カラーフィルタ研磨用のスラリー組成物
本発明は、カラーフィルタ研磨用スラリー組成物を提供する。スラリー組成物は、少なくとも１つの研磨剤、バッファ溶液、及び添加剤を含む。研磨剤は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、及びそれらの混合体からなる群から選択される。バッファ溶液は、ｐＨを所望の範囲に調節するよう使用する。添加剤は、研磨組成物を安定化させ、且つ、研磨性能を向上するよう使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨スラリーに関する。より具体的には、本発明は、カラーフィルタ研磨用のスラリー組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ技術の発展に従って、従来の大型陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイは次第にフラットパネルディスプレイに取って代わられてきている。薄型で軽量のフラットパネルディスプレイ装置は高品質の画質を提供するだけでなく、高い移動性、耐久性、及びエネルギー節約といった利点も提供する。これらのフラットパネルディスプレイ製品には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＯＥＬまたはＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤまたはＬＥＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）が含まれる。
【０００３】
ＬＣＤディスプレイ開発は、フルカラー、大型、高解像度、及び低価格の傾向にある。最高画質の得るためにＬＣＤ装置はカラー画像を表示するためにカラーフィルタを使用する。カラーフィルタは、コントラスト、輝度、及びディスプレイパネルの表面反射といった画像特性に影響を及ぼす。
【０００４】
カラーフィルタは、高度に秩序付けられたパターンに配置される３色、すなわち、赤、緑、及び青から構成されるカラーフォトレジスト層である。グレイスケール光を供給するドライバＩＣはバックライト源を制御し、グレイスケール光は赤、緑、または青の光線を表示するようカラーフィルタを通過する。赤、緑、及び青の光線はさらに、カラー画像を形成するよう組み合わされる。カラーフィルタは、ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイの重要な構成要素のうちの１つである。画質、スループット、及び費用の検討事項のためにはカラーフィルタの品質を改良することが重要である。
【０００５】
図１は、従来技術のカラーフィルタの構造を概略的に示す。図１では、カラーフィルタの構造は、ガラス基板１００、ブラックマトリクス１０２、カラー層１０４ａ−１０４ｃ、保護層１０６、及びＩＴＯ導電膜１０８から形成される。ガラス基板１００の厚さは、大型ＬＣＤパネルの重量を減少するために約０．６３ミリメートルまたは０．５５ミリメートルと薄くされる。ブラックマトリクス１０２は、３色のフォトレジスト層１０４ａ−１０４ｃを分離するよう使用され、また、カラーコントラストを高めるためには必要不可欠である。一般的に、ブラックマトリクス１０２は、カラー性能をよくするために反射が低いことが必要である。ブラックマトリクス１０２の材料は、クロムまたは樹脂でありうる。
【０００６】
カラーフィルタは、染料分散法、染色法、印刷法、または電気着色法により生成可能である。染料分散法は、最高の信頼性、解像度、及び高温抵抗を与えることができ、したがって、業界において広く使用されている。
【０００７】
染料分散法に使用されるカラーフォトレジストインクには、染料、分散剤、添加剤、結合樹脂、反応性希釈剤、感光性開始剤、及び溶剤が含まれる。３つのトゥルーカラー（赤、緑、及び青）を着色するカラーフォトレジストインクは、一般的に、ベース現像（base-developed）されたネガ型フォトレジストである。カラーフォトレジストインクの主な成分は、アゾ染料化合物、フタロシアニン有機顔料、及び様々な複素環式化合物を含む染料化合物である。製品機能または処理検討事項に依存して様々な混合体を使用することができる。
【０００８】
カラーフィルタを生成する染料分散法は、ブラックマトリクス層、ＲＧＢ層、及びＩＴＯ層の形成を含む。ブラックマトリクスの形成に関して、酸化クロム／クロムの低反射率二重層膜が、酸窒化ケイ素保護層で覆われたガラス基板上にスパッタされる。酸化クロム／クロムの低反射率膜は、メタルブラック層とも呼ばれる。次に、ポジ型フォトレジスト層がそのメタルブラック層上にスピンコーティングされる。ブラックマトリクスのパターンを有するマスクを使用して、フォトレジスト層はＵＶ光に露光され、現像され、そして、メタルブラック層はエッチングされ、ブラックマトリクスのパターンが得られる。
【０００９】
ブラックマトリクスパターンが形成された後、ＲＧＢ処理が続く。ＲＧＢ処理では、赤、緑、及び青のカラーフォトレジストが指定位置に堆積されＲＧＢパターンが形成される。最初に、赤（Ｒ）のカラーフォトレジストがスピンコーティングされ、Ｒパターンを有するマスクを使用してＵＶ光（＜２４８ナノメートル）に露光される。露光後、現像剤を使用して非露光部分を除去し、それにより、Ｒパターンを形成する。次に、Ｒパターンをより抵抗力があるようにするために２００℃より高い温度で後焼成が行われる。同様の手順に従って、緑（Ｇ）パターン及び青（Ｂ）パターンが形成される。続いて、ＩＴＯ透明電極層がＲＧＢ層上に堆積され、これでカラーフィルタの製造が完了する。
【００１０】
より優れた光学特性及び視覚効果を得るために、カラーフィルタの表面は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法を使用して平坦化される必要がある。図２に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂパターンを得た後、ブラックマトリクス（ＢＭ）は分離のために各パターンの間に存在する。様々な要件に依存して、研磨後のＲ、Ｇ、Ｂパターンの先端高さ（すなわち、Ｒ１、Ｒ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｇ１、Ｇ２）は、５０００オングストロームより下であることが必要であり、その一方で、研磨後のパターンの底位置の高さの差（Ｒ、Ｇ、Ｂロスと呼ぶ）は、５００オングストロームより少ないことが必要である。
【００１１】
しかし、ＣＭＰスラリーにおける化学成分は、ＣＭＰ作業時及び作業後に、カラーフォトレジストの染料の特性を望ましくなく変更してしまう場合がある。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、カラーフィルタ研磨用のスラリー組成物を提供する。このスラリー組成物は、スラリーと、樹脂、染料、及び分散剤を含むカラーフィルタ材料との間の相互作用を減少し、それにより、カラーフィルタの信頼性及び耐用年数を保証することができる。このようなスラリー組成物を使用することにより、カラーフィルタ生産の製造安定性を改善可能であり、したがって、生産スループットを増加する。
【００１３】
本願において具現化し広義に説明するように、本発明は、少なくとも１つの研磨剤、バッファ溶液、及び添加剤を含むカラーフィルタ研磨用のスラリー組成物を提供する。研磨剤は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、及びそれらの混合体からなる群から選択される。研磨剤は、か焼、コロイド、またはヒュームド形態で提供可能である。
【００１４】
スラリー組成物は、１．０ミクロンより小さい、主に、１０ナノメートル乃至１．０ミクロン、及び好適には４０ナノメートル乃至２００ナノメートルの一次粒子径を有する。研磨剤粒子の一次粒子径分布は、モノ分布である。或いは、２つの異なる一次粒子径を有する研磨剤をスラリー組成物内に混合可能である。すなわち、一次粒子径分布は、バイモーダル分布であることが可能である。スラリー組成物の研磨剤粒子は、１００ナノメートル乃至１０ミクロン、好適には２００ナノメートル乃至８００ナノメートルの二次粒子径を有する。スラリー組成物における研磨剤の含有量は、約１重量パーセント乃至４５重量パーセント、好適には２重量パーセント乃至２５重量パーセントである。
【００１５】
スラリー組成物中の研磨剤の比表面積は、研磨時に引っかき傷、くぼみ、及び他の不具合の形成を最小限にするよう約５−４００ｍ２／ｇ、好適には２０−２００ｍ２／ｇである。
【００１６】
バッファ溶液は、ｐＨ値を調節するよう使用され、また、ｐＨバッファとしても機能する。バッファ溶液は、無機酸、有機酸、無機塩基、これらの混合体、及びこれらの塩からなる群から選択される。スラリー組成物におけるバッファ溶液の含有量は、２重量パーセント乃至１５重量パーセントである。バッファ溶液の選択は、スラリー組成物に使用される研磨剤に依存する。バッファ溶液として使用される有機酸は、グリシン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。バッファ溶液に有機酸が選択される場合、ナトリウム、カリウム、カルシウム、または鉄を含む有機または無機塩をさらに添加可能である。
【００１７】
スラリー組成物に使用される添加剤は、１つ以上の界面活性剤を含む。界面活性剤は、特定のｐＨにおける分散または粒子懸濁を改善するためのゼータ電位を調節し、それによりスラリー組成物を安定化することができる。界面活性剤は、ポリカルボン酸、すなわち、ポリカルボン酸のアルカリ塩、ポリカルボン酸のアンモニウム塩、脂肪族ポリマー、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。スラリー組成物における界面活性剤の含有量は、約０．３重量パーセント乃至１．０重量パーセントである。
【００１８】
スラリー組成物に使用される研磨剤に依存して、添加剤は、Ｎ−メチルピロリドン、メタクリルアミド、ブチロラクトン、Ｎ−ビニルピロリドン、及びそれらの混合体からなる群から選択可能である。或いは、添加剤は、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ'−メチレンビサクリラミン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。添加剤は、研磨速度を増加するだけでなく、研磨品質も向上することができる。
【００１９】
本発明のスラリー組成物は、カラーフィルタを研磨するのに適している。また、本発明のスラリー組成物は、従来の研磨スラリーより高い研磨速度を提供する。
【００２０】
本発明のスラリー組成物に添加される研磨剤は、研磨時にカラーフォトレジストを優しく除去することができ、それにより、過剰研磨を回避し、カラーフィルタのパターン信頼性を増加する。したがって、研磨されたカラーフィルタ層は、正確なトポグラフィ制御を有し、したがって最高のカラー画像特性を実現可能である。
【００２１】
上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的であり、また、本発明の更なる説明を提供することを意図することを理解するものとする。
【００２２】
添付図面は、本発明の更なる理解を提供するよう含まれ、また、本明細書の一部に組み込まれ且つその一部を構成する。図面は本発明の実施形態を示し、また、詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
カラーフィルタを研磨するための本発明のスラリー組成物は、カラーフィルタの研磨を支援する化学物質に関連する。本発明のスラリー組成物は、単独で使用しても、カラーフィルタを研磨するための他の研磨スラリーと組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
本発明は、１つ以上の研磨剤を含むカラーフィルタ研磨用スラリー組成物を提供する。この研磨剤は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、及びそれらの混合体からなる群から選択される。研磨剤は、コロイド形態またはヒュームド形態で供給可能である。スラリー組成物における研磨剤の含有量は、約１重量パーセント乃至４５重量パーセント、好適には２重量パーセント乃至２５重量パーセントである。
【００２５】
研磨剤は、高純度であることが好適である。「高純度」とは、ソースの総不純物（たとえば、原材料における不純物または処理からもたらされる不純物）含有量は、１００ｐｐｍに満たないことを意味する。この目的は、カラーフィルタ材料へのスラリー組成物による潜在的な汚染を少なくすることである。
【００２６】
研磨剤は、高せん断分散法を使用して水溶液を調製するよう親水性または水性媒体（たとえば脱イオン水）と混合されることが好適である。たとえば、研磨剤は、コロイド溶液を形成するよう好適な媒体にゆっくりと添加可能である。コロイド溶液は、高せん断条件下で混合され、コロイド溶液のｐＨを調節することにより安定する。
【００２７】
本発明のスラリー組成物は、少なくとも安定剤を含む。安定剤は、酸性条件下でのスラリー内の研磨剤粒子の表面電荷を安定化し、大きい粒子凝集体の形成を阻止し、したがって、スラリー組成物の長期安定性を延長することができる。
【００２８】
本発明のスラリー組成物は、ｐＨ値を調節し、ｐＨバッファとして機能するバッファ溶液を少なくとも含む。バッファ溶液は、無機酸、有機酸、無機塩基、これらの混合体、及びこれらの塩からなる群から選択可能である。バッファ溶液の選択は、スラリー組成物に使用される研磨剤に依存する。バッファ溶液として使用される有機酸は、グリシン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。バッファ溶液に有機酸が選択される場合、ナトリウム、カリウム、カルシウム、または鉄を含む有機または無機塩をさらに添加可能である。スラリー組成物におけるバッファ溶液の含有量は、２重量パーセント乃至１５重量パーセントである。さらに、スラリー組成物のｐＨは、バッファ溶液を使用して５乃至７の範囲に調節されることが好適である。
【００２９】
スラリー組成物に使用される添加剤は、１つ以上の界面活性剤を含みうる。スラリー組成物に使用される研磨剤に依存して、界面活性剤は、ポリカルボン酸のアルカリ塩またはアンモニウム塩、脂肪族ポリマー、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。スラリー組成物における界面活性剤の含有量は、約０．３重量パーセント乃至１．０重量パーセントである。脂肪族ポリマーの分子量は、たとえば、１０００乃至５０００ダルトンである。
【００３０】
スラリー組成物に使用される添加剤は、Ｎ−メチルピロリドン、メタクリルアミド、ブチロラクトン、Ｎ−ビニルピロリドン、及びこれらの混合体からなる群からも選択可能である。或いは、添加剤は、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ'−メチレンビサクリラミン（N, N'-methylene bisacrylamine）、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。
【００３１】
本発明のスラリー組成物、または、本発明のスラリー組成物を含む組成物は、研磨台の研磨パッドに供給可能である。カラーフィルタは、研磨パッドとカラーフィルタ基板との間の相対動作により研磨される。研磨パッドの表面とカラーフィルタ基板との間に研磨スラリーが、研磨時に連続的に供給される。
【００３２】
本発明のスラリー組成物は、研磨処理時にカラーフォトレジストとの化学的相互作用のない１つ以上の特定の研磨剤を使用する。したがって、パターンの過剰研磨または過剰エッチングが回避可能である。特に、本発明のスラリー組成物を使用することにより、生成されるカラーフィルタはより優れたパターン忠実性を提供する。以下の例１−１７を使用して本発明の詳細をさらに説明する。しかし、これらの例は、本発明の範囲を限定するために使用するものではない。例１−１７に使用する、研磨剤、バッファ溶液、及び添加剤を含むスラリー組成物を、表１に記載する。また、粒子径及び研磨速度を含む関連物理特性及び実験データを、表２に記載する。例１−１７では、調製されたスラリー組成物を使用してカラーフィルタフォトレジストを研磨する。
【００３３】
最初に、３つのカラーフォトレジスト赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の先端高さが測定されかつ記録される。研磨後、先端高さは再び測定され、研磨スラリーの研磨効果を判断する。ＲＧＢロスは５００オングストロームより低くなくてはならないという必須条件下で、研磨スラリーの研磨速度を調査した。
【００３４】
実験条件は以下の通りである。
研磨台の下方向への力：０．０８ｐｓｉまたは０．０５ｐｓｉ
研磨台の回転速度：２０ｒｐｍ
研磨時間：２０秒
研磨スラリー流速：１２０ｍｌ／分
【００３５】
研磨前のカラーフォトレジストの厚さと研磨後のカラーフォトレジストの厚さとの差を研磨時間で除算し、それにより、研磨速度が得られる。カラーフォトレジストの厚さは、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｐ１５表面プロファイラにより測定される。表１及び表２において、ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢは、それぞれ、赤、緑、及び青のカラーフォトレジストの平均除去量を表す。
【表１】
【表２】
【００３６】
例１
表１及び表２に示すように、例１では、２０重量パーセントの多結晶アルミナを、研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力での研磨スラリーの平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は優れている。
【００３７】
例２
表１及び表２に示すように、例２では、１０重量パーセントの多結晶アルミナを、研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力での研磨スラリーの平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は、例１の研磨速度より低いがカラーフィルタ製造には十分である。
【００３８】
例３
表１及び表２に示すように、例３では、５重量パーセントのＳｕｒｆａｃｔａｎｔ ＡＧ（Ｍｅｒｃｋ ＥＣ）を界面活性剤として添加し、１０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力での平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は、界面活性剤の添加により大幅に増加した。界面活性剤の添加は、研磨速度を増加可能である。
【００３９】
例４
表１及び表２に示すように、例４では、５重量パーセントのＳＰＳ−１１００Ｂ（Ｍｅｒｃｋ ＥＣ）を界面活性剤として添加し、１０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力で、３色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）に関して、平均研磨速度ΔｈＧは大幅に増加する。その一方で、他の２色の平均研磨速度は減少する。したがって、界面活性剤は、界面活性剤は、様々なカラーフォトレジスト材料に異なる影響を有する。
【００４０】
例５−６
表１及び表２に示すように、例５および６では、それぞれ、１０重量パーセント及び２０重量パーセントの多結晶アルミナを、研磨スラリーの研磨剤として使用する（例２及び１の組成物とそれぞれ同じ）。０．０５ｐｓｉの下方向力での２つの組成物の平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は優れている。
【００４１】
例７−８
表１及び表２に示すように、例７では、２０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用し、３重量パーセントのＮ−メチルピロリドンがスラリーに添加される。０．０５ｐｓｉの下方向力で、平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は非常に高く、また、３色の平均研磨速度は同様である。例８では、５重量パーセントのＮ−Ｎ−メチルピロリドンを添加することにより、平均研磨速度ΔｈＧが大幅に増加する。その一方で、平均研磨速度ΔｈＲ及びΔｈＢは減少する。故に３色の平均研磨速度の差は大きくなる。したがって、界面活性剤の添加量は正確に制御される必要がある。
【００４２】
例９−１０
表１及び表２に示すように、例９では、２０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用し、３重量パーセントのブチロラクトノール（butyrolactonol）がスラリーに添加される。０．０５ｐｓｉの下方向力で、平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は非常に高い。しかし、３色の平均研磨速度は異なる。例１０では、５重量パーセントのブチロラクトノールを添加することにより、平均研磨速度が減少する。したがって、界面活性剤の添加量は正確に制御される必要がある。
【００４３】
例１１−１３
表１及び表２に示すように、例１１−１３では、２０重量パーセントのか焼アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。か焼アルミナは、単結晶アルミナである。例１１及び例１２におけるか焼アルミナの一次粒子径及び二次粒子径は明らかに異なる。例１２におけるより大きい粒子径は、高研磨速度をもたらす。例１１と比較するに、例１３におけるより低いｐＨ及び大きい二次粒子径は、高研磨速度をもたらす。アルミナを研磨剤として使用するスラリーでは、粒子径、形状、または結晶相における違いによって、か焼アルミナは、多結晶アルミナまたはフュームドアルミナより高い研磨速度を有する。
【００４４】
例１４
表１及び表２に示すように、例１４では、２０重量パーセントのフュームドアルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。フュームドアルミナの主な成分は、非晶質アルミナ及び部分結晶アルミナを含む。フュームドアルミナは、非常に小さい一次粒子径と、α相の多結晶アルミナ及びか焼アルミナより低い硬度を有する。したがって、弱い切断性能を示す。例１４では、ヒュームドアルミナは、脱イオン水中で分散されて研磨スラリーに形成される。研磨テストは、低い研磨速度を示した。
【００４５】
例１５
表１及び表２に示すように、例１５では、５重量パーセントのセリアを研磨スラリーの研磨剤として使用する。ここでは、セリア粒子は熱水処理により合成され、球状で小さい一次径の粒子を有する。セリアは、シリカの硬度に等しい硬度を有するが、研磨に対しては高い活性を有する。使用される固形成分含有量はたった５重量パーセントのセリアであるが、例１５の研磨速度は、２０重量パーセントのヒュームドアルミナ（例１４）またはコロイド状アルミナ（例１６）を使用することによる研磨速度より高い。
【００４６】
例１６
表１及び表２に示すように、例１６では、２０重量パーセントのコロイド状シリカを研磨スラリーの研磨剤として使用する。コロイド状シリカの主な成分は、非晶質シリカ及びｐＨバッファ溶液を含む。コロイド状シリカは、優れた粒子分散により、大きい一次粒子径と小さい二次粒子径を有する。したがって、その切断性能に逆効果を与える。結果は、多少低めの研磨速度を示す。
【００４７】
例１７
表１及び表２に示すように、例１７では、１２．１重量パーセントのフュームドシリカを、誘電体層のための化学的機械的研磨スラリーの研磨剤として使用する。ヒュームドシリカの主な成分は、非晶質シリカを含む。ヒュームドシリカは、約２０ｎｍの一次粒子径と、高密度凝集体の形成による大きい二次粒子径を有する。高いｐＨを有して、結果は、多少優れた研磨速度を示す。
【００４８】
研磨特性の比較
市販されるアルミナ研磨スラリーと本発明の研磨スラリーを使用してカラーフィルタサンプルを研磨した。図３は、未研磨カラーフィルタサンプルのＳＥＭ写真を示す。図４は、本発明の研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルのＳＥＭ写真を示す。図５は、市販されるアルミナ研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルのＳＥＭ写真を示す。本発明の研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルは、市販されるアルミナ研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルより良好な平坦化結果を示す。さらに、本発明の研磨スラリーは、市販されるアルミナ研磨スラリーの研磨速度より少なくとも１０％高い研磨速度を示す。
【００４９】
実験結果により、本発明において提供するカラーフィルタ用のスラリー組成物は、過剰研磨及び望ましくないエッチング問題を防止することができる。
【００５０】
本発明において提供するカラーフィルタ研磨用のスラリー組成物は、安定しており、また、長期間効果的であり続けることが可能である。このような組成物を使用することにより、研磨されたカラーフィルタのパターン信頼性は優れ、また、生産スループット及び生産高はさらに増加可能である。
【００５１】
当業者には、本発明の範囲または精神から逸脱することなく本発明の構造に様々な修正及び変更を加えうることは明らかであろう。上述に鑑みて、本発明は、本発明により提供した修正及び変更は、請求項及びその等価物の範囲に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来技術のカラーフィルタの構造を示す概略図である。
【００５３】
【図２】従来技術のカラーフィルタの構造を示す概略図である。
【００５４】
【図３】未研磨のカラーフィルタサンプルを示すＳＥＭ写真である。
【００５５】
【図４】本発明の研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルを示すＳＥＭ写真である。
【００５６】
【図５】市販されるアルミナ研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルを示すＳＥＭ写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨スラリーに関する。より具体的には、本発明は、カラーフィルタ研磨用のスラリー組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ技術の発展に従って、従来の大型陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイは次第にフラットパネルディスプレイに取って代わられてきている。薄型で軽量のフラットパネルディスプレイ装置は高品質の画質を提供するだけでなく、高い移動性、耐久性、及びエネルギー節約といった利点も提供する。これらのフラットパネルディスプレイ製品には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＯＥＬまたはＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤまたはＬＥＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、及びプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）が含まれる。
【０００３】
ＬＣＤディスプレイ開発は、フルカラー、大型、高解像度、及び低価格の傾向にある。最高画質の得るためにＬＣＤ装置はカラー画像を表示するためにカラーフィルタを使用する。カラーフィルタは、コントラスト、輝度、及びディスプレイパネルの表面反射といった画像特性に影響を及ぼす。
【０００４】
カラーフィルタは、高度に秩序付けられたパターンに配置される３色、すなわち、赤、緑、及び青から構成されるカラーフォトレジスト層である。グレイスケール光を供給するドライバＩＣはバックライト源を制御し、グレイスケール光は赤、緑、または青の光線を表示するようカラーフィルタを通過する。赤、緑、及び青の光線はさらに、カラー画像を形成するよう組み合わされる。カラーフィルタは、ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイの重要な構成要素のうちの１つである。画質、スループット、及び費用の検討事項のためにはカラーフィルタの品質を改良することが重要である。
【０００５】
図１は、従来技術のカラーフィルタの構造を概略的に示す。図１では、カラーフィルタの構造は、ガラス基板１００、ブラックマトリクス１０２、カラー層１０４ａ−１０４ｃ、保護層１０６、及びＩＴＯ導電膜１０８から形成される。ガラス基板１００の厚さは、大型ＬＣＤパネルの重量を減少するために約０．６３ミリメートルまたは０．５５ミリメートルと薄くされる。ブラックマトリクス１０２は、３色のフォトレジスト層１０４ａ−１０４ｃを分離するよう使用され、また、カラーコントラストを高めるためには必要不可欠である。一般的に、ブラックマトリクス１０２は、カラー性能をよくするために反射が低いことが必要である。ブラックマトリクス１０２の材料は、クロムまたは樹脂でありうる。
【０００６】
カラーフィルタは、染料分散法、染色法、印刷法、または電気着色法により生成可能である。染料分散法は、最高の信頼性、解像度、及び高温抵抗を与えることができ、したがって、業界において広く使用されている。
【０００７】
染料分散法に使用されるカラーフォトレジストインクには、染料、分散剤、添加剤、結合樹脂、反応性希釈剤、感光性開始剤、及び溶剤が含まれる。３つのトゥルーカラー（赤、緑、及び青）を着色するカラーフォトレジストインクは、一般的に、ベース現像（base-developed）されたネガ型フォトレジストである。カラーフォトレジストインクの主な成分は、アゾ染料化合物、フタロシアニン有機顔料、及び様々な複素環式化合物を含む染料化合物である。製品機能または処理検討事項に依存して様々な混合体を使用することができる。
【０００８】
カラーフィルタを生成する染料分散法は、ブラックマトリクス層、ＲＧＢ層、及びＩＴＯ層の形成を含む。ブラックマトリクスの形成に関して、酸化クロム／クロムの低反射率二重層膜が、酸窒化ケイ素保護層で覆われたガラス基板上にスパッタされる。酸化クロム／クロムの低反射率膜は、メタルブラック層とも呼ばれる。次に、ポジ型フォトレジスト層がそのメタルブラック層上にスピンコーティングされる。ブラックマトリクスのパターンを有するマスクを使用して、フォトレジスト層はＵＶ光に露光され、現像され、そして、メタルブラック層はエッチングされ、ブラックマトリクスのパターンが得られる。
【０００９】
ブラックマトリクスパターンが形成された後、ＲＧＢ処理が続く。ＲＧＢ処理では、赤、緑、及び青のカラーフォトレジストが指定位置に堆積されＲＧＢパターンが形成される。最初に、赤（Ｒ）のカラーフォトレジストがスピンコーティングされ、Ｒパターンを有するマスクを使用してＵＶ光（＜２４８ナノメートル）に露光される。露光後、現像剤を使用して非露光部分を除去し、それにより、Ｒパターンを形成する。次に、Ｒパターンをより抵抗力があるようにするために２００℃より高い温度で後焼成が行われる。同様の手順に従って、緑（Ｇ）パターン及び青（Ｂ）パターンが形成される。続いて、ＩＴＯ透明電極層がＲＧＢ層上に堆積され、これでカラーフィルタの製造が完了する。
【００１０】
より優れた光学特性及び視覚効果を得るために、カラーフィルタの表面は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法を使用して平坦化される必要がある。図２に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂパターンを得た後、ブラックマトリクス（ＢＭ）は分離のために各パターンの間に存在する。様々な要件に依存して、研磨後のＲ、Ｇ、Ｂパターンの先端高さ（すなわち、Ｒ１、Ｒ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｇ１、Ｇ２）は、５０００オングストロームより下であることが必要であり、その一方で、研磨後のパターンの底位置の高さの差（Ｒ、Ｇ、Ｂロスと呼ぶ）は、５００オングストロームより少ないことが必要である。
【００１１】
しかし、ＣＭＰスラリーにおける化学成分は、ＣＭＰ作業時及び作業後に、カラーフォトレジストの染料の特性を望ましくなく変更してしまう場合がある。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、カラーフィルタ研磨用のスラリー組成物を提供する。このスラリー組成物は、スラリーと、樹脂、染料、及び分散剤を含むカラーフィルタ材料との間の相互作用を減少し、それにより、カラーフィルタの信頼性及び耐用年数を保証することができる。このようなスラリー組成物を使用することにより、カラーフィルタ生産の製造安定性を改善可能であり、したがって、生産スループットを増加する。
【００１３】
本願において具現化し広義に説明するように、本発明は、少なくとも１つの研磨剤、バッファ溶液、及び添加剤を含むカラーフィルタ研磨用のスラリー組成物を提供する。研磨剤は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、及びそれらの混合体からなる群から選択される。研磨剤は、か焼、コロイド、またはヒュームド形態で提供可能である。
【００１４】
スラリー組成物は、１．０ミクロンより小さい、主に、１０ナノメートル乃至１．０ミクロン、及び好適には４０ナノメートル乃至２００ナノメートルの一次粒子径を有する。研磨剤粒子の一次粒子径分布は、モノ分布である。或いは、２つの異なる一次粒子径を有する研磨剤をスラリー組成物内に混合可能である。すなわち、一次粒子径分布は、バイモーダル分布であることが可能である。スラリー組成物の研磨剤粒子は、１００ナノメートル乃至１０ミクロン、好適には２００ナノメートル乃至８００ナノメートルの二次粒子径を有する。スラリー組成物における研磨剤の含有量は、約１重量パーセント乃至４５重量パーセント、好適には２重量パーセント乃至２５重量パーセントである。
【００１５】
スラリー組成物中の研磨剤の比表面積は、研磨時に引っかき傷、くぼみ、及び他の不具合の形成を最小限にするよう約５−４００ｍ２／ｇ、好適には２０−２００ｍ２／ｇである。
【００１６】
バッファ溶液は、ｐＨ値を調節するよう使用され、また、ｐＨバッファとしても機能する。バッファ溶液は、無機酸、有機酸、無機塩基、これらの混合体、及びこれらの塩からなる群から選択される。スラリー組成物におけるバッファ溶液の含有量は、２重量パーセント乃至１５重量パーセントである。バッファ溶液の選択は、スラリー組成物に使用される研磨剤に依存する。バッファ溶液として使用される有機酸は、グリシン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。バッファ溶液に有機酸が選択される場合、ナトリウム、カリウム、カルシウム、または鉄を含む有機または無機塩をさらに添加可能である。
【００１７】
スラリー組成物に使用される添加剤は、１つ以上の界面活性剤を含む。界面活性剤は、特定のｐＨにおける分散または粒子懸濁を改善するためのゼータ電位を調節し、それによりスラリー組成物を安定化することができる。界面活性剤は、ポリカルボン酸、すなわち、ポリカルボン酸のアルカリ塩、ポリカルボン酸のアンモニウム塩、脂肪族ポリマー、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。スラリー組成物における界面活性剤の含有量は、約０．３重量パーセント乃至１．０重量パーセントである。
【００１８】
スラリー組成物に使用される研磨剤に依存して、添加剤は、Ｎ−メチルピロリドン、メタクリルアミド、ブチロラクトン、Ｎ−ビニルピロリドン、及びそれらの混合体からなる群から選択可能である。或いは、添加剤は、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ'−メチレンビサクリラミン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。添加剤は、研磨速度を増加するだけでなく、研磨品質も向上することができる。
【００１９】
本発明のスラリー組成物は、カラーフィルタを研磨するのに適している。また、本発明のスラリー組成物は、従来の研磨スラリーより高い研磨速度を提供する。
【００２０】
本発明のスラリー組成物に添加される研磨剤は、研磨時にカラーフォトレジストを優しく除去することができ、それにより、過剰研磨を回避し、カラーフィルタのパターン信頼性を増加する。したがって、研磨されたカラーフィルタ層は、正確なトポグラフィ制御を有し、したがって最高のカラー画像特性を実現可能である。
【００２１】
上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的であり、また、本発明の更なる説明を提供することを意図することを理解するものとする。
【００２２】
添付図面は、本発明の更なる理解を提供するよう含まれ、また、本明細書の一部に組み込まれ且つその一部を構成する。図面は本発明の実施形態を示し、また、詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
カラーフィルタを研磨するための本発明のスラリー組成物は、カラーフィルタの研磨を支援する化学物質に関連する。本発明のスラリー組成物は、単独で使用しても、カラーフィルタを研磨するための他の研磨スラリーと組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
本発明は、１つ以上の研磨剤を含むカラーフィルタ研磨用スラリー組成物を提供する。この研磨剤は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、及びそれらの混合体からなる群から選択される。研磨剤は、コロイド形態またはヒュームド形態で供給可能である。スラリー組成物における研磨剤の含有量は、約１重量パーセント乃至４５重量パーセント、好適には２重量パーセント乃至２５重量パーセントである。
【００２５】
研磨剤は、高純度であることが好適である。「高純度」とは、ソースの総不純物（たとえば、原材料における不純物または処理からもたらされる不純物）含有量は、１００ｐｐｍに満たないことを意味する。この目的は、カラーフィルタ材料へのスラリー組成物による潜在的な汚染を少なくすることである。
【００２６】
研磨剤は、高せん断分散法を使用して水溶液を調製するよう親水性または水性媒体（たとえば脱イオン水）と混合されることが好適である。たとえば、研磨剤は、コロイド溶液を形成するよう好適な媒体にゆっくりと添加可能である。コロイド溶液は、高せん断条件下で混合され、コロイド溶液のｐＨを調節することにより安定する。
【００２７】
本発明のスラリー組成物は、少なくとも安定剤を含む。安定剤は、酸性条件下でのスラリー内の研磨剤粒子の表面電荷を安定化し、大きい粒子凝集体の形成を阻止し、したがって、スラリー組成物の長期安定性を延長することができる。
【００２８】
本発明のスラリー組成物は、ｐＨ値を調節し、ｐＨバッファとして機能するバッファ溶液を少なくとも含む。バッファ溶液は、無機酸、有機酸、無機塩基、これらの混合体、及びこれらの塩からなる群から選択可能である。バッファ溶液の選択は、スラリー組成物に使用される研磨剤に依存する。バッファ溶液として使用される有機酸は、グリシン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。バッファ溶液に有機酸が選択される場合、ナトリウム、カリウム、カルシウム、または鉄を含む有機または無機塩をさらに添加可能である。スラリー組成物におけるバッファ溶液の含有量は、２重量パーセント乃至１５重量パーセントである。さらに、スラリー組成物のｐＨは、バッファ溶液を使用して５乃至７の範囲に調節されることが好適である。
【００２９】
スラリー組成物に使用される添加剤は、１つ以上の界面活性剤を含みうる。スラリー組成物に使用される研磨剤に依存して、界面活性剤は、ポリカルボン酸のアルカリ塩またはアンモニウム塩、脂肪族ポリマー、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。スラリー組成物における界面活性剤の含有量は、約０．３重量パーセント乃至１．０重量パーセントである。脂肪族ポリマーの分子量は、たとえば、１０００乃至５０００ダルトンである。
【００３０】
スラリー組成物に使用される添加剤は、Ｎ−メチルピロリドン、メタクリルアミド、ブチロラクトン、Ｎ−ビニルピロリドン、及びこれらの混合体からなる群からも選択可能である。或いは、添加剤は、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ'−メチレンビサクリラミン（N, N'-methylene bisacrylamine）、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、及びこれらの混合体からなる群から選択可能である。
【００３１】
本発明のスラリー組成物、または、本発明のスラリー組成物を含む組成物は、研磨台の研磨パッドに供給可能である。カラーフィルタは、研磨パッドとカラーフィルタ基板との間の相対動作により研磨される。研磨パッドの表面とカラーフィルタ基板との間に研磨スラリーが、研磨時に連続的に供給される。
【００３２】
本発明のスラリー組成物は、研磨処理時にカラーフォトレジストとの化学的相互作用のない１つ以上の特定の研磨剤を使用する。したがって、パターンの過剰研磨または過剰エッチングが回避可能である。特に、本発明のスラリー組成物を使用することにより、生成されるカラーフィルタはより優れたパターン忠実性を提供する。以下の例１−１７を使用して本発明の詳細をさらに説明する。しかし、これらの例は、本発明の範囲を限定するために使用するものではない。例１−１７に使用する、研磨剤、バッファ溶液、及び添加剤を含むスラリー組成物を、表１に記載する。また、粒子径及び研磨速度を含む関連物理特性及び実験データを、表２に記載する。例１−１７では、調製されたスラリー組成物を使用してカラーフィルタフォトレジストを研磨する。
【００３３】
最初に、３つのカラーフォトレジスト赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の先端高さが測定されかつ記録される。研磨後、先端高さは再び測定され、研磨スラリーの研磨効果を判断する。ＲＧＢロスは５００オングストロームより低くなくてはならないという必須条件下で、研磨スラリーの研磨速度を調査した。
【００３４】
実験条件は以下の通りである。
研磨台の下方向への力：０．０８ｐｓｉまたは０．０５ｐｓｉ
研磨台の回転速度：２０ｒｐｍ
研磨時間：２０秒
研磨スラリー流速：１２０ｍｌ／分
【００３５】
研磨前のカラーフォトレジストの厚さと研磨後のカラーフォトレジストの厚さとの差を研磨時間で除算し、それにより、研磨速度が得られる。カラーフォトレジストの厚さは、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｐ１５表面プロファイラにより測定される。表１及び表２において、ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢは、それぞれ、赤、緑、及び青のカラーフォトレジストの平均除去量を表す。
【表１】
【表２】
【００３６】
例１
表１及び表２に示すように、例１では、２０重量パーセントの多結晶アルミナを、研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力での研磨スラリーの平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は優れている。
【００３７】
例２
表１及び表２に示すように、例２では、１０重量パーセントの多結晶アルミナを、研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力での研磨スラリーの平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は、例１の研磨速度より低いがカラーフィルタ製造には十分である。
【００３８】
例３
表１及び表２に示すように、例３では、５重量パーセントのＳｕｒｆａｃｔａｎｔ ＡＧ（Ｍｅｒｃｋ ＥＣ）を界面活性剤として添加し、１０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力での平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は、界面活性剤の添加により大幅に増加した。界面活性剤の添加は、研磨速度を増加可能である。
【００３９】
例４
表１及び表２に示すように、例４では、５重量パーセントのＳＰＳ−１１００Ｂ（Ｍｅｒｃｋ ＥＣ）を界面活性剤として添加し、１０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。０．０８ｐｓｉの下方向力で、３色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）に関して、平均研磨速度ΔｈＧは大幅に増加する。その一方で、他の２色の平均研磨速度は減少する。したがって、界面活性剤は、界面活性剤は、様々なカラーフォトレジスト材料に異なる影響を有する。
【００４０】
例５−６
表１及び表２に示すように、例５および６では、それぞれ、１０重量パーセント及び２０重量パーセントの多結晶アルミナを、研磨スラリーの研磨剤として使用する（例２及び１の組成物とそれぞれ同じ）。０．０５ｐｓｉの下方向力での２つの組成物の平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は優れている。
【００４１】
例７−８
表１及び表２に示すように、例７では、２０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用し、３重量パーセントのＮ−メチルピロリドンがスラリーに添加される。０．０５ｐｓｉの下方向力で、平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は非常に高く、また、３色の平均研磨速度は同様である。例８では、５重量パーセントのＮ−Ｎ−メチルピロリドンを添加することにより、平均研磨速度ΔｈＧが大幅に増加する。その一方で、平均研磨速度ΔｈＲ及びΔｈＢは減少する。故に３色の平均研磨速度の差は大きくなる。したがって、界面活性剤の添加量は正確に制御される必要がある。
【００４２】
例９−１０
表１及び表２に示すように、例９では、２０重量パーセントの多結晶アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用し、３重量パーセントのブチロラクトノール（butyrolactonol）がスラリーに添加される。０．０５ｐｓｉの下方向力で、平均研磨速度（ΔｈＲ／ΔｈＧ／ΔｈＢ、２０秒間での除去量）は非常に高い。しかし、３色の平均研磨速度は異なる。例１０では、５重量パーセントのブチロラクトノールを添加することにより、平均研磨速度が減少する。したがって、界面活性剤の添加量は正確に制御される必要がある。
【００４３】
例１１−１３
表１及び表２に示すように、例１１−１３では、２０重量パーセントのか焼アルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。か焼アルミナは、単結晶アルミナである。例１１及び例１２におけるか焼アルミナの一次粒子径及び二次粒子径は明らかに異なる。例１２におけるより大きい粒子径は、高研磨速度をもたらす。例１１と比較するに、例１３におけるより低いｐＨ及び大きい二次粒子径は、高研磨速度をもたらす。アルミナを研磨剤として使用するスラリーでは、粒子径、形状、または結晶相における違いによって、か焼アルミナは、多結晶アルミナまたはフュームドアルミナより高い研磨速度を有する。
【００４４】
例１４
表１及び表２に示すように、例１４では、２０重量パーセントのフュームドアルミナを研磨スラリーの研磨剤として使用する。フュームドアルミナの主な成分は、非晶質アルミナ及び部分結晶アルミナを含む。フュームドアルミナは、非常に小さい一次粒子径と、α相の多結晶アルミナ及びか焼アルミナより低い硬度を有する。したがって、弱い切断性能を示す。例１４では、ヒュームドアルミナは、脱イオン水中で分散されて研磨スラリーに形成される。研磨テストは、低い研磨速度を示した。
【００４５】
例１５
表１及び表２に示すように、例１５では、５重量パーセントのセリアを研磨スラリーの研磨剤として使用する。ここでは、セリア粒子は熱水処理により合成され、球状で小さい一次径の粒子を有する。セリアは、シリカの硬度に等しい硬度を有するが、研磨に対しては高い活性を有する。使用される固形成分含有量はたった５重量パーセントのセリアであるが、例１５の研磨速度は、２０重量パーセントのヒュームドアルミナ（例１４）またはコロイド状アルミナ（例１６）を使用することによる研磨速度より高い。
【００４６】
例１６
表１及び表２に示すように、例１６では、２０重量パーセントのコロイド状シリカを研磨スラリーの研磨剤として使用する。コロイド状シリカの主な成分は、非晶質シリカ及びｐＨバッファ溶液を含む。コロイド状シリカは、優れた粒子分散により、大きい一次粒子径と小さい二次粒子径を有する。したがって、その切断性能に逆効果を与える。結果は、多少低めの研磨速度を示す。
【００４７】
例１７
表１及び表２に示すように、例１７では、１２．１重量パーセントのフュームドシリカを、誘電体層のための化学的機械的研磨スラリーの研磨剤として使用する。ヒュームドシリカの主な成分は、非晶質シリカを含む。ヒュームドシリカは、約２０ｎｍの一次粒子径と、高密度凝集体の形成による大きい二次粒子径を有する。高いｐＨを有して、結果は、多少優れた研磨速度を示す。
【００４８】
研磨特性の比較
市販されるアルミナ研磨スラリーと本発明の研磨スラリーを使用してカラーフィルタサンプルを研磨した。図３は、未研磨カラーフィルタサンプルのＳＥＭ写真を示す。図４は、本発明の研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルのＳＥＭ写真を示す。図５は、市販されるアルミナ研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルのＳＥＭ写真を示す。本発明の研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルは、市販されるアルミナ研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルより良好な平坦化結果を示す。さらに、本発明の研磨スラリーは、市販されるアルミナ研磨スラリーの研磨速度より少なくとも１０％高い研磨速度を示す。
【００４９】
実験結果により、本発明において提供するカラーフィルタ用のスラリー組成物は、過剰研磨及び望ましくないエッチング問題を防止することができる。
【００５０】
本発明において提供するカラーフィルタ研磨用のスラリー組成物は、安定しており、また、長期間効果的であり続けることが可能である。このような組成物を使用することにより、研磨されたカラーフィルタのパターン信頼性は優れ、また、生産スループット及び生産高はさらに増加可能である。
【００５１】
当業者には、本発明の範囲または精神から逸脱することなく本発明の構造に様々な修正及び変更を加えうることは明らかであろう。上述に鑑みて、本発明は、本発明により提供した修正及び変更は、請求項及びその等価物の範囲に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来技術のカラーフィルタの構造を示す概略図である。
【００５３】
【図２】従来技術のカラーフィルタの構造を示す概略図である。
【００５４】
【図３】未研磨のカラーフィルタサンプルを示すＳＥＭ写真である。
【００５５】
【図４】本発明の研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルを示すＳＥＭ写真である。
【００５６】
【図５】市販されるアルミナ研磨スラリーにより研磨されたカラーフィルタサンプルを示すＳＥＭ写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカラーフィルタ用の研磨スラリー組成物であって、
少なくとも１つの研磨剤と、
前記組成物の一のｐＨ値を調節するための一のバッファ溶液と、
前記ｐＨ値の前記組成物中の前記研磨剤の複数の粒子の一のゼータ電位を較正する一の添加剤と、
を含み、
前記研磨剤は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、及びそれらの混合体からなる群から選択される、組成物。
【請求項２】
前記研磨剤は、フュームド形態またはコロイド形態である請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記シリカは、か焼シリカである請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記複数の粒子の一次粒子径は、１０ナノメートル乃至１．０ミクロンである請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記複数の粒子の一次粒子径は、４０ナノメートル乃至２００ナノメートルである請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記複数の粒子の二次粒子径は、１００ナノメートル乃至１０ミクロンである請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記複数の粒子の二次粒子径は、２００ナノメートル乃至８００ナノメートルである請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記複数の粒子の一次粒子径分布は、モノ分布である請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記複数の粒子の一次粒子径分布は、バイモーダル分布である請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記研磨スラリー組成物における前記研磨剤の含有量は、約１パーセント乃至４５重量パーセントである請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記研磨スラリー組成物における前記研磨剤の含有量は、約２パーセント乃至２５重量パーセントである請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記研磨スラリー組成物の前記ｐＨ値は、２乃至８である請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記研磨スラリー組成物の前記ｐＨ値は、５乃至７である請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記バッファ溶液は、無機酸、有機酸、無機塩基、これらの混合体、及びこれらの塩からなる群から選択される請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記有機酸は、グリシン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、及びこれらの混合体からなる群から選択される請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
前記有機酸には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、または鉄を含む有機または無機塩が添加される請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
前記添加剤は、一の界面活性剤を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
前記研磨スラリー組成物における前記界面活性剤の含有量は、約０．３重量パーセント乃至１．０重量パーセントである請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
前記界面活性剤は、ポリカルボン酸のアルカリ塩、ポリカルボン酸のアンモニウム塩、脂肪族ポリマー、及びこれらの混合体からなる群から選択される請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
前記脂肪族ポリマーの分子量は、約１０００乃至５０００ダルトンである請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
前記添加剤は、Ｎ−メチルピロリドン、メタクリルアミド、ブチロラクトン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ，Ｎ'−メチレンビサクリラミン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、及びこれらの混合体からなる群から選択される請求項１に記載の組成物。
【請求項１】
複数のカラーフィルタ用の研磨スラリー組成物であって、
少なくとも１つの研磨剤と、
前記組成物の一のｐＨ値を調節するための一のバッファ溶液と、
前記ｐＨ値の前記組成物中の前記研磨剤の複数の粒子の一のゼータ電位を較正する一の添加剤と、
を含み、
前記研磨剤は、アルミナ、セリア、マグネシア、シリカ、チタニア、ジルコニア、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、及びそれらの混合体からなる群から選択される、組成物。
【請求項２】
前記研磨剤は、フュームド形態またはコロイド形態である請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記シリカは、か焼シリカである請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記複数の粒子の一次粒子径は、１０ナノメートル乃至１．０ミクロンである請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記複数の粒子の一次粒子径は、４０ナノメートル乃至２００ナノメートルである請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記複数の粒子の二次粒子径は、１００ナノメートル乃至１０ミクロンである請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記複数の粒子の二次粒子径は、２００ナノメートル乃至８００ナノメートルである請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記複数の粒子の一次粒子径分布は、モノ分布である請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記複数の粒子の一次粒子径分布は、バイモーダル分布である請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記研磨スラリー組成物における前記研磨剤の含有量は、約１パーセント乃至４５重量パーセントである請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記研磨スラリー組成物における前記研磨剤の含有量は、約２パーセント乃至２５重量パーセントである請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記研磨スラリー組成物の前記ｐＨ値は、２乃至８である請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記研磨スラリー組成物の前記ｐＨ値は、５乃至７である請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記バッファ溶液は、無機酸、有機酸、無機塩基、これらの混合体、及びこれらの塩からなる群から選択される請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記有機酸は、グリシン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、及びこれらの混合体からなる群から選択される請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
前記有機酸には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、または鉄を含む有機または無機塩が添加される請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
前記添加剤は、一の界面活性剤を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
前記研磨スラリー組成物における前記界面活性剤の含有量は、約０．３重量パーセント乃至１．０重量パーセントである請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
前記界面活性剤は、ポリカルボン酸のアルカリ塩、ポリカルボン酸のアンモニウム塩、脂肪族ポリマー、及びこれらの混合体からなる群から選択される請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
前記脂肪族ポリマーの分子量は、約１０００乃至５０００ダルトンである請求項１９に記載の組成物。
【請求項２１】
前記添加剤は、Ｎ−メチルピロリドン、メタクリルアミド、ブチロラクトン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ，Ｎ'−メチレンビサクリラミン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、及びこれらの混合体からなる群から選択される請求項１に記載の組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００８−５４３５７７（Ｐ２００８−５４３５７７Ａ）
【公表日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１５３１２（Ｐ２００８−５１５３１２）
【出願日】平成１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／００１５７１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３４４６２
【国際公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（５００２１３９６０）バスフ エスイー (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００６／００１５７１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３４４６２
【国際公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（５００２１３９６０）バスフ エスイー (3)
【Ｆターム（参考）】
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