KR100356987B1 - 열경화성 수지 제거용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열경화성 수지를 제거하기에 적합하도록 한 열경화성 수지 제거용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열경화성 수지 제거용 조성물은 액정표시장치의 유전체층, 유기보호층, 절연층, 배향막, 블랙매트릭스, 컬러필터 중 적어도 어느 하나에 적용된 열경화성 수지를 제거하기 위한 조성물이 물, 테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드(Tetra Methyl Ammonium Hydro-oxide) 및 카비털(Carbitol)을 포함하며, 테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드는 조성물 총 중량의 7∼10wt%의 중량비로 상기 조성물에 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액정표시장치 또는 반도체에서 열경화성 수지로 적용되는 유전체층, 유기보호층, 절연층, 배향막, 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 제거하기에 적합하게 되며, 이들 열경화성 수지막의 재생을 가능하게 한다.

Description

열경화성 수지 제거용 조성물{Composition For Eliminating Thermosetting Resin}
본 발명은 열경화성 수지를 제거하기에 적합하도록 한 열경화성 수지 제거용 조성물에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)를 이용하여 동화상을 표시하고 있다. 이러한 액정표시장치는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하여 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치에는 유전체층, 유기보호층, 절연층, 배향막, 블랙매트릭스, 컬러필터 등의 유기물 재료로써 폴리이미드(Polyimide), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 벤조사이클로부텐(Benzocyclobutane) 등의 열경화성 수지가 이용되고 있다. 그러나 이러한 열경화성 재료로 막 또는 층을 형성하게 되면 박리가 어려운 문제점이 있다. 따라서, 액정표시장치 또는 반도체의 제조공정 중에 열경화성 수지로 된 막 또는 층에 불량이 발생하게 되면 재작업 또는 재생(Rework) 이 곤란하므로 폐기되고 있는 실정이다. 이러한 손실을 막기 위하여, 각 공정에서 재생공정이 개발되고 있다.
도 1 및 도 2는 컬러필터의 형성방법을 단계적으로 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 베어글라스기판(2) 상에는 Cr/CrOx 또는 Cr/CrNx/CrOx이 전면 증착된후 패터닝된다. 그러면 베어글라스(2) 상에는 블랙매트릭스(4)가 형성된다. 이와 달리, 흑색안료가 첨가된 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)를 베어글라스기판(2) 상에 전면 코팅한후 패터닝함으로써 수지로 된 블랙메트릭스(4)를 형성할 수도 있다.(S1 및 S2 단계) 이렇게 형성된 블랙매트릭스(4)를 테스트한 결과, 블랙매트릭스(4)에 불량이 발생된 것으로 판단되면 블랙 메트릭스(4)를 재생하는 공정이 수행된다.(S3 단계) 여기서, 수지로 된 블랙매트릭스(4)는 열경화성 수지를 완벽하게 제거할 수 있는 방법이 없으므로 금속으로 된 블랙매트릭스(4)만이 재생공정에 투입된다. 이렇게 블랙매트릭스(4)가 형성된후, 기판(2)에는 적·녹·청색의 컬러필터들(16R,16G,16B)이 순차적으로 형성된다. 먼저, 기판(2) 상에 적색수지(6)가 전면코팅된후, 그 위에 포토마스크패턴(8)이 형성된다. 그리고 노광 및 현상공정에 의해 폴리아크릴레이트로 된 적색수지(6)가 패터닝된다. 이어서, 녹색수지(16G)와 청색수지(16B)를 같은 방법으로 형성하게 된다.(S4 내지 S6 단계) 컬러필터는 완전제거가 거의 불가능한 열경화성수지로 되기 때문에 재생공정이 거의 불가능하다. 마지막으로, 컬러필터(16R,16G,16B)가 형성된 후에는 공통전극으로 이용되는 인듐틴옥사이드(Inium Tin Oxide : 이하 "ITO"라 함)가 전면 증착된다.
열경화성 수지를 제거하기 위해서는 일반적으로, 건식에칭(Dry etching)을 이용하고 있다. 예를 들어, 열경화성 수지가 성막된 기판을 챔버 내에 장착하고 챔버 내에 O2, O2+Cl2, CF4, SF6 가스 등을 주입하여 플라즈마 방전을 일으키게 된다. 그러면 주입가스와 열경화성 수지막 간에 반응이 일어나면서 열경화성 수지막이 전면 에칭된다. 그러나 건식에칭 방법은 열경화성 수지막이 제거된 후 표면에 잔존하는 이물질에 의해 패턴불량, 전기적 쇼트불량 등을 일으켜 후공정에서 불량을 유발할뿐 아니라 오버 에칭시 열경화성 수지막의 아래층(under layer)이 손상되는 등 많은 문제점을 안고 있다.
열경화성 수지를 제거하기 위한 다른 방법으로 건식에칭과 O2 플라즈마를 이용한 어싱(Ashing)의 문제점을 해결하고 습식 세정효과를 주기 위하여 박리액인 스트리퍼(Stripper)를 이용한 방법이 있다. 그러나 현재까지 개발된 스트리퍼는 특정 재료의 열경화성 수지 예를 들면, 액정표시장치의 배향막(폴리이미드 등)만을 제거시킬 수 있으므로 제한적으로 이용되고 있다.
아래의 표 1 및 표 2와 같은 조성비를 가지는 컬러필터 제거용 스트리퍼들은 청색수지 또는 청색수지와 녹색수지의 제거에는 효과가 있으나 적색수지까지 제거할 수는 없다. 실제로는 청색수지도 제거하기 어려운 실정이다. 이는 컬러필터 형성과정에서 적색수지, 녹색수지 및 청색수지 순으로 고온의 경화공정이 수반되는 수지의 도포와 패터닝이 반복되기 때문에 청색수지에 비하여 녹색수지와 적색수지가 오버 큐어링(Over curing)되기 때문이다.
-스트리퍼 A의 조성비-
모노 에탄올 아민(Mono Ethanol Amine) 1.97%
메칠 카비털(Methyl Carbitol) 6.97%
벤질 알콜(Benzil Alcohol) 10.87%
n-메칠피로리디논(NMP) 11.28%
디에칠 카비털(Diethyl Carbitol) 11.19%
1,3-디메칠-2-이미다졸리돈(1,3-Dimethyl-2-imidazolidone) 12.32%
물(Water) 45.4%
-스트리퍼 B의 조성비-
메탄올(Methanol) 2.07%
모노 에탄올 아민(Mono Ethanol Amine) 6.54%
2-에틸헥사놀(2-Ethylhexanol) 32.09%
물(Water) 59.3%
따라서, 본 발명의 목적은 열경화성 수지를 제거하기에 적합하도록 한 조성물을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 컬러필터 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도.
도 2는 종래의 컬러필터 제조방법의 처리수순을 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열경화성 수지 제거장치를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컬러필터의 재생공정을 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러필터의 재생공정을 단계적으로 나타내는 흐름도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,10 : 기판 4 : 블랙 매트릭스
6 : 컬러필터용 열경화성수지 8 : 포토마스크패턴
12 : 디핑장치 14 : 물리적·기계적 세정장치
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열경화성 수지 제거용 조성물은 액정표시장치의 유전체층, 유기보호층, 절연층, 배향막, 블랙매트릭스, 컬러필터 중 적어도 어느 하나에 적용된 열경화성 수지를 제거하기 위한 조성물이 물, 테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드(Tetra Methyl Ammonium Hydro-oxide) 및 카비털(Carbitol)을 포함하며, 테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드는 조성물 총 중량의 7∼10wt%의 중량비로 상기 조성물에 첨가되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 열경화성 수지 제거용 조성물은 아래의 표 3과 같은 조성비로 테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드(Tetra Methyl Ammonium Hydro-oxide : 이하 "TMAH"라 함), 카비털(Carbitol)이 혼합된다.
물질 조성(wt%)
20% TMAH 50
카비털(Carbitol) 50
여기서, 20% TMAH는 디이오나이즈드 워터(Deionized water)에 20%의 TMAH가 첨가된 것을 나타낸다. 다시 말하여, 본 발명에 따른 열경화성 수지 제거용 조성물에는 물을 고려하여 10 wt%의 TMAH, 40% wt%의 물, 50 wt%의 카비털이 혼합된다. 여기서, TMAH는 총 중량의 10wt%의 중량비로 첨가됨이 바람직하지만 7∼8wt% 정도의 중량비로 첨가되어도 무방하다. TMAH의 중량비가 총 중량의 7∼10wt% 내에서 선택되면, 물의 중량비는 총 중량의 40∼43wt% 내에서 선택된다. 카비털로는 디 에틸렌 글리콜 에틸 에테르(D(Ethylene Glycol) Ethyl Ether)가 사용된다.
도 3은 열경화성 수지 제거용 조성물을 이용한 열경화성 수지 제거장치를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열경화성 수지 제거장치는 직렬로 연결된 디핑장치(12) 및 물리적·기계적 세정장치(14)를 구비한다. 디핑장치(12)에는 표 3과 같은 조성비를 가지는 조성물이 담겨 있다. 이 디핑장치(12)에는 열경화성 수지로 되고 불량이 발생한 유전체층, 유기보호층, 절연층, 배향막, 블랙매트릭스 또는 컬러필터 등이 형성된 기판(10)이 공급된다. 이 기판(10)은 디핑장치(12)에 의해 표 3과 같이 TMAH와 카비털이 첨가된 조성물에 소정 시간동안 디핑(Dipping)된다. 그러면 카비털은 열경화성 수지층을 기판(10) 또는 하층막으로부터 분리시키게 되며 TMAH는 열화화성 수지층의 입자간을 분리시키게 된다. 이렇게 1차 스트리핑(Stripping)된 기판(10)에는 열경화성 수지가 완벽하게 제거되지 않고 부분적으로 잔존되어 있다. 열경화성 수지의 잔류물을 완전히 제거하기 위하여, 1차 스트리핑된 기판(10)은 물리적·기계적 세정장치(14)에 공급된다. 물리적·기계적 세정장치(14)는 1차 스트리핑된 기판(10)을 브러쉬 또는 초음파 세정과 같은 물리적·기계적으로 세정처리하게 된다. 이렇게 물리적·기계적 세정처리된 기판(10)은 디이오나이즈드 워터에 의해 세정된 후, 재생 공정으로 반송된다.
도 4는 본 발명에 따른 열경화성 수지 제거용 조성물을 이용한 컬러필터 및 블랙 매트릭스 제거방법을 단계적으로 나타내는 흐름도로서 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic) 모드의 액정패널에 있어서 전면기판의 재생공정을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 먼저 베어글라스기판 상에는 Cr/CrOx 또는 Cr/CrNx/CrOx이 전면 증착된후 패터닝됨으로써 금속 블랙 매트릭스가 형성된다.(S41 및 S42 단계) 이렇게 형성된 금속 블랙매트릭스에 대한 테스트 결과, 금속 블랙매트릭스에 불량이 발생된 것으로 판단되면 금속 블랙 메트릭스를 강산이 첨가된 에천트(Etchant)에 디핑하여 제거한후 다시 금속 블랙 매트릭스 공정을 수행하게 된다.(S43 단계) 이렇게 금속 블랙매트릭스가 형성된후, 기판에는 적색, 녹색, 청색의 안료가 첨가된 폴리아크릴레이트를 전면증착되고 노광 및 현상되므로써 적·녹·청색의 컬러필터들이 순차적으로 형성된다.(S44 내지 S46 단계) 컬러필터에 대한 테스트 결과 컬러필터의 패턴불량 등의 불량이 발생된 것으로 판단되면 불량 컬러필터가 형성된 기판은 도 3과 같은 열경화성 수지 제거장치에 로드된다. 이렇게 열경화성 수지 제거장치에 로드된 기판은 전술한 바와 같이 TMAH와 카비털이 소정 조성비로 혼합된 조정물에 침전된 후 물리적·기계적으로 세정처리된다. 그 결과, 불량 컬러필터가 완전히 제거되면 다시 컬러필터를 형성하게 된다.(S47 내지 S49 단계) 여기서, 컬러필터 재생공정은 컬러필터의 불량발견 시점에 따라 각각의 적색·녹색·청색 컬러필터가 형성된 직후에 수행될 수도 있고 모든 컬러필터들이 형성된후에 수행될 수도 있다. 이렇게 컬러필터들이 형성되면 마지막으로, 공통전극으로 사용되는 ITO막이 스퍼터링 장비에 의해 기판 상에 전면 증착된다.
도 5는 본 발명에 따른 열경화성 수지 제거용 조성물을 이용한 컬러필터 및 블랙 매트릭스 제거방법을 단계적으로 나타내는 흐름도로서 인 플레인 스위치(In Plane Switch) 모드의 액정패널에 있어서 전면기판의 재생공정을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 먼저 베어글라스기판의 배면에 접지전극으로 사용되는 ITO 막이 전면 증착된다.(S51 및 S52 단계) 그리고 베어글라스기판의 전면 상에 폴리아크릴레이트로 된 수지 블랙매트릭스가 형성된다.(S53 단계) 이렇게 형성된 수지 블랙매트릭스에 대한 테스트 결과, 수지 블랙매트릭스에 불량이 발생된 것으로 판단되면 도 3과 같은 열경화성 수지 제거장치에 기판이 로드된다. 열경화성 수지 제거장치에 의해 불량 수지 블랙매트릭스가 제거된 후 기판은 다시 수지 블랙 매트릭스 공정으로 반송된다.(S54 단계) 이렇게 수지 블랙매트릭스가 형성된후, 폴리아크릴레이트로 된 적·녹·청색의 컬러필터들이 순차적으로 형성된다.(S55 내지 S57 단계) 컬러필터에 대한 테스트 결과 컬러필터의 불량이 발생된 것으로 판단되면 불량 컬러필터가 형성된 기판은 도 3과 같은 열경화성 수지 제거장치에 로드된다. 열경화성 수지 제거장치에 의해 불량 컬러필터가 제거된 기판은 다시 컬러필터 형성공정으로 반송된다.(S59 내지 S61 단계) 컬러필터들이 형성된후, 보호막이 컬러필터와 수지 블랙매트릭스를 덮도록 기판 상에 전면 증착된다.(S62 단계) 이어서, 보호막에 대한 테스트 결과 보호막에 불량이 발생된 것으로 판단되면 기판은 도 3과 같은 열경화성 수지 제거장치에 로드되고 열경화성 수지 제거장치에 의해 불량 보호막이 제거된다. 불량 보호막이 제거된 후에는 다시 보호막 형성공정으로 기판이 반송된다.(S63 단계)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열경화성 수지 제거용 조성물은 TMAH와 카비털이 소정 조성비로 혼합된다. 이 조성물에 열경화성 수지를 디핑시킨후 물리적·기계적 세정처리를 수행하게 되면 열경화성 수지가 완전하게 제거된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 조성물은 액정표시장치 또는 반도체에서 열경화성 수지로 적용되는 유전체층, 유기보호층, 절연층, 배향막, 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 제거하기에 적합하게 되며, 이들 열경화성 수지막의 재생을 가능하게 한다. 또한, 본 발명에 따른 조성물을 이용한 열경화성 수지 제거방법 및 장치는 TMAH와 카비털이 소정 조성비로 혼합된 조성물에 열경화성 수지를 디핑시키고 물리적·기계적 세정처리를 수행하여 열경화성 수지를 제거할 수 있게 된다. 그 결과, 생산성이 증대되고 열경화성 수지불량에 의해 폐기되어야 할 재고를 최소화시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 액정표시장치의 유전체층, 유기보호층, 절연층, 배향막, 블랙매트릭스, 컬러필터 중 적어도 어느 하나에 적용된 열경화성 수지를 제거하기 위한 조성물이,
    물, 테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드(Tetra Methyl Ammonium Hydro-oxide) 및 카비털(Carbitol)을 포함하며,
    상기 테트라 메틸 암모늄 하이드로 옥사이드는 상기 조성물 총 중량의 7∼10wt%의 중량비로 상기 조성물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 제거용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물은 상기 조성물 총중량의 40∼43 wt%의 중량비로 상기 조성물에 첨가되며,
    상기 카비털(Carbitol)은 상기 조성물 총중량의 50wt%의 중량비로 상기 조성물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 제거용 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카비털(Carbitol)은 디 에틸렌 글리콜 에틸 에테르(D(Ethylene Glycol) Ethyl Ether)인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 제거용 조성물.
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  5. 삭제
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