KR101776055B1 - 터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법 - Google Patents

터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법 Download PDF

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Abstract

투명도전막 및 상기 투명도전막 상에 적층된 금속막을 일괄 에칭하기 위한 터치패널용 식각조성물로서, 염산, 금속 염화물, 산화보조제, 부식 억제제 및 물을 포함하는 터치패널용 식각조성물이 제공된다. 또한 상기 조성물을 투명 기재 위에 투명도전층 및 금속층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 금속층 위에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계; 상기 금속층에 터치패널용 식각조성물을 처리하여 상기 금속층 및 상기 투명도전층을 일괄적으로 식각하여 배선 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트를 박리하는 단계를 포함하는 터치패널의 식각방법에 사용하는 기술이 제공된다.

Description

터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법 {ETCHING COMPOSITION FOR TOUCH PANEL AND ETCHING METHOD OF TOUCH PANEL}
본 명세서에 개시된 기술은 터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치패널을 구성하는 투명도전막과 금속막의 일괄 에칭 능력이 탁월하고, 일괄 에칭 과정에서 금속막의 사이드 에칭량이 적어 선폭 제어가 용이한 미세패턴화 터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법이 제공된다.
터치스크린 패널의 투명 전극으로 상용화된 도전막으로서 산화인듐주석막(ITO), 산화인듐아연막(IZO), 산화아연막(ZnO) 등이 있고, 주로 산화인듐주석(ITO)이 이용되고 있으나 재료 자체의 전기 저항이 높기 때문에 상술한 도전막을 투명 전극으로 이용하는 경우 다른 부품과의 양호한 전기적 접촉을 위해 저 저항 배선으로 금속막을 적층하여 사용한다. 이러한 저 저항 배선 재료로는 은, 몰리브덴, 구리 및 이들의 합금과 같은 금속 재료가 사용된다.
상기 투명도전막과 금속막은 통상적으로 스퍼터링(Sputtering)으로 형성하며, 포토레지스트 형성 공정 및 선택적인 에칭 공정을 통해 원하는 패턴을 형성하게 되는데, 예를 들어 일본 공개특허 2012-164079 (공개일자 2012년 8월 30일)에는 하지층 투명도전막의 에칭을 최소화하면서 은, 몰리브덴, 구리 등의 금속막을 선택적으로 패터닝하는 에칭액으로서 물, 인산, 질산 및 초산을 포함하는 금속층용 부식액을 개시하고 있으나, 상기 금속층용 부식액이 투명도전막의 저항변화를 유도할 뿐 아니라 금속막 에칭 후 투명도전막에 대하여 투명도전막용 에칭액을 이용하여 패턴을 형성하는 등 패턴 형성에 총 2회의 에칭 공정과 에칭 공정별로 특정 에칭액이 요구될 뿐 아니라 에칭 공정별 사용되는 에칭액이 투명도전막과 금속막 중 에칭대상이 아닌 나머지 막에 미치는 저항 변화, 에칭 속도 등의 영향력을 추가로 고려하여야 하므로 바람직하지 않다.
또한 전자기기의 내로우 베젤화(Narrow Bezzel) 및 고 정밀화 요구로 인하여 투명도전막과 금속막에 대한 미세패턴화가 요구되는 점도 추가로 고려되어야 한다.
본 발명은 터치패널을 구성하는 투명도전막과 금속막의 일괄 에칭 능력이 탁월한 터치패널용 식각조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 일괄 에칭 과정에서 투명도전막과 금속막에 대한 미세패턴화를 제공하는 터치패널용 식각조성물 및 이를 이용한 터치패널의 식각방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 일괄 에칭 과정에서 금속막의 사이드 에칭량이 적어 선폭 제어가 용이하고, 식각 영역의 금속 재질인 몰리브덴, 알루미늄, 크롬, 은, 팔라듐, 구리 및 이들 합금으로부터의 잔사 발생을 최소화하는 터치패널용 식각조성물 및 이를 이용한 터치패널의 식각방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 투명도전막 및 상기 투명도전막 상에 적층된 금속막을 일괄 에칭하기 위한 터치패널용 식각조성물로서, 염산, 금속 염화물, 산화보조제, 부식 억제제 및 물을 포함하는 터치패널용 식각조성물이 제공된다.
일 구현예에 의하면, 상기 금속 염화물은 염화 제2철 또는 염화 제2구리일 수 있다.
일 구현예에 의하면, 상기 산화보조제는 인산, 황산, 아세트산, 구연산 및 락트산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.
일 구현예에 의하면, 상기 부식 억제제는 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피리딘 및 2-피롤리돈 중에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.
일 구현예에 의하면, 전체 조성물 총 중량 중 상기 염산이 15 내지 25wt%, 상기 금속 염화물이 1 내지 10wt%, 상기 산화보조제가 1 내지 30wt% 및 상기 부식 억제제가 0.1 내지 10wt% 범위 내로 함유될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 투명 기재 위에 투명도전층 및 금속층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 금속층 위에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계; 상기 금속층에 터치패널용 식각조성물을 처리하여 상기 금속층 및 상기 투명도전층을 일괄적으로 식각하여 배선 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트를 박리하는 단계를 포함하되, 상기 식각조성물은 염산, 금속 염화물, 산화보조제, 부식 억제제 및 물을 포함하는 터치패널의 식각방법이 제공된다.
상기 금속층은 은, 팔라듐, 구리 및 이들의 합금으로부터 선택된 금속층을 사용하여 저 저항의 배선을 구현 할 수 있으나, 투명도전층과의 밀착력이 약하여 내로우 베젤을 구현하기 어렵다. 이를 극복하기 위해서 일 구현예에 의하면, 상기 금속층은 몰리브덴, 알루미늄, 크롬 및 이들의 합금으로부터 선택된 하부 금속층과 은, 팔라듐, 구리 및 이들의 합금으로부터 선택된 상부 금속층의 2층 구조를 갖는 것일 수 있다.
일 구현예에 의하면, 상기 투명도전층은 산화인듐, 산화인듐주석, 산화인듐아연 및 산화아연으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.
일 구현예에 의하면, 상기 식각조성물은 전체 조성물 총 중량 중 상기 염산이 15 내지 25wt%, 상기 금속 염화물이 1 내지 10wt%, 상기 산화보조제가 1 내지 30wt% 및 상기 부식 억제제가 0.1 내지 10wt% 범위 내로 함유된 것일 수 있다.
일 구현예에 의하면, 상기 포토레지스트 도포에 의해 보호된 배선의 폭과 상기 식각조성물의 처리에 의한 식각 후에 형성된 배선의 폭과의 차이가 8㎛ 미만일 수 있다.
일 구현예에 의하면, 상기 식각은 30~50℃의 온도에서 3분 이하로 침지 방식 또는 스프레이 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법을 사용하면, 패턴을 정밀하면서 동시에 효율적으로 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법은 패턴의 배선폭 감소를 제공하면서 동시에 금속 간 단차를 발생시키지 않을 수 있다.
또한 본 발명의 터치패널용 식각조성물 및 터치패널의 식각방법은 금속막의 사이드 에칭량이 적어 선폭 제어가 용이할 수 있다.
또한 본 발명의 조성물은 투명도전막과 금속막을 일괄 에칭하므로 공정관리가 쉽고 양호한 패턴을 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 조성물은 각 성분들을 적정 함량으로 포함함으로써, 식각 영역의 금속 재질인 몰리브덴, 알루미늄, 크롬, 은, 팔라듐, 구리 및 이들 합금으로부터의 잔사 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 식각조성물과 식각 방법은 터치패널을 구성하는 전극에 적용할 때 투명전극과의 밀착력이 우수한 저 저항의 내로우 베젤을 형성할 수 있다.
도 1은 터치패널의 패턴 형성과정(S1 단계, S2 단계, S3 단계)의 각 단계별로 적층 구조의 변화를 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 S1 단계에서 터치패널의 베젤(bezel) 영역을 나타낸 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 식각조성물로 도 1의 S2 단계에서 일괄 식각 처리한 터치패널의 베젤(bezel) 영역을 나타낸 현미경 사진이다.
도 4는 비교예 1의 조성물로 도 1의 S2 단계에서 일괄 식각 처리한 터치패널의 베젤 영역을 나타낸 현미경 사진이다.
이하 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 터치패널을 식각하기 위한 식각조성물을 개시한다. 본 발명의 터치패널용 식각조성물은 터치패널을 구성하는 투명도전막 하지층과 상기 투명도전막 상에 적층된 금속막을 일괄 에칭하는데 유용하다.
본 발명의 터치패널용 식각조성물은 상술한 바와 같은 투명도전막과 금속막의 일괄 에칭을 위해, 물을 기반으로 하여 염산, 금속 염화물, 산화보조제, 부식 억제제를 포함하고, 선택적으로 이 밖의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 터치패널용 식각조성물은 산화제나 알칼리를 다량으로 포함하지 않기 때문에 금속에 대한 부식성이 적다.
본 발명의 터치패널용 식각조성물에서 염산은 투명도전막을 에칭하는 역할을 하며, 묽은 염산 혹은 진한 염산을 사용할 수 있다.
상기 염산은 전체 조성물에 대하여 15~25wt% 포함되는 것이 투명전도막의 에칭 속도를 향상시킬 수 있어 적절하다. 그 함량이 15wt% 미만인 경우 투명전도막의 에칭 속도가 느려 전극 형성이 어려울 수 있으며, 25wt%를 초과하는 경우 투명전도막이 과도하게 에칭되거나 투명전도막 상에 적층된 금속막의 사이드 에칭량이 증가할 수 있다.
상기 금속 염화물은 금속막을 에칭하는 역할을 하며, 염화 제2철 또는 염화 제2 구리일 수 있다.
상기 금속 염화물은 전체 조성물에 대하여 1~10wt% 포함되는 것이 금속막을 적절한 속도로 에칭할 수 있어 적절하다. 그 함량이 1wt% 미만인 경우 금속막의 에칭 속도가 느려 금속 잔사 발생 현상이 나타나거나 금속간 연결에 의해 패턴 형성이 어려울 수 있으며, 10wt%를 초과하는 경우 금속막의 에칭속도가 너무 빨라 원하는 패턴폭을 구현하기 어려울 수 있다. 구체적으로는 전체 조성물에 대하여 1~5wt% 범위 내로 포함될 수 있다.
본 발명의 식각조성물에서 상기 산화보조제는 투명도전막의 에칭을 보조하고 금속막의 에칭을 보조하는 역할을 하며, 무기산 또는 유기산을 사용할 수 있다.
본 발명의 산화보조제는 인산, 황산, 아세트산(초산), 구연산(시트르산), 락트산(젖산) 및 이들의 혼합산일 수 있다.
상기 산화보조제는 전체 조성물에 대하여 1~30wt% 포함되는 것이 금속 잔사 발생 현상이 없고 패턴의 직진성이 양호할 수 있어 바람직하다. 그 함량이 1wt% 미만인 경우 금속 잔사 발생 현상이 증가하거나 패턴의 직진성이 불량할 수 있으며, 30wt%를 초과하는 경우 효과가 더 이상 향상되지 않아 경제성이 없다. 구체적인 예로, 상기 산화보조제는 전체 조성물에 대해 1~10wt%가 혼합될 수 있다.
다만, 산화보조제로서 인산 또는 구연산을 포함하여 사용할 경우 적정량 이하 사용 시 에칭되는 금속의 착화 기능 저하로 인하여 금속 잔사가 발생할 수 있으므로, 인산 또는 구연산을 포함하여 사용할 경우에는 전체 조성물에 대하여 가급적 5wt% 초과량, 예를 들어 5~30wt%로 사용하는 것이 금속 잔사 발생현상을 최소화할 수 있기 때문에 적절할 수 있다.
본 발명의 터치패널용 식각조성물에서 부식 억제제는 터치패널에 사용되는 금속(몰리브덴, 알루미늄, 크롬, 은, 팔라듐, 구리)의 부식을 방지하며, 특히 터치패널 상에 형성된 금속 배선의 부식을 방지하는 역할을 한다. 금속 배선이 부식되면 배선폭이 줄어들어 전류량이 감소되거나 단선되어 회로의 성능을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 터치패널용 식각조성물에서 사용하는 부식 억제제는 산성인 수계 환경 하에서 금속 부식 억제제로 사용되는 것을 쓸 수 있으면 특별한 제한은 없다. 구체적인 예로서, 벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 이미다졸, 4-메틸이미다졸, 5-하이드록시메틸-4-메틸이미다졸, 벤조이미다졸, 3-아미노디아졸, 5-아미노테트라졸과 같은 아졸기를 갖는 유기화합물; 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, 이소부틸아민, t-부틸아민, 이소아밀아민, n-헥실아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 아밀아민, 2-에틸헥실아민, 시클로헥실아민, 알릴아민, 프로파길아민, 에틸렌디아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 1-아미노-2-프로판올, 3-아미노-1-프로판올, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, N,N-디에틸히드록시아민, 메톡시에틸아민, N,N-디에틸에틸렌디아민, N,N,N'N'-테트라메틸에틸렌디아민, 모폴린, 벤질아민, 페네틸아민(phenethylamine), 암모늄카바메이트, 암모늄카보네이트, 테트라에틸 암모늄 바이카보네이트(tetraethylammonium bicarbonate), 테트라에틸 암모늄 부로마이드, 테트라부틸암모늄 하이드록사이드, 폴리에틸렌이민, 폴리비닐아민과 같은 아민기를 갖는 유기화합물; 아지리딘, 아지린, 아제티딘, 아제트, 2-피롤리돈, 피롤, 피리딘, 피페리딘, 아제판, 아제핀, 아조칸, 아조신 이미다졸리딘, 피라졸리딘, 이미다졸, 벤조이미다졸, 이미다졸린, 피라졸, 인다졸, 피라졸린, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 피페라진, 헥사히드로-피리미딘, 헥사히드로-피리다진, 인돌, 이소인돌, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴나졸린, 벤조피라진, 아크리딘, 벤조퀴놀린과 같은 불포화된 고리 구조를 갖는 유기화합물을 사용할 수 있다. 구체적인 실시 형태에서는 예를 들어, 아졸계 화합물 중에서 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸을 사용할 수 있고, 불포화된 고리 구조를 갖는 유기계 화합물 중에서 피리딘, 2-피롤리돈을 사용할 수 있고, 혹은 아민계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 부식 억제제는 전체 조성물에 대하여 0.1~10wt% 포함되는 것이 금속막을 과에칭하는 현상을 억제시키면서 금속막 간 단차를 줄여줄 수 있어 적절하다. 그 함량이 0.1wt% 미만인 경우 금속막의 과다 에칭으로 사이드 에칭량이 많아 원하는 패턴폭의 구현이 어려울 수 있으며, 10wt%를 초과하는 경우 투명도전막 혹은 금속막의 에칭 속도가 느려지거나 혹은 부식 억제제의 효과가 더 이상 향상되지 않기 때문에 경제성이 없다. 구체적인 예로, 상기 부식 억제제는 전체 조성물에 대해 2~5wt%, 혹은 2~3wt%가 혼합될 수 있다.
본 발명의 터치패널용 식각조성물의 일 구체적인 실시 형태에서는 상기 염산의 전술한 범위 내 사용량이 상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와, 상기 부식 억제제의 총 함량보다 과량이 되도록 사용한다. 다시 말해, 상기 터치패널용 식각조성물내 상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와, 상기 부식 억제제의 총량은 염산의 적절한 사용량 상한치인 25wt%를 초과하지 않는 것이 적절한 것으로, 본 발명의 터치패널용 식각조성물의 작용 원리에 관하여 특정한 어떤 이론에 얽매이고자 하는 의도는 아니지만, 단지 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 설명해보면, 상기 염산 대비 상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와, 상기 부식 억제제의 함량이 전술한 범위에 있을 때면 투명도전막과 금속막을 일괄 에칭함에 있어 투명도전막의 에칭효율과 속도, 그리고 금속막의 에칭효율과 속도를 적절하게 제어하면서 식각 목적을 달성하므로 바람직하다. 반면에 상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와, 상기 부식 억제제의 총 함량보다 염산 사용량이 소량일 때에는 후술하는 비교예 3 혹은 비교예 6, 비교예 7 등에서 보듯이, 에칭 속도가 느려 미에칭 현상이 발생하거나, 금속막 에칭 속도가 너무 빨라 원하는 패턴폭을 구현하기 어려울 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 이러한 금속 염화물과 산화보조제와 부식 억제제의 총 함량은 전체 조성물 총 중량 중 8 내지 17wt%을 차지하면 적절하다.
상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와 상기 부식 억제제의 총 함량이 이 범위에 있을 때면 배선폭 감소가 8㎛ 미만이면서 금속막 단차가 발생하지 않고 나아가 금속 잔사 발생 현상을 최소화할 수 있으므로 바람직하다. 반면에 상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와 상기 부식 억제제의 총 량이 8 wt% 미만일 때에는 금속 잔사 발생 현상이 증가하거나 패턴의 직진성을 기대할 수 없는 등 일괄 식각효과가 충분하게 발휘되기 어려우며, 17wt%를 초과하여도 금속막의 에칭속도 제어가 어렵거나 조성물의 일괄 식각 효과가 더 이상 향상되지 않기 때문에 경제성이 없다.
본 발명의 터치패널용 식각조성물은 전술한 성분 외에 물만을 포함하는 구성, 즉 전술한 성분들에 더하여 잔량 물로 이루어질 수 있고, 전술한 성분과 물 이외에 이 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 이 분야의 기술자에게 공지된 내용이므로 상술하지 않는다. 본 발명의 터치패널용 식각조성물에 사용될 수 있는 물은 이 기술 분야에서 흔희 사용되는 순수나 초순수 등급을 사용하면 적절하나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 식각조성물이 수용액 형태로 사용됨으로써, 염산, 금속 염화물, 산화보조제 및 부식 억제제가 안정하고 균일한 형태로 물에 용해되어 존재할 수 있다. 물은 전체 조성물에 대해 24.9~82.9wt%가 혼합될 수 있다. 물의 양이 상기 범위 미만이면 상기 첨가제 성분들이 완전히 용해되지 않고 일부 석출이 발생할 수 있고, 상기 범위 초과이면 상기 첨가제 성분을 적정량 포함할 수 없다. 일례로, 물은 전체 조성물에 대해 56wt% 초과 내지 72wt% 이하 함량 범위로 혼합될 수 있고, 구체적인 예로, 전체 조성물에 대해 63~72wt%가 혼합될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는 전술한 조합의 조성을 지니는 터치패널의 식각조성물을 제공하는데, 이를 이용하여 터치패널을 구성하는 투명도전막 하지층과 상기 투명도전막 상에 적층된 금속막을 일괄하여 식각할 수 있다. 이러한 식각 처리는 터치패널을 본 발명의 식각조성물에 침지하거나 터치패널에 본 발명의 식각조성물을 분무하는 것으로 간단히 적용할 수 있으며, 산화제, 강알칼리, 다량의 유기 용매를 사용하지 않는 수계 조성물을 이용하므로 유해성, 안정성과 관리 면에서 우수하고 친환경적이다. 나아가 본 발명의 조성물의 바람직한 실시 형태에서는 잔사 발생이나 처리 대상 금속막 표면의 원치않는 식각으로 인한 선폭 감소를 최소화할 수있다. 예를 들어 본 발명의 구체적인 실시 형태에서는 30~50℃ 범위의 공정 조건에서 빠른 속도, 예를 들어 3 분 이하의 처리 시간으로 식각이 가능하다. 본 발명의 더욱 구체적인 실시 형태에서는 40~45℃ 범위의 공정 조건에서 예를 들어 20초 내지 1 분 이하의 처리 시간으로 식각이 가능하다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 투명 기재 위에 형성된 투명도전층 하지층과 상기 투명도전층 상에 적층된 금속층을 일괄 식각하는 방법을 제공한다. 이 방법은 (1) 투명 기재 위에 투명도전층 및 금속층을 순차적으로 형성하는 단계; (2) 상기 금속층 위에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계; (3) 상기 금속층에 터치패널용 식각조성물을 처리하여 상기 금속층 및 상기 투명도전층을 일괄적으로 식각하여 배선 패턴을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 포토레지스트를 박리하는 단계를 포함한다. 이때 상기 식각조성물로는 전술한 본 발명의 터치패널용 식각조성물을 사용할 수 있다.
이하 도 1을 참조하여 본 발명의 터치패널의 식각 방법을 설명한다. 도 1은 터치패널의 패턴 형성과정(S1 단계, S2 단계, S3 단계)의 각 단계별로 적층 구조의 변화를 나타낸 모식도이다. 본 발명의 식각 방법은 도 1의 S3로서 나타낸 것과 같은 구조를 형성하는데 사용될 수 있는데, 특히 투명도전층(2)과 하부 금속층(3) 및 상부 금속층(4)을 일괄 식각하는데 유용하다.
본 발명을 이용하여 도 1에 예시한 구조를 형성하도록 식각하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 식각 방법에서 상기 투명 기재로는 이 기술 분야, 예를 들어 터치스크린 디스플레이 분야에서 흔히 사용하는 투명 합성 수지를 사용할 수 있다. 일부 예를 들어보면, 상기 투명 기재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리메틸렌메타크릴레이트 등의 아크릴계 수지를 사용할 수 있다. 상기 투명 기재의 종류 선정과 두께, 표면의 처리 등은 이 분야에서 통상적으로 쓰이는 것을 사용할 수 있다. 그 방법 또한 이 분야에서 흔히 사용되는 방법을 이용할 수 있으므로 여기서는 상술하지 않는다.
본 발명의 식각 방법에서 (1) 단계는 전술한 투명 기재 위에 투명도전층과 금속층을 순차 적층하는 단계이다. 투명도전층은 전술한 산화인듐주석막(ITO), 산화인듐아연막(IZO), 산화아연막(ZnO)을 사용할 수 있지만 이들로만 한정되는 것은 아니다. 일례로 상용화된 산화인듐, 안티몬 첨가 산화 주석, 불소 첨가 산화 주석, 알루미늄 첨가 산화아연, 칼륨 첨가 산화아연, 실리콘 첨가 산화아연, 산화아연-산화주석, 산화아연-산화인듐-산화마그네슘, 탄소나노튜브(CNT) 등을 사용할 수도 있다. 투명도전층의 적층은 이 기술 분야에서 공지된 방식으로 구현할 수 있는 것으로, 예를 들어 전도성 금속의 증착이나 금속 전구체의 표면 흡착 뒤 환원(전기 분해 등) 또는 도금 등의 공지 기술을 사용할 수 있다. 따라서 적층을 위한 자세한 공정 조건에 관해서는 상술하지 않는다. 본 발명의 일 구체적인 실시 형태에서는 전극 형성 시 전기적 저항과 배선폭 감소를 최소화하기 위하여 상기 투명도전층의 두께를 0.01 내지 0.05㎛로 할 수 있다. 이 경우 전극 형성 시 배선폭 감소를 8㎛ 미만이 되도록 할 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 금속층은 하부 금속층과 상부 금속층의 2층 구조를 갖는 것이 다른 부품과의 전기적 접촉을 위해 저 저항과 투명도전층과의 밀착성 측면을 고려할 때 바람직하다. 상기 하부 금속층 성분으로는, 몰리브덴, 알루미늄, 크롬 및 이들의 합금을 들 수 있으며, 바람직하게는 몰리브덴과 같은 저 저항 성분을 들 수 있다. 상기 상부 금속층 성분으로서 은, 팔라듐, 구리 및 이들의 합금을 들 수 있으며, 바람직하게는 은, 구리와 같은 저 저항 성분을 들 수 있다. 금속층의 적층은 이 기술 분야에서 공지된 방식으로 구현할 수 있는 것으로, 예를 들어 전도성 금속의 증착이나 금속 전구체의 표면 흡착 뒤 환원(전기 분해 등) 또는 도금 등의 공지 기술을 사용할 수 있다. 따라서 적층을 위한 자세한 공정 조건에 관해서는 상술하지 않는다. 본 발명의 일 구체적인 실시 형태에서는 저 저항과 배선폭 감소의 최소화를 위하여 상기 금속층의 총 두께를 0.02 내지 3㎛로 할 수 있다. 이 경우 전극 형성 시 배선폭 감소를 8㎛ 미만이 되도록 할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 금속층을 구성하는 하부 금속층과 상부 금속층의 두께 역시 저 저항과 배선폭 감소의 최소화를 위하여 상기 하부 금속층의 두께를 0.02 내지 1㎛로, 그리고 상부 금속층의 두께를 0.1 내지 2㎛로 할 수 있다.
이어서 (2) 단계는 전술한 금속층에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계이다. 상기 포토레지스트를 도포하는 패터닝에는 이 분야 공지의 기술 및 공정 조건을 당업자가 적절히 선택할 수 있으므로 여기서 상술하지 않는다.
본 발명의 식각 방법에서 이어지는 (3) 단계는 상기 금속층에 전술한 터치패널용 식각조성물을 이용하여 상기 금속막 및 상기 투명도전막을 일괄적으로 식각하여 원하는 형상의 금속 배선으로 바꾸는 패턴 형성 단계이다. 상기 금속층 일부를 제거하여 원하는 형상의 금속 배선으로 바꾸는 패턴 형성을 위한 식각에는 공지 기술의 습식법(예를 들어 에칭)을 사용할 수 있으며, 예컨대 상기 투명도전층과 금속층이 적층된 터치패널을 30~50℃ 온도에서 3분 이하로 침지하고 식각할 수 있으며, 일 구체적인 실시 형태에서는 40~45℃ 온도에서 상기 투명도전층과 금속층이 적층된 터치패널을, 본 발명의 식각조성물에 침지하여, 예를 들어 1분 이내의 시간 동안 침지하고 식각할 수 있다. 필요에 따라서는 상기 금속층에 본 발명의 식각조성물을 30분 이하 동안 배치식 또는 연속식 타입의 스프레이 방식으로 적용하여 식각할 수 있다. 일 구체적인 실시 형태에서는 30~50℃ 온도에서 상기 금속층에 본 발명의 식각 조성물을 배치식 또는 연속식 타입의 스프레이 방식으로 적용하여 식각할 수 있다. 본 발명의 식각조성물을 화학적으로 자극이 덜한 온화한 환경에서 낮은 온도로 비교적 신속하게 식각 처리를 할 수 있는 수단을 제공한다.
본 발명의 식각조성물의 사용 조건(온도, 시간 등)은 특별히 한정되지 않으며, 각 성분의 함량, 농도 및 식각되어야 하는 금속의 종류와 적층 구조 등에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 식각조성물의 온도는 통상 30~50℃ 정도이다. 상기 조성물의 온도를 30℃ 이상으로 함으로써 상기 조성물에 대한 투명도전막과 금속막의 용해성을 향상시킬 수 있다. 상기 조성물의 온도를 50℃ 이하로 함으로써 물의 증발을 억제할 수 있다. 이들로부터 수용액의 온도의 바람직한 범위는 40~45℃이다.
상기 조성물을 터치패널에 접촉시키는 시간은, 상기 조성물의 온도 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 50℃ 정도의 상기 조성물을 이용하여 침지 방식으로 터치패널을 식각하는 경우, 1 내지 30분간 상기 조성물에 침지시킴으로써 양호하게 식각할 수 있다. 다른 예를 들면, 터치패널을 상기 조성물에 40~45℃에서 40~60초간 스프레이 방식으로 접촉시켜 식각할 수도 있다.
본 발명의 식각조성물이 사용된 후, 필요에 따라 물 또는 알코올계 용매로 세정하는 후공정이 수행될 수 있다.
이와 같은 방식으로 투명도전층과 금속층이 일괄 식각된 상태를 나타낸 모식도가 도 1이다. 도 1에 나타낸 본 발명의 구체적인 실시 형태에서는 투명도전층(2)와 하부 금속층(3) 및 상부 금속층(4)이 일괄하여 식각된 형태를 형성하는데, 도 1에서와 같이 하부 금속층(3)과 상부 금속층(4)이 사이드 에칭 없이 일괄 식각된 형태로 형성되면 배선폭 감소가 적으며 금속간 단차 발생이 없는 장점을 제공할 수 있다.
나아가 본 발명의 일괄 식각 방법을 사용함으로써 배선층의 폭 감소, 즉 포토레지스트 도포에 의해 보호된 배선의 폭과 상기 식각조성물의 처리에 의한 식각 후에 형성된 배선의 폭과의 차이가 8㎛ 미만, 구체적으로는 4~7㎛의 바람직한 수준으로 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 식각조성물과 식각 방법은 터치패널을 구성하는 전극에 적용할 때 투명 전극과의 밀착력이 우수한 저 저항의 내로우 베젤을 형성할 수 있다.
[실시예]
이하 본 발명을 다양한 실시예를 통해 보다 상세히 설명하고자 하나, 본 발명의 기술적 사상이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<제조예 1> 적층 구조의 형성 및 패터닝 단계
터치패널의 적층 구조를 다음과 같이 형성하였다. 도레이첨단소재 제조사의 투명 폴리에틸렌테레프탈레이트(제품명 XG7HU7) 125 ㎛ 두께의 양면 자재에 스퍼터링 공정을 통하여 0.03 ㎛두께의 산화인듐층(ITO)을 형성하였다. 이어서 스퍼터링 공정을 통하여 0.02 ㎛ 두께의 몰리브덴 하부층(Mo)을 형성한 다음 0.2 ㎛ 두께의 은 상부층(Ag)을 형성하였다.
상기 은 상부층(Ag) 상에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하였다.
<제조예 2> 식각조성물의 제조
터치패널의 일괄 식각 처리를 위하여, 본 발명에 따른 식각조성물(실시예 1 내지 4) 또는 본 발명에 따르지 않는 식각조성물(비교예 1 내지 7)을 각각 제조하였다. 이들 실시예와 비교예의 식각조성물은 구성 성분을 wt% 단위로 하기 표 1에 정리한 함량으로 포함하였으며 나머지는 물로 구성되었다.
구분 금속 염화물 염산 산화보조제 부식 억제제
실시예 1 5 20 락트산 10 5-아미노테트라졸 2
실시예 2 5 20 인산 5 5-아미노테트라졸 2
실시예 3 5 20 초산 5 5-아미노테트라졸 3
실시예 4 1 20 구연산 5 5-아미노테트라졸 2
비교예 1 5 20 락트산 10 -
비교예 2 5 20 - 5-아미노테트라졸 2
비교예 3 5 10 락트산 10 5-아미노테트라졸 2
비교예 4 5 30 락트산 10 5-아미노테트라졸 2
비교예 5 0.5 20 락트산 10 피리딘 5
비교예 6 15 20 락트산 10 피리딘 5
비교예 7 5 20 락트산 10 벤조트리아졸 12
<실험예> 배선 패턴 형성능 대비
앞서 제조예 1에서 얻은 적층 구조 및 패터닝 결과물을 표 1에 나타낸 실시예와 비교예 식각조성물에 각각 40~45℃에서 40~60초간 침지하여 식각 처리를 수행한 다음 포토레지스트를 박리하였다. 식각 처리 성능의 평가를 위하여, 배선폭 감소 정도, 상부 금속막/하부 금속막의 단차 발생 정도, 금속 잔사 발생여부를 측정하였고, 각각의 항목을 표 2에 나타낸 기준에 따라 평가하였다.
평가 결과를 바탕으로 종합 평가를 실시하였는데, 식각된 터치패널 전극이 전술한 개별 항목 평가 기준 4개를 모두 총족하면 매우 우수, 3개를 충족하면 우수, 1~2개를 충족하면 보통, 전 항목 불충족 또는 본 발명의 해결 목적인 식각 정도(배선폭 감소, 단차 발생량)가 불충분하면 부적합으로 판정하였다.
구분 평가 항목 종합 평가
배선폭 감소(㎛) Ag/Mo 단차(㎛) 금속잔사 발생 패턴 직진성
평가 기준 8 미만 1 이하 없을 것 굴곡없을것
무처리 0 0 - - -
실시예 1 4~5 - - - 매우 우수
실시예 2 6~7 - 유 - 우수
실시예 3 6~7 - - - 매우 우수
실시예 4 3~4 - 유 - 우수
비교예 1 12~13 2~3 - 유 부적합
비교예 2 4~5 - 유 - 보통
비교예 3 미에칭 부적합
비교예 4 15~16 8~10 - - 부적합
비교예 5 미에칭 부적합
비교예 6 12~13 - - - 부적합
비교예 7 미에칭 부적합
표 2의 비교 실험 결과로부터, 터치패널용 식각조성물은 염산, 금속 염화물, 산화보조제와 부식 억제제의 조합 구성을 갖추는 것이 본 발명의 일괄 식각 과제를 해결하는데 필수적이라는 것을 확인할 수 있었다. 예를 들어, 비교예 1과 2의 경우에는 본 발명에 따른 식각조성물과 성분이 공통되지만 산화보조제 혹은 부식 억제제를 포함하지 않기 때문에 배선폭 감소가 적절하지 않거나 금속막 단차 발생이 최소화되지 않은 결과를 보였다. 이는 본 발명의 식각조성물과 식각 방법의 효과가 조합 구성에서 비롯된 효과이지, 어느 일 요소를 배제하고도 발생할 수 있는 효과가 아님을 나타내는 것이다.
실제로, 부식 억제제를 사용하지 않은 비교예 1의 식각조성물을 사용한 경우, 금속막이 과에칭되어 사이드 에칭량이 많아 원하는 패턴폭의 구현이 어려운 결과를 확인하였다. 산화보조제를 사용하지 않은 비교예 2의 식각조성물을 사용한 경우, 금속 잔사 발생 현상이 증가하거나 패턴의 직진성이 불량한 것을 확인하였다.
또한 식각조성물 중의 염산 함량이 15wt% 미만인 비교예 3의 식각조성물을 사용한 경우, ITO 막의 에칭 속도가 느려 전극 형성이 어려운 결과를 확인하였으며, 식각조성물 중의 염산 함량이 25wt% 초과인 비교예 4의 식각조성물을 사용한 경우, ITO 막이 과에칭 되거나 ITO 막 위에 형성된 금속막의 사이드 에칭량이 증가하는 결과를 확인하였다.
나아가 염화 제2 철 또는 염화 제2 구리의 농도가 1 중량% 미만인 비교예 5의 식각조성물을 사용한 경우. 금속막의 에칭 속도가 느려 금속 잔사 발생 현상이 나타나거나, 금속이 연결되어 패턴 형성이 어려운 결과를 확인하였고, 염화 제2 철 또는 염화 제2 구리의 농도가 10 중량%를 초과하는 비교예 6의 식각조성물을 사용한 경우에는, 금속막의 에칭속도가 너무 빨라 원하는 패턴폭을 구현하기 어려운 결과를 확인하였다.
추가로 부식 억제제의 함량이 10 중량%를 초과하는 비교예 7의 식각조성물을 사용한 경우, ITO막 혹은 금속막의 에칭 속도가 느려지거나, 그 이상의 부식 억제제의 효과가 더 향상되지 않기 때문에 경제적이지 않음을 또한 확인하였다.
나아가 표 2의 비교 실험 결과로부터 터치패널의 식각조성물은 식각조성물을 구성하는 성분 중 상기 염산의 사용량이 상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와, 상기 부식 억제제의 총 함량보다 과량이 되도록 사용하는 것이 바람직하다는 점을 확인할 수 있다. 예를 들어, 비교예 3과 6, 7의 경우는 역으로 염산 사용량이 상기 금속 염화물과 상기 산화보조제와 상기 부식 억제제의 총 함량보다 소량인 조성에 해당하며, 이 경우 에칭 속도가 느려 미에칭 현상이 발생하거나, 금속막 에칭 속도가 너무 빨라 원하는 패턴폭을 구현하기 어려운 것을 볼 수 있다. 더 나아가 상기 금속 염화물과, 상기 산화보조제와 상기 부식 억제제의 총 함량이 8 wt% 미만인 비교예 2의 경우는 금속 잔사 발생 현상이 증가하거나 패턴의 직진성을 기대할 수 없는 등 일괄 식각효과가 충분하게 발휘되기 어려운 것을 볼 수 있다.
본 발명에 따른 식각조성물과 식각 방법은 터치패널을 구성하는 전극에 적용할 때 투명 전극과의 밀착력이 우수한 저 저항의 내로우 베젤을 형성할 수 있다. 도 2는 도 1의 S1 단계인 식각 처리를 실시하기 전에 터치패널의 베젤(bezel) 영역을 나타낸 현미경 사진이다. 상기 터치패널은 제조예 1의 적층 구조 및 패터닝과 동일한 것으로 식각조성물로 식각 처리될 부분의 포토레지스트 영역이 현상된 상태이다. 도 2와 동일한 터치 패널을 실시예 1의 식각조성물로 일괄 식각 처리하였을 때의 효과는 도 3에서 볼 수 있는데, 2종의 금속으로 이루어진 금속막 및 투명전극층간의 단차 에칭이 없으며, 회로 직진성도 우수함을 확인할 수 있다. 도 2의 경우 L/S(line/space)가 45.7/14.3㎛에서 도 3의 경우 41.1/19.5㎛로서 내로우 베젤 형성 후 배선폭 감소가 5㎛ 이하로 우수한 결과를 확인할 수 있다.
반면 본 발명에 바람직하지 않은 식각조성물인 비교예 1의 에칭액은 본 발명에 따른 실시예 1에 비하여 배선폭 감소, 전극간 단차 에칭 및 회로 직진성 측면에서 두드러짐을 도 4를 통하여 알 수 있다. 도 2의 경우 L/S(line/space)가 41.1/19.5㎛에서 도 4의 경우 36.5/24.7㎛로서 내로우 베젤 형성 후 배선폭 감소가 20㎛를 초과하는 불량한 결과를 확인할 수 있다.
전술한 설명 및 실시예는 본 발명에 대한 전반적인 이해를 돕기 위한 구체적인 예로서 제시한 설명인 것으로, 본 발명을 전술한 실시 형태에 한정하지 않으며, 관련 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 수정 및 변형을 할 수 있으며, 이들 수정 및 변형 또한 본 발명의 기술 사상에 속하는 것이다.
1 : 투명 기재
2 : 투명도전층
3 : 하부 금속층
4 : 상부 금속층
5 : 포토레지스트

Claims (11)

  1. 투명도전막 및 상기 투명도전막 상에 적층된 금속막을 일괄 에칭하기 위한 터치패널용 식각조성물로서,
    염산, 금속 염화물, 산화보조제, 부식 억제제 및 물을 포함하되,
    상기 염산이 전체 조성물 총 중량 중 15 내지 25wt%이고,
    상기 금속 염화물은 전체 조성물 총 중량 중 1 내지 10wt%이며, 상기 금속 염화물과 상기 산화보조제와 상기 부식 억제제의 총 함량이 전체 조성물 총 중량 중 8 내지 17wt%이며,
    상기 염산의 사용량이 상기 금속 염화물과 상기 산화보조제와 상기 부식억제제의 총 함량보다 과량이며,
    상기 산화보조제는 아세트산, 구연산 및 락트산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 금속막은 몰리브덴, 크롬 또는 이들의 합금으로부터 선택된 하부 금속층과 은, 팔라듐 또는 이들의 합금으로부터 선택된 상부 금속층의 2층 구조를 갖는 것인 터치패널의 내로우 베젤용 식각조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 염화물은 염화 제2철 또는 염화 제2구리인 터치패널의 내로우 베젤용 식각조성물.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 부식 억제제는 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 피리딘 및 2-피롤리돈으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 터치패널의 내로우 베젤용 식각조성물.
  5. 제1 항에 있어서,
    전체 조성물 총 중량 중 상기 염산이 15 내지 25wt%, 상기 금속 염화물이 1 내지 10wt%, 상기 산화보조제가 1 내지 30wt% 및 상기 부식 억제제가 0.1 내지 10wt% 함유된 터치패널의 내로우 베젤용 식각조성물.
  6. 투명 기재 위에 투명도전층 및 금속층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 금속층 위에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계;
    상기 금속층에 터치패널용 식각조성물을 처리하여 상기 금속층 및 상기 투명도전층을 일괄적으로 식각하여 배선 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트를 박리하는 단계를 포함하고,
    상기 포토레지스트 도포에 의해 보호된 배선의 폭(Line/Space)과 상기 식각조성물의 처리에 의한 식각 후에 형성된 배선의 폭(Line/Space)과의 차이가 8㎛ 미만의 내로우 베젤을 제공하며,
    여기서 상기 식각조성물은 염산, 금속 염화물, 산화보조제, 부식 억제제 및 물을 포함하고, 상기 염산이 전체 조성물 총 중량 중 15 내지 25wt%이고,
    상기 금속 염화물은 전체 조성물 총 중량 중 1 내지 10wt%이며, 상기 금속 염화물과 상기 산화보조제와 상기 부식 억제제의 총 함량이 전체 조성물 총 중량 중 8 내지 17wt%이며,
    상기 염산의 사용량이 상기 금속 염화물과 상기 산화보조제와 상기 부식억제제의 총 함량보다 과량이며,
    상기 산화보조제는 아세트산, 구연산 및 락트산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 금속층은 몰리브덴, 크롬 또는 이들의 합금으로부터 선택된 하부 금속층과 은, 팔라듐 또는 이들의 합금으로부터 선택된 상부 금속층의 2층 구조를 갖는 것인 터치패널의 베젤 영역 식각방법.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 투명도전층은 산화인듐, 산화인듐주석, 산화인듐아연 및 산화아연으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 터치패널의 베젤 영역 식각방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 식각조성물은 전체 조성물 총 중량 중 상기 염산이 15 내지 25wt%, 상기 금속 염화물이 1 내지 10wt%, 상기 산화보조제가 1 내지 30wt% 및 상기 부식 억제제가 0.1 내지 10wt% 함유된 것인 터치패널의 베젤 영역 식각방법.
  10. 삭제
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 식각은 30~50℃의 온도에서 3분 이하로 침지 방식 또는 스프레이 방식으로 수행되는 터치패널의 베젤 영역 식각방법.
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JP2004256901A (ja) 2003-02-27 2004-09-16 Mec Kk 銅又は銅合金のエッチング液及びそれを用いる電子基板の製造方法
JP2013089731A (ja) * 2011-10-17 2013-05-13 Kanto Chem Co Inc エッチング液組成物およびエッチング方法

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