KR20150120590A - 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 기판의 제조 방법 - Google Patents

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 구현예에 따라서 산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지 및 광산 발생제를 포함하는 용질; 및 유기 용매; 를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 제공한다.

Description

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 기판의 제조 방법{Photoresist composition and method of fabricating display substrate using the same}
본 발명은 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치의 백플레인(back plane) 제작을 위하여 노볼락-DNQ형의 포토레지스트가 사용되고 있다. 노볼락 수지는 알칼리 현상액에 가용성이지만, DNQ와 섞이면 불용성이 된다. 노광에 의하여 DNQ가 인덴카르복시산으로 변하면 포토레지스트는 수용성이 된다. 노볼락-DNQ형의 포토레지스트는 현상액에 대한 어느 정도의 용해도가 존재하여 해상도(resolution) 및 명암비(contrast)의 한계를 지니며, 이를 극복하기 위하여 화학증폭형 포토레지스트(chemically amplified photoresist)가 제안되었다.
화학증폭형 포토레지스트는 광흡수에 의하여 분해되어 강산을 발생시키는 광산 발생제(photo acid generator, PAG)를 이용한다. 노광부에서 발생된 강산은 포스트 베이크(post bake)에 의하여 포토레지스트막 속으로 확산하는 과정에서 포토레지스트의 보호기를 수산기로 분해시키는 촉매로 작용한다. 생성된 수산기에 의하여 포토레지스트 수지는 현상액에 대하여 가용성이 된다.
화학증폭형 포토레지스트는 폴리히드록시스티렌(PHS)이나 아크릴 수지를 사용하는데, 이들 수지는 현상액에 대한 용해도가 없고 노광영역에서만 광산 발생제에 의하여 가용성이 되므로, 노볼락-DNQ형의 포토레지스트 보다 해상도 및 명암비가 우수하다. 그러나 화학증폭형 포토레지스트는 산(acid)과 반응하므로 산을 사용하는 식각 용액(etch solution)에 의하여 포토레지스트가 기판으로부터 떨어지거나 언더컷(under cut)과 같은 패턴 불량이 발생하게 되므로 습식각을 적용하기가 어렵다.
식각 용액에 의하여 기판으로부터 떨어지거나 패턴 불량을 발생시키지 않는 해상도와 명암비가우수한 화학증폭형 포토레지스트를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따라서 산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지 및 광산 발생제를 포함하는 용질; 및 유기 용매; 를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 제공한다.
상기 용질의 함량은 상기 조성물의 전체 중량 중 10-40 중량 %이고, 상기 유기 용매의 함량은 그 나머지일 수 있다.
상기 용질은 산분해성 보호기를 함유하는, 폴리히드록시스티렌수지 또는 아크릴계 수지를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 노보락 수지의 함량이 상기 용질의 전체 중량 중 40 중량 % 이상 100 중량 % 미만일 수 있다.
상기 노보락 수지의 상기 산분해성 보호기는 상기 노볼락 수지의 페놀 수산기의 일부 또는 전부를 치환할 수 있다.
상기 산분해성 보호기는 tert-부틸, tert-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐메틸기, 테트라히드로-2-피라닐기, 테트라히드로-2-퓨릴기, 1-에톡시에틸기, 1-(2-메틸프로폭시)에틸기, 1-(2-메톡시에톡시)에틸기, 1-(2-아세톡시에톡시)에틸기, 1-[2-(1-아다만틸옥시)에톡시]에틸기, 1-[2-(1-아다만탄카르보닐옥시)에톡시]에틸기, 3-옥소시클로헥실기, 4-메틸테트라히드로-2-피론-4-일기, 2-메틸-2-아다만틸기, 또는 2-에틸-2-아다만틸기를 포함할 수 있다.
상기 노볼락 수지 내의 상기 산분해성 보호기 대 수산기의 몰비가 10:90 내지 40:60일 수 있다.
상기 폴리히드록시스티렌수지 또는 아크릴계 수지 내의 상기 산분해성 보호기 대 수산기의 몰비가 20:80 내지 50:50일 수 있다.
상기 광산 발생제는 350nm 내지 450nm 범위의 빛에서 산을 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따라서 기판 상에 도전성 물질로 이루어진 도전막을 형성하는 단계; 상기 도전막 상에 포토레지스트 조성물로 이루어진 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 식각 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전막을 식각하여 도전막 패턴을 형성하는 단계; 를 포함하는 디스플레이 기판의 제조 방법을 제공한다. 상기 포토레지스트 조성물은 산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지 및 광산 발생제를 포함하는 용질; 및 유기 용매를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물일수 있다.
상기 도전막을 식각하는 단계는 식각 용액을 사용하는 습식각에 의하여 수행될 수 있다.
산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지를 사용함으로써 해상도와 명암비가우수한 화학증폭형 포토레지스트를 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1i는 일 실시예에 따른 디스플레이 기판의 제조 방법을 순차적으로 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 언더컷을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하에서 일 구현예에 따른 화학증폭형 포토레지스트 조성물에 대하여 상세히 설명한다.
상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물(chemically amplified photoresist composition)은 산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지 및 광산 발생제를 포함하는 용질; 및 유기 용매를 포함한다.
상기 노볼락 수지는 페놀계 화합물과 알데히드계 화합물 또는 케톤계 화합물을 부가 축합 반응시켜 얻을 수 있다.
예를 들어 상기 노볼락 수지는 메타크레졸 대 파라크레졸을 약 40:60 내지 약 100:0의 중량비로 혼합한 페놀 혼합물을 포름알데히드와 반응시켜 얻을 수 있다.
상기 노볼락 수지의 제조에 사용되는 페놀계 화합물로는 예를 들어 페놀(phenol), 오르쏘크레졸(ortho-cresol), 메타크레졸(meta-cresol), 파라 크레졸(para-cresol), 2,5-크실레놀(2,5-xylenol), 3,5-크실레놀(3,5-xylenol), 3,4-크실레놀(3,4-xylenol), 2,3,5-트리메틸페놀(2,3,4-trimethylphenol), 4-t-부틸페놀(4-t-butylphenol), 2-t-부틸페놀(2-t-butylphenol), 3-t-부틸페놀(3-t-butylphenol), 3-에틸페놀(3-ethylphenol), 2-에틸페놀(2-ethylphenol), 4-에틸페놀(4-ethylphenol), 3-메틸-6-t-부틸페놀(3-methyl-6-t-butylphenol), 4-메틸-2-t-부틸페놀(4-methyl-2-t- butylphenol), 2-나프톨(2-naphthol), 1,3-디히드록시나프탈렌(1,3-dihydroxynaphthalene), 1,7-디히드록시나프탈렌(1,7-dihydroxynaphthalene) 또는1,5-디히드록시나프탈렌(1,5-dihydroxynaphthalene) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 노볼락 수지의 제조에 사용되는 알데히드계 화합물로는 예를 들어 포름알데히드(formaldehyde), 파라포름알데히드(paraformaldehyde), 아세 트알데히드(acetaldehyde), 프로필알데히드(propylaldehyde), 벤즈알데히드(benzaldehyde), 페닐 알데히드(phenylaldehyde), α-페닐프로필알데히드(alpha-phenylpropylaldehyde), β-페닐프로필알데히드(beta-phenylpropylaldehyde), o-히드록시벤즈알데히드(ortho-hydroxybenzaldehyde), m-히드록시벤즈알데히드(meta-hydroxybenzaldehyde), p-히드록시벤즈알데히드(para-hydroxybenzaldehyde), 글루타르알데히드(glutaraldehyde), 글리옥살(glyoxal), o-메틸벤즈알데히드(ortho-methylbenzaldehyde) 또는 p-메틸벤즈알데히드(para-methylbenzaldehyde) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 노볼락 수지의 제조에 사용되는 케톤계 화합물로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디페닐케톤을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 산분해성 보호기는 노볼락 수지를 알칼리성 현상액에 불용성으로 만드는 작용기로서 산에 의하여 수산기로 분해되면 상기 노볼락 수지를 현상액에 가용성으로 만든다.
상기 산분해성 보호기는 예를 들어, tert-부틸기, tert-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐메틸기, 테트라히드로-2-피라닐기, 테트라히드로-2-퓨릴기, 1-에톡시에틸기, 1-(2-메틸프로폭시)에틸기, 1-(2-메톡시에톡시)에틸기, 1-(2-아세톡시에톡시)에틸기, 1-[2-(1-아다만틸옥시)에톡시]에틸기, 1-[2-(1-아다만탄카르보닐옥시)에톡시]에틸기, 3-옥소시클로헥실기, 4-메틸테트라히드로-2-피론-4-일기, 2-메틸-2-아다만틸기, 2-에틸-2-아다만틸기 등을 포함할 수 있다. 상기 산분해성 보호기로 노볼락 수지의 수산기의 수소를 치환할 수 있다. 상기 산분해성 보호기는 통상의 보호기 도입 반응에 의해 상기 노볼락 수지의 수산기로 도입될 수 있다.
상기 노볼락 수지 내의 상기 산분해성 보호기 대 수산기의 몰비가 10:90 내지 40:60일 수 있다.
상기 용질 중 상기 노보락 수지의 함량이 40 중량 % 이상 100 중량 % 미만, 예를 들어 40 중량 % 이상 97 중량 % 이하, 40 중량 % 이상 70 중량 % 이하, 또는 40 중량 % 이상 50 중량 % 이하일 수 있다.
상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물은 상기 노볼락 수지 이외에 산분해성 보호기를 함유하는 폴리히드록시스티렌수지 또는 산분해성 보호기를 함유하는 아크릴계 수지를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 폴리히드록시스티렌수지 또는 상기 아크릴계 수지의 상기 산분해성 보호기는 상기 노볼락 수지의 상기 산분해성 보호기와 마찬가지로 tert-부틸기, tert-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐메틸기, 테트라히드로-2-피라닐기, 테트라히드로-2-퓨릴기, 1-에톡시에틸기, 1-(2-메틸프로폭시)에틸기, 1-(2-메톡시에톡시)에틸기, 1-(2-아세톡시에톡시)에틸기, 1-[2-(1-아다만틸옥시)에톡시]에틸기, 1-[2-(1-아다만탄카르보닐옥시)에톡시]에틸기, 3-옥소시클로헥실기, 4-메틸테트라히드로-2-피론-4-일기, 2-메틸-2-아다만틸기, 2-에틸-2-아다만틸기 등을 포함할 수 있다. 상기 산분해성 보호기는 폴리히드록시스티렌수지의 수산기의 수소 원자 또는 아크릴 수지의 카르복실기의 수소 원자를 치환할 수 있다.
상기 폴리히드록시스티렌수지 또는 아크릴계 수지 내의 상기 산분해성 보호기 대 수산기의 몰비가 20:80 내지 50:50일 수 있다.
산분해성 보호기를 갖는 상기 노볼락 수지가 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 5 중량% 미만인 경우 선명한 패턴을 얻기 어려울 수 있다. 상기 노볼락 수지가 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 50 중량% 초과인 경우 포토레지스트 패턴의 접착력, 감도, 잔막률 등이 저하될 수 있다. 그러므로 상기 노볼락 수지는 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 5 중량% 내지 약 50 중량% 일 수 있다. 구체적으로 상기 노볼락 수지는 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 8 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다.
산분해성 보호기를 갖는 상기 노볼락 수지 이외에 산분해성 보호기를 갖는 폴리히드록시스티렌수지 또는 산분해성 보호기를 갖는 아크릴 수지를 더 포함하는 경우에, 이들 수지의 혼합물은 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 약 8 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다.
산분해성 보호기를 갖는 상기 노볼락 수지의 중량 평균 분자량은 약 1,000 내지 약 30,000일 수 있다. 상기 노볼락 수지의 중량 평균 분자량이 약 1,000 미만인 경우 상기 노볼락 수지가 알칼리 현상액에 쉽게 용해되어 손실될 수 있다. 상기 노볼락 수지의 평균 분자량이 약 30,000 초과인 경우 상기 노광부와 비노광부에서의 알칼리 현상액에 대한 용해도의 차이가 작아 선명한 포토레지스트 패턴을 얻기 어려울 수 있다.
산분해성 보호기를 갖는 폴리히드록시스티렌 수지의 중량 평균 분자량은 약 3,000 내지 약 30,000일 수 있다. 산분해성 보호기를 갖는 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 약 3,000 내지 약 100,000일 수 있다. 폴리히드록시스티렌 수지 및 아크릴 수지의 중량 평균 분자량이 상기 범위를 만족할 때 선명한 포토레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
상기 광산 발생제(photo acid generator, PAG)는 노광에 의해서 산(acid)을 발생시킬 수 있다. 노광부에서 광산 발생제로부터 발생된 산은 포스트 베이크(post bake)에 의하여 포토레지스트막 속으로 확산하는 과정에서 포토레지스트의 보호기를 수산기로 분해시키는 촉매로 작용할 수 있다. 생성된 수산기에 의하여 포토레지스트 수지는 현상액에 대하여 가용성이 된다.
상기 광산 발생제는 예를 들어 벤조 페논 유도체, 트리아진 유도체, 술포늄 유도체 등을 들 수 있다. 상기 광산 발생제는 구체적으로 예를 들어 4-메톡시페닐페닐요오도늄 트리플루오로메탄술포네이트, 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄 트리플루오로메탄술포네이트, 트리페닐술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 트리(4-메틸페닐)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 2,4,6-트리메틸페닐디페닐술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 1-(2-나프톨릴메틸)티오라늄 트리플루오로메탄술포네이트, 4-히드록시-1-나프틸디메틸술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 시클로헥실메틸(2-옥소시클로헥실)술포늄 트리플루오로메탄술포네이트, 2-메틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(4-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2,4-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-(2-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 1-벤조일-1-페닐메틸 p-톨루엔술포네이트, 2-벤조일-2-히드록시-2-페닐에틸 p-톨루엔술포네이트, 1,2,3-벤젠-트리-일 트리스(메탄술포네이트), 2-디니트로벤질 p-톨루엔술포네이트, 또는 4-니트로벤질 p-톨루엔술포네이트를 포함할 수 있다.
상기 광산 발생제가 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 0.01 중량% 미만인 경우, 상기 광산 발생제에 의해 생성되는 산의 양이 미미하여 상기 노볼락 수지의 보호제를 분해시키는데 기여하는 바가 거의 없을 수 있다. 상기 광산 발생제가 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 10 중량%를 초과하는 경우, 알칼리 현상액에 의한 현상 속도가 느리거나 알칼리 현상액에 의해 제거되어야 하는 부분이 제거되지 않아 현상이 되지 않을 수 있다. 그러므로 상기 광산 발생제는 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다. 구체적으로 상기 광산 발생제는 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%일 수 있다.
상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 예를 들어 계면 활성제, 접착 증진제, 중화제, 자외선흡광제 등을 포함할 수 있다.
상기 계면 활성제는 포토레지스트 조성물의 도포성이나 현상성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 계면 활성제의 예로서는, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르(poly oxyethyleneoctylphenyl ether), 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르(poly oxyethylenenonylphenyl ether), F171, F172, F173(상품명; 대일본잉크사), FC430, FC431(상품명; 수미또모트리엠사), KP341(상품명; 신월화학공업사) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 접착 증진제는 기판과 포토레지스트 패턴의 접착성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 접착 증진제의 예로서는, 카르복실기, 메타크릴기, 이소시아네이트기, 에폭시기등의 반응성 치환기를 갖는 실란 커플링제를 들 수 있다. 상기 실란 커플링제의 구체적 예로서는, γ-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(gamma-methaacryloxypropyltrimethoxysilane), 비닐트리아세톡시실란(vinyltriacetoxysilane), 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane), γ-이소시아네이트프로필트리에톡시실란(gamma-isocyanatopropyltriethoxysilane), γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시 시클로 헥실에틸트리메톡시실란) (beta-3,4-epoxy cyclo hexylehtyltrimethoxysilane) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
중화제는 노광에 의해 광산 발생제로부터 생성된 산의 확산을 방지 하기 위한 것으로 예를 들어 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 디이소프로필아닐린, 디이소프로필아민, 트리메톡시에톡시에틸아민 등과 같은 아민이 사용될 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 상기 노볼락 수지, 상기 광산 발생제, 및 상기 유기 용 매의 전체 함량을 고려하여 정해질 수 있다. 다만, 상기 첨가제에 의해서 상기 노볼락 수지와 상기 광산 발생제의 반응에 영향을 주는 것을 방지하기 위하서 상기 첨가제의 함량은 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 0 중량% 내지 약 1 중량%로 고려될 수 있다.
상기 유기 용매는 에테르류, 글리콜에테르류, 에틸렌글리콜알킬에테르 아세테이트류, 디에틸렌글리콜류, 프로필렌글리콜 모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류, 또는 에스테르류 등을 들 수 있다. 상기 유기 용매는 예를 들어 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸락테이트, 벤질알콜, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 노르말부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 프로필아세테이트, 이소부틸아세테이트, 또는 메틸메톡시프로피오네이트를 포함할 수 있다.
상기 유기 용매가 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 60 중량% 미만인 경우, 상기 포토레지스트 조성물을 기판 상에 적하시키고 이를 코팅하는 것이 어려울 수 있다. 상기 유기 용매가 약 90 중량% 초과인 경우, 노볼락 수지 및 광산 발생제의 함량이 상대적으로 줄어들어 소정 두께를 갖는 포토레지스트막을 형성하기 어려울 수 있다. 따라서 상기 유기 용매의 함량은 상기 포토레지스트 조성물 전체 중량의 약 60 중량% 내지 약 90 중량% 일 수 있다.
이하에서 다른 일 구현예에 따라 상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 이용한 디스플레이 기판의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1h은 일 구현예에 따른 디스플레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다. 상기 디스플레이 기판은 특히 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한다.
도 1a를 참조하면, 기판(101) 상에 게이트 금속층(110) 및 제1 포토레지스트막(120)을 형성한다.
상기 기판(101)은 예를 들어 소다석회 유리(soda lime glass) 또는 보로 실리케이트 유리 등의 유리 기판 또는 폴리에테르 술폰 또는 폴리카보네이트 등의 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 또는 상기 기판(101)은 예를 들어 폴리 이미드 등으로 이루어진 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다.
상기 게이트 금속층(110)은 상기 기판(101) 상에 금속을 스퍼터링하여 형성할 수 있다. 게이트 금속층(110)은 예를 들어 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어질 수 있다. 또는 게이트 금속층(110)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(미도시)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이 중 한 도전막은 게이트 전극의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 이루어질 수 있다. 이 중 다른 도전막은 다른 물질과의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어질 수 있다. 다중막의 예로서 크롬 하부막과 알루미늄 상부막의 구조, 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막의 구조, 또는 몰리브덴 하부막, 알루미늄 중간막 및 몰리브덴 상부막의 구조 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 포토레지스트막(120)은 상기 게이트 금속층(110) 상에 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 도포하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 스핀 코팅 또는 슬릿 코팅으로 상기 게이트 금속층(110) 상에 도포할 수 있다.
상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물은 산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지 및 광산 발생제를 포함하는 용질, 및 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물은 위에서 설명된 일 구현예에 따른 화학증폭형 포토레지스트 조성물과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제1 포토레지스트막(120)이 형성된 기판(101) 상에 제1 마스크(10)를 배치하고, 상기 제1 마스크(10)의 상부에서 광을 조사하여 상기 제1 포토레지스트막(120)을 노광시킨다. 상기 광은 예를 들어 365nm 내지 435nm 범위의 자외선일 수 있다. 상기 광은 상기 범위 내의 복수의 파장의 자외선을 포함할 수도 있다.
도 1b를 참조하면, 노광된 상기 제1 포토레지스트막(120)을 포스트 베이크하고 현상액으로 현상하여 제1 포토 패턴(122)을 형성한다. 제1 포토레지스트막(120) 중 노광된 부분에서 광산 발생제에 의하여 산이 발생되고 포스트 베이크에 의하여 상기 산이 포토레지스트막(120) 내에서 확산하며 촉매로 작용하여 포토레지스트 수지 내의 보호기가 분해된다. 상기 보호기가 분해되면 포토레지스트 수지가 현상액에 대하여 불용성에서 가용성으로 변하므로, 현상액에 의하여 상기 제1 포토레지스트막(120) 중 노광된 부분이 용해되어 제거될 수 있다. 한편, 포스트 베이크 과정은 경우에 따라서 생략 가능할 수 있다. 예를 들어 광분해성 보호기가 빛에너지만으로 광분해되는 경우 포스트 베이크 과정이 생략될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 상기 제1 포토 패턴(122)을 식각 마스크로 이용하여 상기 게이트 금속층(110)을 식각하여 게이트 전극(112)을 형성하고, 상기 제1 포토 패턴(122)을 제거한다. 상기 게이트 금속층(110)은 예를 들어 질산, 황산, 염산, 또는 인산 등을 혼합한 수용액과 같은 식각액(etch solution)을 이용하여 식각할 수 있다. 상기 제1 포토 패턴(122)은 예를 들어 스트립 용액을 이용하여 제거할 수 있다.
상기 식각액으로 상기 게이트 금속층(110)을 식각하더라도, 상기 제1 포토 패턴(122)과 상기 게이트 금속층(110) 간의 접착력이 우수하므로 상기 제1 포토 패턴(122)과 접촉하는 부분의 상기 게이트 금속층(110)의 언더컷을 최소화시킬 수 있다. 상기 언더컷 최소화의 메커니즘이, 노볼락 수지의 구조가 조밀하여 수지의 백본의 3차원 구조에 의하여 보호기가 가려져서 식각액 내의 산에 의한 보호기의 손상이 최소화되기 때문으로 여겨지지만, 메커니즘이 이에 구속되는 것은 아니다.
도 1d를 참조하면, 상기 게이트 전극(112)을 포함하는 기판(101) 상에 게이트 절연층(130), 반도체층(141), 오믹 콘택층(143) 및 제2 포토레지스트막(미도시)을 순차적으로 형성한다.
상기 게이트 절연층(130)은 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 열산화 또는 화학 기상 증착하여 형성할 수 있다.
상기 반도체층(141)은 상기 게이트 절연층(130) 상에 형성된다. 상기 반도체층(141)은 예를 들어, 화학 기상 증착법 등을 이용하여 비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si) 또는 다결정 실리콘(polycrystalline silicon)으로 형성할 수 있다.
상기 오믹 콘택층(143)은 상기 반도체층(141) 상에 형성되고, 상기 오믹 콘택층(143)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된, 비정질 실리콘(n+ a-Si) 또는 다결정 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 제2 포토레지스트막(미도시)은 상기 일 구현예에 따른 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성한다. 상기 제2 포토레지스트막(미도시)을 제2 마스크(미도시)를 사용하여 노광, 포스트 베이크 및 현상하여 제2 포토 패턴(152)를 형성한다. 상기 포토레지스트 조성물 및 상기 제2 포토 패턴(152)의 형성 방법은 상기 제1 포토 패턴(122)의 형성 방법과 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1e를 참조하면, 상기 제2 포토 패턴(152)을 식각 마스크로 이용하여 상기 반도체층(141) 및 상기 오믹 콘택층(143)을 식각하여 활성층 패턴(141a) 및 오믹 콘택층 패턴(143a)을 형성한다. 활성층 패턴(141a) 및 오믹 콘택층 패턴(143a) 형성에 이용되는 식각은 각각 별도의 또는 통합된 습식각 또는 건식각을 이용할 수 있다. 습식각의 경우 예를 들어 불산(HF), 황산, 염산 및 이들의 조합에 탈이온수를 혼합한 식각액을 사용할 수 있다. 건식각의 경우, 예를 들어 CHF3, CF4 등의 불소 계열의 식각 가스를 사용할 수 있다.
도 1f를 참조하면, 활성층 패턴(141a) 및 오믹 콘택층 패턴(143a)을 포함하는 기판(101) 상에 데이터 배선용 도전막(160) 및 제3 포토레지스트막(170)을 순차적으로 형성한다.
상기 데이터 배선용 도전막(160)은 화학 기상 증착법 또는 스퍼터링법을 이용하여 Ni, Co, Ti, Ag, Cu, Mo, Al, Be, Nb, Au, Fe, Se, 또는 Ta 등으로 이루어진 단일막 또는 다중막으로 형성할 수 있다. 다중막은 예를 들어 Ta/Al, Ta/Al, Ni/Al, Co/Al, Mo(Mo 합금)/Cu 등과 같은 이중막 또는 Ti/Al/Ti, Ta/Al/Ta, Ti/Al/TiN, Ta/Al/TaN, Ni/Al/Ni, Co/Al/Co 등과 같은 삼중막으로 형성할 수 있다.
상기 제3 포토레지스트막(170)은 상기 일 구현예에 따른 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성한다. 상기 제3 포토레지스트막(170)을 제3 마스크(미도시)를 사용하여 노광, 포스트 베이크 및 현상하여 제3 포토 패턴(미도시)를 형성한다. 상기 포토레지스트 조성물 및 상기 제3 포토 패턴(미도시)의 형성 방법은 상기 제1 포토 패턴(122)의 형성 방법과 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1g를 참조하면, 상기 제3 포토 패턴(미도시)을 식각 마스크로 이용하여 데이터 배선용 도전막(160)을 식각하여 소스 전극(161) 및 드레인 전극(163)을 형성한다. 소스 전극(161) 및 드레인 전극(163) 형성에 이용되는 식각은 습식각 또는 건식각을 이용할 수 있다. 습식각의 경우 예를 들어 인산, 질산 및 초산의 혼합액, 불산(HF) 및 탈이온수(deionized water)의 혼합액 등의 식각액을 사용할 수 있다. 이때, 데이터 배선용 도전막(160) 식각시 제3 포토 패턴(미도시)을 사용하여 오믹 콘택층 패턴(143a)을 식각하여 분리시킨다. 이에 의하여 소스 전극(161)과 드레인 전극(163)과 오버랩 되도록 오믹 콘택층 패턴(143a')이 분리될 수 있다.
도 1h를 참조하면, 소스 전극(161) 및 드레인 전극(163)을 포함하는 기판(101) 위로 층간 절연막(180)을 형성한다. 층간 절연막(180) 위에 제4 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고 이를 이용한 식각 공정을 통해 드레인 전극(163)을 노출시키는 콘택홀(181)을 형성한다. 이어서, 예를 들어 ITO, IZO 등과 같은 투명 전도성 산화물 또는 반사성 도전체로 이루어진 화소 전극용 도전막(190)을 형성한다. 화소 전극용 도전막(190)은 예를 들어 스퍼터링을 이용하여 증착할 수 있다.
상기 제4 포토레지스트막(미도시)은 상기 일 구현예에 따른 화학증폭형 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성한다. 상기 제4 포토레지스트막(미도시)으로부터 제4 포토 패턴(미도시)를 형성하고, 화소 전극용 도전막(190)을 식각하여 화소 전극(191)을 형성하는 방법은 상기 제1 포토 패턴(122)의 형성 방법 및 게이트 전극(112)를 형성하는 방법으로부터 유추할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1i를 참조하면, 화소 전극용 도전막(190) 위에 제5 포토레지스트막(미도시)을 형성하고, 이를 이용한 식각 공정을 통해 화소 전극(191)을 형성한다. 상기 화소 전극(191)은 콘택홀(181)을 통하여 드레인 전극(163)과 콘택하고, 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된다.
위의 구현예에서 설명한 구조의 디스플레이 기판 이외에도 다양한 구조의 디스플레이 기판의 제조에 상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물이 적용될 수 있다. 또한, 디스플레이 기판뿐만 아니라 다양한 반도체 소자 및 전자 소자의 제조에 상기 화학증폭형 포토레지스트 조성물이 적용될 수 있다.
실시예 1
메타 크레졸과 파라 크레졸의 중량비가 60:40 이며, 중량 평균 분자량이 약 10,000인 노볼락 수지의 수산기의 20%(몰 퍼센트)를 1-에톡시에톡시기 (1-ethoxy-ethoxy group,
Figure pat00001
)로 치환하여 광분해성 보호기를 갖는 노볼락 수지를 제조하였다.
베이스 수지로서 상기 광분해성 보호기를 갖는 노볼락 수지 96.9 중량 %, 광산 발생제로서 하기 화합물 1(2-페닐비닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-phenylvinyl-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine) 3 중량 %, 실리콘계 계면활성제 0.1 중량 % 인 고형분(용매를 제외한 용질 성분들)을 용매인 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트에 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다. 이때 상기 용질 대 용매의 중량비가 25 중량 % 대 75 중량 %가 되도록 하였다.
<화합물 1>
Figure pat00002
실시예 2
메타 크레졸과 파라 크레졸의 중량비가 60:40 이며, 중량 평균 분자량이 약 10,000인 노볼락 수지의 수산기의 20 몰%를 1-에톡시에톡시기로 치환하여 광분해성 보호기를 갖는 노볼락 수지를 제조하였다. 폴리히드록시스티렌 수지(중량 평균 분자량 약 14,000)의 수산기의 30 몰%를 1-에톡시에톡시기로 치환하여 광분해성 보호기를 갖는 폴리히드록시스티렌 수지를 제조하였다.
베이스 수지로서 상기 광분해성 보호기를 갖는 노볼락 수지 66.9 중량 %, 상기 광분해성 보호기를 갖는 폴리히드록시스티렌 수지 30 중량 %, 광산 발생제로서 2-스티릴-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진 (2-styryl-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine) 3 중량 %, 실리콘계 계면활성제 0.1 중량 %인 고형분(용매를 제외한 용질 성분들)을 용매인 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트에 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다. 이때 상기 용질 대 용매의 중량비가 25 중량 % 대 75 중량 %가 되도록 하였다.
실시예 3
광분해성 보호기를 갖는 노볼락 수지를 66.9 중량 % 대신 46.9 중량 %를 사용하고, 광분해성 보호기를 갖는 폴리히드록시스티렌 수지를 30 중량 % 대신 50 중량 % 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
실시예 4
광분해성 보호기를 갖는 노볼락 수지를 66.9 중량 % 대신 26.9 중량 %를 사용하고, 광분해성 보호기를 갖는 폴리히드록시스티렌 수지를 30 중량 % 대신 70 중량 % 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
실시예 5
폴리히드록시스티렌 수지의 광분해성 보호기로서 1-에톡시에톡시기 대신 1-페녹시에톡사이드기를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
실시예 6
폴리히드록시스티렌 수지의 광분해성 보호기로서 1-에톡시에톡시기 대신 1-페녹시에톡사이드기를 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
실시예 7
광산 발생제로서 화합물 1(2-페닐스티릴-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진) 대신 하기 화합물 2의 옥심 술포네이트를 사용한 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
<화합물 2>
Figure pat00003
실시예 8
메타 크레졸과 파라 크레졸의 중량비가 60:40 대신 80:20 인 노볼락 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
실시예 9
중량 평균 분자량이 약 10,000인 노볼락 수지 대신 중량 평균 분자량이 약 20,000인 노볼락 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.
실시예 1 내지 실시예 9의 포토레지스트 조성물을 ITO (인듐 주석 옥사이드) 막이 증착된 유리 기판 위에 2.0㎛ 두께로 코팅한 후 g-line (435nm), h-line (405nm), i-line (365nm) 파장을 포함하는 복합 파장의 빛으로 노광하였다. 노광된 기판을 2.38 중량 % TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 수용액에서 현상하고, ITO 식각 용액(MA-SZ02, 동우화인켐社 제조)을 사용하여 현상된 기판의 ITO를 식각하였다. 식각된 기판을 SEM(scanning electron microscope, 주사형 전자현미경)을 이용하여 관찰하였다. 실시예 1 내지 실시예 9의 포토레지스트 조성물을 이용한 기판의 식각 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에서 각 물질의 함량(%)은 포토레지스트 조성물 중 용매를 제외한 성분들의 합에 대한 중량 %를 나타내고, 분자량은 중량 평균 분자량을 나타내고, 보호기의 몰 %는 치환전 수산기의 개수에 대한 치환된 보호기의 개수의 %를 나타낸다. 한편, 실시예 1 내지 실시예 9의 포토레지스트 조성물은 모두 실리콘계 계면활성제 0.1 중량 %를 포함한다.
언더컷은 도 2에 나타낸 바와 같이 습식각 후 포토레지스트 패턴의 측면으로부터 파여들어간 ITO 패턴의 부분을 의미하며, D로 나타내었다. 접착 상태는 ITO 층 위의 포토레지스트막의 접착 상태를 의미하며, 우수는 ITO 층 위에 포토레지스트막이 벗겨지지 않고 남아 있는 경우이고, 불량은 ITO 층 위의 포토레지스트막이 일부 또는 전부 벗겨진 경우이다.
실시예 노볼락 수지 폴리히드록시스티렌 수지 PAG 언더컷
(㎛)		 접착
상태
함량
(%)		 분자량 메타/
파라		 보호기
(20몰%)		 함량
(%)		 분자량 보호기
(30몰%)		 물질(3%)
1 96.9 10,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 - - - 트리아진 0.21 우수
2 66.9 10,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 30 14,000 1-에톡시
에톡시기		 트리아진 0.22 우수
3 46.9 10,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 50 14,000 1-에톡시
에톡시기		 트리아진 0.25 우수
4 26.9 10,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 70 14,000 1-에톡시
에톡시기		 트리아진 0.77 불량
5 46.9 10,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 50 14,000 1-페녹시
에톡시기		 트리아진 0.24 우수
6 26.9 10,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 70 14,000 1-페녹시
에톡시기		 트리아진 0.72 불량
7 46.9 10,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 50 14,000 1-페녹시
에톡시기		 옥심술포
네이트		 0.25 우수
8 46.9 10,000 80/20 1-에톡시
에톡시기		 50 14,000 1-에톡시
에톡시기		 트리아진 0.25 우수
9 46.9 20,000 60/40 1-에톡시
에톡시기		 50 14,000 1-에톡시
에톡시기		 트리아진 0.25 우수
표 1을 참조하면, 노볼락 수지의 함량이 30 중량 % 미만인 실시예 4 및 실시예 7인 경우에는 ITO 패턴의 언더컷이 커지고 포토레지스트의 접착 상태가 불량한 것으로 나타났다. 반면, 노볼락 수지의 함량이 40 중량 % 이상인 경우에는 노볼락 수지의 메타 크레졸 대 파라 크레졸의 비율 또는 분자량, 폴리히드록시스티렌 수지의 함량이나 보호기의 종류에 관계 없이 ITO 패턴의 언더컷 및 포토레지스트의 접착 상태가 양호하였다.
101: 기판 110: 게이트 금속층
112: 게이트 전극 120: 제1 포토레지스트막
122: 제1 포토 패턴 130: 게이트 절연층
141: 반도체층 143: 오믹 콘택층
141a: 활성층 패턴 143a, 143a': 오믹 콘택층 패턴
160: 데이터 배선용 도전막 161: 소스 전극
163: 드레인 전극 170: 제3 포토레지스트막
180: 층간 절연막 181: 콘택홀
190: 화소 전극용 도전막 191: 화소 전극

Claims (20)

  1. 산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지 및 광산 발생제를 포함하는 용질; 및
    유기 용매; 를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 용질의 함량은 상기 조성물에 대하여 10-40 중량 %이고,
    상기 유기 용매의 함량은 그 나머지인 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 용질은 산분해성 보호기를 함유하는, 폴리히드록시스티렌수지 또는 아크릴계 수지를 더 포함하되,
    상기 용질 중 상기 노보락 수지의 함량이 40 중량 % 이상 100 중량 % 미만인 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 노보락 수지의 상기 산분해성 보호기는 상기 노볼락 수지의 페놀 수산기의 일부를 치환하고,
    tert-부틸기, tert-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐메틸기, 테트라히드로-2-피라닐기, 테트라히드로-2-퓨릴기, 1-에톡시에틸기, 1-(2-메틸프로폭시)에틸기, 1-(2-메톡시에톡시)에틸기, 1-(2-아세톡시에톡시)에틸기, 1-[2-(1-아다만틸옥시)에톡시]에틸기, 1-[2-(1-아다만탄카르보닐옥시)에톡시]에틸기, 3-옥소시클로헥실기, 4-메틸테트라히드로-2-피론-4-일기, 2-메틸-2-아다만틸기, 또는 2-에틸-2-아다만틸기를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 폴리히드록시스티렌수지 또는 상기 아크릴계 수지의 상기 산분해성 보호기는 상기 노볼락 수지의 페놀 수산기의 일부를 치환하고,
    tert-부틸기, tert-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐메틸기, 테트라히드로-2-피라닐기, 테트라히드로-2-퓨릴기, 1-에톡시에틸기, 1-(2-메틸프로폭시)에틸기, 1-(2-메톡시에톡시)에틸기, 1-(2-아세톡시에톡시)에틸기, 1-[2-(1-아다만틸옥시)에톡시]에틸기, 1-[2-(1-아다만탄카르보닐옥시)에톡시]에틸기, 3-옥소시클로헥실기, 4-메틸테트라히드로-2-피론-4-일기, 2-메틸-2-아다만틸기, 또는 2-에틸-2-아다만틸기를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 노보락 수지의 중합시에 사용된 메타 크레졸 대 파라 크레졸의 중량비가 40:60 내지 100:0인 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 노보락 수지의 중량 평균 분자량이 1,000 내지 30,000인 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 노볼락 수지 내의 상기 산분해성 보호기 대 수산기의 몰비가 10:90 내지 40:60인 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리히드록시스티렌수지 또는 아크릴계 수지 내의 상기 산분해성 보호기 대 수산기의 몰비가 20:80 내지 50:50인 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 광산 발생제는 365nm 내지 435nm 범위의 빛에서 산을 발생하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 유기 용매는 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸락테이트, 벤질알콜, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 노르말부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 프로필아세테이트, 이소부틸아세테이트, 또는 메틸메톡시프로피오네이트를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  12. 제1 항에 있어서,
    첨가제를 더 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 계면 활성제, 접착 증진제, 중화제, 또는 자외선흡광제를 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 중화제는 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 디이소프로필아닐린, 디이소프로필아민, 또는 트리메톡시에톡시에틸아민을 포함하는 화학증폭형 포토레지스트 조성물.
  15. 기판 상에 도전성 물질로 이루어진 도전막을 형성하는 단계;
    상기 도전막 상에 포토레지스트 조성물로 이루어진 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 식각 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 도전막을 식각하여 도전막 패턴을 형성하는 단계; 를 포함하되,
    상기 포토레지스트 조성물은 산분해성 보호기를 함유하는 노볼락 수지 및 광산 발생제를 포함하는 용질; 및 유기 용매를 포함하는 디스플레이 기판의 제조 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 도전막을 식각하는 단계는 식각 용액을 사용하는 습식각에 의하여 수행되는 디스플레이 기판의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 식각 용액은 산(acid)을 포함하는 디스플레이 기판의 제조 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 도전막은 금속막 또는 전도성 금속 산화막을 포함하는 디스플레이 기판의 제조 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 용질은 산분해성 보호기를 함유하는, 폴리히드록시스티렌수지 또는 아크릴계 수지를 더 포함하되,
    상기 용질 중 상기 노보락 수지의 함량이 40 중량 % 이상 100 중량 % 미만인 디스플레이 기판의 제조 방법.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 노보락 수지의 상기 산분해성 보호기는 tert-부틸기, tert-부톡시카르보닐기, tert-부톡시카르보닐메틸기, 테트라히드로-2-피라닐기, 테트라히드로-2-퓨릴기, 1-에톡시에틸기, 1-(2-메틸프로폭시)에틸기, 1-(2-메톡시에톡시)에틸기, 1-(2-아세톡시에톡시)에틸기, 1-[2-(1-아다만틸옥시)에톡시]에틸기, 1-[2-(1-아다만탄카르보닐옥시)에톡시]에틸기, 3-옥소시클로헥실기, 4-메틸테트라히드로-2-피론-4-일기, 2-메틸-2-아다만틸기, 또는 2-에틸-2-아다만틸기를 포함하는 디스플레이 기판의 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102490506B1 (ko) * 2022-07-27 2023-01-19 주식회사 루미디아 수축률이 저감된 투명 디스플레이 기판 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 디스플레이 기판

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10577323B2 (en) * 2015-03-13 2020-03-03 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Compound, resin, material for forming underlayer film for lithography, composition for forming underlayer film for lithography, underlayer film for lithography, pattern forming method, and method for purifying compound or resin
TWI705991B (zh) * 2015-12-07 2020-10-01 日商迪愛生股份有限公司 酚醛清漆型樹脂及抗蝕劑膜
US10990012B2 (en) 2016-05-03 2021-04-27 Dow Silicones Corporation Silsesquioxane resin and oxaamine composition
JP6743738B2 (ja) * 2017-03-27 2020-08-19 信越化学工業株式会社 積層体及びその製造方法
US11294278B1 (en) 2018-12-11 2022-04-05 Facebook Technologies, Llc Reducing adhesive failure during nanoimprint lithography demolding
US10857724B1 (en) 2018-12-11 2020-12-08 Facebook Technologies, Llc Reducing adhesive failure during nanoimprint lithography demolding
US11262650B1 (en) 2018-12-11 2022-03-01 Facebook Technologies, Llc Reducing adhesive failure during nanoimprint lithography demolding

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020070781A (ko) * 2001-02-05 2002-09-11 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 포지티브 레지스트 조성물
KR20040002465A (ko) * 2002-03-20 2004-01-07 스미또모 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤 포지티브형 레지스트 조성물
KR20060051216A (ko) * 2004-09-16 2006-05-19 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 화학 증폭형 포지티브형 포토레지스트 조성물
JP2009075436A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Sumitomo Bakelite Co Ltd フォトレジスト用樹脂組成物
KR20130023560A (ko) * 2011-08-29 2013-03-08 삼성디스플레이 주식회사 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 미세 패턴의 형성 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7122589B2 (en) * 2002-09-30 2006-10-17 Fuji Photo Film Co., Ltd Positive resist composition and pattern formation method using the same
WO2006120896A1 (ja) * 2005-05-02 2006-11-16 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020070781A (ko) * 2001-02-05 2002-09-11 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 포지티브 레지스트 조성물
KR20040002465A (ko) * 2002-03-20 2004-01-07 스미또모 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤 포지티브형 레지스트 조성물
KR20060051216A (ko) * 2004-09-16 2006-05-19 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 화학 증폭형 포지티브형 포토레지스트 조성물
JP2009075436A (ja) * 2007-09-21 2009-04-09 Sumitomo Bakelite Co Ltd フォトレジスト用樹脂組成物
KR20130023560A (ko) * 2011-08-29 2013-03-08 삼성디스플레이 주식회사 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 미세 패턴의 형성 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102490506B1 (ko) * 2022-07-27 2023-01-19 주식회사 루미디아 수축률이 저감된 투명 디스플레이 기판 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 디스플레이 기판

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