KR100546977B1 - 유기 박막 제거제 조성물 및 이를 사용한 불량 유리상판재생방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 TFT-LCD의 제조에 있어서, 금속형의 블랙매트릭스가 아닌 유기 블랙매트릭스방식의 칼라필터 형성공정에서 발생하는 불량 유리상판을 재생하는 방법 및 이 방법에 사용되는 유기 박막 제거제 조성물에 관한 것으로 본 발명에 의하여 수산화칼륨 1∼25 중량%; 테트라메틸암모늄하이드록시드("TMAH") 5∼25 중량%; 일반식 NH2 -R-OH(여기서 R은 탄소수 0내지 4의 단순한 연결이거나 알킬렌)의 아민 8∼25 중량%; 글리콜 3∼13 중량%; 및 물 잔량으로 이루어진 유기박막 제거제 조성물 및 이를 사용하여 불량유리상판을 재생하는 방법이 제공된다.
본 발명은 높은 제거속도로 유기박막을 제거하고 유리판 표면에 포토레지스트가 재부착되는 것을 방지하며, 배관막힘등과 같은 장비의 트러블이 없어 단일 KOH 제거제 대비 효율성과 사용기간이 증가되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 유기 박막 제거제 조성물에 관한 것이다. 특히 본 발명은 TFT-LCD를 제조할때 유리상판의 처리과정에서 발생된 불량 유리상판을 재생하기 위하여 판상에 형성된 유기 박막을 게거하는 데 사용되는 조성물에 관한것이다.
본 발명은 또한 상기 조성물을 사용하여 불량 유리상판을 재생하는 방법에 관한 것이다.
TFT-LCD는 박막트랜지스터와 도전막등이 형성된 유리 하판, 칼라필터가 형성되어있는 유리 상판과 상, 하판사이에 합입된 액정물질 하판 밑에 위치한 광원등으로 이루어진다.
TFT-LCD패널 상판의 칼라필터 형성공정에서는 크롬산화물과 같은 금속산화물 의 박막을 이용하여 불랙매트릭스를 형성하는 방식외에 유기물질의 블랙매트릭스를 채용하는 방식이 있다. 이러한 유기물질 블랙매트릭스를 사용하는 칼라필터 형성공정은 금속형 칼라필터방식과 마찬가지로 블랙매트릭스 막을 형성하고 포토레지스트를 이용하여 형광제가 들어갈 수 있는 패턴을 형성한 후에 형광제층을 도포하고 그 위에 형광제를 보호하기 위한 오버코트를 입히는 방식이 사용되고 있다.
유리의 원재료비가 패널 제조비에서 차지하는 부분이 상당함으로 칼라 필터형성공정에서 발생한 불량한 상판은 그냥 폐기하기 보다는 재생하여 사용하는 것이 TFT LCD 제조원가를 줄이는 데 중요한 요소이다.
본 발명은 특히 금속형의 블랙매트릭스가 아닌 유기 블랙매트릭스방식의 칼라필터 형성공정에서 발생하는 불량 유리상판을 재생하기 위하여 사용되는 유기 박막 제거제 조성물 및 이를 사용한 불량 유리상판을 재생하는 방법에 관한 것이다.
한국특허공개 제2000-8103호에는 알칸올아민 + 설폭사이드 + 글리콜에테르 + 피롤리돈 로 이루어지는 포토레지스트 스트리퍼 조성물을 개시하고 있다. 이 특허에서는 설폭사이드와 피롤리돈의 비양자성극성유기용매를 사용하여 포토레지스트막을 제거하면서 도전막과 같은 금속박막을 보호하기 위한 조성을 사용하고 있다. 이러한 비양자성극성유기용매는 매우 고가일 뿐만 아니라 칼라필터 형성공정에서 발생하는 불량상판을 재생하는 데 사용되기에는 반응성이 충분히 효율적이지 못하다.
한국특허공개 제2000-4910호에는 건식에칭후 잔류물 제거용액으로 황산 + 불소화합물을 개시하고 있다. 그러나 불소화합물의 사용은 상판유리자체의 부식을 초래하는 문제가 발생한다.
한국특허공개 제2000-46480호, 제2001-30285호, 제2002-67296호에는 트리아졸을 채택하고 있다. 이러한 특허에서는 비양자성극성유기용매를 채택하는 경우도 있고 안하는 경우도 있으나 고가의 트리아졸을 채택함으로써 패턴이 형성된 금속박막의 보호를 꾀하고 있다.
한국특허공개 제2001-34745호에는 KOH수용액을 사용하여 크롬층으로된 블랙매트릭스의 패턴 형성시에 사용되는 포토레지스트의 스트리퍼로 사용된 경우를 개시하고 있다. 한국특허공개 제2001-65038호에는 TFT-LCD하판의 배선막을 형성할 때 포토레지스트를 스트리퍼로 제거하고 증류수에 세척하기 전에 세정보조제로서 테트라메틸암모늄하이드록사이트("TMAH")를 개시하고 있다. 상기 특허에서 KOH와 TMAH 각각은 포토레지스트 스트리퍼와 스프리핑 후 세정보조제로서 사용하는 경우를 예시하고 있으나 불량처리된 TFT-LCD상판의 모든 적층층을 없애는데 사용되기에는 충분히 효율적이지 못할 뿐만아니라 안정적이지 못하다.
유기블랙매트릭스를 갖는 TFT-LCD 유리상판의 칼라필터 형성공정에서 사용되는 유기층은 다양하다. 유기블랙매트릭스층은 라디칼중합형고분자와 아크릴 공중합 체바인더 또는 가교성중합체와 폴리비닐알코홀바인더 조성의 고분자물질이 사용되고 안료와 감광제등이 사용된다. 칼라필터 포토레지스트로는 아크릴산에스테르와 아크릴계공중합체와 유기안료의 조성이 사용된다. 형성된 칼라필터를 보호하기 위한 오버코트수지로는 아크릴수지, 폴리이미드, 에폭시수지또는 폴리우레탄수지등이 사용된다.
칼라필터형성공정에서 발생된 불량유리상판을 효율적으로 제거하기위해서는 유리기판에 영향을 전혀주지 않으면서 상기 유기층들을 일시에 효율적으로 제거할 수 있어야 하고 공정수행에 매스플로우(mass flow)문제를 야기하지 않아야 한다.
상기의 선행기술들은 위에 열거한 유기적층막을 모두(all through) 안정적으로 효율적으로 제거하여 잘못 처리된 TFT-LCD유리상판을 재생하는 기술을 개시하지 않고 있다. 뿐만 아니라 상기 선행기술들은 고가의 화학제품을 사용함으로 경제적인 요소가 중요한 재생처리에서 채용되기는 문제가 있다. 단일 무기염기로 KOH 수용액을 사용하는 경우에는 유기층제거의 효율성이 떨어지고 pH 13 이상이 되도록 고농도로 사용하여야 하고 제거제조성물이 오염됨에 따라 고체로 석출되어 배관막힘이 발생하여 처리설비에 심각한 문제를 발생시킨다.
본 발명은 유기 블랙매트릭스를 갖는 TFT-LCD 유리 상판의 칼라필터 형성공정에서 발생된 불량 유리상판의 모든 유기 적층막을 효율적이고 안정적으로 제거하여 불량 처리된 유리상판을 경제적으로 재생하는 데 사용되는 유기 박막 제거제 조 성물및 이를 사용하여 불량 유리상판을 효율적으로 재생하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 의하여 수산화칼륨 1∼25 중량%; 테트라메틸암모늄하이드록시드("TMAH") 5∼25 중량%; 일반식 NH2 -R-OH(여기서 R은 탄소수 0내지 4의 단순한 연결이거나 알킬렌)의 아민 8∼25 중량%; 글리콜 3∼13 중량%; 및 물 잔량으로 이루어진 유기박막 제거제 조성물이 제공된다. 본 발명의 유기 박막 제거제 조성물은 바람직하게는 수산화칼륨 3∼20 중량%; 테트라메틸암모늄하이드록시드 5∼20 중량%; 모노에탄올아민, 모노이소프로판올아민 또는 하이드록실아민 10∼20 중량%; 부틸디글리콜, 메틸글리콜 또는 메틸디글리콜 5∼10 중량%; 및 물 잔량으로 이루어진다.
본 발명은 TFT-LCD 칼라필터 형성공정 중 유기블랙매트릭스, 형광제, 포토레지스트, 보호막(Over coat)을 형성 후 공정에 불량이 발생하였을 경우 유리판을 재사용하기 위하여 유기블랙매트릭스, 형광제, 포토레지스트와 보호막(Over coat)을 제거하기 위하여 사용되는 제거제로써, 높은 제거속도와 유리판 표면에 포토레지스트가 재부착되지 않고, 단일 KOH 제거제 대비 제거 효율성과 사용기간이 증가된다. 같이 사용되는 TMAH는 pH를 증가시키고 농축이 되더라도 수화물의 젤형태가되어 배관막힘을 전혀 일으키지않고 처리장비의 유지를 원활하게 한다.
KOH는 기본적인 알카리농도을 유지하는 적절한 강알카리 물질로서 포토레지스트가 KOH 제거제에 녹는 현상은 KOH 용액이 침투한 부풀은 (Swollen) 젤영역에서 발생한다. KOH는 물에 녹일 경우 K+이온과 OH-이온으로 해리가 되는데 이중에 OH-이온은 포토레지스트의 -OH 관능기에서 H를 탈양자화 시키어 자신은 H2O가 되고 포토레지스트 O-이온(Phenolate)으로 만들게 되며, 페놀레이트의 생성으로 포토레지스트는 분자간 상호작용이 크게 약화 되어 수용성이 증가하게 되고 또한 K+이온이 쉽게 부풀은 젤영역으로 침투하여 솔트화 됨으로 포토레지스트의 수용성은 더욱 증가 하게 되어 유기블랙매트릭스, 형광체포토레지스트, 보호막을 유리판에서 떨어뜨리는 역할을 한다.
아민은 포토레지스트고분자매트릭스의 내부 및 분자사이에 초기 침투하여 이들 사이에 존재하는 힘의 평형을 깨뜨리는 역할을 한다.
글리콜은 상대적으로 고비점을 가져 유기용제(휘발성성분)의 휘발을 억제 시킴으로서 공정중의 조성변화를 최소화 시키고, 녹는점을 강하시켜, 저장 안정성을 확보. 수지계면에서의 젖음성을 증대시키는 역할을 한다.
TMAH는 유기계 알카리 물질로서 무기계 알카리액 KOH와 같은 역할을 하지만, 불순물 함량 및 침전물 발생에서 우위에 있으며, 유기블랙매트릭스, 형광체, 포토레지스트, 보호막 오버코트를 녹여내는 역할을 한다.
본 발명에 의하여 또한 수산화칼륨 1∼25 중량%; 테트라메틸암모늄하이드록시드("TMAM") 5∼25 중량%; 일반식 NH2 -R-OH(여기서 R은 탄소수 0내지 4의 단순한 연결이거나 알킬렌)의 아민 8∼25 중량%; 글리콜 3∼13 중량%; 및 물 잔량으로 이루어지고 초음파가 가해진 40℃∼80℃로 가열된 유기박막제거제 조성물 욕조에서 TFT-LCD 패널의 제조시에 유기 블랙매트릭스 방식의 칼라필터 형성공정에서 발생하는 불량 유리상판을 5분∼30분 침지하여 적층된 모든 유기박막을 제거하여 상기 불량 유리상판을 재생하는 방법이 제공된다.
스트리핑속도롤 가속시키기 위해서 가열하는 것이 유리하지만 80℃이상에서는 용매의 증발속도가 빠르고 작업환경이 나빠지는 문제점이 있다. 또한 욕조에 초음파를 가하는 것이 스트리핑 효율을 증가시킨다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발며의 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.
실시예 1
KOH 4 중량%, TMAH 3 중량%, 모노에탄올아민 10 중량%, 메틸글리콜 5 중량% 및 물 잔량으로 된 조성물을 사용하여 유리 기판위에 3㎛ 두께로 아크릴공중합체 바인더를 사용한 유기 블랙매트릭스(Black Matrix)과 아크릴공중합체를 사용한 형광체 포토레지스트(Photo Resist), 에폭시를 사용한 보호막(OC ; Over coat)이 형성된 LCD 칼라 필터 유리판을 초음파(40Hz) 욕에서 60℃로 스트리핑을 하였다.
실시예 2
KOH 6 중량%와 TMAH 6 중량%를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
KOH 10 중량%와 TMAH 8 중량%를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 4
KOH 4 중량%, TMAH 10 중량%, 모노에탄올아민 10 중량%, 메틸글리콜 5 중량% 및 물 잔량으로 된 조성물을 사용하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 실시하였다. 스트립 시간과 KOH석출시간을 아래 표로 정리하였다.
비교예 1
KOH 10 중량%의 수용액을 사용하여 실시예1과 동일한 조건에서 스트리핑을 실시하였다. 30분이 지나도 완전한 스트리핑이 일어나지 않았다. KOH 석출시간은 7시간이었다.
| 조성 | 스트립시간(min) | KOH석출시간(hr) |
| 실시예 1 | 15 | 13 |
| 실시예 2 | 6 | 11 |
| 실시예 3 | 10 | 10 |
| 실시예 4 | 14 | 15 |
| 비교예 1 | 30이상 | 7 |
가온상태에서 스트리핑을 하면 물의 증발로 KOH의 용해도가 떨어져 KOH가 석출되어 장비에 손상을 주며, 조성물의 사용시간(Life time)이 짧다. KOH석출시간은 KOH함량에 따라 급격하게 빨라지므로 기본적인 알카리도를 유지하기위해 KOH에 대한 상당량의 TMAH를 첨가함으로 유기박막제거효율이 뛰어나고 KOH 석출에 의한 배관막힘이 없으며 조성물의 사용시간(Life time)이 증가된 스트리핑조성물이 제공된다.
Claims (3)
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- 수산화칼륨 1∼25 중량%; 테트라메틸암모늄하이드록시드("TMAH") 5∼25 중량%; 일반식 NH2 -R-OH(여기서 R은 탄소수 0내지 4의 단순한 연결이거나 알킬렌)의 아민 8∼25 중량%; 글리콜 3∼13 중량%; 및 물 잔량으로 이루어지고 초음파가 가해진 40℃∼80℃로 가열된 유기박막제거제 조성물 욕조에서 TFT-LCD 패널의 제조시에 유기 블랙매트릭스 방식의 칼라필터 형성공정에서 발생하는 불량 유리상판을 5분∼30분을 침지하여 적층된 모든 유기박막을 제거하여 상기 불량 유리상판을 재생하는 방법.
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