KR980010618A - 포토레지스트 조성물 - Google Patents

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강기욱
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Abstract

본 발명은 포토레지스트 조성물에 관한 것이다. 광경화성 고분자 및 감광제를 포함하는 포토레지스트 조성물에 있어서, 상기 감광제가 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤 디설포네이트 소디윰 염, 4,4'-디아조-2,2'-디벤잘아세톤 디설포네이트 디소디윰 염, 2,5-비스(4-아지도-2-설포벤질리덴)사이클로펜타논 디소디윰 염 및 4,4'-디아지도-2,2'-디시나밀리덴아세톤 설포네이트 염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 둘 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물을 이용하여 리소그래피 공정을 거칠 경우, 노광 시간을 단축할 수 있어서 제품의 생산성 향상에 기여할 수 있다.

Description

포토레지스트 조성물
제1도는 일반적으로 사용되는 감광제의 광 흡수 피크 및 수은등에서 조사되는 광피크를 나타내는 그래프이다.
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 포토레지스트 조성물에 관한 것으로서, 상세하기로는 리소그래피 공정에 의하여 음극선관의 블랙매트릭스 패턴을 형성하는데 사용할 수 있으며, 짧은 노광 시간에도 충분한 경화 효과를 얻을 수 있는 포토레지스트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 칼라 음극선관 스크린막에는 녹색, 청색 및 적색 발광 형광체 패턴이 도트 또는 스트라이프의 형태로 규칙적으로 배열되어 있다. 또한, 각 형광체 패턴 사이에는 스크린막의 콘트라스트, 색순도 등을 향상시키기 위하여 블랙매트릭스가 형성되어 있다. 그 형성 방법은, 형광체 패턴을 형성하는 방법과 마찬가지로, 리소그래피 공정을 이용하는 것이 일반적이다.
리소그래피 공정은 포토레지스트의 도포, 노광, 현상 공정을 포함한다. 여기에서, 포토레지스트는 포지티브형과 네거티브형으로 대별되며, 요구되는 그 감도, 형성시키기 위한 패턴의 형태와 해상도 및 기판과의 밀착성 등을 고려하여 선택적으로 이용된다.
보다 상세하게 설명하면, 포지티브형 포토레지스트를 이용할 경우, 우선 포토레지시트와 흑연의 혼합 슬러리를 제조한다. 이어, 슬러리를 음극선관용 패널의 내면에 도포하고, 섀도우마스크를 장착한 다음, 노광 및 현상 공정을 거치면 블랙매트릭스 패턴이 형성된다.
반면, 포지티브형 포토레지스트를 이용하는 경우와 같은 방법을 이용하면 형광체 패턴이 형성될 부분에 블랙매트릭스 패턴이 형성되는 문제점이 발생한다. 이에 따라, 네거티브형 포토레지스트를 이용할 경우, 블랙매트릭스 패턴을 형성하는 공정이 포지티브형을 사용하는 경우에 비해 달라진다.
즉, 흑연을 포함하지 않는 네거티브형 포토레지스트 조성물을 음극선관용 패널의 내면에 도포한 다음, 노광 및 현상 공정을 거치면, 형광체 패턴이 형성될 부분인 노광부에 수지 패턴이 형성된다. 수지 패턴이 형성된 면에 흑연을 도포한 다음, 황산을 이용하여 수지 패턴을 에칭하여 제거하면 블랙매트릭스 패턴이 형성된다.
이러한 네거티브형 포토레지스트 조성물은 유기용매에 용해되어 있는 광경화성 고분자 수지 및 감광제를 포함한다. 이중, 감광제로는 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염(4,4'-diazido-2,2'-stilbenedisulfonate sodium salt, DAS), 4,4'-디아조-2,2'-디벤잘아세톤 디설포네이트 디소디윰 염(4,4'-diazo-2,2'-dibenzalacetone disulfonate disodium salt, DAB) 또는 2,5-비스(4-아지도-2-설포벤질리덴)사이클로펜타논 디소디윰 염(2,5-bis (4-azido-2-sulfobenzylidene) cyclopentanone disodium salt, DAP)중 어느 하나가 사용되고 있다.
이러한 감광제는 감광성이 있으며 가교제로서 작용한다. 네거티브형 포토레지스트를도포한 다음, 소정의 시간 동안 광을 조사하면, 감광제에 의해 고분자가 가교반응을 일으켜 포토레지스트가 경화되는 것이다. 여기에서, 리소그래피 공정의 단축을 위하여 노광 시간의 단축이 필요한 데 이를 위하여 광반응성이 우수한 포토레지스트의 개발이 요구되고 있다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하여 광반응성이 우수하여 비교적 짧은 시간 동안의 노광에 의해서도 충분한 가교반응이 일어날 수 있는 포토레지스트 조성물을 제공하는 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 광경화성 고분자 및 감광제를 포함하는 포토레지스트 조성물에 있어서, 상기 감광제는 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염, 4,4'-디아조-2,2'-디벤잘아세톤 디설포네이트 디소디윰 염, 2,5-비스(4-아지도-2-설포벤질리덴) 사이클로펜타논 디소디윰 염 및 4,4'-디아지도-2,2'-디시나밀리덴아세톤 설포네이트 염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물이 제공된다.
특히, 상기 감광제는 상기 광경화성 고분자에 대하여 1 내지 20중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 단일의 감광제만을 사용함에 따라 노광에 장시간을 필요로 하는 문제점을 극복하기 위하여 여러종류의 감광제를 혼합 사용한 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명자들은 단일의 감광제만을 사용할 경우 긴 노광시간을 필요로하는 이유를 밝혀냈으며, 이에 따라 노광 시간을 단축시킬 수 있는 방법을 발견한 것이다.
제1도는 일반적으로 사용되는 감광제의 광 흡수 피크 및 수은등에서 조사되는 광피크를 나타내는 그래프이다. 도1에서, 곡선 a, b 및 c는 DAS, DAB 및 DAP의 광흡수 파장 영역이다. 또한, 막대는 수은등에서 조사되는 광의 주요 피크를 개략적으로 나타내는 것으로서, 335nm, 365nm, 405nm 및 436nm 파장에서 강한 피크를 나타낸다. 그중, 335nm 피크는 가장 약한 피크로로서 다른 피크들에 비해 1/3정도이다.
제1도로부터 알 수 있는 바와 같이, 어느 한 종류의 감광제만을 사용하면, 광원에서 조사되는 광을 효율적으로 이용할 수 없다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명에서는 여러 종류의 감광제를 포함하는 포토레지스트 조성물을 제공함으로써, 광을 효율적으로 이용하여 노광 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 것이다.
본 발명에서 있어서, 광경화성 고분자는 통상적으로 포토레지스트 조성물에 이용되는 것이라면 특별한 제한은 없으며, 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrolidone), 폴리(아크릴아미드-코-디아세톤아크릴아미드) [poly(acrylamide-co -diacetoneacrylamide)]가 바람직하다.
감광제로는 통상적으로 사용되는 것을 혼합하여 사용하며, 구체적으로는 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염, 4,4'-디아조-2,2'-디벤잘아세톤 디설포네이트 디소디윰 염, 2,5-비스(4-아지도-2-설포벤질리덴)사이클로펜타논 디소디윰 염 및 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염(4,4'-diazido
2,2'-dicinnamylideneacetone sulfonate salt, DACA) 중 적어도 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우, 감광제는 광경화성 고분자에 대하여 1 내지 20중량%가 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 포토레지스트 중의 감광제가 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염을 기본적으로 포함하며, 기타의 감광제를 적어도 하나 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염은 상기광제 전체 중량에 대하여 10 내지 90중량%인 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
아래와 같은 조성의 물질을 혼합한 다음, 2시간 동안 교반하여 포토레지스트 조성물을 준비하였다.
포토레지스트 조성물
PVP 2.7g
DAS 0.405g
DAB 0.216g
실란커플링제(A1120) 0.027g
순수 96.68g
준비된 조성물을 14" 패널에 스핀 도포 및 건조하고, 0.28DOT 마스크를 장착하고 초고압 수은등을 이용하여 13초 동안 노광한 다음, 순수로 현상하여 비노광부를 제거하여 수지 패턴을 형성하였다. 이어, 수지 패턴이 형성된 면에 흑연액을 스핀 도포 및 건조한 다음, 6%의 황산수용액에 1분간 담근 후, 고압의 순수를 이용하여 현상 공정을 거쳤다. 패널면에 대해 셈사진을 촬영 결과, 110㎛ 도트 크기의 견고한 블랙매트릭스가 형성되었다.
[실시예 2]
아래와 같은 조성의 포토레지스트 조성물을 사용하며, 노광을 11초 동안 실시하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 거친 결과 110㎛ 도트 크기의 견고한 블랙매트릭스가 형성되었다.
포토레지스트 조성물
PVP 2.7g
DAS 0.405g
DAP 0.216g
실란커플링제(A1120) 0.027g
순수 96.68g
[실시예 3]
아래와 같은 포토레지스트 조성물을 사용하며, 노광을 11초 동안 실시하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 거친 결과 110㎛ 도트 크기의 견고한 블랙매트릭스가 형성되었다.
포토레지스트 조성물
PVP 2.7g
DAS 0.405g
DACA 0.216g
실란커플링제(A1120) 0.027g
순수 96.68g
[실시예 4]
아래와 같은 포토레지스트 조성물을 사용하며, 노광을 9초 동안 실시하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 거친 결과 110㎛ 도트 크기의 견고한 블랙매트릭스가 형성되었다.
포토레지스트 조성물
PVP 2.7g
DAS 0.405g
DAB 0.216g
DAP 0.216g
실란커플링제(A1120) 0.027g
순수 96.464g
[비교예 1]
아래와 같은 포토레지스트 조성물을 사용하며, 노광을 10초 동안 실시하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 거쳤다. 패널면에 대해 셈사진을 촬영한 결과, 도트가 60 내지 80㎛ 크기로 불균일하게 형성되어 있는 블랙매트릭스가 형성되었다. 노광 공정에서 포토레지스트가 충분하게 가교되지 않아서 원하는 크기 및 형태의 수지 패턴이 형성되지 않았기 때문에, 도트가 작고 불균일한 블랙매트릭스가 형성된 것이다.
포토레지스트 조성물
PVP 2.7g
DAS 0.405g
실란커플링제(A1120) 0.027g
순수 96.86g
[비교예 2]
아래와 같은 포토레지스트 조성물을 사용하며, 노광을 20초 동안 실시하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 공정을 거친 결과 110㎛ 도트 크기의 견고한 블랙매트릭스가 형성되었다. 실시예 및 비교예 1과 비교하면, 한 종류의 감광제만을 사용할 경우, 원하는 도트가 형성된 블랙매트릭스를 형성하기 위하여 노광 시간이 많이 소요된다는 것을 알 수 있다.
[발명의 효과]
이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 포토레지스트 조성물을 이용하여 리소그래피 공정을 거칠 경우, 노광 시간을 단축할 수 있어서 제품의 생산성 향상에 기여할 수 있다.

Claims (5)

  1. 광경화성 고분자 및 감광제를 포함하는 포토레지스트 조성물에 있어서, 상기 감광제는 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염, 4,4'-디아조-2,2'-디벤잘아세톤 디설포네이트 디소디윰 염, 2,5-비스(4-아지도-2-설포벤질리덴) 사이클로펜타논 디소디윰 염 및 4,4'-디아지도-2,2'-디시나밀리덴아세톤 설포네이트 염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 둘이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광경화성 고분자는 폴리비닐피롤리돈 및 폴리(아크릴아미드-코-디아세톤아크릴아미드)로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감광제는 상기 광경화성 고분자에 대하여 1 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감광제는 4,4'-디아조-2,2'-디벤잘아세톤 디설포네이트 디소디윰 염, 2,5-비스(4-아지도-2-설포벤질리덴) 사이클로펜타논 디소디윰 염 및 4,4'-디아지도-2,2'-디시나밀리덴아세톤 설포네이트 염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 및 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 4,4'-디아지도-2,2'-스틸벤디설포네이트 소디윰 염은 상기 감광제 전체 중량에 대하여 10 내지 90중량%인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 조성물.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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