KR102614196B1 - 포지티브형 감광성 실록산 조성물 및 이를 사용하는 경화 막 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고내열성인 후막 경화 막을 형성할 수 있는 포지티브형 감광성 조성물을 제공한다. 특정 구조를 갖는 폴리실록산, 실라놀 축합 촉매, 디아조나프토퀴논 유도체 및 용매를 포함하는, 포지티브형 감광성 실록산 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 포지티브형 감광성 실록산 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이를 사용하는 경화 막 및 이를 사용하는 디바이스에 관한 것이다.
최근, 디스플레이, 발광 다이오드 및 태양 전지와 같은 광학 디바이스에서 광 활용 효율을 더욱 향상시키고 에너지를 절약하기 위한 다양한 제안이 이루어지고 있다. 예를 들어, 액정 디스플레이에서, 투명 평탄화 막을 TFT 디바이스 상에 코팅하여 형성하고, 상기 평탄화 막에 픽셀 전극을 형성하여 디스플레이 디바이스의 개구율을 높이는 방법이 알려져 있다.
이러한 TFT 기판 상의 평탄화 막을 위한 재료로서, 아크릴 수지와 퀴논디아지드 화합물의 조합물을 포함하는 재료가 알려져 공지되어 있다. 상기 재료는 평탄화 특성 및 감광성을 갖고 있기 때문에, 콘택트 홀 및 기타 패턴을 만들 수 있다. 그러나, 해상도 또는 프레임 주파수가 증가함에 따라 배선이 보다 복잡해지기 때문에, 평탄화가 보다 어려워져, 이러한 재료로는 대응하기 어려워지고 있다.
높은 내열성, 높은 투명성 및 높은 해상도의 경화 막을 형성하기 위한 재료로서 폴리실록산이 공지되어 있다. 특히, 실세스퀴옥산 유도체는, 이의 우수한 낮은 유전율, 높은 투과율, 높은 내열성, UV 저항성 및 코팅 균일성으로 인해 폭넓게 사용되어 왔다. 실세스퀴옥산은 3관능성 실록산 구조 단위 RSi(O1 .5)로 구성된 중합체로서, 화학 구조적으로 무기 실리카(SiO2)와 유기 실리콘(R2SiO)의 중간체이지만, 이는 유기 용매에 가용성이며, 이로부터 얻어지는 경화물(cured product)은 무기 실리카와 유사한 특징적인 높은 내열성을 나타내는 특정한 화합물이다. 또한, 평탄화와 같은 관점에서, 후막(thick film)을 형성할 수 있는 포지티브형 감광성 조성물에 대한 요구가 존재해 왔다.
본 발명의 목적은, 높은 내열성을 가지며, 후막화시 균열이 생기지 않으며, 우수한 패턴을 형성할 수 있는 포지티브형 감광성 실록산 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 포지티브형 감광성 실록산 조성물은,
(I) 화학식 Ia로 나타내어지는 반복 단위 및 화학식 Ib로 나타내어지는 반복 단위를 포함하는 폴리실록산,
(II) 실라놀 축합 촉매,
(III) 디아조나프토퀴논 유도체, 및
(IV) 용매를 포함한다.
[화학식 Ia]
상기 화학식 Ia에서,
R1은 수소, 1가 내지 3가의, 선형, 분지형 또는 사이클릭의, 포화되거나 포화되지 않은 C1 -30 지방족 탄화수소 그룹, 또는 1가 내지 3가의 C6 -30 방향족 탄화수소 그룹을 나타내고,
상기 지방족 탄화수소 그룹 및 상기 방향족 탄화수소 그룹에서, 하나 이상의 메틸렌이 치환되지 않거나, 옥시, 이미드 또는 카보닐로 치환되고, 하나 이상의 수소가 치환되지 않거나, 불소, 하이드록시 또는 알콕시로 치환되고, 하나 이상의 탄소가 치환되지 않거나, 규소로 치환되고,
R1이 2가 또는 3가인 경우, R1이, 복수의 반복 단위에 함유된 Si 원자들을 연결한다.
[화학식 Ib]
상기 화학식 Ib에서,
R2는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C1-10 알킬, C6-20 아릴 또는 C2-10 알케닐, 또는 화학식 Ib':
[화학식 Ib']
(상기 화학식 Ib'에서,
L은 각각 독립적으로, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C6 -20 아릴렌이고,
m은 각각 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고,
n은 각각 독립적으로, 1 내지 3의 정수이고,
하나의 Si에 결합하는 O0 .5와 R2의 총 수는 3이다)로 나타내어지는 연결 그룹(linking group)이다.
또한, 본 발명에 따른 경화 막의 제조방법은, 상기 본 발명에 따른 포지티브형 감광성 실록산 조성물을 기판에 도포하고 이를 가열함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 경화 막을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 포지티브형 감광성 실록산 조성물에 따라, 고내열성이고, 후막화시 균열이 생기기 어렵고, 우수한 패턴을 형성할 수 있는 경화 막을 형성할 수 있다. 또한, 얻어진 경화 막은 투과성이 우수하다.
본 발명의 양태들이 아래에 상세하게 설명된다. 이하, 달리 특정되지 않는 한, 기호, 단위, 약어 및 용어는 다음의 의미를 갖는다.
본원 명세서에서, "내지"를 사용하여 수치 범위를 나타내는 경우, 이는 두 말단 모두를 포함하며, 이들의 단위는 공통된다. 예를 들어, 5 내지 25mol%는 5mol% 이상, 25mol% 이하를 의미한다.
본원 명세서에서, 탄화수소는, 탄소 및 수소를 포함하고, 임의로 산소 또는 질소를 포함하는 것을 의미한다. 탄화수소 그룹은 1가 또는 2가 이상의 탄화수소를 의미한다.
본원 명세서에서, 지방족 탄화수소는 선형, 분지형 또는 사이클릭 지방족 탄화수소를 의미하며, 지방족 탄화수소 그룹은 1가 또는 2가 이상 지방족 탄화수소를 의미한다. 방향족 탄화수소는, 치환체로서 지방족 탄화수소 그룹을 가질 수 있거나 임의로 지방족 환과 축합될 수 있는 방향족 환을 함유하는 탄화수소를 의미한다. 방향족 탄화수소 그룹은 1가 또는 2가 이상의 방향족 탄화수소를 의미한다. 이러한 지방족 탄화수소 그룹 및 방향족 탄화수소 그룹은 임의로, 불소, 옥시, 하이드록시, 아미노, 카보닐 또는 실릴 등을 함유한다. 또한, 방향족 환은 컨쥬게이팅된(conjugated) 포화되지 않은 환 구조를 갖는 탄화수소를 의미하고, 지방족 환은 환 구조를 갖지만 컨쥬게이팅된 포화되지 않은 환 구조를 갖지 않는 탄화수소를 의미한다.
본원 명세서에서, 알킬은, 선형 알킬 및 분지형 알킬을 포함하여, 선형 또는 분지형 포화 탄화수소로부터 1개의 임의의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹을 의미하고, 사이클로알킬은, 사이클릭 구조를 함유하고 임의로 사이클릭 구조에 측쇄로서 선형 또는 분지형 알킬을 포함하는 포화 탄화수소로부터 1개의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹을 의미한다.
본원 명세서에서, 아릴은 방향족 탄화수소로부터 1개의 임의의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹을 의미한다. 알킬렌은 선형 또는 분지형 포화 탄화수소로부터 2개의 임의의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹을 의미한다. 아릴렌은 방향족 탄화수소로부터 2개의 임의의 수소를 제거하여 얻어지는 탄화수소 그룹을 의미한다.
본원 명세서에서, "Cx -y", "Cx 내지 Cy" 및 "Cx"와 같은 기재는 분자 또는 치환체 중 탄소의 수를 의미한다. 예를 들어, C1 -6 알킬은 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬(메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등)을 의미한다. 본원 명세서에서, 플루오로알킬은 알킬 중 하나 이상의 수소가 불소로 대체된 것을 나타내며, 플루오로아릴은 아릴 중 하나 이상의 수소가 불소로 대체된 것을 나타낸다.
본원 명세서에서, 중합체가 복수 유형의 반복 단위를 갖는 경우, 이들 반복 단위는 공중합된다. 이러한 공중합은 교대 공중합, 랜덤 공중합, 블록 공중합, 그래프트 공중합 또는 이들의 혼합물 중 하나일 수 있다.
본원 명세서에서, %는 질량%, 비는 질량비를 나타낸다.
본원 명세서에서, 섭씨(Celsius)가 온도의 단위로서 사용된다. 예를 들어, 20도는 섭씨 20도를 의미한다.
<포지티브형 감광성 실록산 조성물>
본 발명에 따른 포지티브형 감광성 실록산 조성물(이하, 간단히 "조성물"로도 나타냄)은,
(I) 특정 구조를 갖는 폴리실록산,
(II) 실라놀 축합 촉매,
(III) 디아조나프토퀴논 유도체, 및
(IV) 용매를 포함한다.
이들 성분을 각각 아래에 설명한다.
[(I) 폴리실록산]
폴리실록산은 Si-O-Si 결합(실록산 결합)의 주쇄를 갖는 중합체를 나타낸다. 본원 명세서에서, 폴리실록산은 화학식 (RSiO1 .5)n으로 나타내어지는 실세스퀴옥산 중합체도 포함한다.
본 발명에 따른 폴리실록산은, 화학식 Ia로 나타내어지는 반복 단위 및 화학식 Ib로 나타내어지는 반복 단위를 포함한다.
[화학식 Ia]
상기 화학식 Ia에서,
R1은 수소, 1가 내지 3가의, 선형, 분지형 또는 사이클릭의, 포화되거나 포화되지 않은 C1 -30 지방족 탄화수소 그룹, 또는 1가 내지 3가의 C6 -30 방향족 탄화수소 그룹을 나타내고,
상기 지방족 탄화수소 그룹 및 상기 방향족 탄화수소 그룹에서, 하나 이상의 메틸렌이 치환되지 않거나, 옥시, 이미드 또는 카보닐로 치환되고, 하나 이상의 수소가 치환되지 않거나, 불소, 하이드록시 또는 알콕시로 치환되고, 하나 이상의 탄소가 치환되지 않거나, 규소로 치환되고,
R1이 2가 또는 3가인 경우, R1이, 복수의 반복 단위에 함유된 Si 원자들을 연결한다.
[화학식 Ib]
상기 화학식 Ib에서,
R2는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C1-10 알킬, C6-20 아릴 또는 C2-10 알케닐, 또는 화학식 Ib':
[화학식 Ib']
(상기 화학식 Ib'에서,
L은 각각 독립적으로, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C6 -20 아릴렌이고,
m은 각각 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고,
n은 각각 독립적으로, 1 내지 3의 정수이고,
하나의 Si에 결합하는 O0 .5와 R2의 총 수는 3이다)로 나타내어지는 연결 그룹이다.
화학식 Ia에서, R1이 1가 그룹인 경우, R1의 예는, (i) 알킬, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸 및 데실, (ii) 아릴, 예를 들어, 페닐, 톨릴 및 벤질, (iii) 플루오로알킬, 예를 들어, 트리플루오로메틸, 2,2,2-트리플루오로에틸 및 3,3,3-트리플루오로프로필, (iv) 플루오로아릴, (v) 사이클로알킬, 예를 들어, 사이클로헥실, (vi) 아미노 또는 이미드 구조를 갖는 N-함유 그룹, 예를 들어, 이소시아네이트 및 아미노, (vii) 글리시딜과 같은 에폭시 구조 또는 아크릴로일 또는 메타크릴로일 구조를 갖는 O-함유 그룹을 포함한다. 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 페닐, 톨릴, 글리시딜 및 이소시아네이트가 바람직하다. 플루오로알킬로서, 퍼플루오로알킬이 바람직하고, 특히 트리플루오로메틸 및 펜타플루오로에틸이 바람직하다. R1이 메틸인 화합물이 바람직한데, 이는 이의 원료가 얻기 쉽고, 이들이 경화 후 높은 막 경도를 가지며, 높은 내약품성을 갖기 때문이다. 또한, 페닐이 바람직한데, 이는 페닐이 폴리실록산의 용매에서의 용해도를 증가시키고, 경화 막이 덜 균열되게 하기 때문이다. R1이 하이드록시, 글리시딜, 이소시아네이트 또는 아미노를 가지면, 기판과의 밀착성(adhesiveness)이 향상되기 때문에 바람직하다.
또한, R1이 2가 또는 3가 그룹인 경우, R1은 바람직하게는, 예를 들어, (i) 알칸, 예를 들어 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 및 데칸으로부터 2개 또는 3개의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹, (ii) 사이클로알칸, 예를 들어, 사이클로헵탄, 사이클로헥산 및 사이클로옥탄으로부터 2개 또는 3개의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹, (iii) 탄화수소, 예를 들어 벤젠 및 나프탈렌으로만 구성된 방향족 화합물로부터 2개 또는 3개의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹 및 (iv) 아미노 그룹, 이미노 그룹 및/또는 카보닐 그룹을 함유하는 N-함유 및/또는 O-함유 지환족 탄화수소 화합물, 예를 들어, 피페리딘, 피롤리딘 및 이소시아누레이트로부터 2개 또는 3개의 수소를 제거하여 얻어지는 그룹이다. (iv)가 보다 바람직한데, 이는 (iv)가 패턴 리플로우를 개선하고, 기판과의 밀착성을 증가시키기 때문이다.
화학식 Ib 및 Ib'에서, R2는 바람직하게는 치환되지 않은 C1 -10 알킬, 보다 바람직하게는 치환되지 않은 C1 -3 알킬이다. m이 2이고, n이 1인 것도 바람직하다. 화학식 Ib 및 Ib'에서, L은 바람직하게는 치환되지 않은 C6 -20 아릴렌이고, 보다 바람직하게는 페닐렌, 나프틸렌 및 비페닐렌이다.
화학식 Ib로 나타내어지는 반복 단위의 배합비(compounding ratio)가 높으면, 형성되는 코팅 막의 강도 및 내열성이 저하되기 때문에, 폴리실록산의 반복 단위의 총 수를 기준으로 하여, 5 내지 50mol%이 바람직하다.
본 발명에 따른 폴리실록산은 바람직하게는 말단에 실라놀을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 폴리실록산은 화학식 Ic로 나타내어지는 반복 단위를 임의로 가질 수 있다.
[화학식 Ic]
화학식 Ic로 나타내어지는 반복 단위의 배합비가 높은 경우, 형성되는 코팅 막의 감광도가 저하될 수 있기 때문에, 폴리실록산의 반복 단위의 총 수를 기준으로 하여, 40mol% 이하인 것이 바람직하고, 20mol% 이하인 것이 보다 바람직하다.
이러한 폴리실록산은, 임의로 산성 촉매 또는 염기성 촉매의 존재 하에, 화학식 ia로 나타내어지는 규소 화합물과 화학식 ib로 나타내어지는 규소 화합물의 가수분해 및 축합을 통해 얻을 수 있다.
[화학식 ia]
상기 화학식 ia에서,
p는 1 내지 3의 정수이고,
R1'는 수소, 1가 내지 3가의, 선형, 분지형 또는 사이클릭의 포화되거나 포화되지 않은 C1 -30 지방족 탄화수소 그룹, 또는 1가 내지 3가의 C6 -30 방향족 탄화수소 그룹이고,
상기 지방족 탄화수소 그룹 및 상기 방향족 탄화수소 그룹에서, 하나 이상의 메틸렌이 치환되지 않거나, 옥시, 이미드 또는 카보닐로 치환되고, 하나 이상의 수소가 치환되지 않거나, 불소, 하이드록시 또는 알콕시로 치환되고, 하나 이상의 탄소가 치환되지 않거나, 규소로 치환되고,
Ra는 C1 -10 알킬을 나타낸다.
[화학식 ib]
상기 화학식 ib에서,
R2'는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C1-10 알킬, C6-20 아릴 또는 C2-10 알케닐, 또는 화학식 Ib':
[화학식 ib']
(상기 화학식 ib'에서,
Rb는 각각 독립적으로, C1 -10 알킬이고,
L'는 각각 독립적으로, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C6 -20 아릴렌이고,
m'는 각각 독립적으로, 0 내지 2의 정수이고,
n'는 각각 독립적으로, 1 내지 3의 정수이고,
n + m'는 3이다)로 나타내어지는 연결 그룹이다.
화학식 ia에서, 바람직한 R1'는 상기 언급된 바람직한 R1과 동일하다.
화학식 ia에서, Ra의 예는, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필 및 n-부틸 등을 포함한다. 화학식 ia에서, Ra는 복수로 함유되지만, 각각의 Ra는 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 ia로 나타내어지는 규소 화합물의 구체적인 예는, 예를 들어, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 메틸트리-n-부톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리이소프로폭시실란, 에틸트리-n-부톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, n-부틸트리메톡시실란, n-부틸트리에톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, n-헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 트리플루오로메틸트리메톡시실란, 트리플루오로메틸트리에톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리스-(3-트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트, 트리스-(3-트리에톡시실릴프로필)이소시아누레이트, 트리스-(3-트리메톡시실릴에틸)이소시아누레이트 등을 포함한다. 이들 중 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란 및 페닐트리메톡시실란이 바람직하다.
화학식 ib에서
R2'는, 바람직하게는 C1 -10 알킬, C6 -20 아릴 또는 C2 -10 알케닐, 보다 바람직하게는 C1 -4 알킬 또는 C6 -11 아릴이고,
Rb는 Ra와 동일하고,
L'는, 바람직하게는 치환되지 않은 C6 -20 아릴렌, 보다 바람직하게는 페닐렌, 나프틸렌 또는 비페닐렌이고,
m'는 바람직하게는 2이다.
화학식 ib로 나타내어지는 규소 화합물의 바람직한 구체적인 예는, 1,4-비스(디메틸에톡시실릴)벤젠 및 1,4-비스(메틸디에톡시실릴)벤젠을 포함한다.
여기서, 두 가지 이상의 유형의 실란 화합물 ia 및 ib가 조합되어 사용될 수도 있다.
화학식 ic로 나타내어지는 실란 화합물이 상기 화학식 ia 및 ib로 나타내어지는 실란 화합물들과 조합되어 폴리실록산이 수득될 수 있다. 화학식 ic로 나타내어지는 실란 화합물을 이러한 방식으로 사용하는 경우, 반복 단위 Ia, Ib 및 Ic를 함유하는 폴리실록산이 수득될 수 있다.
[화학식 ic]
상기 화학식 ic에서,
Rc는 C1 -10 알킬을 나타낸다.
바람직한 Rc는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필 및 n-부틸 등이다.
폴리실록산의 질량 평균 분자량은 일반적으로 500 이상 25,000 이하이고, 유기 용매에서의 용해성 및 알칼리 현상 용액에서의 용해성의 관점에서 바람직하게는 1,000 이상 20,000 이하이다. 여기서, 질량 평균 분자량은 폴리스티렌 환산 질량 평균 분자량이며, 폴리스티렌을 기준으로 겔 투과 크로마토그래피로 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은, 기판 상의 도포, 이미지식(image wise) 노광 및 현상에 의해 경화 막을 형성하기 위한 것이다. 따라서, 노광된 부분과 노광되지 않은 부분에 용해도 차이가 생성되는 것이 필요하다. 포지티브형 조성물의 경우, 노광된 부분의 코팅 막이 현상 용액에서 일정 수준 이상의 용해성이 있어야 한다. 예를 들어, 프리베이킹 후의 코팅 막의 2.38% 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(이하, 종종 TMAH로 나타냄) 수용액 중에서의 용해 속도(이하, 종종 ADR로 나타내며, 이후에 상세히 설명됨)가 50Å/sec 이상인 경우, 노광-현상에 의한 패턴 형성이 가능한 것으로 생각된다. 그러나, 형성될 막의 막 두께 및 현상 조건에 따라 요구되는 용해성이 다양하므로, 현상 조건에 따른 폴리실록산을 적절하게 선택해야 한다. 조성물에 함유되는 감광제의 종류 및 양에 따라 다양하지만, 예를 들어, 막 두께가 0.1 내지 100㎛(1,000 내지 1,000,000Å)인 경우, 포지티브형 조성물의 경우, 2.38% TMAH 수용액 중에서의 용해 속도는 바람직하게는 50 내지 5,000Å/sec, 보다 바람직하게는 200 내지 3,000Å/sec이다.
본 발명에서 사용되는 폴리실록산의 경우, 적용 분야 및 요구되는 특성에 따라 상기 언급된 범위 내의 임의의 ADR을 갖는 폴리실록산이 선택될 수 있다. 또한, ADR이 상이한 폴리실록산들을 조합하여 원하는 ADR을 갖는 조성물을 얻을 수도 있다.
촉매, 반응 온도, 반응 시간 혹은 중합체를 변경하여, 알칼리 용해 속도 및 질량 평균 분자량이 상이한 폴리실록산을 제조할 수 있다. 알칼리 용해 속도가 상이한 폴리실록산들을 조합하여 사용함으로써, 현상 후 불용성 잔류물의 감소, 패턴 리플로우의 감소, 패턴 안정성 등을 향상시킬 수 있다.
이러한 폴리실록산은, 예를 들어,
(M) 프리베이킹 후의 막이 2.38질량% TMAH 수용액에서 가용성이고, 용해 속도가 200 내지 3,000Å/sec인 폴리실록산을 포함한다.
또한, 임의로
(L) 프리베이킹 후의 막이 5질량% TMAH 수용액에서 가용성이고, 용해 속도가 1,000Å/sec 이하인 폴리실록산, 또는
(H) 프리베이킹 후의 막의 2.38질량% TMAH 수용액 중에서의 용해 속도가 4,000Å/sec 이상인 폴리실록산과 혼합하여, 원하는 용해 속도를 갖는 조성물을 수득할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리실록산은, 원료 물질로서 화학식 ia로 나타내어지는 규소 화합물을 사용하기 때문에, 분지형 구조를 갖는 것이다. 여기서, 폴리실록산의 원료 물질로서 2관능성 실란 화합물을 임의로 조합하여, 폴리실록산을 부분적으로 직쇄 구조로 만들 수 있다. 그러나, 내열성이 저하되기 때문에, 직쇄 구조 부분이 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 폴리실록산의 2관능성 실란으로부터 유래하는 직쇄 구조는, 바람직하게는 전체 폴리실록산 구조의 30mol% 이하이다.
패턴 테이퍼 각도를 조정하기 위해, 상기 언급된 화학식 Ib로 나타내어지는 반복 단위의 L로서 C1 내지 C10, 바람직하게는 C1 내지 C2의 알킬렌 구조를 함유하는 폴리실록산이 기타 폴리실록산으로서 포함될 수 있다.
[알칼리성 용해 속도(ADR)의 측정 및 이의 계산 방법]
알칼리성 용액으로서 TMAH 수용액을 사용하여, 폴리실록산 또는 이의 혼합물의 알칼리 용해 속도를 아래에 개시되는 바와 같이 측정하고 계산한다.
폴리실록산을 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(이하, PGMEA로 나타냄)로 35질량%가 되도록 희석하고, 실온에서 교반기로 1시간 동안 교반하면서 용해시킨다. 온도 23.0±0.5℃ 및 습도 50±5.0% 분위기 하의 클린 룸에서, 피펫을 사용하여 제조된 폴리실록산 용액 1cc를 두께 525㎛의 4인치 규소 웨이퍼의 중앙 부분에 적하하고, 두께가 2±0.1㎛가 되도록 스핀 코팅한 후, 100℃의 핫 플레이트에서 90초간 가열하여 용매를 제거한다. 분광계 타원계(JA Woollam Co., Inc. 제조)로 코팅 막의 막 두께를 측정한다.
다음으로, 이러한 막을 갖는 규소 웨이퍼를, 직경 6인치의 유리 페트리 접시 내의 23.0±0.1℃로 조정되고 소정의 농도를 갖는 TMAH 수용액 100ml에서 천천히 침지 후, 정치하여 상기 막이 소실될 때까지의 시간을 측정했다. 용해 속도는 초기의 막 두께를 웨이퍼 에지로부터 10mm 안쪽 부분의 막이 소실될 때까지의 시간으로 나누어 얻는다. 용해 속도가 현저하게 느린 경우, 웨이퍼를 일정 시간 동안 TMAH 수용액에 침지한 후, 200℃의 핫 플레이트에서 5분간 가열하여, 용해 속도 측정 동안 필름에 포함된 수분을 제거한 후, 막 두께를 측정한다. 침지 전후의 막 두께 변화량을 침지 시간으로 나누어 용해 속도를 계산한다. 상기 측정을 5회 실시하여 얻은 값의 평균을 폴리실록산의 용해 속도로 한다.
[(II) 실라놀 축합 촉매]
본 발명에 따른 조성물은 실라놀 축합 촉매를 포함한다. 실라놀 축합 촉매는 바람직하게는, 경화 막 제조 공정에서 사용되는 중합 반응 또는 가교결합 반응에 따라, 광에 의해 또는 광과 열에 의해 산 또는 염기를 발생하는 광 산 발생제, 광 염기 발생제, 광 열 산 발생제 또는 광 열 염기 발생제, 열에 의해 산 또는 염기를 발생하는 열 산 발생제 또는 열 염기 발생제로부터 선택된다. 여기서, 광 열 산 발생제 및 광 열 염기 발생제는, 노광시 화학적 구조가 변화하지만 산 또는 염기를 발생하지 않고, 이후 열에 의해 결합의 개열이 발생하여 산 또는 염기를 발생하는 화합물일 수 있다. 실라놀 축합 촉매는 보다 바람직하게는, 광에 의해 산 또는 염기를 발생하는 광 산 발생제 또는 광 염기 발생제이다. 여기서, 광의 예는 가시광, 자외광, 적외광, X선, 전자빔, α선, γ선 등을 포함한다. 본 발명에 따른 감광성 실록산 수지 조성물은 포지티브형 감광성 조성물로서 기능한다.
실라놀 축합 촉매의 첨가량은, 분해에 의해 발생되는 활성 물질의 종류, 이의 발생량, 요구되는 감광도, 노광된 부분과 노광되지 않은 부분의 용해 콘트라스트에 따라 최적량이 다르지만, 폴리실록산의 총 질량 100질량부를 기준으로 하여, 바람직하게는 0.1 내지 10질량부, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5질량부이다. 첨가량이 0.1질량부 미만인 경우, 발생하는 산 또는 염기의 양이 너무 적어, 포스트베이킹 동안 중합이 가속되지 않고 패턴 리플로우가 발생하기 쉬워진다. 한편, 실라놀 축합 촉매의 첨가량이 10질량부 초과인 경우, 형성되는 코팅 막에 균열이 발생할 수 있거나, 실라놀 축합 촉매 분해에 의한 착색이 두드러질 수 있기 때문에, 종종 코팅 막의 무색 투명성이 저하될 수 있다. 첨가량이 너무 많으면, 열분해가 경화물의 전기 절연성의 분해 및 가스 방출을 야기하며, 이는 후속 공정에서 문제를 야기할 수 있다.
또한, 주 성분으로서 모노에탄올아민 등을 함유하는 포토레지스트 스트리퍼 용액에 대한 코팅 막의 내성이 저하될 수 있다.
광 산 발생제 또는 광 염기 발생제는 노광시 산 또는 염기를 발생하는 것이며, 발생된 산 또는 염기는 폴리실록산의 중합에 기여할 것으로 생각된다. 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 경우, 조성물을 기판에 도포하여 막을 형성하고, 상기 막을 노광하고 알칼리 현상 용액으로 현상하여 노광된 부분을 제거하는 것이 일반적이다.
본 발명에서 사용되는 광 산 발생제 또는 광 염기 발생제는 노광(이하, "제1 노광"로도 나타냄) 대신 제2 노광시 산 또는 염기를 발생하는 것이 바람직하고, 제1 노광시 파장에서의 흡광도가 적은 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 노광을 g선(피크 파장 436nm) 및/또는 h선(피크 파장 405nm)로 실시하고, 제2 노광의 파장을 g+h+i선(피크 파장 365nm)으로 실시하는 경우, 광 산 발생제 또는 광 염기 발생제가 파장 436nm 및/또는 405nm에서의 흡광도보다 파장 365nm에서의 흡광도가 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는, (파장 365nm에서의 흡광도)/(파장 436nm에서의 흡광도)의 비 또는 (파장 365nm에서의 흡광도)/(파장 405nm에서의 흡광도)의 비가 바람직하게는 2 이상, 보다 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 10 이상, 가장 바람직하게는 100 이상이다.
여기서, 자외선-가시광 흡수 스펙트럼은 용매로서 디클로로메탄을 사용하여 측정된다. 측정 장치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, Cary 4000 UV-Vis 분광광도계(Agilent Technologies, Inc.)이다.
일반적으로 사용되는 것으로부터 임의로 선택될 수 있는 광 산 발생제의 예는, 디아조메탄 화합물, 트리아진 화합물, 설폰산 에스테르, 디페닐요오도늄 염, 트리페닐설포늄 염, 설포늄 염, 암모늄 염, 포스포늄 염, 설폰이미드 화합물 등을 포함한다.
상기 기재한 것들을 포함하여 사용될 수 있는 광 산 발생제의 구체적인 예는, 4-메톡시페닐 디페닐 설포늄 헥사플루오로포스포네이트, 4-메톡시페닐 디페닐 설포늄 헥사플루오로아르세네이트, 4-메톡시페닐 디페닐 설포늄 메탄 설포네이트, 4-메톡시페닐디페닐설포늄 트리플루오로아세테이트, 트리페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 트리페닐설포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로포스포네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로아르세네이트, 4-메톡시페닐 디페닐 설포늄-p-톨루엔 설포네이트, 4-페닐 티오페닐 디페닐 테트라플루오로보레이트, 4-페닐 티오페닐 디페닐 헥사플루오로포스포네이트, 트리페닐 설포늄 메탄설포네이트, 트리페닐설포늄 트리플루오로아세테이트, 트리페닐설포늄-p-톨루엔설포네이트, 4-메톡시페닐 디페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 4-페닐티오페닐 디페닐 헥사플루오로아르세네이트, 4-페닐티오페닐 디페닐-p-톨루엔설포네이트, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)석신이미드, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)프탈이미드, 5-노르보르넨-2,3-디카복시미딜 트리플레이트, 5-노르보르넨-2,3-디카복시미딜-p-톨루엔설포네이트, 4-페닐티오페닐디페닐트리플루오로메탄설포네이트, 4-페닐티오페닐 디페닐 트리플루오로아세테이트, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)디페닐말레이미드, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)바이사이클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카복시미드, N-(트리플루오로메틸설포닐옥시)나프틸이미드, N-(노나플루오로부틸설포닐옥시)나프틸이미드 등이다.
또한, h선의 흡광이 바람직하지 않은 경우에는, 5-프로필설포닐옥시이미노-5H-티오펜-2-일리덴-(2-메틸페닐)아세토니트릴, 5-옥틸설포닐옥시이미노-5H-티오펜-2-일리덴-(2-메틸페닐)아세토니트릴, 5-캄포설포닐옥시이미노-5H-티오펜-2-일리덴-(2-메틸페닐)아세토니트릴, 5-메틸페닐설포닐옥시이미노-5H-티오펜-2-일리덴-(2-메틸페닐)아세토니트릴은 h선 파장 영역에서 흡광을 갖기 때문에 사용을 피해야 한다.
광 염기 발생제의 예는, 아미드 그룹, 락탐, 이미드 화합물 또는 이의 구조를 함유하는 것을 갖는 다중 치환된 아미드 화합물를 포함한다.
또한, 음이온, 아미드 음이온, 메타이드 음이온, 보레이트 음이온, 포스페이트 음이온, 설포네이트 음이온, 카복실레이트 음이온 등을 포함하는 이온성 광 염기 발생제를 사용할 수도 있다.
바람직한 광 열 염기 발생제는 화학식 II로 나타내어지는 것, 보다 바람직하게는 이의 수화물 또는 용매화물을 포함한다. 화학식 II로 나타내어지는 화합물은 노광만으로는 염기를 발생하지 않고, 후속적인 가열에 의해 염기를 발생한다. 구체적으로는, 노광에 의해 시스 형태로의 반전이 일어나며, 이는 불안정하기 때문에 분해 온도가 저하되고, 후속적인 공정에서 베이킹 온도가 100℃인 경우에도 염기를 발생한다.
화학식 II로 나타내어지는 화합물은 아래에 개시되는 디아조나프토퀴논 유도체의 흡광 파장으로 조정할 필요는 없다.
[화학식 II]
상기 화학식 II에서,
x는 1 이상 6 이하의 정수이고,
Ra' 내지 Rf'는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 하이드록시, 머캅토, 설파이드, 실릴, 실라놀, 니트로, 니트로소, 설피노, 설포, 설포네이토, 포스피노, 포스피닐, 포스포노, 포스포네이토, 아미노, 암모늄, 치환체를 함유할 수 있는 C1 -20 지방족 탄화수소 그룹, 치환체를 함유할 수 있는 C6 -22 방향족 탄화수소 그룹, 치환체를 함유할 수 있는 C1 -20 알콕시, 또는 치환체를 함유할 수 있는 C6 -20 아릴옥시 그룹이다.
이들 중, Ra' 내지 Rd'는 특히 바람직하게는 수소, 하이드록시, C1 -6 지방족 탄화수소 그룹 또는 C1 -6 알콕시이고, Re' 및 Rf'는 특히 바람직하게는 수소이다. R1' 내지 R4' 중 둘 이상이 조합되어 사이클릭 구조를 형성할 수 있다. 이때, 상기 사이클릭 구조는 헤테로 원자를 함유할 수 있다.
N은 질소 함유 헤테로사이클릭 환의 구성 원자이며, 질소 함유 헤테로사이클릭 환은 3원 내지 10원 환이고, 질소 함유 헤테로사이클릭 환은 화학식 II에서 나타내는 CXH2XOH와는 상이한 하나 이상의 치환체를 함유할 수 있는 C1 -20, 특히 C1 -6 지방족 탄화수소 그룹을 추가로 가질 수 있다.
Ra' 내지 Rd'가 사용되는 노광 파장에 따라 적절히 선택되는 것이 바람직하다. 디스플레이 적용 분야에서, 예를 들어, g선, h선 및 i선에 대한 흡광 파장을 이동시키는 비닐 및 알키닐과 같은 포화되지 않은 탄화수소 결합 관능 그룹, 알콕시, 니트로 등이 사용되고, 메톡시, 에톡시가 특히 바람직하다.
구체적으로는 다음을 포함할 수 있다:
열 산 발생제의 예는, 유기 산을 발생하는 염 또는 에스테르, 예를 들어, 각종 지방족 설폰산 및 이의 염, 각종 지방족 카복실산, 예를 들어, 시트르산, 아세트산 및 말레산 및 이들의 염, 각종 방향족 카복실산, 예를 들어, 벤조산 및 프탈산 및 이들의 염, 방향족 설폰산 및 이의 암모늄 염, 각종 아민 염, 방향족 디아조늄 염 및 포스폰산 및 이의 염을 포함한다.
열 산 발생제들 중, 특히, 유기 산 및 유기 염기로 이루어진 염이 바람직하고, 설폰산 및 유기 염기로 이루어진 염이 더욱 바람직하다. 바람직한 설폰산은, p-톨루엔설폰산, 벤젠설폰산, p-도데실벤젠설폰산, 1,4-나프탈렌디설폰산, 메탄설폰산 등을 포함한다. 이러한 산 발생제는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
열 염기 발생제의 예는, 염기를 발생하는 화합물, 예를 들어, 이미다졸, 3급 아민 및 4급 암모늄, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 방출되는 염기의 예는, 이미다졸 유도체, 예를 들어, N-(2-니트로벤질옥시카보닐) 이미다졸, N-(3-니트로벤질옥시카보닐) 이미다졸, N-(4-니트로벤질옥시카보닐) 이미다졸, N-(5-메틸-2-니트로벤질옥시카보닐) 이미다졸 및 N-(4-클로로-2-니트로벤질옥시카보닐) 이미다졸 및 1,8-디아자바이사이클로[5.4.0]운데센-7을 포함한다. 이러한 염기 발생제는 산 발생제와 마찬가지로 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
[(III) 디아조나프토퀴논 유도체]
본 발명에 따른 조성물은 감광제로서 디아조나프토퀴논 유도체를 포함한다. 이러한 포지티브형 감광성 실록산 조성물은 노광부가 알칼리 현상 용액에서 가용성이고 현상에 의해 제거되는 포지티브형 감광성 층을 형성할 수 있다.
본 발명에서 감광제로서 사용되는 디아조나프토퀴논 유도체는, 나프토퀴논 디아지드 설폰산의 페놀성 하이드록시를 갖는 화합물에 대한 에스테르 결합에 의해 제조되는 화합물이다. 이의 구조가 특별히 제한되지는 않지만, 바람직하게는 1개 이상의 페놀성 하이드록시를 갖는 화합물과의 에스테르 화합물이다. 나프토퀴논 디아지드 설폰산으로서, 4-나프토퀴논디아지도설폰산 또는 5-나프토퀴논디아지도설폰산이 사용될 수 있다. 4-나프토퀴논 디아지드 설폰산 에스테르 화합물이 i선(파장 365nm) 영역에서 흡광을 갖기 때문에, i선 노광에 적합하다. 또한, 5-나프토퀴논 디아지드 설폰산 에스테르 화합물이 폭넓은 범위의 파장 영역에서 흡광을 갖기 때문에, 폭넓게 다양한 파장에서의 노광에 적합하다. 노광될 파장 및 실라놀 축합 촉매의 유형에 따라 적절한 감광제를 선택하는 것이 바람직하다. 열 산 발생제, 열 염기 발생제, 감광제의 상기 파장 영역에 흡수가 낮은 광 산 발생제, 광 염기 발생제 또는 노광만으로는 산 또는 염기를 발생하지 않는 광 열 산 발생제 또는 광 열 염기 발생제를 선택하는 경우, 4-나프토퀴논 디아지드 설폰산 에스테르 화합물 및 5-나프토퀴논디아지드 설폰산 에스테르 화합물이 바람직한데, 이는 이들이 우수한 조성물을 형성할 수 있기 때문이다. 4-나프토퀴논 디아지드 설폰산 에스테르 화합물과 5-나프토퀴논 디아지드 설폰산 에스테르 화합물을 조합하여 사용할 수도 있다.
페놀성 하이드록시를 갖는 화합물은 특별히 제한되지는 않지만, 이의 예는, 비스페놀 A, BisP-AF, BisOTBP-A, Bis26B-A, BisP-PR, BisP-LV, BisP-OP, BisP-NO, BisP-DE, BisP-AP, BisOTBP-AP, TrisP-HAP, BisP-DP, TrisP-PA, BisOTBP-Z, BisP-FL, TekP-4HBP, TekP-4HBPA, TrisP-TC(상품명, Honshu Chemical Industry Co., Ltd. 제조)를 포함한다.
디아조나프토퀴논 유도체의 최적량은, 나프토퀴논 디아지드 설폰산의 에스테르화비 또는 사용되는 폴리실록산의 물리적 성질, 요구되는 감도 및 노광된 부분과 노광되지 않은 부분의 용해 콘트라스트에 따라 다르지만, 폴리실록산 100질량부를 기준으로 하여, 바람직하게는 1 내지 20질량부, 보다 바람직하게는 3 내지 15질량부이다. 디아조나프토퀴논 유도체의 첨가량이 1질량부 이상인 경우, 노광된 부분과 노광되지 않은 부분의 용해 콘트라스트가 높아, 우수한 감광성이 얻어진다. 또한, 보다 우수한 용해 콘트라스트를 얻기 위해, 첨가량이 3질량부 이상인 것이 바람직하다. 한편, 디아조나프토퀴논 유도체의 첨가량이 적을수록, 경화 막의 무색 투명성이 보다 우수해지고 투과율이 보다 높아져 바람직하다.
[(IV) 용매]
본 발명에 따른 조성물은 용매를 포함한다. 용매는 조성물에 함유되는 각 성분을 균일하게 용해 또는 분산시키는 것으로부터 선택된다. 용매의 구체적인 예는, 에틸렌 글리콜 모노알킬 에테르, 예를 들어, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 및 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르; 디에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 예를 들어, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디프로필 에테르 및 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르; 에틸렌 글리콜 알킬 에테르 아세테이트, 예를 들어, 메틸 셀로솔브 아세테이트 및 에틸 셀로솔브 아세테이트; 프로필렌 글리콜 모노알킬 에테르, 예를 들어, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME) 및 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르; 프로필렌 글리콜 알킬 에테르 아세테이트, 예를 들어, PGMEA, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트 및 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르 아세테이트; 방향족 탄화수소, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌; 케톤, 예를 들어, 메틸 에틸 케톤, 아세톤, 메틸 아밀 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 및 사이클로헥사논; 및 알콜, 예를 들어, 이소프로판올 및 프로판 디올을 포함한다. 이들 용매들은 단독으로 또는 2종 이상이 조합되어 사용된다.
용매의 배합비는 도포 방법 및 코팅 후의 막 두께에 대한 요구 사항에 따라 다르다. 예를 들어, 스프레이 코팅의 경우, 폴리실록산과 임의의 성분들의 총 질량을 기준으로 하여 90질량% 이상이 되기도 하지만, 디스플레이를 제조하기 위해 사용되는 대형 유리 기판의 슬릿 코팅의 경우, 일반적으로 50질량% 이상, 바람직하게는 60질량% 이상, 일반적으로 90질량% 이하, 바람직하게는 85질량% 이하가 된다.
본 발명에 따른 조성물은 상기 언급한 성분 (I) 내지 (IV)를 필수 성분으로서 포함하지만, 추가의 화합물이 임의로 조합될 수 있다. 조합될 수 있는 물질들이 아래에 설명된다. 또한, 조성물 중 (I) 내지 (IV) 이외의 성분은, 전체 질량을 기준으로 하여, 바람직하게는 10% 이하, 보다 바람직하게는 5% 이하이다.
[(V) 임의의 성분]
본 발명에 따른 조성물은 필요에 따라 임의의 성분을 추가로 함유할 수 있다. 이러한 임의의 성분의 예는 계면활성제 등을 포함한다.
계면활성제는 코팅성을 향상시킬 수 있기 때문에 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실록산 조성물에 사용될 수 있는 계면활성제의 예는, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 등을 포함한다.
비이온성 계면활성제의 예는, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르 및 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르; 폴리옥시에틸렌 지방산 디에스테르; 폴리옥시 지방산 모노에스테르; 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 중합체; 아세틸렌 알콜; 아세틸렌 글리콜; 아세틸렌 알콜의 폴리에톡실레이트; 아세틸렌 알콜 유도체, 예를 들어, 아세틸렌 알콜의 폴리에톡실레이트; 아세틸렌 글리콜 유도체, 예를 들어, 아세틸렌 글리콜의 폴리에톡실레이트; 불소 함유 계면활성제, 예를 들어, Fluorad(상품명, Sumitomo 3M Limited 제조), Megafac(상품명, DIC Corporation 제조), Surufuron(상품명, Asahi Glass Co., Ltd. 제조); 또는 유기 실록산 계면활성제, 예를 들어, KP341(상품명, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조)를 포함한다. 상기 아세틸렌 글리콜의 예는, 3-메틸-1-부틴-3-올, 3-메틸-1-펜틴-3-올, 3,6-디메틸-4-옥틴-3,6-디올, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 2,5-디메틸-3-헥신-2,5-디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산-디올 등을 포함한다.
또한, 음이온성 계면활성제의 예는, 알킬 디페닐 에테르 디설폰산의 암모늄염 또는 유기 아민 염, 알킬 디페닐 에테르 설폰산의 암모늄 염 또는 유기 아민 염, 알킬 벤젠 설폰산의 암모늄 염 또는 유기 아민 염, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 황산의 암모늄 염 또는 유기 아민 염, 알킬 황산의 암모늄 염 또는 유기 아민 염 등을 포함한다.
또한, 양쪽성 계면활성제의 예는, 2-알킬-N-카복시메틸-N-하이드록시에틸 이미다졸륨 베타인, 라우르산 아미드 프로필 하이드록시설폰 베타인 등을 포함한다.
이들 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있으며, 이의 배합비는 감광성 실록산 조성물의 총 질량을 기준으로 하여, 일반적으로 50 내지 10,000ppm, 바람직하게는 100 내지 5,000ppm이다.
<경화 막 및 이를 포함하는 전자 디바이스>
본 발명에 따른 경화 막은 본 발명에 따른 조성물을 기판에 도포하고 이를 경화시켜 제조될 수 있다.
(1) 코팅 공정
먼저, 상기 개시한 조성물을 기판에 도포한다. 본 발명의 조성물의 코팅 막의 형성은, 감광성 조성물의 코팅 방법으로 통상적으로 공지된 임의의 방법에 의해 실시될 수 있다. 구체적으로는, 딥 코팅, 롤 코팅, 바 코팅, 브러시 코팅, 스프레이 코팅, 닥터 코팅, 플로우 코팅, 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등으로부터 임의로 선택할 수 있다.
또한, 조성물이 도포되는 기판으로서, 규소 기판, 유리 기판, 수지 필름 등의 적절한 기판이 사용될 수 있다. 필요에 따라 이러한 기판 상에 다양한 반도체 디바이스 등이 형성되어 있을 수 있다. 기판이 필름인 경우, 그라비아 코팅이 사용될 수도 있다. 필요에 따라 막의 코팅 후 건조 공정이 추가로 설정될 수 있다. 또한, 필요에 따라 코팅 공정을 1회 또는 2회 이상 반복하여, 형성되는 코팅 막의 막 두께를 원하는 것으로 할 수 있다.
(2) 프리베이킹 공정
본 발명에 따른 조성물의 코팅 막을 형성한 후, 상기 코팅 막을 건조시키고 용매의 잔류량을 감소시키기 위해, 상기 코팅 막의 프리베이킹(가열 처리)을 실시하는 것이 바람직하다. 프리베이킹 공정은 일반적으로 70 내지 150℃, 바람직하게는 90 내지 120℃의 온도에서, 핫 플레이트의 경우에는 10 내지 180초, 바람직하게는 30 내지 90초 동안, 클린 오븐의 경우에는 1 내지 30분 동안 실시할 수 있다.
(3) 노광 공정
코팅 막을 형성시킨 후, 상기 코팅 막 표면을 광 조사한다. 광 조사에 사용하는 광원으로서, 패턴 형성 방법용으로 일반적으로 사용되는 임의의 모든 것을 사용할 수 있다. 이러한 광원으로서, 고압 수은 램프, 저압 수은 램프, 금속 할라이드 램프 및 제논 램프와 같은 램프, 레이저 다이오드, LED 등이 포함될 수 있다. 자외선, 예를 들어, g선, h선, i선이 일반적으로 조사 광으로서 사용된다. 반도체 등을 위한 초미세 가공을 제외하고, 수 ㎛에서 수십 ㎛의 패터닝을 위해 360 내지 430nm의 광(고압 수은 램프)을 사용하는 것이 일반적이다. 특히, 액정 디스플레이 디바이스의 경우, 430nm의 광이 종종 사용된다. 조사 광의 에너지는, 광원 및 코팅 막의 막 두께에 따라 다르지만 일반적으로 5 내지 2,000mJ/㎠, 바람직하게는 10 내지 1,000mJ/㎠이다. 조사 광 에너지가 5mJ/㎠ 미만인 경우, 일부 경우 충분한 해상도를 얻을 수 없다. 다른 한편, 조사 광 에너지가 2,000mJ/㎠ 초과인 경우, 노광이 과잉하여 헐레이션이 발생될 수 있다.
광을 패턴 형상으로 조사하기 위해, 일반적인 포토마스크를 사용할 수 있다. 이러한 포토마스크는 널리 공지된 것들 중에서 임의로 선택할 수 있다. 조사 시의 환경은 특별히 한정되지는 않지만, 일반적으로 주위 분위기(대기) 또는 질소 분위기로 설정될 수 있다. 기판 전체 표면에 막을 형성하는 경우, 기판 전체 표면에 광 조사를 실시할 수 있다. 본 발명에서, 패턴 막은, 기판 전체 표면 상에 막이 형성되는 이러한 경우도 포함한다.
본 발명에서, 노광후 베이킹 공정(Post Exposure Baking)은, 상기 단계에서 광 산 발생제 또는 광 염기 발생제의 산 또는 염기가 발생하지 않고, 중합체들 사이의 가교결합을 촉진하지 않도록 실시하지 않는 것이 바람직하다.
(4) 현상 공정
노광 후, 코팅 막을 현상한다. 현상시 사용되는 현상 용액으로서, 감광성 조성물의 현상에 일반적으로 사용되는 임의의 현상 용액을 사용할 수 있다. 현상 용액의 바람직한 예는, 알칼리성 화합물의 수용액인 알칼리 현상 용액, 예를 들어, 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 콜린, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 금속 메타규산염(수화물), 알칼리 금속 인산염(수화물), 수성 암모니아, 알킬아민, 알칸올아민 및 헤테로사이클릭 아민을 포함하며, 특히 바람직한 알칼리 현상 용액은 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 수용액이다. 이러한 알칼리 현상 용액에, 필요에 따라 수용성 유기 용매, 예들 들어 메탄올, 에탄올 또는 계면활성제가 추가로 함유될 수 있다. 현상 방법도 통상적으로 공지된 방법들 중에서 임의로 선택할 수 있다. 구체적으로는, 현상 용액에 디핑(딥), 패들, 샤워, 슬릿, 캡 코트, 스프레이 등의 방법이 포함될 수 있다. 패턴을 얻을 수 있는 이러한 현상액에 의한 현상 후, 물로의 세척이 실시되는 것이 바람직하다.
(5) 전체 표면 노광 공정
이후, 일반적으로 전체 표면 노광(플러드 노광) 공정을 실시한다. 광에 의해 산 또는 염기를 발생하는 광 산 발생제 또는 광 염기 발생제를 사용하는 경우, 이러한 전체 표면 노광 공정에서 산 또는 염기가 발생된다. 또한, 광 열 산 발생제 또는 광 열 염기 발생제를 사용하는 경우, 상기 전체 표면 노광 공정에서 화학적 구조가 변화된다. 또한, 막에 잔류하는 반응되지 않은 디아조나프토퀴논 유도체가 광에 의해 분해되어 막의 광 투명성이 추가로 향상되기 때문에, 투명성이 요구되는 경우에는 전체 표면 노광 공정을 하는 것이 바람직하다. 열 산 발생제 또는 열 염기 발생제를 선택하는 경우, 전체 표면 노광이 필수적이지는 않지만, 상기 목적으로 전체 표면 노광을 실시하는 것이 바람직하다. 전체 표면 노광 방법으로서, 자외선 가시광 노광 기기, 예를 들어 얼라이너(aligner)(예를 들어, Canon Ioc. 제조의 PLA-501F)를 사용하여 약 100 내지 2,000mJ/㎠(파장 365nm에서의 노광량 환산)의 광으로 전체 표면을 노광하는 방법이 있다.
(6) 경화 공정
현상 후, 얻어진 패턴 막을 가열하여 코팅 막이 경화된다. 가열 공정에서 사용되는 가열 장치로서, 상기 노광후 베이킹에 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
이러한 가열 공정에서의 가열 온도는, 코팅 막이 경화될 수 있는 온도이면 특별히 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다. 그러나, 실라놀 그룹이 잔류하면 경화 막의 내약품성이 불충분해지거나 경화 막의 유전율이 높아질 수 있다. 이러한 관점에서, 가열 온도의 경우, 상대적으로 높은 온도가 일반적으로 선택된다. 경화 반응을 촉진하여 충분한 경화 막을 얻기 위해, 경화 온도는 바람직하게는 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 300℃ 이상, 특히 바람직하게는 450℃ 이상이다. 일반적으로, 경화 온도가 높아질수록 막에 균열이 발생하기 쉬워지지만, 본 발명의 조성물을 사용하는 경우에 균열이 발생하기 어려워진다. 또한, 가열 시간은 특별히 한정되지는 않고, 일반적으로 10분 내지 24시간, 바람직하게는 30분 내지 3시간으로 결정된다. 또한, 이러한 가열 시간은 패턴 막의 온도가 원하는 가열 온도에 도달한 이후의 시간이다. 일반적으로, 패턴 막이 가열 전 온도로부터 원하는 온도에 도달하는 데 수 분 내지 수 시간이 소요된다.
본 발명에 따른 경화 막은 후막화될 수 있다. 패턴 크기에 따라 다르지만, 균열이 생기지 않는 막 두께의 범위는, 300℃에서의 경화 후에 0.1 내지 500㎛, 450℃에서의 경화 후에 0.1 내지 10㎛이다.
또한, 본 발명에 따른 경화 막은 높은 투과율을 갖는다. 구체적으로는, 파장 400nm의 광에 대한 투과율은 바람직하게는 90% 이상이다.
이렇게 형성된 경화 막은 플랫 패널 디스플레이(FPD)와 같은 각종 디바이스의 평탄화 막, 층간 절연 막, 투명 보호 필름 등으로서 뿐만 아니라, 저온 폴리규소용 층간 절연 막 또는 IC 칩용 버퍼 코트 막 등으로서 다양한 분야에서 적합하게 활용할 수 있다. 또한, 경화 막을 광학 디바이스 재료 등으로 사용할 수도 있다.
이후, 형성된 경화 막은 필요에 따라 기판의 추가의 후가공, 예를 들어, 가공 또는 회로 형성되어 전자 디바이스가 형성된다. 통상적으로 공지된 임의의 방법이 이러한 후가공에 적용될 수 있다.
본 발명은 아래에 실시예 및 비교 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명되지만, 본 발명은 이러한 실시예 및 비교 실시예에 의해 한정되는 것은 전혀 아니다.
합성 실시예 1(폴리실록산 A의 합성)
교반기, 온도계 및 냉각관이 구비된 1L 3구 플라스크에, 75.6g의 페닐트리에톡시실란, 24.1g의 메틸트리에톡시실란 및 14.1g의 1,4-비스(디메틸에톡시실릴)벤젠을 충전했다. 이후, 150g의 PGME를 첨가하고 상기 혼합물을 소정의 교반 속도로 교반했다. 다음으로, 13.5g의 물에 용해시킨 16g의 가성 소다를 상기 플라스크에 첨가하고 1.5시간 동안 반응시켰다. 또한, 상기 플라스크의 반응 용액을 104.4g의 35% HCl과 100g의 물의 혼합 용액으로 충전하여 가성 소다를 중화시켰다. 중화 시간은 약 1시간 소요됐다. 다음으로, 300g의 프로필 아세테이트를 첨가하고, 분별 깔때기로 혼합물을 오일층과 수성층으로 분리했다. 분리 후 오일층에 잔류하는 나트륨을 추가로 제거하기 위해, 상기 오일층을 200g의 물로 4회 세척하고, 폐수 탱크의 pH가 4 내지 5인 것을 확인했다. 얻어진 유기층을 감압하에 농축하여 용매를 제거하고, PGMEA 용액으로 조정했다.
얻어진 폴리실록산의 분자량(폴리스티렌 환산)을 GPC로 측정한 결과, 질량 평균 분자량(이하, 종종 "Mw"로 단축함)은 2,100이었다. 또한, 얻어진 수지 용액을, 프리베이킹 후의 막 두께가 2㎛가 되도록 스핀 코터(MS-A100 Mikasa Co., Ltd. 제조)에 의해 규소 웨이퍼 상에 코팅하고, 프리베이킹 후에 2.38% TMAH 수용액 중에서의 용해 속도(이하, 종종 "ADR"로 단축함)을 측정했으며, 이는 1,000Å/sec였다.
합성 실시예 2(폴리실록산 B의 합성)
교반기, 온도계 및 냉각관이 구비된 1L 3구 플라스크에, 43.2g의 페닐트리에톡시실란, 48.0g의 메틸트리에톡시실란 및 14.1g의 1,4-비스(디메틸에톡시실릴)벤젠을 충전했다. 이후, 150g의 PGME를 첨가하고 상기 혼합물을 소정의 교반 속도로 교반했다. 다음으로, 19.8g의 물에 용해시킨 16g의 가성 소다를 상기 플라스크에 첨가하고 1.5시간 동안 반응시켰다. 또한, 상기 플라스크의 반응 용액을 83g의 35% HCl과 100g의 물의 혼합 용액으로 충전하여 가성 소다를 중화시켰다. 중화 시간은 약 1시간 소요됐다. 다음으로, 300g의 프로필 아세테이트를 첨가하고, 분별 깔때기로 혼합물을 오일층과 수성층으로 분리했다. 분리 후 오일층에 잔류하는 나트륨을 추가로 제거하기 위해, 상기 오일층을 200g의 물로 4회 세척하고, 폐수 탱크의 pH가 4 내지 5인 것을 확인했다. 얻어진 유기층을 감압하에 농축하여 용매를 제거하고, PGMEA 용액으로 조정했다.
이렇게 얻어진 폴리실록산의 Mw는 4,200, ADR은 900Å/sec였다.
합성 실시예 3(폴리실록산 C의 합성)
교반기, 온도계 및 냉각관이 구비된 1L 3구 플라스크에, 58.8g의 페닐트리에톡시실란, 19.6g의 메틸트리에톡시실란 및 42.3g의 1,4-비스(디메틸에톡시실릴)벤젠을 충전했다. 이후, 150g의 PGME를 첨가하고 상기 혼합물을 소정의 교반 속도로 교반했다. 다음으로, 9g의 물에 용해시킨 8g의 가성 소다를 상기 플라스크에 첨가하고 1.5시간 동안 반응시켰다. 또한, 상기 플라스크의 반응 용액을 22g의 35% HCl과 100g의 물의 혼합 용액으로 충전하여 가성 소다를 중화시켰다. 중화 시간은 약 1시간 소요됐다. 다음으로, 300g의 프로필 아세테이트를 첨가하고, 분별 깔때기로 혼합물을 오일층과 수성층으로 분리했다. 분리 후 오일층에 잔류하는 나트륨을 추가로 제거하기 위해, 상기 오일층을 200g의 물로 4회 세척하고, 폐수 탱크의 pH가 4 내지 5인 것을 확인했다. 얻어진 유기층을 감압하에 농축하여 용매를 제거하고, PGMEA 용액으로 조정했다.
이렇게 얻어진 폴리실록산의 Mw는 1,100, ADR은 500Å/sec였다.
합성 실시예 4(폴리실록산 D의 합성)
교반기, 온도계 및 냉각관이 구비된 1L 3구 플라스크에, 8g의 35% HCl 수용액, 400g의 PGMEA 및 27g의 물을 충전한 후, 39.7g의 페닐트리메톡시실란, 34.1g의 메틸트리에톡시실란 및 30.8g의 트리스-(3-트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트 및 0.3g의 트리메톡시실란의 혼합 용액을 제조했다. 상기 혼합 용액을 10℃에서 상기 플라스크 내로 적하하고, 동일한 온도에서 3시간 동안 교반했다. 이후, 300g의 프로필 아세테이트를 첨가하고, 분별 깔때기로 혼합물을 오일층과 수성층으로 분리했다. 분리 후 오일층에 잔류하는 나트륨을 추가로 제거하기 위해, 상기 오일층을 200g의 물로 4회 세척하고, 폐수 탱크의 pH가 4 내지 5인 것을 확인했다. 얻어진 유기층을 감압하에 농축하여 용매를 제거하고, PGMEA 용액으로 조정했다.
이렇게 얻어진 폴리실록산의 Mw는 18,000, ADR은 900Å/sec였다.
합성 실시예 5(폴리실록산 E의 합성)
교반기, 온도계 및 냉각관이 구비된 1L 3구 플라스크에, 32.5g의 25% TMAH 수용액, 800g의 이소프로필 알콜(IPA) 및 2.0g의 물을 충전한 후, 적하 깔때기에, 39.7g의 페닐트리메톡시실란, 34.1g의 메틸트리메톡시실란 및 7.6g의 테트라메톡시실란의 혼합 용액을 제조했다. 상기 혼합 용액을 10℃에서 상기 플라스크 내로 적하하고, 동일한 온도에서 3시간 동안 교반한 후, 9.8g의 35% HCl과 50g의 물을 첨가하여 중화시켰다. 400g의 프로필 아세테이트를 상기 중화된 용액에 첨가하고, 분별 깔때기로 혼합물을 오일층과 수성층으로 분리했다. 분리 후 오일층에 잔류하는 나트륨을 추가로 제거하기 위해, 상기 오일층을 200g의 물로 4회 세척하고, 폐수 탱크의 pH가 4 내지 5인 것을 확인했다. 얻어진 유기층을 감압하에 농축하여 용매를 제거하고, PGMEA 용액으로 조정했다.
이렇게 얻어진 폴리실록산의 Mw는 1,800, ADR는 1,200Å/sec였다.
합성 실시예 6(폴리실록산 F의 합성)
교반기, 온도계 및 냉각관이 구비된 1L 3구 플라스크에, 75.6g의 페닐트리에톡시실란, 24.1g의 메틸트리에톡시실란 및 17.1g의 1,4-비스(메틸디에톡시실릴)벤젠을 충전했다. 이후, 150g의 PGME를 첨가하고 상기 혼합물을 소정의 교반 속도로 교반했다. 다음으로, 13.5g의 물에 용해시킨 30g의 가성 소다를 상기 플라스크에 첨가하고 1.5시간 동안 반응을 실시했다. 또한, 상기 플라스크의 반응 용액을 82.1g의 35% HCl과 100g의 물의 혼합 용액으로 충전하여 가성 소다를 중화시켰다. 중화 시간은 약 1시간 소요됐다. 이후, 300g의 프로필 아세테이트를 첨가하고, 분별 깔때기로 혼합물을 오일층과 수성층으로 분리했다. 분리 후 오일층에 잔류하는 나트륨을 추가로 제거하기 위해, 상기 오일층을 200g의 물로 4회 세척하고, 폐수 탱크의 pH가 4 내지 5인 것을 확인했다. 얻어진 유기층을 감압하에 농축하여 용매를 제거하고, PGMEA 용액으로 조정했다.
이렇게 얻어진 폴리실록산의 Mw는 4,500, ADR은 1,100Å/sec였다.
합성 실시예 7(폴리실록산 G의 합성)
교반기, 온도계 및 냉각관이 구비된 1L 3구 플라스크에, 75.6g의 페닐트리에톡시실란, 24.1g의 메틸트리에톡시실란 및 20.2g의 1,4-비스(트리에톡시실릴)벤젠을 충전했다. 이후, 150g의 PGME를 첨가하고 상기 혼합물을 소정의 교반 속도로 교반했다. 다음으로, 13.5g의 물에 용해시킨 30g의 가성 소다를 상기 플라스크에 첨가하고 1.5시간 동안 반응을 실시했다. 또한, 상기 플라스크의 반응 용액을 82.1g의 35% HCl과 100g의 물의 혼합 용액으로 충전하여 가성 소다를 중화시켰다. 중화 시간은 약 1시간 소요됐다. 이후, 300g의 프로필 아세테이트를 첨가하고, 분별 깔때기로 혼합물을 오일층과 수성층으로 분리했다. 분리 후 오일층에 잔류하는 나트륨을 추가로 제거하기 위해, 상기 오일층을 200g의 물로 4회 세척하고, 폐수 탱크의 pH가 4 내지 5인 것을 확인했다. 얻어진 유기층을 감압하에 농축하여 용매를 제거하고, PGMEA 용액으로 조정했다.
이렇게 얻어진 폴리실록산의 Mw는 5,000, ADR은 1,200Å/sec였다.
[실시예 1 내지 8 및 비교 실시예 1 및 2]
다음 표 1에 나타내는 조성으로 실시예 1 내지 8 및 비교 실시예 1 및 2의 실록산 조성물을 제조했다. 표에서의 첨가량은 각각 질량부 기준이다.
[표 1]
표에서,
광 산 발생제 A: 1,8-나프탈이미딜 트리플레이트, 상품명 "NAI-105", Midory Kagaku Co., Ltd. 제조(광 산 발생제 A는 파장 400 내지 800nm에서 흡광 피크를 갖지 않는다.)
광 산 발생제 B: 상품명 "TME-트리아진", Sanwa Chemical Co., Ltd. 제조(광 산 발생제 B는 (파장 365nm에서의 흡광도)/(파장 405nm에서의 흡광도)의 비가 1 이하이다.)
디아조나프토퀴논 유도체 A: 디아조나프토퀴논 2.0mol로 개질된 4,4'-(1-(4-(1-(4-하이드록시페닐)-1-메틸에틸)페닐)에틸리덴)비스페놀
광 열 염기 발생제 A: PBG-1의 1수화물(파장 400 내지 800nm에서 흡광 피크를 갖지 않는다.)
계면활성제 A: KF-53, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조
규소 화합물 A: 1,4-비스(디메틸에톡시실릴)벤젠
[리소그래피 특성]
최종 막 두께가 2㎛가 되도록, 스핀 코팅에 의해 각각의 조성물을 4인치 규소 웨이퍼에 코팅했다. 얻어진 코팅 막을 100℃에서 90초간 프리베이킹하여 용매를 증발시켰다. 건조된 코팅 막을 g+h+i선 마스크 얼라이너(PLA-501F형, 제품명, Canon Inc. 제조)에 의해 100 내지 200mJ/㎠로 패턴 형상으로 노광했다. 노광 후 30분간 정치시킨 후, 2.38% TMAH 수용액을 사용하여 90초간 퍼들 현상을 실시하여 순수(pure water)로 60초간 세정했다. 평가 기준은 다음과 같으며, 얻어진 결과는 표 1에 나타낸다.
A: 5㎛의 1:1 콘택트 홀의 노광부에 잔류물이 없는 우수한 패턴
B: 5㎛의 1:1 콘택트 홀의 노광부에 잔류물이 존재함
[균열 임계값]
스핀 코팅에 의해 각각의 조성물을 4인치 유리 기판에 코팅하고, 얻어진 코팅 막을 100℃에서 90초간 프리베이킹했다. 그 후, 이를 300℃에서 60분간 가열에 의해 경화시켰다. 표면을 육안으로 관찰하여 균열의 존부를 확인했다. 균열이 일어나는 임계 막 두께를 측정하여 아래와 같이 평가했다. 얻어진 결과는 표 1에 나타낸다.
A: 막 두께가 100㎛ 이상인 경우에도 균열이 확인되지 않았다
B: 막 두께가 5㎛ 이상 100㎛ 미만인 경우 균열이 확인됐다
C: 막 두께가 5㎛ 이하인 경우 균열이 확인됐다
경화 온도를 450℃로 설정한 것 이외에는 상기와 동일한 방법으로 균열이 일어나는 임계 막 두께를 측정했다. 아래와 같이 평가하고, 얻어진 결과는 표 1에 나타낸다.
A: 막 두께가 2㎛ 이상인 경우에도 균열이 확인되지 않았다
B: 막 두께가 1.2㎛ 이상 2㎛ 미만인 경우 균열이 확인됐다
C: 막 두께가 0.8㎛ 이상 1.2㎛ 미만인 경우 균열이 확인됐다
D: 막 두께가 0.8㎛ 미만인 경우 균열이 확인됐다
[잔류 응력]
최종 막 두께가 1㎛가 되도록, 스핀 코팅에 의해 각각의 조성물을 4인치 규소 웨이퍼에 코팅했다. 얻어진 코팅 막을 100℃에서 90초간 프리베이킹하여 용매를 증발시켰다. 그 후, 2.38% TMAH 수용액을 사용하여 90초간 퍼들 현상을 실시하고 순수로 60초간 세정했다. 또한, g+h+i선 마스크 얼라이너에 의해 1,000mJ/㎠로 플러드 노광을 실시한 뒤, 220℃에서 30분간 가열하고, 질소 분위기 하에서 450℃에서 60분간 가열하여 경화시켰다. 그 후, 응력 측정 시스템(FLX-2320S)으로 기판의 잔류 응력을 측정했다.
얻어진 결과는 다음과 같았다.
실시예 1: 35MPa
실시예 2: 43MPa
비교 실시예 2: 60MPa
잔류 응력은 균열 내성의 지표로 간주될 수 있다. 이 결과에 따라, 실시예들에서 잔류 응력이 낮다는 것을 확인했으며, 본 발명에 따른 조성물을 사용하는 경화 막이 균열이 생기기 어려운 것을 나타냈다.
[투과율]
얻어진 경화 막의 400nm에서의 투과율을 Shimadzu Corporation 제조 MultiSpec-1500으로 측정했으며, 이들 모두는 90% 이상이었다.
Claims (13)
- (I) 화학식 Ia로 나타내어지는 반복 단위 및 화학식 Ib로 나타내어지는 반복 단위를 포함하는 폴리실록산,
(II) 실라놀 축합 촉매,
(III) 디아조나프토퀴논 유도체, 및
(IV) 용매를 포함하는, 포지티브형 감광성 실록산 조성물.
[화학식 Ia]
상기 화학식 Ia에서,
R1은 수소, 1가 내지 3가의, 선형, 분지형 또는 사이클릭의, 포화되거나 포화되지 않은 C1-30 지방족 탄화수소 그룹, 또는 1가 내지 3가의 C6-30 방향족 탄화수소 그룹을 나타내고,
상기 지방족 탄화수소 그룹 및 상기 방향족 탄화수소 그룹에서, 하나 이상의 메틸렌이 치환되지 않거나, 옥시, 이미드 또는 카보닐로 치환되고, 하나 이상의 수소가 치환되지 않거나, 불소, 하이드록시 또는 알콕시로 치환되고, 하나 이상의 탄소가 치환되지 않거나, 규소로 치환되고,
R1이 2가 또는 3가인 경우, R1이, 복수의 반복 단위에 함유된 Si 원자들을 연결한다.
[화학식 Ib]
상기 화학식 Ib에서,
R2는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C1-10 알킬, C6-20 아릴 또는 C2-10 알케닐, 또는 화학식 Ib':
[화학식 Ib']
(상기 화학식 Ib'에서,
L은 각각 독립적으로, 치환되지 않거나 산소 또는 질소로 치환된 C6-20 아릴렌이고,
m은 각각 독립적으로, 1 내지 2의 정수이고,
n은 각각 독립적으로, 1 내지 2의 정수이고,
하나의 Si에 결합하는 O0.5와 R2의 총 수는 3이다)로 나타내어지는 연결 그룹(linking group)이고,
L, m 및 n은 상기 화학식 Ib'에서 정의된 바와 같다. - 제1항에 있어서, 상기 폴리실록산이 화학식 Ic로 나타내어지는 반복 단위를 추가로 포함하는, 조성물.
[화학식 Ic]
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리실록산 중 화학식 Ib로 나타내어지는 반복 단위가, 상기 폴리실록산의 반복 단위들의 총 수를 기준으로 하여, 5 내지 50mol%인, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 Ib에서 m이 2이고, n이 1인, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화학식 Ib의 L이 치환되지 않은 C6-20 아릴렌인, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리실록산의 질량 평균 분자량이 500 내지 25,000인, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리실록산이 2.38질량% 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 수용액 중에서의 용해 속도가 50 내지 5,000Å/sec인, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실라놀 축합 촉매가 (365nm 파장에서의 흡광도)/(436nm 파장에서의 흡광도)의 비 또는 (365nm 파장에서의 흡광도)/(405nm 파장에서의 흡광도)의 비가 2이상인, 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디아조나프토퀴논 유도체의 함량이, 상기 폴리실록산 100질량부를 기준으로 하여, 1 내지 20질량부인, 조성물.
- 경화 막의 제조방법으로서, 상기 경화 막은 제1항 또는 제2항에 기재된 조성물을 기판에 도포하고 이를 가열하여 제조되는, 경화 막의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 가열이 450℃ 이상에서 실시되는, 경화 막의 제조방법.
- 400nm 파장의 광에 대한 경화 막의 투과율이 90% 이상인, 제10항에 기재된 방법으로 제조되는 경화 막.
- 제10항에 기재된 방법으로 제조된 경화 막을 포함하는, 전자 디바이스.
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