라 후열경화(post-bake)할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 패턴화된 경화막을 제공한다.
상기 패턴화된 경화막은 당 기술분야에 알려져 있는 방법, 예컨대 상기 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 경화막에, 원하는 패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 노광한 후 현상하는 과정을 수행함으로써 제조할 수 있다.
상기 현상 공정은 당 기술분야에 알려진 일반적인 방법, 예를들어 스프레이법 또는 침지법 등을 사용하여 수행할 수 있다. 현상액으로는 알칼리 수용액을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 알칼리류; 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 테트라에틸 암모늄 하이드록사이드 등의 암모늄염 수용액 등을 사용할 수 있다. 이때, 상기 현상액의 알칼리성 화합물의 농도는 0.1-10 중량%인 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 메탄올 혹은 에탄올 등과 같은 수용성 유기용매 및 계면활성제를 적정량 첨가할 수도 있다.
상기 경화막 패턴 형성 시, 필요에 따라 현상한 후에 후열경화(post-bake)할 수 있다.
상기 경화막 또는 패턴화된 경화막은 반도체 소자 또는 디스플레이 소자의 보호막, 절연막, 유기발광소자나 액정표시소자 등의 TFT 기판용 평탄화막, 광도파회로 등의 제조에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 경화막 또는 패턴화된 경화막을 포함하는 반도체 소자 또는 디스플레이 소자를 제공한다.
상기 반도체 소자 또는 디스플레이 소자는 본 발명에 따른 경화막 또는 패턴화된 경화막을 포함하는 것 이외에는 당 기술분야에 알려진 일반적인 방법으로 제 조될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
메타아크릴록시프로필 트리메톡시 실란 39.7g, 메틸 트리메톡시 실란 7.0g, 및 테트라에톡시 실란 39.8g을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 100g 에 용해시킨 후, 교반하면서 3.9g의 말론산이 녹아있는 74.4g의 증류수를 천천히 가해주었다. 이 반응기 온도를 60℃로 올려주어 하룻동안 반응시킨 후, 용액을 상온까지 냉각시켰다. 여기에 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 250g을 첨가하고, 반응 용액으로부터 알코올을 포함한 용매를 증발시켜 고형분 함량 21.7%의 실리콘 수지 용액을 얻었다. 이와 같이하여 얻어진 실리콘 수지의 중량평균분자량은 3,500g/몰이었다. 이 실리콘 수지 용액 50g에 광개시제(시바스페셜티케미컬사 IRGACURE907) 0.5g, 트리에틸아민 0.05g을 첨가하여 감광성 실리콘 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 2
메타아크릴록시프로필 트리메톡시 실란 34.8g, 메틸 트리메톡시 실란 7.0g, 다이페닐 다이메톡시 실란 5.0g, 및 테트라에톡시 실란 41.9g을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 100g 에 용해시킨 후, 교반하면서 4.3g의 말론산이 녹아있는 76.7g의 증류수를 천천히 가해주었다. 이 반응기 온도를 60℃로 올려주어 하룻동안 반응시킨 후, 용액을 상온까지 냉각시켰다. 여기에 프로필렌글리콜 모노메 틸에테르 아세테이트 250g을 첨가하고, 반응 용액으로부터 알코올을 포함한 용매를 증발시켜 고형분 함량 26.3%의 실리콘 수지 용액을 얻었다. 이와 같이하여 얻어진 실리콘 수지의 중량평균분자량은 2,900g/몰이었다. 이 실리콘 수지 용액 50g에 광개시제(IRGACURE907) 0.6g, 다이에틸아민 0.01g을 첨가하여 감광성 실리콘 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 트리에틸아민을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 감광성 실리콘 수지 조성물을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 트리에틸아민을 첨가하는 대신 에탄올아민 0.03g을 첨가하였다. 이 경우, 에탄올아민의 첨가로 인해 수지 조성물이 뿌옇게 되어 더 이상 평가를 진행할 수 없었다.
실험예
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에서 제조된 감광성 실리콘 수지 조성물을 이용하여 하기와 같이 물성을 평가하였다.
용해성
상기 감광성 실리콘 수지 조성물 용액을 실리콘 웨이퍼 위에 2000rpm으로 30 초간 스핀코팅하여 수지막을 얻은 후 이를 100℃의 전열기(hot plate) 상에서 90초 동안 프리베이크하였다. 프리베이크된 수지막의 현상액에 대한 용해성을 평가하기 위해 프리베이크된 수지막을 2.38 중량% 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 수용액 에 90초간 침지하고 증류수로 세정한 후 질소 가스를 불어 건조시킨 다음 수지막의 잔류 여부를 관찰하여, 잔류물 없으면 양호로 잔류물이 있으면 불량으로 평가하여 표 1에 기록하였다.
내식성
노광된 수지막의 현상액에 대한 내식성은 다음과 같이 평가하였다. 상기 용해성 평가와 같이 제조한 프리베이크된 수지막에 약 375nm 파장의 자외선을 150mJ/cm2 에너지로 조사한 후 두께를 측정하였다. 이어 2.38 중량% 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 수용액에 노광된 수지막을 90초간 침치하고 증류수로 세정한 후 질소 가스를 불어 건조하였다. 이렇게 처리된 수지막을 230℃의 전열기 상에서 30분간 후열경화한 후 두께를 측정하고, 그 결과를 현상액으로 세정하기 전의 경화막 두께와 비교하여, 현상액으로 처리하기 전 두께의 90% 이상이면 양호로 90% 미만이면 미흡으로 평가하여 표 1에 기록하였다.
현상성
상기 용해성 평가와 같이 제조한 프리베이크된 수지막에, 노광기를 이용하여 선형 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 약 375nm 파장의 자외선을 150 mJ/cm2 에너지로 조사하였다. 이어 2.38 중량% 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 수용액에 노광된 수지막을 90초간 침치하여 미노광부를 용해시켰다. 이렇게 하여 현상된 패턴을 증류수로 세정하고 질소 가스를 불어 건조한 다음, 230℃의 전열기 상에서 30분간 후열경화하였다. 광학현미경을 이용하여 패턴의 형상을 관찰한 결과 패턴의 단선이 나 미현상, 박리 등의 문제가 없이 균일하면 양호로, 그렇지 않으면 불량으로 평가하여 표 1에 기록하였다. 또한, 광학현미경으로 관찰한 패턴의 형상을 도 1에 나타내었다.
투명성
상기 내식성 평가와 같은 과정으로 석영 기판 위에 경화막을 형성한 후, 가시광선에 대한 광흡수 스펙트럼을 측정하였다. 400nm 파장의 빛에 대한 투과율이 95% 이상이면 ○로, 그 이하면 ×로 평가하여 표 1에 기록하였다.
연필경도
상기 내식성 평가와 같은 과정으로 제조한 경화막에 대해 연필경도 시험기를 이용하여 9.8N의 부하를 걸어 시험하였다. 이때 경화막에 흠집이 나지 않는 가장 높은 연필경도 값을 측정하여 표 1에 기록하였다.
유전율
P-형 실리콘 기판 위에 감광성 실리콘 수지 조성물 용액의 경화막을 형성하고 알루미늄 전극을 증착하여 MIS (메탈-절연층-반도체) 형태의 커패시터를 제조하였다. 임피던스 분석기를 사용하여 각 시편의 정전용량을 측정하고, 아래의 수식을 이용해 유전상수를 계산하여 표 1에 기록하였다.
C=e 0×e r×A/d
상기 식에서 사용된 기호들의 의미는 다음과 같다.
C : 정전용량
e 0 : 진공 유전율
e r : 경화막의 비유전율
A : 유효면적
d : 경화막의 두께
[표 1]
Figure 112008000868846-PAT00002
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따른 감광성 실리콘 수지를 이용하여 제조된 패턴의 형상을 광학현미경으로 촬영한 사진이다.

Claims (18)

  1. (a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지,
    (b) 광개시제,
    (c) 2급(secondary) 또는 3급(tertiary) 아민, 및
    (d) 유기용매
    를 포함하는 감광성 실리콘 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) 광중합성 관능기는 메타아크릴기, 아크릴기, 또는 비닐기인 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 1종 또는 2종 이상을 축중합한 것인 감광성 실리콘 수지 조성물;
    [화학식 1]
    R1 kR2 l SiX4 -k- l
    상기 화학식 1에서,
    R1은 불포화 결합을 1개 이상 가지는 탄소수 2 내지 30의 유기기를 나타내고,
    R2는 수소, 불소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴기를 나타내며,
    X는 가수분해성기 또는 하이드록시기를 나타내고,
    k는 1 내지 3의 정수이며, l은 0 내지 2의 정수이고, 1≤k+l≤3이다.
    또한, k가 2 또는 3일 때, 각 R1은 동일하거나 상이하여도 좋고, l이 2일 때, 각 R2는 동일하거나 상이하여도 좋으며, k+l이 1이나 2일 때, 각 X는 동일하거나 상이하여도 좋다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지는 하기 화학식 1의 화합물 중 1종 또는 2종 이상과 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 1종 또는 2종 이상을 공중합한 것인 감광성 실리콘 수지 조성물;
    [화학식 1]
    R1 k R2 l SiX4 - k - l
    상기 화학식 1에서,
    R1은 불포화 결합을 1개 이상 가지는 탄소수 2 내지 30의 유기기를 나타내고,
    R2는 수소, 불소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 15의 아 릴기를 나타내고,
    X는 가수분해성기 또는 하이드록시기를 나타내고,
    k는 1 내지 3의 정수이며, l은 0 내지 2의 정수이고, 1≤k+l≤3이다.
    또한, k가 2 또는 3일 때, 각 R1은 동일하거나 상이하여도 좋고, l이 2일 때, 각 R2는 동일하거나 상이하여도 좋고, k+l이 1이나 2일 때, 각 X는 동일하거나 상이하여도 좋다.
    [화학식 2]
    R3 mSiY4 -m
    상기 화학식 2에서,
    R3은 수소 또는 불소, 또는 탄소수 1 내지 15의 유기기를 나타내고,
    Y는 가수분해성기 또는 하이드록시기를 나타내며,
    m은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.
    m이 2일 때 각 R3은 동일하거나 상이하여도 좋고, 각 Y는 동일하거나 상이하여도 좋다.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 화학식 1의 R1로 표시되는 광중합성 관능기의 총량은, 실리콘 수지 내 실리콘 원자 총 수에 대해 0.1 내지 1.5 배인 것인 감광성 실 리콘 수지 조성물.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 화학식 1의 R1로 표시되는 광중합성 관능기의 총량은, 실리콘 수지 내 실리콘 원자 총 수에 대해 0.1 내지 1.5 배인 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 (a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지는 상기 화학식 1의 k+l이 2 또는 3인 화합물과 화학식 2의 m이 2인 화합물의 총 함량이 공중합된 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지에 사용되는 화합물의 총 함량에 대해 0 내지 40 몰%이고, 또한 상기 화학식 2의 m이 0인 화합물의 함량이 공중합된 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지에 사용되는 화합물 총 함량에 대해 10 내지 90 몰%인 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 (a) 광중합성 관능기를 갖는 실리콘 수지는 중량평균분자량(Mw)은 500 내지 100,000g/몰인 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 (b) 광개시제는 아세토페논류, 벤조페논류, 미히라(Michler) 벤조일벤조에이트, a-아밀옥심에스테르, 티옥산톤류 및 트리아진류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것인 감광성 실리콘 수지 조성 물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 (b) 광개시제는 광중합성 실리콘 수지 100 중량부에 대해 0.01 내지 25 중량부로 포함된 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 2급 또는 3급 아민은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것인 감광성 실리콘 수지 조성물;
    [화학식 3]
    Figure 112008000868846-PAT00003
    상기 화학식 3에서,
    R4는, 수소 또는, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 싸이올기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알키닐기, 아릴기, 또는 헤테로사이클기이고,
    R5 및 R6은 각각 독립적이며, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알킬 기, 탄소수 3 내지 8의 사이클로알킬기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 선형 또는 분지형의 탄소수 1 내지 12의 싸이올기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알케닐기, 선형 또는 분지형의 탄소수 2 내지 12의 알키닐기, 아릴기, 또는 헤테로사이클기이다.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 2급 또는 3급 아민은 광중합성 실리콘 수지 100 중량부에 대해 0.001 내지 20 중량부로 포함된 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 감광성 실리콘 수지 조성물은 습윤제 또는 접착증진제를 추가로 포함하는 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 감광성 실리콘 수지 조성물의 전 고형분 농도는 1 내지 60 중량%인 것인 감광성 실리콘 수지 조성물.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 경화막.
  16. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 감광성 실리콘 수지 조성물로부터 제조된 패턴화된 경화막.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16의 경화막 또는 패턴화된 경화막을 포함하는 반도체 소자.
  18. 청구항 15 또는 청구항 16의 경화막 또는 패턴화된 경화막을 포함하는 디스플레이 소자.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013012206A2 (en) * 2011-07-15 2013-01-24 Kcc Corporation Alkali-soluble silicone resin, silicone resin composition comprising the same and preparation method thereof
KR101289409B1 (ko) * 2012-11-09 2013-07-24 주식회사 제넨칩 감광성 수지 조성물
KR20140042163A (ko) 2012-09-28 2014-04-07 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 고내열성, 고해상도의 네거티브형 감광성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경화막
WO2015102149A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-09 Kolon Industries, Inc. Composition for forming resin layer and flexible display substrate using the same
JP2020154276A (ja) * 2019-03-15 2020-09-24 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ ＧｍｂＨ ポジ型感光性ポリシロキサン組成物

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013012206A2 (en) * 2011-07-15 2013-01-24 Kcc Corporation Alkali-soluble silicone resin, silicone resin composition comprising the same and preparation method thereof
WO2013012206A3 (en) * 2011-07-15 2013-04-11 Kcc Corporation Alkali-soluble silicone resin, silicone resin composition comprising the same and preparation method thereof
KR101290260B1 (ko) * 2011-07-15 2013-07-26 주식회사 케이씨씨 알칼리 가용성 실리콘 수지, 이를 포함하는 실리콘 수지 조성물 및 그 제조방법
KR20140042163A (ko) 2012-09-28 2014-04-07 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 고내열성, 고해상도의 네거티브형 감광성 수지 조성물 및 이로부터 제조된 경화막
KR101289409B1 (ko) * 2012-11-09 2013-07-24 주식회사 제넨칩 감광성 수지 조성물
WO2015102149A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-09 Kolon Industries, Inc. Composition for forming resin layer and flexible display substrate using the same
JP2020154276A (ja) * 2019-03-15 2020-09-24 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ ＧｍｂＨ ポジ型感光性ポリシロキサン組成物

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