KR20160108108A - 차광막을 포함하는 디바이스 및 상기 차광막 패터닝 방법 - Google Patents

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KR20160108108A
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Abstract

기판; 상기 기판 위에 위치하는 차광막; 상기 기판 위에 위치하여 상기 차광막을 덮는 패시베이션막; 상기 패시베이션막 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 또다른 패시베이션막; 상기 또다른 패시베이션막 위에 위치하는 컬러필터 및 상기 또다른 패시베이션막 위에 위치하고, 상기 컬러필터를 덮는 절연막을 포함하고, 상기 차광막은 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제 및 용매를 포함하는 조성물을 이용하여 패터닝되는 디바이스 및 상기 차광막 패터닝 방법을 제공한다.

Description

차광막을 포함하는 디바이스 및 상기 차광막 패터닝 방법{DEVICE INCLUDING BLACK MATRIX AND PATTERNING METHOD OF THE BLACK MATRIX}
본 기재는 차광막을 포함하는 디바이스 및 상기 차광막 패터닝 방법에 관한 것이다.
흑색 감광성 수지 조성물은 컬러 필터, 액정 표시 재료, 유기 발광 소자(EL), 디스플레이 패널 재료 등의 표시 소자의 차광막 제조에 필수적인 재료이다. 예를 들어, 컬러 액정 디스플레이 등의 컬러 필터에는 표시 콘트라스트나 발색 효과를 높이기 위하여, 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 등의 착색층 간의 경계 부분에 차광막이 필요하고, 이러한 차광막은 주로 흑색 감광성 수지 조성물을 이용하여 형성되는 것이다. 상기의 흑색 안료로 카본 블랙이 가장 많이 사용되며, 이외에도, RGB 혼합형 블랙, 페릴린계 화합물이나, 코발트 산화물, 락탐계 유기블랙 등이 사용될 수 있다.
한편, 디스플레이 소자 등의 디바이스 내 차광막의 경우, 노광 및 현상 공정 등을 거쳐 패터닝되는데, 이 경우 패턴의 균일성 및 미세 패턴의 구현이 어렵고 내열성이 낮다는 문제가 있다. 나아가, 종래의 차광막은 네거티브형 흑색 감광성 수지 조성물만을 이용하여 제조되기 때문에, 그 적용범위가 좁다는 문제도 있다.
이에, 미세 패턴을 구현할 수 있는 신규한 차광막 패터닝 공정 및 상기 차광막을 포함하는 디바이스를 개발하려는 노력이 계속되고 있다.
일 구현예는 미세 패턴 구현이 가능한 차광막을 포함하는 디바이스를 제공하기 위한 것이다.
다른 구현예는 상기 차광막의 패터닝 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예는 기판; 상기 기판 위에 위치하는 차광막; 상기 기판 위에 위치하여 상기 차광막을 덮는 패시베이션막; 상기 패시베이션막 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 또다른 패시베이션막; 상기 또다른 패시베이션막 위에 위치하는 컬러필터 및 상기 또다른 패시베이션막 위에 위치하고, 상기 컬러필터를 덮는 절연막을 포함하고, 상기 차광막은 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제 및 용매를 포함하는 조성물을 이용하여 패터닝되는 디바이스를 제공한다.
상기 내열성 폴리머는 폴리벤조옥사졸 전구체, 폴리이미드 전구체, 노볼락 수지, 비스페놀 A 수지, 비스페놀 F 수지, 아크릴레이트 수지, 실록산계 수지 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 가교제는 하기 화학식 1로 표시되는 관능기를 하나 이상 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 가교제는 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 관능기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 3 및 화학식 4에서,
R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.
상기 조성물은 염기 발생제를 더 포함할 수 있다.
상기 염기 발생제는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00005
상기 화학식 5에서,
X는 -CH2- 또는 -NH- 이고,
W는 -O- 또는 -S- 이고,
n은 0 또는 1의 정수이고,
R1은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
상기 염기 발생제는 하기 화학식 6 내지 화학식 9 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00006
[화학식 7]
Figure pat00007
[화학식 8]
Figure pat00008
[화학식 9]
Figure pat00009
상기 화학식 6 내지 화학식 9에서,
X는 -CH2- 또는 -NH- 이고,
R1은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
상기 염기 발생제는 하기 화학식 10 내지 화학식 22로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00010
[화학식 11]
Figure pat00011
[화학식 12]
Figure pat00012
[화학식 13]
Figure pat00013
[화학식 14]
Figure pat00014
[화학식 15]
Figure pat00015
[화학식 16]
Figure pat00016
[화학식 17]
Figure pat00017
[화학식 18]
Figure pat00018
[화학식 19]
Figure pat00019
[화학식 20]
Figure pat00020
[화학식 21]
Figure pat00021
[화학식 22]
Figure pat00022
상기 흑색 착색제는 카본 블랙, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, RGB 혼합형 블랙, 코발트 산화물, 티타늄 산화물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 조성물은 상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해 상기 가교제를 5 중량부 내지 40 중량부 포함하고, 상기 흑색 착색제를 10 중량부 내지 200중량부 포함하고, 상기 용매를 150 중량부 내지 4000 중량부 포함할 수 있다.
상기 염기 발생제는 상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해 5 중량부 내지40 중량부로 포함될 수 있다.
상기 조성물은 말론산, 3-아미노-1,2-프로판디올, 레벨링제, 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 라디칼 중합개시제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
다른 구현예는 기재 상에 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제 및 용매를 포함하는 조성물을 코팅하는 단계; 상기 조성물 상에 포토 레지스트를 코팅하고 가열하는 단계; 노광 및 현상하는 단계; 상기 현상 후 에칭하는 단계; 상기 에칭 후 스트리퍼(stripper)를 이용하여 스트리핑(stripping)하는 단계; 상기 스트리핑 후 가열하는 단계를 포함하는 차광막 패터닝방법을 제공한다.
상기 스트리핑 후 가열하는 단계에서, 상기 가열은 200℃ 내지 600℃에서 실시할 수 있다.
상기 조성물 상에 포토 레지스트를 코팅하고 가열하는 단계에서, 상기 가열은 70℃ 내지 160℃에서 실시할 수 있다.
상기 스트리퍼는 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸 락테이트(EL), γ-부티로락톤(GBL), 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH), 수산화칼륨(KOH), 디메틸설폭사이드(DMSO), 부틸디글리콜(BDG), 모노에탄올아민(MEA), N-메틸피롤리돈(NMP), 하이드록시데카노익 액시드(HDA), 카테콜(catechol) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 에칭은 습식 에칭(wet etching)일 수 있다.
상기 현상 후 에칭하기 전 또는 상기 상기 에칭 후 스트리핑하기 전에 표백하는 단계(bleaching)를 더 포함할 수 있다.
상기 내열성 폴리머는 폴리벤조옥사졸 전구체, 폴리이미드 전구체, 노볼락 수지, 비스페놀 A 수지, 비스페놀 F 수지, 아크릴레이트 수지, 실록산계 수지 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 가교제는 상기 화학식 1로 표시되는 관능기를 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 조성물은 염기 발생제를 더 포함할 수 있다.
상기 가교제 및 염기 발생제에 대해서는 전술한 바와 같다.
상기 흑색 착색제는 카본 블랙, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, RGB 혼합형 블랙, 코발트 산화물, 티타늄 산화물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해 상기 가교제를 5 중량부 내지 40 중량부 포함하고, 상기 흑색 착색제를 10 중량부 내지 200 중량부 포함하고, 상기 용매를 150 중량부 내지 4000 중량부 포함할 수 있다.
상기 조성물은 말론산, 3-아미노-1,2-프로판디올, 레벨링제, 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 라디칼 중합개시제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
일 구현예에 따른 디바이스는 종래 디스플레이 소자 등의 디바이스와 상이한 구조를 가지고, 신규 조성물을 포함하는 조성물을 이용하여 형성되는 차광막을 포함하며,상기 차광막은 신규한 패터닝 공정에 의해 패터닝되기 때문에, 균일한 미세 패턴을 구현할 수 있고, 내열성이 우수하며, 또한 네거티브형 및 포지티브형에서 모두 패터닝이 가능하다.
도 1은 본 발명의 구현예에 따른 차광막 패터닝 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 종래 디스플레이 소자의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 구현예에 따른 디바이스 구조를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.　
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "알킬기"란 C1 내지 C20 알킬기를　의미하고, "알케닐기"란 C2 내지 C20 알케닐기를　의미하고, "사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 사이클로알케닐기를　의미하고, "헤테로사이클로알케닐기"란 C3 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기를의미하고, "아릴기"란 C6 내지 C20 아릴기를의미하고, "아릴알킬기"란 C6 내지 C20 아릴알킬기를의미하며, "알킬렌기"란 C1 내지 C20 알킬렌기를　의미하고, "아릴렌기"란 C6 내지 C20 아릴렌기를의미하고,　"알킬아릴렌기"란 C6 내지 C20 알킬아릴렌기를의미하고, "헤테로아릴렌기"란 C3 내지 C20 헤테로아릴렌기를의미하고, "알콕실렌기"란 C1 내지 C20 알콕실렌기를의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소원자가 할로겐원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, C1 내지 C20 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아민기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C20 아릴기, C3 내지 C20 사이클로알킬기, C3 내지 C20 사이클로알케닐기, C3 내지 C20 사이클로알키닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C20 헤테로사이클로알키닐기, C3 내지 C20 헤테로아릴기 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "헤테로"란, 화학식 내에 N, O, S 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자가 적어도 하나 포함된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트"와 "메타크릴레이트" 둘 다 가능함을 의미하며, "(메타)아크릴산"은 "아크릴산"과 "메타크릴산" 둘 다 가능함을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "조합"이란 혼합 또는 공중합을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "*"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
일 구현예에 따른 디바이스는 기판; 상기 기판 위에 위치하는 차광막; 상기 기판 위에 위치하여 상기 차광막을 덮는 패시베이션막; 상기 패시베이션막 위에 위치하는 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하는 컬러필터 및 상기 박막 트랜지스터 위에 위치하여 상기 컬러필터를 덮는 절연막을 포함하고, 상기 차광막은 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제 및 용매를 포함하는 조성물을 이용하여 패터닝된다.
디스플레이 소자 등의 디바이스는 빛샘 현상을 방지하기 위하여 차광막을 포함하는데, 상기 차광막은 노광 및 현상 공정에 의해 패터닝이 된다. 이 때, 상기 노광 및 현상 공정에 의해 패턴이 균일하지 못하는 등 미세 패턴을 구현하기가 어려웠으며, 내열성 및 내화학성 또한 낮았다. 나아가 상기 차광막은 네거티브형 조성물을 이용하여 제조될 수 있었을 뿐, 포지티브형 조성물을 이용하여 제조되는데 어려움이 있었다.
그러나, 일 구현예에 따른 디바이스는 미세 패턴을 구현할 수 있는 신규한 패터닝 공정 및 신규한 조성을 통해 제조된 차광막을 포함하여, 네거티브형 및 포지티브형 모두 패터닝이 가능하고, 우수한 내열성 및 내화학성을 가질 수 있다.
상기 디바이스는 디스플레이 소자, 예컨대 액정 디스플레이, 발광다이오드, 플라즈마디스플레이 또는 유기발광다이오드 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 종래 디바이스(예컨대, 디스플레이 소자 등)의 구조를 나타낸 모식도이고, 도 3은 일 구현예에 따른 디바이스(예컨대, 디스플레이 소자 등)의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 종래 디바이스는 대부분 기판(또는 상기 기판 상에 위치하는 패시베이션막) 바로 위에 박막 트랜지스터가 위치하였으나, 일 구현예에 따른 디바이스는 기판 위에 차광막 및 상기 차광막을 덮는 패시베이션막이 위치한다. 이로 인해, 기판(예컨대, 하부 글래스 면)을 통해 RGB 빛을 구현할 수 있으며, 기판(예컨대, 하부 글래스 면)으로 발광하게 되어 박막 트랜지스터와 PCB를 연결하는 공간을 최소화하여 bezel less나 narrow bezel의 패널을 만들 수가있다.
한편, 일 구현예에 따른 디바이스는 ITO(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이하, 일 구현예에 따른 디바이스 내 차광막 패터닝용 조성물의 각 구성 성분에 대해 자세히 설명한다.
상기 차광막 패터닝용 조성물은 내열성 폴리머를 포함하는데, 상기 내열성 폴리머는 폴리벤조옥사졸 전구체, 폴리이미드 전구체, 노볼락 수지, 비스페놀 A 수지, 비스페놀 F 수지, 아크릴레이트 수지, 실록산계 수지 또는 이들의 조합일 수 있다. 예컨대, 상기 내열성 폴리머는 폴리벤조옥사졸 전구체, 폴리이미드 전구체 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 폴리벤조옥사졸 전구체는 하기 화학식 22로 표시되는 구조 단위를 포함할 수 있고, 상기 폴리이미드 전구체는 하기 화학식 23으로 표시되는 구조 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 22]
Figure pat00023
(상기 화학식 22에서,
X1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기일 수 있고,
Y1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 2가 내지 6가의 C1 내지 C30 지방족 유기기 또는 치환 또는 비치환된 2가 내지 6가의 C3 내지 C30 지환족 유기기일 수 있다.)
[화학식 23]
Figure pat00024
(상기 화학식 23에서,
X2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 2가 내지 6가의 C1 내지 C30 지방족 유기기 또는 치환 또는 비치환된 2가 내지 6가의 C3 내지 C30 지환족 유기기일 수 있고,
Y2는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 치환 또는 비치환된 4가 내지 6가의 C1 내지 C30 지방족 유기기 또는 치환 또는 비치환된 4가 내지 6가의 C3 내지 C30 지환족 유기기일 수 있다.)
상기 화학식 22에서, 상기 X1은 방향족 유기기로서 방향족 디아민으로부터 유도되는 잔기일 수 있다.
상기 방향족 디아민의 예로는 3,3'-디아미노-4,4'-디히드록시비페닐, 4,4'-디아미노-3,3'-디히드록시비페닐, 비스(3-아미노-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-아미노-3-히드록시페닐)프로판, 비스(3-아미노-4-히드록시페닐)술폰, 비스(4-아미노-3-히드록시페닐)술폰, 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노-3-히드록시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시-5-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시-6-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시-2-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노-3-히드록시-5-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노-3-히드록시-6-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노-3-히드록시-2-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시-5-펜타플루오로에틸페닐)헥사플루오로프로판, 2-(3-아미노-4-히드록시-5-트리플루오로메틸페닐)-2-(3-아미노-4-히드록시-5-펜타플루오로에틸페닐)헥사플루오로프로판, 2-(3-아미노-4-히드록시-5-트리플루오로메틸페닐)-2-(3-히드록시-4-아미노-5-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2-(3-아미노-4-히드록시-5-트리플루오로메틸페닐)-2-(3-히드록시-4-아미노-6-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2-(3-아미노-4-히드록시-5-트리플루오로메틸페닐)-2-(3-히드록시-4-아미노-2-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2-(3-아미노-4-히드록시-2-트리플루오로메틸페닐)-2-(3-히드록시-4-아미노-5-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판 및 2-(3-아미노-4-히드록시-6-트리플루오로메틸페닐)-2-(3-히드록시-4-아미노-5-트리플루오로메틸페닐)헥사플루오로프로판으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 X1의 예로는 하기 화학식 24 및 화학식 25로 표시되는 작용기를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 24]
Figure pat00025
[화학식 25]
Figure pat00026
(상기 화학식 24 및 화학식 25에서,
A1은 단일결합, O, CO, CR47R48, SO2 또는 S 일 수 있고, 상기 R47및 R48은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고, 구체적으로는 C1 내지 C30 플루오로알킬기일 수 있고,
R50 내지 R52는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 카르복실기, 히드록시기 또는 티올기일 수 있고,
n10은 0 내지 2의 정수일 수 있고, n11 및 n12는 각각 0 내지 3의 정수일 수 있다)
상기 화학식 22에서, Y1은 방향족 유기기, 2가 내지 6가의 지방족 유기기 또는 2가 내지 6가의 지환족 유기기로서, 디카르복시산의 잔기 또는 디카르복시산 유도체의 잔기일 수 있다. 구체적으로는 Y1은 방향족 유기기 또는 2가 내지 6가의 지환족 유기기일 수 있다.
상기 디카르복시산 유도체의 구체적인 예로는 4,4'-옥시디벤조일클로라이드, 디페닐옥시디카르보닐디클로라이드, 비스(페닐카르보닐클로라이드)술폰, 비스(페닐카르보닐클로라이드)에테르, 비스(페닐카르보닐클로라이드)페논, 프탈로일디클로라이드, 테레프탈로일디클로라이드, 이소프탈로일디클로라이드, 디카르보닐디클로라이드, 디페닐옥시디카르복실레이트디벤조트리아졸 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 Y1의 예로는 하기 화학식 26 내지 화학식 28로 표시되는 작용기를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 26]
Figure pat00027
[화학식 27]
Figure pat00028
[화학식 28]
Figure pat00029
(상기 화학식 26 내지 화학식 28에서,
R53 내지 R56은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있고,
n13 및 n14는 각각 0 내지 4의 정수일 수 있고, n15 및 n16은 각각 0 내지 3의 정수일 수 있고,
A2는 단일결합, O, CR47R48, CO, CONH, S 또는 SO2일 수 있고, 상기 R47　및 R48은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있고, 구체적으로는 C1 내지 C30 플루오로알킬기일 수 있다)
상기 화학식 23에서, X2는 방향족 유기기, 2가 내지 6가의 지방족 유기기 또는 2가 내지 6가의 지환족 유기기이다. 구체적으로는 X2는 방향족 유기기 또는 2가 내지 6가의 지환족 유기기일 수 있다.
구체적으로는 상기 X2는 방향족 디아민, 지환족 디아민 또는 실리콘 디아민으로부터 유도되는 잔기일 수 있다. 　이때, 상기 방향족 디아민, 지환족 디아민 및 실리콘 디아민은 단독으로 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 방향족 디아민의 예로는 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐술피드, 벤지딘, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민, 2,6-나프탈렌디아민, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 비스(3-아미노페녹시페닐)술폰, 비스(4-아미노페녹시)비페닐, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]에테르, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 이들의 방향족 고리에 알킬기나 할로겐 원자가 치환된 화합물, 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지환족 디아민의 예로는 1,2-시클로헥실 디아민, 1,3-시클로헥실 디아민, 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 실리콘 디아민의 예로는 비스(4-아미노페닐)디메틸실란, 비스(4-아미노페닐)테트라메틸실록산, 비스(p-아미노페닐)테트라메틸디실록산, 비스(γ-아미노프로필)테트라메틸디실록산, 1,4-비스(γ-아미노프로필디메틸실릴)벤젠, 비스(4-아미노부틸)테트라메틸디실록산, 비스(γ-아미노프로필)테트라페닐디실록산, 1,3-비스(아미노프로필)테트라메틸디실록산, 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 23에서, Y2는 방향족 유기기, 4가 내지 6가의 지방족 유기기 또는 4가 내지 6가의 지환족 유기기이다. 구체적으로는 Y2는 방향족 유기기 또는 4가 내지 6가의 지환족 유기기일 수 있다.
상기 Y2는 방향족 산이무수물, 또는 지환족 산이무수물로부터 유도된 잔기일 수 있다. 이때, 상기 방향족 산이무수물 및 상기 지환족 산이무수물은 단독으로 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 방향족 산이무수물의 예로는 피로멜리트산 이무수물(pyromellitic dianhydride); 벤조페논-3,3',4,4'-테트라카르복실산 이무수물(benzophenone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride)과 같은 벤조페논 테트라카르복실산 이무수물(benzophenone tetracarboxylic dianhydride); 4,4'-옥시디프탈산 이무수물(4,4'-oxydiphthalic dianhydride)과 같은 옥시디프탈산 이무수물(oxydiphthalic dianhydride); 3,3',4,4'-비프탈산 이무수물(3,3',4,4'-biphthalic dianhydride)과 같은 비프탈산 이무수물(biphthalic dianhydride); 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 이무수물(4,4'-(hexafluoroisopropyledene)diphthalic dianhydride)과 같은 (헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 이무수물((hexafluoroisopropyledene)diphthalic dianhydride); 나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 이무수물(naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride); 3,4,9,10-퍼릴렌테트라카르복실산 이무수물(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지환족 산이무수물의 예로는 1,2,3,4-사이클로부탄테트라카르복실산 이무수물(1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride), 1,2,3,4-사이클로펜탄테트라카르복실산 이무수물(1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride), 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸-사이클로헥산-1,2-디카르복실산 이무수물(5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-cyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride), 4-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨란-3-일)-테트랄린-1,2-디카르복실산 이무수물(4-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-tetralin-1,2-dicarboxylic anhydride), 　바이사이클로옥텐-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물(bicyclooctene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride), 바이사이클로옥텐-1,2,4,5-테트라카르복실산 이무수물(bicyclooctene-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride)를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 내열성 폴리머는 3,000 g/mol내지 300,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있고, 구체적으로는 5,000 g/mol내지 30,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량(Mw)을 가질 경우, 용매에 대한 용해도가 우수하고, 프리베이크(pre-bake) 후에 충분한 내화학성을 얻을 수 있으며, 효율적으로 패터닝을 할 수 있다.
상기 차광막 패터닝용 조성물은 가교제를 포함하며, 상기 가교제는 비닐에테르 가교제일 수 있다. 예컨대, 상기 가교제는 하기 화학식 1로 표시되는 관능기를 하나 이상 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00030
예컨대, 상기 가교제는 상기 화학식 1로 표시되는 관능기 이외에, 추가로 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 관능기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00031
[화학식 3]
Figure pat00032
[화학식 4]
Figure pat00033
상기 화학식 3 및 화학식 4에서,
R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.
예컨대, 상기 가교제는 하기 화학식 A 내지 화학식 M 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 A]
Figure pat00034
[화학식 B]
Figure pat00035
[화학식 C]
Figure pat00036
[화학식 D]
Figure pat00037
[화학식 E]
Figure pat00038
[화학식 F]
Figure pat00039
[화학식 G]
Figure pat00040
[화학식 H]
Figure pat00041
[화학식 I]
Figure pat00042
[화학식 J]
Figure pat00043
[화학식 K]
Figure pat00044
[화학식 L]
Figure pat00045
[화학식 M]
Figure pat00046
상기 가교제는 상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해 5 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 이 경우, 막을 견고하게 하여 용제 및 현상액에 대한 내성을 가지며, 경화 후 테이퍼각(tapered angle)이나 내열성을 향상시킬 수 있다.
상기 차광막 패터닝용 조성물은 흑색 착색제를 포함하는데, 상기 흑색 착색제는 카본 블랙, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, RGB 혼합형 블랙, 코발트 산화물, 티타늄 산화물 또는 이들의 조합일 수 있다. 예컨대, 상기 흑색 착색제는 카본 블랙일 수 있다.
상기 흑색 착색제를 분산시키기 위해 분산제를 함께 사용할 수 있다. 구체적으로는, 상기 흑색 착색제를 분산제로 미리 표면처리하여 사용하거나, 조성물 제조 시 흑색 착색제와 함께 분산제를 첨가하여 사용할 수 있다.
상기 분산제로는 비이온성 분산제, 음이온성 분산제, 양이온성 분산제 등을 사용할 수 있다. 　상기 분산제의 구체적인 예로는, 폴리알킬렌글리콜 및 이의 에스테르, 폴리옥시알킬렌, 다가알코올에스테르알킬렌옥사이드부가물, 알코올알킬렌옥사이드부가물, 술폰산에스테르, 술폰산염, 카르복실산에스테르, 카르복실산염, 알킬아미드알킬렌옥사이드부가물, 알킬아민 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 흑색 착색제는 상기 분산제 및 후술하는 용매를 포함하는 분산액의 형태로 사용될 수 있고, 상기 분산액은 고형분의 흑색 착색제, 분산제 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 흑색 착색제는 상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해 10 중량부 내지 200 중량부, 예컨대 20 중량부 내지 150 중량부로 포함될 수 있다. 상기 흑색 착색제가 상기 범위 내로 포함될 경우,　착색 효과 및 현상 성능이 우수하다.
상기 차광막 패터닝용 조성물은 염기 발생제를 더 포함할 수 있다. 상기 염기 발생제를 더 포함함으로써, 에천트(etchant)에 대한 막의 흡수를 용이하게 하여 에천트에 의해 패터닝이 되는 시간 및 패턴 형태를 조절할 수 있다.
예컨대, 상기 염기 발생제는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00047
상기 화학식 5에서,
X는 -CH2- 또는 -NH- 이고,
W는 -O- 또는 -S- 이고,
n은 0 또는 1의 정수이고,
R1은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
예컨대, 상기 염기 발생제는 하기 화학식 6 내지 화학식 9 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure pat00048
[화학식 7]
Figure pat00049
[화학식 8]
Figure pat00050
[화학식 9]
Figure pat00051
상기 화학식 6 내지 화학식 9에서,
X는 -CH2- 또는 -NH- 이고,
R1은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
예컨대, 상기 염기 발생제는 하기 화학식 10 내지 화학식 22로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 10]
Figure pat00052
[화학식 11]
Figure pat00053
[화학식 12]
Figure pat00054
[화학식 13]
Figure pat00055
[화학식 14]
Figure pat00056
[화학식 15]
Figure pat00057
[화학식 16]
Figure pat00058
[화학식 17]
Figure pat00059
[화학식 18]
Figure pat00060
[화학식 19]
Figure pat00061
[화학식 20]
Figure pat00062
[화학식 21]
Figure pat00063
[화학식 22]
Figure pat00064
상기 염기 발생제는 내열성 폴리머 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 40 중량부, 예컨대 7 중량부 내지 30중량부로 사용되는 것이 좋다. 염기 발생제의 함량이 상기 범위일 경우, 패턴의 잔여물(residue) 없이 하부까지 패터닝이 빠르게 될 수 있다.
상기 차광막 패터닝용 조성물은 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제, 염기 발생제 등의 각 성분을 용이하게 용해시킬 수 있는 용매를 포함할 수 있다.
상기 용매는 유기용매를 사용하며, 구체적으로는 N-메틸-2-피롤리돈, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 락트산메틸(메틸락테이트), 락트산에틸(에틸락테이트), 락트산부틸(부틸락테이트), 메틸-1,3-부틸렌글리콜아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜-3-모노메틸에테르, 피루브산메틸(메틸피루베이트), 피루브산에틸(에틸피루베이트), 메틸-3-메톡시 프로피오네이트 또는 이들의 조합 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는 스핀 코팅, 슬릿 다이 코팅 등 감광성 수지막을 형성하는 공정에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
상기 용매는 내열성 폴리머 100 중량부에 대하여 150 중량부 내지 4000 중량부로, 예컨대 200 중량부 내지 3000 중량부로 사용되는 것이 좋다. 용매의 함량이 상기 범위일 때는 충분한 두께의 막을 코팅할 수 있으며, 용해도 및 코팅성이 우수하여 좋다.
상기 차광막 패터닝용 조성물은 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 차광막 패터닝용 조성물은 코팅 시 얼룩이나 반점 방지, 레벨링 특성, 또는 미현상에 의한 잔사의 생성을 방지하기 위하여, 말론산이나 3-아미노-1,2-프로판디올, 레벨링제, 불소계계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 라디칼 중합개시제 또는 이들의 조합의 첨가제 등을 포함할 수 있다. 　이들 첨가제의 사용량은 원하는 물성에 따라 용이하게 조절될 수 있다.
또한 상기 차광막 패터닝용 조성물은 밀착력 등의 향상을 위해 첨가제로서 에폭시 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 에폭시 화합물로는 에폭시 노볼락 아크릴 카르복실레이트 수지, 오르토 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
상기 에폭시 화합물을 더 포함하는 경우 과산화물 개시제 또는 아조비스계 개시제와 같은 라디칼 중합 개시제, 광산 발생제, 열산 발생제 등을 더 포함할 수도 있다.
상기 에폭시 화합물은 상기 차광막 패터닝용조성물 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 5 중량부로 사용될 수 있다. 　상기 에폭시 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우 저장성 및 경제적으로 밀착력 및 기타 특성을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 차광막 패터닝용 조성물은 열잠재 산발생제를 더 포함할 수 있다. 상기 열잠재 산발생제의 예로는 p-톨루엔술폰산, 벤젠술폰산 등과 같은 아릴술폰산; 트리플루오로메탄술폰산, 트리플루오로부탄술폰산 등과 같은 퍼플루오로알킬술폰산; 메탄술폰산, 에탄술폰산, 부탄술폰산 등과 같은 알킬술폰산; 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면 기재 상에 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제 및 용매를 포함하는 조성물을 코팅하는 단계; 상기 조성물 상에 포토 레지스트를 코팅하고 가열하는 단계; 노광 및 현상하는 단계; 상기 현상 후 에칭하는 단계; 상기 에칭 후 스트리퍼(stripper)를 이용하여 스트리핑(stripping)하는 단계; 상기 스트리핑 후 가열하는 단계를 포함하는 차광막 패터닝 방법을 제공한다.
종래 차광막 패터닝 방법과 달리, 상기 구현예에 따른 차광막 패터닝 방법은 노광 및 현상 공정 이후 에칭 및 스트리핑하는 공정을 거쳐, 미세 패턴을 구현할 수 있다.
또한, 상기 스트리핑 후 가열하는 단계에서, 상기 가열은 200℃ 내지 600℃, 예컨대 220℃ 내지 450℃에서 실시할 수 있다. 일반적으로 차광막 제조 시 후가열 공정(포스트 베이킹 공정)의 온도는 120℃ 내지 240℃에 불과하나, 상기 구현예에 따르면 후가열 공정의 온도를 250℃ 내지 600℃, 예컨대 300℃ 내지 450℃로 유지해 줌으로써, 차광막 제조 후 TFT 공정 진행 시 발생할 수 있는 고온에 대해 아웃가스(outgas) 발생 감소 또는 내열성을 향상시키는 효과가 있다.
한편, 상기 조성물 상에 포토 레지스트를 코팅하고 가열하는 단계에서, 상기 가열은 70℃ 내지 160℃, 바람직하게는 80℃ 내지 150℃에서 실시할 수 있다.
예컨대, 상기 포토 레지스트는 노볼락계 또는 나프토퀴논디아지드계일 수 있다. 예컨대, 상기 포토 레지스트는 화학 증폭형 레지스트(chemically amplified resist)일 수 있다.
예컨대, 상기 에칭은 습식 에칭(wet etching)일 수 있다. 이 때 사용되는 에칭액은 산성 에칭액일 수 있다.
예컨대, 상기 스트리퍼는 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸 락테이트(EL), γ-부티로락톤(GBL), 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH), 수산화칼륨(KOH), 디메틸설폭사이드(DMSO), 부틸디글리콜(BDG), 모노에탄올아민(MEA), N-메틸피롤리돈(NMP), 하이드록시데카노익 액시드(HDA), 카테콜(catechol) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 현상 후 에칭하기 전 또는 상기 에칭 후 스트리핑하기 전, 표백하는 단계(bleaching)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 포토레지스트의 용해를 빠르게 하거나 하부 막의 감광성 물질의 반응을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 내열성 폴리머는 폴리벤조옥사졸 전구체, 폴리이미드 전구체, 노볼락 수지, 비스페놀 A 수지, 비스페놀 F 수지, 아크릴레이트 수지, 실록산계 수지 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 상기 내열성 폴리머에 대한 내용은 전술한 바와 같다.
상기 가교제는 상기 화학식 1로 표시되는 관능기를 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 가교제에 대한 내용은 전술한 바와 같다.
상기 조성물은 염기 발생제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 염기 발생제에 대한 내용은 전술한 바와 같다.
상기 흑색 착색제는 카본 블랙, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, RGB 혼합형 블랙, 코발트 산화물, 티타늄 산화물 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 조성물은 상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해 상기 가교제를 5 중량부 내지 40중량부 포함하고, 상기 흑색 착색제를 10 중량부 내지 200 중량부 포함하고, 상기 용매를 150 중량부 내지 4000 중량부 포함할 수 있다.
상기 조성물은 말론산, 3-아미노-1,2-프로판디올, 레벨링제, 불소계계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 라디칼 중합개시제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
(내열성 폴리머제조)
교반기, 온도조절 장치, 질소가스주입 장치, 및 냉각기가 장착된 4구 플라스크에 질소를 통과시키면서 2,2-비스(3-아미노-4-하드록시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 12.4 g 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 125g을 넣어 용해시켰다.
고체가 완전 용해되면 촉매로서 피리딘을 4.2 g 투입하고 온도를 0℃ 내지 5℃로 유지하면서 4,4'-옥시디벤조일클로라이드 9.4 g을 NMP 100g에 넣어 용해시킨 용액을 장착된 4구 플라스크에 30분간 천천히 적하시켰다. 적하가 완료된 후 1시간 동안 0℃ 내지 5℃에서 반응을 수행하고, 상온(15℃ 내지 25℃)으로 온도를 올려 1시간 동안 반응을 시켰다.
여기에 5-노보렌-2,3-디카르복시언하이드라이드를 1.1g 을 투입하고 70℃에서 24시간 동안 교반한 후, 반응을 종료하였다. 반응혼합물은 물/메탄올 = 10/1(용적비)의 용액에 투입하여 침전물을 생성시키고, 침전물을 여과하여 물로 충분히 세정한 후, 80℃ 온도의 진공 하에서 24 시간 이상 건조하여 폴리벤조옥사졸 전구체를 얻었다.
(차광막 패터닝용 조성물 제조)
실시예 1
상기 폴리벤조옥사졸 전구체 10 g을 γ-부티로락톤(GBL) 10 g, PGME(프로필렌글리콜 모노메틸에테르) 140 g 및 EL(에틸 락테이트) 40 g의 혼합 용매에 첨가하여 용해시킨 후, 카본 블랙 8 g과 하기 화학식 B로 표시되는 가교제 2.5 g을 추가로 첨가하여 용해시킨 후, 0.45 ㎛의 플루오르수지제 필터로 여과하여 차광막 패터닝용 조성물을 얻었다.
[화학식 B]
Figure pat00065
실시예 2
상기 실시예 1에서, 카본 블랙, 상기 화학식 B로 표시되는 가교제와 함께, 하기 화학식 10으로 표시되는 염기 발생제를 2.5 g 더 포함시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여, 차광막 패터닝용 조성물을 제조하였다.
[화학식 10]
Figure pat00066
실시예 3
상기 실시예 1에서, 카본 블랙, 상기 화학식 B로 표시되는 가교제와 함께, 하기 화학식 21로 표시되는 염기 발생제를 2.5 g 더 포함시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여, 차광막 패터닝용 조성물을 제조하였다.
[화학식 21]
Figure pat00067
비교예 1
상기 실시예 1에서, 상기 화학식 B로 표시되는 가교제를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여, 차광막 패터닝용 조성물을 제조하였다.
(평가)
평가 1: 내화학성 평가
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에 따른 차광막 패터닝용 조성물을 8 인치 웨이퍼에 SEMES社의 스핀 코터인 K-SPINNER를 이용해 코팅한 후, 140℃의 핫플레이트에서, 3분간 가열하여 두께가 1.5 ㎛인 차광막을 형성하였다. 상기 차광막을 PGMEA에 1분 동안 디핑(dipping)한 후 두께 변화를 관찰하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
내화학성 평가 기준
두께 변화가 없음: ○
두께 변화가 있음: Ⅹ
내화학성
실시예 1 ○
실시예 2 ○
실시예 3 ○
비교예 1 Ⅹ
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 차광막 패터닝용 조성물은 비교예 1의 차광막 패터닝용 조성물에 비해, 우수한 내화학성을 가지고, 이로 인해 미세 패턴 구현이 가능한 차광막을 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.
(평가)
평가 2: 차광막 패턴 형성 여부 및 테이퍼각 ( tapererd angle) 평가
상기 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에 따른 차광막 패터닝용 조성물을 8 인치 웨이퍼에 SEMES社의 스핀 코터인 K-SPINNER를 이용해 코팅한 후, 140℃의 핫플레이트에서, 3분간 가열하여 두께가 1.5 ㎛인 차광막을 형성하였다. 그리고 i-line PR(HKT-501)을 상기 차광막 위에 코팅한 후, 이를 100℃의 핫플레이트에서, 1분간 가열하여 두께가 1.0 ㎛인 PR막을 형성하였다. 이후Nikon社의 i10C로 에너지를 split하여 5 ㎛의 미세 패턴을 구현하였다.패터닝된 웨이퍼를 전면 노광(bleaching; 1000 mJ/cm2)한다. 이 후 Al etchant에 30℃로 300초 동안 딥핑한 후, TMAH 200초 puddle 공정을 진행해, 최종 차광막 패터닝을 얻었다. 또한, 상기 패턴이 구현된 기판을 350℃에서 1시간 동안 경화한 후, Hitachi 社의 S-4300으로 테이퍼 각을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
패턴 형성 여부 테이퍼 각 (°)
실시예1 ○ 65
실시예2 ○ 64
실시예3 ○ 65
비교예1 Ⅹ -
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 차광막 패터닝용 조성물은 비교예 1의 차광막 패터닝용 조성물에 비해, 적절한 테이퍼 각도를 가지는 패턴의 형성성이 우수함을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　　그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200: 디바이스
110, 180, 210, 280: 기판
120, 220: 차광막
130, 150, 230, 250: 패시베이션막
140, 240: 박막 트랜지스터
160, 260: 컬러필터
170, 270: 절연막

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 위치하는 차광막;
    상기 기판 위에 위치하여 상기 차광막을 덮는 패시베이션막;
    상기 패시베이션막 위에 위치하는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터를 덮는 또다른 패시베이션막;
    상기 또다른 패시베이션막 위에 위치하는 컬러필터 및
    상기 또다른 패시베이션막 위에 위치하고, 상기 컬러필터를 덮는 절연막을 포함하고,
    상기 차광막은 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제 및 용매를 포함하는 조성물을 이용하여 패터닝되는 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내열성 폴리머는 폴리벤조옥사졸 전구체, 폴리이미드 전구체, 노볼락 수지, 비스페놀 A 수지, 비스페놀 F 수지, 아크릴레이트 수지, 실록산계 수지 또는 이들의 조합인 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 하기 화학식 1로 표시되는 관능기를 하나 이상 포함하는 디바이스.
    [화학식 1]
    Figure pat00068

  4. 제3항에 있어서,
    상기 가교제는 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 관능기로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 디바이스.
    [화학식 2]
    Figure pat00069

    [화학식 3]
    Figure pat00070

    [화학식 4]
    Figure pat00071

    상기 화학식 3 및 화학식 4에서,
    R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 염기 발생제를 더 포함하는 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 염기 발생제는 하기 화학식 5로 표시되는 디바이스:
    [화학식 5]
    Figure pat00072

    상기 화학식 5에서,
    X는 -CH2- 또는 -NH- 이고,
    W는 -O- 또는 -S- 이고,
    n은 0 또는 1의 정수이고,
    R1은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
    L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 염기 발생제는 하기 화학식 6 내지 화학식 9 중 어느 하나로 표시되는 디바이스:
    [화학식 6]
    Figure pat00073

    [화학식 7]
    Figure pat00074

    [화학식 8]
    Figure pat00075

    [화학식 9]
    Figure pat00076

    상기 화학식 6 내지 화학식 9에서,
    X는 -CH2- 또는 -NH- 이고,
    R1은 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,
    L1은 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이다.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 염기 발생제는 하기 화학식 10 내지 화학식 21로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 디바이스.
    [화학식 10]
    Figure pat00077

    [화학식 11]
    Figure pat00078

    [화학식 12]
    Figure pat00079

    [화학식 13]
    Figure pat00080

    [화학식 14]
    Figure pat00081

    [화학식 15]
    Figure pat00082

    [화학식 16]
    Figure pat00083

    [화학식 17]
    Figure pat00084

    [화학식 18]
    Figure pat00085

    [화학식 19]
    Figure pat00086

    [화학식 20]
    Figure pat00087

    [화학식 21]
    Figure pat00088

  9. 제1항에 있어서,
    상기 흑색 착색제는 카본 블랙, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, RGB 혼합형 블랙, 코발트 산화물, 티타늄 산화물 또는 이들의 조합인 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은
    상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해
    상기 가교제를 5 중량부 내지 40 중량부 포함하고,
    상기 흑색 착색제를 10 중량부 내지 200 중량부 포함하고,
    상기 용매를 150 중량부 내지 4000 중량부 포함하는 디바이스.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 염기 발생제는 상기 내열성 폴리머 100 중량부에 대해 5 중량부 내지 40 중량부로 포함되는 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 말론산, 3-아미노-1,2-프로판디올, 레벨링제, 불소계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 라디칼 중합개시제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함하는 디바이스.
  13. 기재 상에 내열성 폴리머, 가교제, 흑색 착색제 및 용매를 포함하는 조성물을 코팅하는 단계;
    상기 조성물 상에 포토 레지스트를 코팅하고 가열하는 단계;
    노광 및 현상하는 단계;
    상기 현상 후 에칭하는 단계;
    상기 에칭 후 스트리퍼(stripper)를 이용하여 스트리핑(stripping)하는 단계;
    상기 스트리핑 후 가열하는 단계
    를 포함하는 차광막 패터닝 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스트리핑 후 가열하는 단계에서, 상기 가열은 200℃ 내지 600℃에서 실시하는 차광막 패터닝 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 조성물 상에 포토 레지스트를 코팅하고 가열하는 단계에서, 상기 가열은 70℃ 내지 160℃에서 실시하는 차광막 패터닝 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 스트리퍼는 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸 락테이트(EL), γ-부티로락톤(GBL), 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH), 수산화칼륨(KOH), 디메틸설폭사이드(DMSO), 부틸디글리콜(BDG), 모노에탄올아민(MEA), N-메틸피롤리돈(NMP), 하이드록시데카노익 액시드(HDA), 카테콜(catechol) 또는 이들의 조합을 포함하는 차광막 패터닝 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 현상 후 에칭하기 전 또는 상기 에칭 후 스트리핑하기 전에, 표백하는 단계(bleaching)를 더 포함하는 차광막 패터닝 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 가교제는 하기 화학식 1로 표시되는 관능기를 하나 이상 포함하는 차광막 패터닝 방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00089

  19. 제13항에 있어서,
    상기 조성물은 염기 발생제를 더 포함하는 차광막 패터닝 방법.
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