KR101333779B1 - 티에프티 엘시디용 칼라 레지스트 박리액 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 티에프티 엘시디의 칼라필터 공정 중 발생하는 불량의 기판을 재사용하기 위해 칼라레지스트 패턴 및 오버코트를 제거하는 티에프티 엘시디용 칼라레지스트 박리액 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 무기 알칼리 하이드록사이드, 암모늄 하이드록사이드, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬 암모늄 하이드록사이드 및 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하이드록사이드 화합물 1 내지 20 중량%; (b) 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬렌글리콜에테르 및 알킬렌 글리콜로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 화합물 1 내지 70 중량%; (c) 하이드록실아민 0.5 내지 10 중량%; (d) 알콕시알킬아민 0.5 내지 50 중량%; 및 (e) 잔량의 물을 포함하는, 칼라레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 칼라 레지스트 박리액 조성물은 칼라 레지스트와 오버코트를 단시간 내에 제거할 수 있고, 종래 칼라 레지스트 패턴의 제거가 곤란하여 대부분 폐기되었던 칼라 필터 기판의 재사용을 가능케 한다.
칼라 레지스트, 오버코트, 박리액, 티에프티 엘시디
Description
본 발명은 티에프티 엘시디(TFT-LCD)용 칼라 레지스트 박리액 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칼라 필터 공정 중에서 발생하는 불량 기판의 칼라 레지스트 및 칼라 레지스트 포함 오버코트의 제거효과가 우수하고 블랙마스크(Black Mask) 또는 유리기판에 제거된 칼라 레지스트를 재사용할 수 있는 티에프티 엘시디용 칼라 레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
칼라 필터 기판은 칼라 필터의 적녹청 패턴과 각 화소 사이의 누설광을 차단하고 대비를 향상시키기 위한 역할을 하는 블랙 매트릭스, 보호막인 오버코트, 및 액정 셀에 전압을 인가하는 공통 전극으로 구성되어 있다.
상기 칼라 필터를 제조하는 공정은 다음과 같다.
먼저, 용도에 따라 유리기판 위에 블랙 매트릭스 재료로 사용되는 Cr/CrOx 또는 유기재료를 유리기판에 도포하고 패턴을 형성한다. 블랙 마스크 패턴을 형성한 후, 색상을 구현하기 위한 칼라 레지스트 패턴을 사진공정기술에 의해 형성한다. 칼라 레지스트를 유리기판 위에 도포하고 노광시켜, 광중합반응에 의하여 칼 라 레지스트를 경화시킨다. 노광이 끝난 후 칼라 레지스트는 현상에 의해 노광되지 않은 부분이 제거되고, 소성과정을 거치게 된다.
칼라 레지스트는 안료분산법, 염색법, 전착법 등에 의해 제조되며, 이 중 안료 분산법이 주로 사용된다. 일반적으로 포토레지스트와 같은 감광 조성물인 광중합 개시제, 단량체, 바인더 등에 색상을 구현하는 유기 안료가 분산되어 있다. 광중합 개시제는 빛을 받아 라디칼을 발생시키는 고감도 화합물이며, 단량체는 라디칼에 의하여 중합반응 개시 후 고분자 형태로 결합되어 현상 용제에 녹지 않는 형태가 된다. 바인더는 상온에서 액체 상태의 단량체를 현상액으로부터 보호하며, 안료 분산의 안정화 및 적녹청 패턴의 내열성, 내광성, 내약품성 등의 신뢰성을 좌우한다.
현재 칼라 필터 공정에서 발생되는 불량 칼라 필터 기판의 칼라 레지스트는 한번 경화되면 패턴이 잘못된 부분만을 제거하여 수리하는 것이 거의 불가능하며, 또한 칼라 레지스트를 제거할 수 있는 용제가 거의 없었기 때문에 불량 칼라 필터는 수리 등의 재작업을 거치지 않고 바로 대부분 폐기 처리되고 있다.
상기 칼라 레지스트는 네가티브형 레지스트의 특성을 갖고 있는데, 일반적으로 네가티브형 레지스트의 경우 포지티브형에 비해 박리 제거가 어렵기 때문에 네가티브형 레지스트는 강력한 박리 성능이 요구되었다.
이런 이유로 종래에는 무기계 또는 유기계 박리액과 플라즈마를 이용한 RIE(reactive ion etching)을 사용하였다. 그러나, 상기 유기계 박리액의 경우 무기계 박리액 보다 처리 시간이 길며, 칼라 필터 상부에 올라가는 오버코팅 재료에 대해서 박리에 어려움이 있었다. 무기계 박리액의 경우 유기계 박리액에 비해 안정성이 떨어져 장시간 사용시 무기염이 액 중에서 석출되어 사용시 세심한 주의를 요해야하는 불편함이 존재하였다. 유기계 박리액의 예를 들면, 일본특허 공개공보 소51-72503호에 개시되어 있고, 스트리퍼가 유럽특허 공보 제 0119337호에 개시되어 있다.
또한, 유기계 박리액에서의 박리의 어려움을 해소하기 위해 일부 특허에서는 유기용제에 잘 녹는 무기염을 사용하여 오버코팅 재료에 대한 박리 성능을 높이는 방법이 고안되었으나, 무기계 박리액의 박리 시간에 미치지 못하는 단점이 있었다. 예를 들면 유기계 박리액의 경우 한국특허공개 제2005-0006980호에 개시되어 있다.
또한, 플라즈마를 이용한 RIE(reactive ion etching)을 이용한 방법으로서, 일반적인 습식 에칭으로는 제거가 불가능한 경화된 칼라 레지스트의 에칭은 O2-RIE, SF6-RIE를 연속적으로 사용하여 제거하는 방법이 미국특허 제 5,756,239호에 개시되어 있다. 또한, 흡수층으로 폴리에스터, 폴리아미드, 노블락 레진을 사용하고 장벽층으로는 폴리실란, 폴리실록산, 유기실리콘 화합물, 실리카, 실리콘 니트리드의 혼합물을 사용하는 경화된 칼라 레지스트에 대하여, 흡수층은 산소를 이용한 플라즈마로 제거하고 장벽층은 육불화황이나 삼불화질소를 이용한 RIE을 사용하는 방법이 미국특허 제 5,059,500호에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 플라즈마를 이용한 칼라 필터의 에칭은 고진공, 고에너지가 필요하며, 공정조건을 잡기가 어려우며, 대면적에는 사용하기 어렵다는 점과 장비의 고가 등과 같은 단점을 가지고 있다.
이와 같이, 종래의 칼라 레지스트 제거방법으로는 안정적으로 대량의 칼라 레지스트 및 오버코팅 재료를 제거하는 것이 곤란하거나, 작업자들의 안전성이 문제되거나, 생산성 또는 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 칼라 레지스트를 안전한 방법을 통해 대량으로 제거하는 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여, 티에프티 엘시디의 칼라 필터 제조공정 중에 사용되는 칼라 레지스트 및 오버코트를 안전하게 다량으로 제거하기 위한 박리액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 제거된 후 폐기되었던 칼라 레지스트를 재사용할 수 있게 하는, 칼라 레지스트 박리액 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명은 (a) 무기 알칼리 하이드록사이드, 암모늄하이드록사이드, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬 암모늄 하이드록사이드 및 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하이드록사이드 화합물 1 내지 20 중량%; (b) 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬렌글리콜에테르 및 알킬렌 글리콜로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 화합물 1 내지 70 중량%; (c) 하이드록실아민 0.5 내지 10 중량%; (d) 알콕시알킬아민 0.5 내지 50 중량%; 및 (e) 잔량의 물을 포함하는, 칼라레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
상기 조성물은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 디알킬렌글리콜 디알킬에테르 또는 알킬렌글리콜 디알킬 에테르 1 내지 30 중량%, 무기염 화합물 0.05 내지 10 중량%, 및 극성용제 1 내지 55 중량%로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 종래보다 칼라 레지스트 및 오버코트를 효과적으로 제거하고 대부분 폐기되었던 칼라 필터 기판을 재사용하기 위한 연구를 거듭한 결과, 특정 조성을 가진 박리액 조성물을 이용하면 칼라 레지스트 및 오버코트를 용이하게 제거할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 본 발명의 박리액 조성물에 사용되는 하이드록사이드 화합물은 무기 알칼리 하이드록사이드, 암모늄 하이드록사이드, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬 암모늄 하이드록사이드 및 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다. 칼라 필터 공정은 잔류 금속에 큰 영향을 받지 않으므로, 무기계 알칼리 하이드록사이드도 사용이 가능한 것이다. 상기 하이드록사이드 화합물의 함량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 20 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량이 1 중량% 미만이면 칼라 레지스트를 구성하는 고분자 성분으로의 침투 능력이 떨어져 칼라 레지스트를 완전하게 제거하기 어렵고, 20 중량%를 초과하면 기타 용제의 성분 비율이 떨어져 오히려 제거 시간이 길어지는 악영향을 끼치게 된다. 또한, 알킬 암모늄 하이드록사이드 및 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드는 안정하지 못하므로 물에 녹아 있는 상태로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무기 알칼리 하이드록사이드는 리튬 하이드록사이드(lithium hydroxide), 나트륨 하이드록사이드(sodium hydroxide), 포타슘 하이드록사이드(potassium hydroxide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 상기 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬 암모늄 하이드록사이드는 테트라에틸 암모늄 하이드록사이드(tetraethyl ammonium hydroxide), 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide), 테트라부틸 암모늄 하이드록사이드(tetrabutyl ammonium hydroxide), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드는 벤질트리메틸암모늄하이드록사이드(benzyltrimethyl ammonium hydroxide)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬렌 글리콜 에테르(alkyleneglycol ether) 및 알킬렌 글리콜(alkylene glycol)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 화합물은 칼라레지스트에 대한 용해력과 표면장력을 저하시키는 능력이 뛰어나서 들떠있는 칼라레지스트와 유리면 사이에 작용하는 표면장력을 저하시켜 손쉽게 칼라레지스트가 스트립되도록 하며, 또한 상기 스트립된 칼라레지스트의 바인더나 폴리머 등을 용해하는 기능을 한다. 상기 알킬렌 글리콜 에테르의 사용량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 70 중량%가 바람직하며, 이때 그 함량이 1 중량% 미만이면 칼라 레지스트를 완전하게 제거하기 어렵고, 70 중량%를 초과하면 박리액의 극성이 떨어져 오버코팅 재료인 아크릴 수지나 폴리이미드 수지를 용해하는 성능이 떨어지는 단점이 있다. 본 발명에서 사용하는 알킬렌 글리콜 에테르는 에틸렌글리콜모노부틸에테르(ethyleneglycol monobutylether), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(diethylene glycol monobutylether), 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르(triethyleneglycol monobutylether), 에틸렌글리콜모노메틸에테 르(ethyleneglycol monomethylether), 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(diethyleneglycol monomethylether), 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르(triethyleneglycol monomethylether), 에틸렌글리콜모노에틸에테르(ethyleneglycol monoethylether), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol), 헥실렌 글리콜(hexylene glycol), 글리세롤(glycerol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 하이드록실아민(hydroxylamine)은 칼라 레지스트를 구성하는 고분자에침투하고 칼라 레지스트를 유기 기판으로부터 분리하는 기능을 하며, 안료성분을 분해하는 역할을 한다. 즉, 이러한 하이드록실 아민의 경우 수용성 아민 과 함께 쓰일 경우 하이드록실 라디칼 또는 아미늄 라디칼등을 생성시키기 용이한 조건을 제공하여 용해가 쉽지 않은 안료 성분을 서서히 분해 및 산화시켜 공정 시간을 단축 시킬 수 있다. 상기 하이드록실아민의 사용량은 전체 조성물에 대하여 0.5 내지 10 중량%로 사용한다. 그 함량이 0.5 중량% 미만이며 약액의 초기성능을 유지할 수 없어 결과적으로 사용수명이 짧아지는 단점이 있으며, 10 중량%를 초과하면 더 이상 공정시간 단축의 효과를 기대할 수 없게 되게 된다.
상기 알콕시알킬아민은 칼라 레지스트를 구성하는 고분자에 침투하고 칼라 레지스트를 유리 기판으로부터 분리하는 기능을 한다. 상기 알콕시알킬아민의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.5 내지 50 중량%가 바람직하다. 알콕시알킬아민의 함량이 0.5 중량% 미만이면 칼라 레지스트로의 침투력이 약해져 칼라 레지스트가 완전하게 제거되지 못하고 무기 알칼리 하이드록사이드와 층분리가 발생하는 문제점이 있고, 50 중량%를 초과하면 무기 알칼리 금속이온의 활동성을 저해하여 성능을 향상시키지 못하는 문제점이 있다. 상기 알콕시알킬아민은 탄소수 1 내지 4의 알콕시 및 알킬기를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면 에톡시 프로필 아민(ethoxypropyl amine), 메톡시 프로필 아민(methoxypropyl amine), 메톡시 에틸 아민(methoxyethyl amine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 물은 이온 교환 수지를 통해 여과한 순수가 바람직하며, 비저항이 18 (MΩ) 이상인 초순수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 물의 사용량은 박리액 조성물의 잔량으로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 전체 조성물에 대하여 4 내지 49 중량%로 사용한다. 이때, 물의 함량이 4 중량% 미만이면 공정온도에서 상기 조성물의 조성이 변화하여 무기 알칼리 이온이 석출되어 상기 칼라필터용 박리액 조성물의 가사시간의 저하를 초래하는 문제점이 발생하고, 49 중량%를 초과하면 공정 온도에서 물의 증발로 인해 상기 칼라필터용 박리액 조성물의 손실이 많아지는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 레지스트 제거 기능을 더욱 향상시키기 위해, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 디알킬렌글리콜 디알킬에테르 또는 알킬렌글리콜 디알킬 에테르 1 내지 30 중량%, 알콕시알킬아민을 제외한 수용성 아민 0.5 내지 50 중량%, 무기염 화합물 0.05 내지 10 중량% 및 극성용제 1 내지 55 중량%로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
상기 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 디알킬렌글리콜 디알킬에테르(dialkyleneglycol dialkylether) 및 알킬렌글리콜 알킬에테르(alkyleneglycol alkylether)는 용해도 지수 (Solubility Parameter)가 오버코팅 재료인 아크릴 수지 또는 이미드 수지와 비슷하여 약액 중 유리기판으로부터 벗겨진 오버코팅 고분자 재료를 안정하게 용해할 수 있는 역할을 한다. 상기 디알킬렌글리콜 디알킬에테르는 디메틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르(diethyleneglycol dimethylether), 디에틸렌글리콜 디에틸에테르(diethyleneglycol diethylether), 디에틸렌글리콜 디프로필에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르, 디부틸렌글리콜 디부틸에테르, 디프로필렌글리콜 디메틸에테르(dipropyleneglycol dimethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다. 상기 알킬렌글리콜 디알킬에테르는 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디부틸에테르, 에틸렌글리콜 디프로필렌글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 디알킬렌글리콜 디알킬에테르 또는 알킬렌글리콜 디알킬 에테르의 사용량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 30 중량%가 바람직하며, 이때 그 함량이 1 중량% 미만이면 칼라 레지스트 및 오버코팅 재료를 박리하는 성능이 떨어지며, 30 중량%를 초과하면 무기 알칼리 금속이온의 활동성을 저해하며 석출이 발생하면서 성능 향상이 기대되지 않는다.
상기 수용성 아민은 n-메틸메탄올아민, 디에틸아미노 프로필 아민(diethylamino propylamine), 비스 2-메톡시에틸아민(bis(2-methoxyethyl)amine), 모노에탄올아민, 에틸렌디아민, 모노메탄올아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 상기 무기염은 상기 하이드록사이드 화합물과 함께 사용하여 레지스트 제거력의 상승효과를 기대할 수 있다. 특히, 무기염을 알킬 암모늄 하이드록사이드 및 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드와 함께 사용할 경우 오버코팅 재료인 아크릴 수지 및 폴리이미드 수지에 대한 침투 및 팽윤 특성을 상승시켜 제거 시간을 현저히 앞당길 수 있는 장점이 있다. 상기 무기염의 사용량은 전체 조성물에 대해서 0.05 내지 10 중량%인 것이 바람직하며, 이때 그 함량이 0.05 중량% 미만이면 오버코팅 재료에 대한 제거력 상승효과를 기대할 수 없으며, 10 중량%를 초과하면 박리액 조성물 중 최대로 포함 가능한 잔량의 물에 대해서도 포화 한계를 넘어서 석출이 빨리 일어나 장비 문제를 일으킬 수 있다. 본 발명에서 사용하는 무기염은 포타슘 아세테이트(potassium acetate), 포타슘 나이트레이트(potassium nitrate), 포타슘 카보네이트(potassium carbonate), 포타슘 피로포스페이트(potassium pyrophosphate), 포타슘 올레이트(potassium oleate), 포타슘 벤조에이트(potassium benzoate), 포타슘 라우레이트(potassium laurate), 포타슘 터트-부톡사이드(potassium tert-butoxide), 포타슘 설페이트(potassium sulfate), 포타슘 소르베이트(potassium sorbate), 포타슘 아미노 벤조에이트(potassium aminobenzoate), 포타슘 디설페이트(potassium disulfate), 포타슘 시아네이트(potassium cyanate), 포타슘 설피드(potassium sulfide), 포타슘 자이렌 설포네이트(potassium xylenesulfonate), 소듐 자이렌설포네이트(sodium xylenesulfonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용하는 상기 극성용제는 칼라레지스트에 대한 침투력과 용해력이 뛰어나서 칼라레지스트의 고분자 사이에 침투하여 팽윤현상을 일으킨다. 극성용제의 사용량은 전체 조성물에 대하여 1 내지 55 중량%가 바람직하며, 이때 그 함량이 1 중량% 미만이면 칼라 레지스트를 완전하게 제거하는데 현저히 시간이 늘어나고, 55 중량%를 초과하면 무기 알칼리 하이드록사이드 화합물과의 용해도 저하하여 성능 향상이 기대되지 않는다. 본 발명에서 사용하는 극성용제는 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide), 디에틸설폭사이드(diethylsulfoxide), 디프로필설폭사이드(dipropylsulfoxide), 설포란(sulfolane), n-메틸피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone), 피롤리돈(pyrrolidone), n-에틸피롤리돈(n-ethyl pyrrolidone) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하다
이상과 같이, 본 발명은 상기한 하이드록사이드 화합물, 알킬렌글리콜에테르, 하이드록실아민, 알콕시알킬아민을 함유하는 수용성 아민, 디알킬렌글리콜 디알킬에테르 또는 알킬렌글리콜 디알킬 에테르 및 물을 특정함량으로 사용하고, 추가로 무기염 화합물, 및 극성용제를 더 사용하여, 각 성분들의 상승효과에 의해 칼라레지스트 및 오버코팅재료를 단시간 내에 쉽게 제거할 수 있으며, 특히 칼라레지스트 패턴의 제거가 용이하여 기존에는 대부분 폐기되었던 칼라필터 기판를 재사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 바람직한 조성물은 하이드록사이드 화합물, 알킬렌글리콜에테르, 하이드록실아민, 알콕시 알킬 아민, 디알킬렌글리콜 디알킬에테르 또는 알킬렌글리콜 디알킬 에테르, 무기염, 극성용제 및 물을 포함하는 조성일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 칼라 레지스트 박리액 조성물은 칼라 레지스트 및 오버코팅 재료를 짧은 시간 내에 용이하게 제거할 수 있으며, 후속의 린 스 공정에서 이소프로필알콜, 디메틸설폭사이드와 같은 유기용제를 사용할 필요 없이 물만으로 린스할 수 있는 장점이 있고, 특히 레지스트 패턴의 제거가 가능하여 칼라필터 기판을 재사용할 수 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것이 아님은 물론이다.
하기 실시예에 있어서 별도의 언급이 없으면 백분율 및 혼합비는 중량을 기준으로 한 것이다.
[실시예 및 비교예]
하기 표 1 및 2에 나타낸 비율로 각 성분을 혼합하여 각각 실시예 및 비교예의 칼라 레지스트 박리액 조성물을 제조하였다.
[표 1]
[표 2]
| 칼라레지스트 박리액 조성물 (중량%) | |||||||||||||||||
| 비교예 | 하이드록사이드 | 알킬렌글리콜 에테르 |
디알킬렌글리콜 디알킬에테르 |
하이드록실아민 | 수용성 아민 |
극성용제 | 무기염 | 물 | |||||||||
| 1 | TMAH | 6 | MDG | 50 | HDA | 2 | MEA | 10 | 32 | ||||||||
| 2 | TMAH | 6 | HDA | 2 | DMSO | 60 | 32 | ||||||||||
| 3 | TMAH | 6 | DMDG | 60 | PA | 0.2 | 33.8 | ||||||||||
KOH: 포타슘 하이드록사이드
TMAH: 테트라메틸암모늄하이드록사이드
MTG: 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르
MDG: 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르
MG: 에틸렌글리콜 메틸에테르
EG: 에틸렌 글리콜
DMDG: 디에틸렌글리콜 디메틸에테르(diglyme)
EPA: 에톡시 프로필 아민, MEA: 모노 에탄올 아민
HDA: 하이드록실아민
DMSO: 디메틸 설폭사이드, NMP: n-메틸 피롤리돈
PA: 포타슘 아세테이트, PB: 포타슘 벤조에이트, PN: 포타슘나이트레이트,
PC: 포타슘 카보네이트, PBu: 포타슘 부톡사이드, PS: 포타슘 소르베이트
PAB: 포타슘 아미노 벤조에이트
EGDE: 에틸렌글리콜디메틸에테르
[실험예]
상기 실시예 1-24 및 비교예 1-3에서 제조한 칼라레지스트 박리액 조성물에 대한 성능평가를 하기 공정의 칼라 필터 기판을 사용하여 다음과 같이 칼라레지스트 제거 시험을 실시하였다.
시편 제조
하부에 Cr/CrOx이 증착되어 있는 LCD corning glass에 칼라필터 패턴을 만들 고, 칼라 레지스트는 적, 녹, 청의 순서로 각각 다음의 사진공정을 이용하여 도포하였다. 범용적으로 사용되는 칼라 레지스트 조성물 (동진쎄미켐 사제, 상품명: DCR-725S)을 스핀 코팅하여 최종 막두께가 1.7 ㎛가 되도록 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트에서 상기 레지스트막을 90 ℃에서 120초간 프리베이크(pre-bake)하였다. 계속해서, 노광하고 1% 수산화칼륨(KOH) 현상액으로 상온에서 60초 현상한 후 오븐에서 상기 패턴이 형성된 시편을 220 ℃에서 20분간 하드 베이크하였다.
이렇게 칼라필터가 완성된 시편 위에 다시 오버코팅재료로 사용되는 폴리이미드 또는 폴리아크릴을 스핀코팅 방법으로 코팅하여 최종 막두께가 3㎛ 가 되도록 도포하였다. 이어서, 핫 플레이트에서 상기 레지스트막을 90 ℃에서 120초간 프리베이크(pre-bake)하였다. 계속해서, 노광하고 1% 수산화칼륨(KOH) 현상액으로 상온에서 60초 현상한 후 오븐에서 상기 패턴이 형성된 시편을 220 ℃에서 20분간 하드 베이크(hard bake)하였다.
칼라
레지스트
제거 시험
상기 제조된 시편을 온도 70 ℃에서 칼라 레지스트 제거 및 오버코팅재료 제거를 위한 박리액 조성물에 침지하여 기판에서 칼라레지스트 및 오버코팅이 완전히 박리되는 시간을 측정하였다. 계속하여, 상기 시편을 칼라레지스트 박리액 조성물로부터 꺼낸 후, 초순수로 수세하고 질소가스로 건조하고, 패턴내에 칼라레지스트가 잔류하는지 여부를 올림푸스 현미경으로 100배로 확대하여 검사하여 칼라 레지스트가 기판내 잔류하는 여부를 관찰하였다. 하기 표 3은 오버코팅재료 및 칼라레지스트가 완전히 박리되어 잔사가 발견되지 않는 시간을 측정하여 나타내었다.
[표 3]
| 번호 | 제거시간 | |
| 실시예 | 1 | 3분 30초 |
| 2 | 3분 30초 | |
| 3 | 4분 | |
| 4 | 4분 | |
| 5 | 3분 30초 | |
| 6 | 3분 | |
| 7 | 4분 | |
| 8 | 6분 | |
| 9 | 6분 | |
| 10 | 6분 | |
| 11 | 6분 | |
| 12 | 6분 | |
| 13 | 7분 | |
| 14 | 6분 | |
| 15 | 7분 | |
| 16 | 7분 | |
| 17 | 7분 | |
| 18 | 7분 | |
| 19 | 6분 | |
| 20 | 7분 | |
| 21 | 8분 | |
| 22 | 7분 | |
| 23 | 7분 | |
| 24 | 7분 | |
| 비교예 | 1 | 60분 |
| 2 | 30분 | |
| 3 | 15분 |
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본원의 실시예는 칼라레지스트 제거성능이 비교예에 비해 매우 우수함을 알 수 있으며, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르 및 에톡시 프로필 아민 등은 개별적으로 각각 제거 성능 향상에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 특히, 포타슘 염 및 디에틸렌글리콜 디메틸에테르 및 에톡시 프로필 아민 등이 첨가된 실시예의 경우 성능이 5배에서 10배까지 향상될 수 있음을 알 수 있다.
반면, 비교예 1, 2의 포타슘 염이 첨가되지 않은 경우 제거 성능을 거의 기대할 수 없었다. 또한, 비교예 3의 경우도 본원의 아민 및 알킬렌글리콜 에테르 화합물이 포함되지 않아 박리성능이 떨어짐을 알 수 있다.
Claims (10)
- (a) 무기 알칼리 하이드록사이드, 암모늄 하이드록사이드, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬 암모늄 하이드록사이드 및 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하이드록사이드 화합물 1 내지 20 중량%;(b) 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬렌글리콜에테르 및 알킬렌 글리콜로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 화합물 1 내지 70 중량%;(c) 하이드록실아민 0.5 내지 10 중량%;(d) 알콕시알킬아민 0.5 내지 50 중량%; 및(e) 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 칼라레지스트 박리액 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 무기 알칼리 하이드록사이드는, 리튬 하이드록사이드, 나트륨 하이드록 사이드, 포타슘하이드록사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬 암모늄 하이드록사이드가 테트라에틸 암모늄 하이드록사이드, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 테트라부틸 암모늄 하이드록사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 페닐알킬 암모늄 하이드록사이드는 벤질트리메틸 암모늄 하이드록사이드인 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 알킬렌 글리콜 에테르 또는 알킬렌 글리콜은 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥실렌 글리콜, 글리세롤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 알콕시알킬아민이 에톡시프로필 아민, 메톡시 프로필 아민, 메톡시 에틸아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 디알킬렌글리콜 디알킬에테르 또는 알킬렌글리콜 디알킬 에테르 1 내지 30 중량%, 알콕시알 킬아민을 제외한 수용성 아민 0.5 내지 50 중량%, 무기염 화합물 0.05 내지 10 중량% 및 극성용제 1 내지 55 중량%로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 성분을 더 포함하는 것인, 칼라레지스트 박리액 조성물.
- 제 6항에 있어서,상기 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 갖는 디알킬렌글리콜 디알킬에테르가 디메틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디프로필에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸에테르, 디부틸렌글리콜 디부틸에테르, 디프로필렌글리콜 디메틸에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
- 제 6항에 있어서, 상기 수용성 아민이 n-메틸메탄올아민, 모노에탄올아민, 모노메탄올아민, 에틸렌디아민, 디에틸아미노 프로필 아민, 비스 2-메톡시에틸아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
- 제 6항에 있어서,상기 무기염은 포타슘 아세테이트, 포타슘 나이트레이트, 포타슘 카보네이 트, 포타슘 피로퍼스페이트, 포타슘 올레이트, 포타슘 벤조에이트, 포타슘 라우레이트, 포타슘 터트-부톡사이드, 포타슘 설페이트, 포타슘 소르베이트, 포타슘 아미노 벤조에이트, 포타슘 디 설페이트, 포타슘 시아네이트, 포타슘 설피드, 포타슘 자이렌 설포네이트, 및 소듐 자이렌 설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
- 제 6항에 있어서,상기 극성용제가 디메틸설폭사이드, 디에틸설폭사이드, 디프로필설폭사이드, 설포란, n-메틸피롤리돈, 피롤리돈, n-에틸피롤리돈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 레지스트 박리액 조성물.
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