KR20110124083A - 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기 - Google Patents

마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20110124083A
KR20110124083A KR1020100043664A KR20100043664A KR20110124083A KR 20110124083 A KR20110124083 A KR 20110124083A KR 1020100043664 A KR1020100043664 A KR 1020100043664A KR 20100043664 A KR20100043664 A KR 20100043664A KR 20110124083 A KR20110124083 A KR 20110124083A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microlens
composition
formula
forming
carbon atoms
Prior art date
Application number
KR1020100043664A
Other languages
English (en)
Inventor
유경욱
이경호
성시진
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020100043664A priority Critical patent/KR20110124083A/ko
Publication of KR20110124083A publication Critical patent/KR20110124083A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

내열성이 향상되어 투과율이 우수한 성능의 마이크로렌즈를 제조할 수 있는 마이크로렌즈 형성용 조성물, 이로부터 제조된 마이크로렌즈 및 이를 포함하는 광학기기가 제안된다. 제안된 마이크로렌즈 형성용 조성물은 노볼락계 수지 및 폴리히드록시스티렌계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 수지, 열가교기를 포함하는 공중합체 수지, 열산발생제 및 감광제를 포함한다.

Description

마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기{Composition for fabricating microlens, microlens and optical device using the same}
본 발명은 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 내열성이 향상되어 투과율이 우수한 성능의 마이크로렌즈를 제조할 수 있는 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기에 관한 것이다.
근래, 광학 기기의 소형화, 박형화, 경량화와 함께 고해상도 등의 고성능화가 급속하게 진행되어 있고, 광학 기기에 사용되는 광학 부품도 마찬가지로 소형화나 고성능화가 요구되고 있다. 특히, 광학 기기에 사용되는 마이크로렌즈계의 광학 부품에 관한 내(耐)사용환경성이나 고성능화 등이 요구된다. 지금까지 렌즈에 관해서는, 유리제 렌즈가 광학 특성의 면에서는 매우 우수하여 주류를 형성하였지만, 다양한 형상을 필요로 하는 용도에는 가공성의 면에서 뒤떨어진다는 문제가 있다. 그 때문에, 다양한 미세 요철이 부여 가능한 자외선 경화형 또는 열경화형의 수지 조성물을 이용한 렌즈나 열가소성 수지를 이용한 렌즈 등이 유리제 렌즈에 대신하여, 많은 용도에서 사용된다.
수지조성물을 이용한 마이크로렌즈의 가공상의 장점에도 불구하고 수지조성물이라는 특성상 내열성면에서 요구되는 물성을 충족시키지 못하는 경우가 있다. 예를 들어, 이미지센서의 제조공정에 컬러필터 등의 부품의 형성시, 포토레지스트인 수지조성물을 기판상에 도포하고, 어레이 패턴을 현상한 후 이를 230℃ 내지 250℃정도의 온도에서 열처리하여 렌즈형상으로 성형한다. 이 공정에서 가열처리의 높은 온도에서 마이크로렌즈가 착색을 일으켜, 그 결과 투과율이 저하해 버리는 경우가 있다. 즉, 마이크로렌즈의 공정상 요구되는 내열성 조건을 만족시키지 못하는 경우, 투과율 면에서 문제가 있었다.
따라서, 렌즈 자체의 성능이나 물성에는 영향이 없으면서 마이크로렌즈 제조시 높은 공정온도에 견딜 수 있는 충분한 물성을 갖는 수지조성물에 대한 기술의 개발이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내열성이 향상되어 투과율이 우수한 성능의 마이크로렌즈를 제조할 수 있는 마이크로렌즈 형성용 조성물, 이로부터 제조된 마이크로렌즈 및 이를 포함하는 광학기기를 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로렌즈 형성용 조성물은 하기 화학식 1 및 2 중 적어도 하나의 구조단위를 포함하는 노볼락계 수지 및 하기 화학식 3의 구조단위를 포함하는 폴리히드록시스티렌계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 수지; 하기 화학식 4의 반복단위의 열가교기를 포함하는 공중합체 수지; 하기 화학식 5의 열산발생제 및 감광제를 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
식 중, R1은 탄소수 1 내지 15의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬, 알콕시, 에스테르, 에테르, 카르보닐, 아세탈 또는 알코올기이며, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
[화학식 2]
Figure pat00002
식 중, R3는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
[화학식 3]
Figure pat00003
식 중, R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 15의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기이고,
[화학식 4]
Figure pat00004
식 중, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, R7은 수소 또는 탄소수 3 내지 10의 고리 화합물이고, R8은 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 옥세틸(oxetyl)기이고, a는 25 내지 45%, b는 20 내지 45%, c는 35 내지 55%이며,
[화학식 5]
Figure pat00005
식 중, R9은 알킬기 또는 히드록시기이다.
여기서, 공중합체 수지 중 R8의 탄소수 1내지 5의 알킬기는 (3-메틸옥세탄-3-일)메틸, (3-에틸옥세탄-3-일)메틸 및 (3-메틸옥세탄-3-일) 중 어느 하나일 수 있다.
공중합체 수지는 베이스 수지의 함량을 100중량부 기준으로 하여 10 내지 30 중량부 포함될 수 있고, 열산발생제는 베이스 수지의 함량을 100중량부 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량부 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈 형성용 조성물은 비화학증폭형 포토레지스트일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 전술한 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈가 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 전술한 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈를 포함하는 광학기기가 제공된다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈 조성물은 베이스 수지에 열가교기를 포함하는 반복단위의 공중합체 수지 및 열산발생제를 포함하여 내열성이 향상되고, 마이크로렌즈 제조시 해상도와 투과율이 우수한 마이크로렌즈를 용이하게 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 실시예 1에 따른 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈 어레이 패턴의 열처리전의 도면이고, 도 1b는 도 1a의 마이크로렌즈 어레이 중 하나의 마이크로렌즈의 단면도이다.
도 2a는 도 1a의 마이크로렌즈 어레이 패턴을 220℃ 열처리 한 후의 도면이고, 도 2b는 도 2a의 마이크로렌즈 어레이 중 하나의 마이크로렌즈의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로렌즈 형성용 조성물은 하기 화학식 1 및 2 중 적어도 하나의 구조단위를 포함하는 노볼락계 수지 및 하기 화학식 3의 구조단위를 포함하는 폴리히드록시스티렌계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 수지; 하기 화학식 4의 반복단위의 열가교기를 포함하는 공중합체 수지; 하기 화학식 5의 열산발생제 및 감광제를 포함한다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈 형성용 조성물의 베이스 수지는 노볼락계 수지 및 폴리히드록시 스티렌계 수지 중 적어도 하나를 포함한다. 노볼락계 수지는 페놀성 화합물과 알데히드를 산촉매 존재 하에 축합하여 제조되는 수지로, 본 발명에서 사용될 수 있는 노볼락계 수지는 하기 화학식 1 및 2 중 적어도 하나의 구조단위를 포함한다.
Figure pat00006
식 중, R1은 탄소수 1 내지 15의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬, 알콕시, 에스테르, 에테르, 카르보닐, 아세탈 또는 알코올기이며, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
Figure pat00007
식 중, R3는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이다.
또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 폴리히드록시스티렌계 수지는 화학식 3의 구조단위를 포함한다.
Figure pat00008
R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 15의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기이다.
본 발명의 마이크로렌즈 형성용 조성물은 하기 화학식 4의 반복단위의 열가교기를 포함하는 공중합체 수지를 포함한다. 이하 본 명세서에서 "화학식 4의 반복단위의 열가교기를 포함하는 공중합체 수지"는 '공중합체 수지'라 하기로 한다.
Figure pat00009
식 중, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, R7은 수소 또는 탄소수 3 내지 10의 고리 화합물이고, R8은 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 옥세틸(oxetyl)기이고, a는 25 내지 45%, b는 20 내지 45%, c는 35 내지 55%이다. R8의 탄소수 1내지 5의 알킬기는 (3-메틸옥세탄-3-일)메틸, (3-에틸옥세탄-3-일)메틸 및 (3-메틸옥세탄-3-일) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 마이크로렌즈 형성용 조성물에 포함되는 공중합체 수지는 열가교기를 포함한다. 따라서, 마이크로렌즈 형성용 조성물로 마이크로렌즈 형성공정 중 열처리공정 시에 열가교기가 가교반응이 진행된다. 예를 들어, 화학식 4에서 세번째 반복단위에 옥세탄기가 포함된 경우에는 옥세탄기가 개환하여 가교반응이 진행될 수 있다.
따라서, 이러한 가교반응에 의해 수지조성물의 경도, 즉 마이크로렌즈의 경도를 상승시키고, 내열성과 내약품성의 향상 및 렌즈형상의 안정화 등을 실현하는 것이 가능하다. 또한 특정의 분자량을 가지는 공중합체를 이용해서 마이크로렌즈를 형성하고 있기 때문에 유리전이온도가 높고, 이 열처리에 의해서 경화 전에 형상이 무너지는 경우가 없다.
공중합체 수지는 베이스 수지의 함량을 100중량부 기준으로 하여 10 내지 30 중량부 포함될 수 있다. 공중합체 수지의 함량이 10중량부 미만이면 조성물에의 영향이 너무 작고, 30중량부를 초과하면 기본적인 베이스 수지의 함량 대비 너무 많은 양으로 포함되어 오히려 마이크로렌즈 패턴의 열처리시 렌즈 형상에 불리한 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 마이크로렌즈 형성용 조성물은 하기 화학식 5의 열산발생제를 포함한다. 이하 본 명세서에서 "화학식 5의 열산발생제"는 '열산발생제'라 하기로 한다.
Figure pat00010
식 중, R9은 알킬기 또는 히드록시기이다.
열산발생제는 열경화를 위한 열처리 공정의 수행 시 산을 발생시킴으로써 막의 경화를 촉진시킨다. 따라서, 마이크로렌즈 형성용 조성물에는 공중합체 수지 및 열산발생제가 함께 포함되면 열처리 후에 렌즈 형상이 보다 우수하다.
열산발생제는 베이스 수지의 함량을 100중량부 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 열산발생제의 함량이 0.1중량부 미만이면 조성물에의 영향이 너무 작고, 경화를 촉진하기 위한 첨가제이므로 10중량부를 초과할 필요가 없다.
본 발명의 마이크로렌즈 형성용 조성물은 감광제를 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 감광제는 본 발명이 속하는 분야에 일반적으로 사용되는 감광제가 사용될 수 있으며, 특히 퀴논 디아지드형 방사선-감광제를 사용할 수 있다. 일례로, 나프토퀴논 디아지드 화합물을 들 수 있다.
또한, 하나 이상의 페놀성 히드록시기를 가진 화합물의 o-퀴논 디아지드술폰산 에스테르를 사용할 수 있다. 셋 이상의 페놀 히드록시기를 가진 폴리히드록시 화합물의 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산 에스테르, 1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산 에스테르 또는 1,2-벤조퀴논디아지드-4-술폰산 에스테르를 사용할 수 있다. 이러한 에스테르는 히드록시기를 가진 화합물과 o-퀴논디아지드술폰산 할로겐화물을 트리에틸 아민과 같은 염기존재 하에서 반응시켜 제조할 수 있다. o-퀴논 디아조술폰산 할로겐화물 중에서, 예를 들면 1,2-나프토퀴논 디아조-5-술폰산 클로라이드가 바람직하다. 이러한 퀴논 디아지드형 방사선-감광제는 단독으로, 하나 또는 두 시약의 조합으로 사용될 수 있다.
감광제의 함량은 특히 제한되지 않으나, 베이스 수지의 함량을 100중량부 기준으로 하여 30 내지 60 중량부 포함될 수 있다. 감광제가 30 내지 60 중량부로 포함되면, 노광시 현상속도가 적절하게 유지되어 우수한 패턴의 형상을 갖게되는 이점이 있다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈 형성용 조성물은 감광제를 포함하여, 광산발생제가 포함되지 않는 비화학증폭형 포토레지스트일 수 있어서, 화학증폭형 포토레지스트의 단점을 해결할 수 있다. 다만, 광산 발생제를 첨가하는 것을 본 발명에서 제외하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 마이크로렌즈 조성물은 용매를 더 포함하여 액체 조성물 형태로서 실리콘 웨이퍼 등과 같은 기판상에 도포될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 용매는 성분들을 용해시키고 적합한 건조 속도를 나타내며 용매 증발 후 균일하고 매끄러운 피막을 제공하는 것이 바람직하며, 이러한 목적으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
사용될 수 있는 용매는 예를 들면, 에틸셀로솔브 아세테이트, 메틸셀로솔브 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트와 같은 글리콜 에테르 에스테르; 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 에틸 피루베이트와 같은 에스테르; 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 2-헵타논 및 시클로헥사논과 같은 케톤; γ-부티로락톤과 같은 시클릭 에스테르; 또는 3-메톡시-1-부탄올 등과 같은 알콜이 있다. 이들 용매는 각각 단독으로 또는 둘 이상의 혼합물로써 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 전술한 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈가 제공된다. 본 발명에 따른 마이크로렌즈는 마이크로렌즈용 포토레지스트 조성물을 기판상에 코팅하여 도막을 형성하는 도막형성단계, 마스크를 이용하여 도막의 마이크로렌즈 패턴이 형성될 영역에 광조사, 예를 들어 i선 파장(365nm) Stepper[NSR2205i11D_Nikon Corp, NA 0.57 σ0.38])를 사용하여 노광량을 서서히 변화시키면서 노광시켜 라인 및 스페이스 패턴을 형성시키는 노광단계, 노광단계에서의 노광된 도막 영역을 제거하여 마이크로렌즈 패턴을 형성시키는 현상단계 및 마이크로렌즈 패턴을 열처리하여 렌즈형상으로 가공하는 가열단계를 수행하여 제조될 수 있다.
도막형성단계에서는 본 발명에 따른 마이크로렌즈용 화학증폭형 레지스트 조성물을 기판상에 도포하고, 바람직하게는 가열 처리(프리베이킹)를 행함으로써 용제를 제거하여, 건조 도막을 형성한다.
사용할 수 있는 기판으로는 예를 들면, 유리 기판, 실리콘 기판 및 이들의 표면에 각종 금속이 형성된 기판이 있다.
마이크로렌즈용 레지스트 조성물을 기판에 도포하는 방법은 특히 한정되지 않으나, 예를 들면 분무법, 롤 코팅법, 회전 도포법(스핀 코팅법), 슬릿다이 도포법, 바 도포법, 또는 잉크젯법 등과 같은 방법을 채용할 수 있고, 특히 스핀 코팅법 및 슬릿다이 도포법이 바람직하다.
도포시의 두께는 특히 한정되지 않으나, 0.2 내지 1.0㎛로 코팅하는 것이 바람직하며, 도포 두께는 전면에 걸쳐 균일한 두께가 되도록 하는 것이 바람직하다. 도포시의 두께가 0.2 내지 1.0㎛인 경우, 도막의 표면 평활성이 우수해지고, 경화가 빨라 생산속도의 향상을 도모할 수 있다.
프리 베이킹은 각 성분의 종류, 사용 비율 등에 따라 다르게 변화시킬 수 있는데, 예를 들면, 60 내지 110 ℃에서 30초 내지 5분 정도로 수행할 수 있다. 이 경우, 용매 등의 휘발성분이 빠르게 제거되어 양호한 건조 도막을 얻을 수 있게 된다.
노광단계는 마스크를 이용하여 도막의 마이크로렌즈 패턴이 형성될 영역에 노광기를 사용하여 선택적으로 조사하여 노광하는 단계이다. 도막에서 마이크로렌즈패턴이 형성될 영역에 마스크를 이용하여 노광을 실시하면 마스크에 의해 빛이 투과되고 현상액을 사용하여 현상 처리하여 빛에 조사된 부분을 제거함으로써 패터닝을 행한다.
현상단계에서 노광된 도막영역을 제거하기 위해서 사용되는 현상액은 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 통상 알칼리성 화합물과 계면활성제를 포함하는 수용액을 사용할 수 있다.
현상액에 포함되는 알칼리성 화합물은 무기 및 유기 알칼리성 화합물 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 무기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 인산수소이나트륨, 인산이수소나트륨, 인산수소이암모늄, 인산이수소암모늄, 인산이수소칼륨, 규산나트륨, 규산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 붕산나트륨, 붕산칼륨 및 암모니아를 들 수 있다. 또한, 유기 알칼리성 화합물의 구체적인 예로는, 테트라메틸암모늄히드록시드, 2-히드록시에틸트리메틸암모늄히드록시드, 모노메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민 및 에탄올아민을 들 수 있다. 무기 및 유기 알칼리성 화합물은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
현상액 중의 알칼리성 화합물의 농도는 0.01 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 0.03 내지 5중량%인 것이 보다 바람직하다.
현상액에 포함되는 계면 활성제로는 비이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제 또는 양이온계 계면활성제 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 비이온계계면활성제의 구체적인 예로는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌아릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 그 밖의 폴리옥시에틸렌 유도체, 옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 공중합체, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르 및 폴리옥시에틸렌알킬아민을 들 수 있다. 음이온계 계면활성제의 구체적인 예로는, 라우릴알콜황산에스테르나트륨, 올레일알콜황산에스테르나트륨 등의 고급 알콜 황산에스테르염류; 라우릴황산나트륨, 라우릴황산암모늄 등의 알킬황산염류; 또는 도데실벤젠술폰산나트륨, 도데실나프탈렌술폰산나트륨등의 알킬아릴술폰산염류를 들 수 있다. 양이온계 계면활성제의 구체적인 예로는, 스테아릴아민염산염, 라우릴트리메틸암모늄클로라이드 등의 아민염, 또는 4급암모늄염을 들 수 있다. 계면활성제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
현상액 중의 계면활성제의 농도는 0.01 내지 10중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.05 내지 8중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5중량%일 수 있다.
가열 단계는 마이크로렌즈 패턴을 열처리하여 렌즈형상으로 가공하는 단계이다. 열처리는 핫 플레이트, 오븐 등의 가열 장치를 사용할 수 있으며, 열처리(하드 베이킹)에 의해 마이크로렌즈 패턴은 렌즈 모양으로 변하게 한다. 가열 단계에서 하드 베이킹의 가열 온도는 예를 들면, 150℃ 내지 250℃일 수 있다. 바람직하게는 하드 베이킹의 온도는 200℃ 내지 220℃이다. 하드 베이킹시 전술한 열가교기를 포함하는 공중합체 수지내부에서 가교반응이 진행된다. 가교반응에 의해 수지의 경도, 즉 마이크로렌즈의 경도가 상승되어 마이크로렌즈의 내열성이 향상되고, 우수한 렌즈형상을 얻을 수 있다.
하드 베이킹의 가열 시간은 가열 기기의 종류에 따라 다르지만, 예를 들면 핫 플레이트 상에서 가열 처리를 행하는 경우에는 1 내지 15분간, 오븐 내에서 가열처리를 행하는 경우에는 10 내지 30분간으로 할 수 있다. 이때, 2회 이상의 가열 공정을 행하는 스텝 베이크법 등을 이용할 수도 있다.
마이크로렌즈에 대응하는 패턴상 박막이 기판의 표면 상에 형성된 마이크로렌즈 어레이를 얻을 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 전술한 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈를 포함하는 광학기기가 제공된다. 마이크로렌즈를 포함하는 광학기기로는 이미지 센서를 들 수 있다.
이하, 실시예 및 시험예에 의해 본 발명을 더 설명하기로 한다.
<실시예 1>
베이스 수지로서 [화학식 1]와 [화학식 2] 중 적어도 하나의 구조단위가 포함되어 이루어진 노볼락계 수지 (스미토모케미칼사제) 100중량부, 공중합체 수지로서 메타아크릴산/1-시클로헥실-1H-피롤-2,5-다이온/(3-에틸옥세탄-3-일)메틸 메타아크릴레이트의 공중합체 수지(스미토모케미칼사제) 21.4 중량부, 히드록시페닐설포늄 타입의 열산발생제 5.4 중량부, 1,2-나프토퀴논디아지드-5-술폰산타입 감광제 (스미토모케미칼사제) 43중량부, 용제로서 메틸아밀케톤 1030 중량부 및 에틸락테이트 84중량부를 혼합하여 마이크로렌즈 형성용 조성물을 제조하였다.
<실시예 2 및 3>
각 성분의 조성 및 조성비를 하기 표 1과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로렌즈 형성용 조성물을 제조하였다.
<비교예1 내지 3>
각 성분의 조성 및 조성비를 하기 표 1과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로렌즈 형성용 조성물을 제조하였다.
중량부
 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
베이스 수지 100 100 100 100 100 100
공중합체 수지 21.4 5.4 64.3 - 21.4 -
열산발생제 5.4 5.4 5.4 - - 5.4
감광제 43 43 43 43 43 43
용매
 메틸아밀케톤 1030 1030 1030 1030 1030 1030
에틸락테이트 84 84 84 84 84 84
<시험예>
이하에서는 실시예 1내지 실시예3 및 비교예 1내지 비교예 3의 마이크로렌즈 형성용 조성물의 성능을 테스트하였다.
(1) 해상도 평가
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 마이크로렌즈 형성용 조성물을 헥사메틸디실라잔으로 처리된 실리콘 웨이퍼 기판 상에 스핀 피복기를 사용하여 도포하였다. 건조시킨 후의 도포된 막의 두께는 0.30㎛이었다. 건조된 막이 형성된 웨이퍼기판에 110℃의 열판에서 60초 동안 예비 열처리를 수행하였다. 이와 같이 형성된 막을 갖는 웨이퍼 기판을 i선 파장(365nm) Stepper[NSR2205i11D_Nikon Corp, NA 0.57 σ0.38]) 노광기를 사용하여 다트(Dot) 패턴을 형성시켰다. 이어서, 열판에서 노광 후 열처리를 110℃에서 60초 동안 수행하였다. 그런 다음 2.38% 테트라메틸암모늄히드록사이드 수용액을 사용하여 60초 동안 패들 현상을 수행하였다. 현상 후의 패턴을 KLA 주사 전자 현미경을 사용하여 1.5㎛ 다트 패턴에서 초점심도 및 프로파일을 측정한 다음 아래와 같이 평가하였다.
◎: 매우 높음, ○: 높음, △: 낮음, ×: 불량
(2) 투과율 평가
마이크로 렌즈 형성용 조성물을 스핀 코터를 이용하여 4인치 유리기판 위에 코팅을 하여, 110℃, 60초의 조건으로 프리베이킹을 행하여 실온에서 냉각 후, UV-Spectrum DU-800(BECKMAN社)를 이용하여 200㎚ 내지 800㎚의 파장에 대한 투과율을 측정 후 450nm 투과율을 평가하였다.
(3) 마이크로 렌즈 패턴의 프로파일 평가
1.5㎛ 다트 패턴으로 만들어진 마이크로렌즈 패턴을 핫플레이트내에서 200℃ 및 220℃로 각각 열처리 플로우 공정을 진행하였다. 도 1a는 실시예 1의 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈 어레이의 다트 패턴의 열처리 전의 도면이고, 도 1b는 그 단면도이다. 도 2a의 마이크로렌즈 어레이 패턴은 220℃로 열처리한 경우이고, 그 단면은 도 2b에 나타나 있다. 실시예 1내지 3 및 비교예 1내지 3 각각의 200℃ 및 220℃의 열처리 후의 반구형상의 마이크로 렌즈 패턴 프로파일의 단면을 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰한 다음 아래와 같이 평가하였다.
◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 보통, ×: 불량
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
해상도 ◎ ○ ○ ○ ○ ○
투과율(%) 92 93 93 91 92 92
렌즈형상(200℃) ◎ ○ ○ × × ×
렌즈형상(220℃) ◎ ○ △ × × ×
표2를 참조하면, 본 발명에 따라 공중합체 수지 및 열산발생제를 포함하는 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈는 해상도 및 투과율면에서 우수하면서도 200℃ 열처리후에는 매우 우수하거나 우수한 렌즈형상을 나타내었고, 220℃의 열처리 후에도 매우 우수하거나, 우수 또는 보통의 렌즈형상을 나타내었다. 즉, 실시예 1내지 3의 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈 모두 높은 온도의 열처리 후에도 렌즈 형상이 안정화되었다.
그러나, 공중합체 수지 및 열산발생제를 모두 포함하지 않은 비교예 1내지 3의 마이크로렌즈는 렌즈형상이 불량으로 나타나, 본 발명에 따라 공중합체 수지 및 열산발생제를 포함하는 마이크로렌즈 형성용 조성물을 이용하여 제조된 마이크로렌즈는 열처리 후에도 우수한 형태를 갖는 마이크로렌즈를 안정적으로 제조할 수 있음이 확인되었다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1 및 2 중 적어도 하나의 구조단위를 포함하는 노볼락계 수지 및 하기 화학식 3의 구조단위를 포함하는 폴리히드록시스티렌계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 베이스 수지; 하기 화학식 4의 반복단위의 열가교기를 포함하는 공중합체 수지; 하기 화학식 5의 열산발생제 및 감광제를 포함하는 마이크로렌즈 형성용 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00011

    상기 식 중, R1은 탄소수 1 내지 15의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬, 알콕시, 에스테르, 에테르, 카르보닐, 아세탈 또는 알코올기이며, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
    [화학식 2]
    Figure pat00012

    상기 식 중, R3는 탄소수 1 내지 5의 알킬기이고,
    [화학식 3]
    Figure pat00013

    상기 식 중, R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 15의 직쇄형, 분기형 또는 고리형의 알킬기이고,
    [화학식 4]
    Figure pat00014

    상기 식 중, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며, R7은 수소 또는 탄소수 3 내지 10의 고리 화합물이고, R8은 탄소수 1 내지 5의 알킬기로 치환 또는 비치환된 옥세틸(oxetyl)기이고, a는 25 내지 45%, b는 20 내지 45%, c는 35 내지 55%이며,
    [화학식 5]
    Figure pat00015

    상기 식 중, R9은 알킬기 또는 히드록시기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 R8의 탄소수 1내지 5의 알킬기는 (3-메틸옥세탄-3-일)메틸, (3-에틸옥세탄-3-일)메틸 및 (3-메틸옥세탄-3-일) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 형성용 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공중합체 수지는 상기 베이스 수지의 함량을 100중량부 기준으로 하여 10 내지 30 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 형성용 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열산발생제는 상기 베이스 수지의 함량을 100중량부 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 형성용 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    비화학증폭형 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 형성용 조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5에 따른 마이크로렌즈 형성용 조성물로 형성된 마이크로렌즈.
  7. 청구항 6에 따른 마이크로렌즈를 포함하는 광학기기.
KR1020100043664A 2010-05-10 2010-05-10 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기 KR20110124083A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100043664A KR20110124083A (ko) 2010-05-10 2010-05-10 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100043664A KR20110124083A (ko) 2010-05-10 2010-05-10 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110124083A true KR20110124083A (ko) 2011-11-16

Family

ID=45394054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100043664A KR20110124083A (ko) 2010-05-10 2010-05-10 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110124083A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160122698A (ko) * 2014-02-13 2016-10-24 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 수지 조성물

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160122698A (ko) * 2014-02-13 2016-10-24 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 수지 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7506796B2 (ja) 高精細パターンの製造方法およびそれを用いた表示素子の製造方法
TWI470349B (zh) 感光性組成物、由此組成物所獲得的硬化膜以及具有此硬化膜的顯示元件
KR102396504B1 (ko) 기재 상에 평탄화막 또는 마이크로 렌즈를 형성하기 위해 사용되는 에너지 감수성 조성물, 경화체의 제조 방법, 경화체, 마이크로 렌즈의 제조 방법, 및 cmos 이미지 센서
KR101363738B1 (ko) 포토레지스트 조성물 및 이의 패턴 형성 방법
KR20090005976A (ko) 감광성 수지 조성물 및 이를 이용한 마이크로렌즈
JP5992059B2 (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜の製造方法、硬化膜、有機ｅｌ表示装置および液晶表示装置
KR20110124083A (ko) 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기
CN101258445B (zh) 光刻技术方法
JP4053402B2 (ja) Ｌｃｄ製造用ポジ型ホトレジスト組成物およびレジストパターンの形成方法
JP7235730B2 (ja) 微細パターンの製造方法およびそれを用いた表示素子の製造方法
JP4000903B2 (ja) 感放射線性樹脂組成物
KR20110124085A (ko) 마이크로렌즈 형성용 조성물, 마이크로렌즈, 및 이를 이용한 광학기기
JP5981554B2 (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜の形成方法、硬化膜、有機ｅｌ表示装置および液晶表示装置
JP5981555B2 (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜の形成方法、硬化膜、有機ｅｌ表示装置および液晶表示装置
CN113485072B (zh) 一种光刻胶组合物及其用途
KR20120027685A (ko) 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법
JP4903096B2 (ja) ポジ型ホトレジスト組成物およびレジストパターン形成方法
KR20110124099A (ko) 마이크로 렌즈용 화학증폭형 포토레지스트 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 마이크로 렌즈
JP2009020462A (ja) マイクロレンズ形成用感光性樹脂組成物、マイクロレンズ、およびマイクロレンズの形成方法
JP2005010487A (ja) レジストパターン形成方法
KR101734538B1 (ko) 마이크로 렌즈용 화학증폭형 포토레지스트 조성물, 이를 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20020010291A (ko) 액정표시장치 회로용 포토레지스트 조성물
KR20110124100A (ko) 마이크로 렌즈용 화학증폭형 포토레지스트 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 마이크로 렌즈
KR101316192B1 (ko) 포토레지스트 조성물 및 이의 패턴 형성 방법
KR20240037946A (ko) 특정 공중합체를 포함하는 포지티브형 감광성 수지 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination