KR20000006831A - 수용성 포지티브 스트리퍼의 조성 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속이나 유리·고분자막 등의 표면식각 또는 인쇄기능을 목적으로 고체면의 표면에 부착시킨 포지티브 감광제를 필요에 따라 제거시키는데 사용되는 스트리퍼의 한 종류로 수용성 스트리퍼의 조성과 수용성 스트리퍼를 안정적으로 조제하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 스트리퍼의 조성을 구성하는데 있어서, 스트리퍼의 조성을 환경친화적인 수용성으로 유지하는데 주요 활성성분을 상호보완할 수 있는 성격으로 분할하는 방식을 택하고 있다.

Description

수용성 포지티브 스트리퍼의 조성{Aqueous positive stripper composition}

본 발명은 금속, 유리, 고분자 표면의 식각(etching) 기능, 또는 인쇄기능 유지의 목적으로 쓰인 포지티브 감광제를, 반대로 제거하는데 사용되는 포지티브형 스트리퍼(positive stripper)의 조성에 관한 것이다.

감광제는 일반적으로 반도체 웨이퍼의 미세 회로의 형성을 비롯하여, 인쇄 회로기판의 회로선 형성이나 액정 디스플레이어의 마이크로 셀을 만드는 분야에, 그밖에 유리나 스텐레스 스틸(SUS)의 표면에 화상(image)을 형성시켜 주는 분야 등 다양한 식각공정 분야에 사용되고 있다. 감광제는 감광제 성분이 기재(substrate)의 표면에 잔류하는 화상영역(image area)과 비화상영역(non-image area)의 구별을 거쳐 기재의 표면이 노출된 곳을 부식액으로 부식시키는 순서에 의해 미세 회로 형성을 구현시키는데 사용된다. 기재의 부식과정 이후, 감광제로 보호를 받는 영역의 표면에서 보호막인 감광제를 제거할 필요가 있는데, 이 공정에 스트리퍼가 사용된다. 포지티브형 감광제의 제거에는 포지티브 스트리퍼가 사용되고, 네가티브형 스트리퍼의 제거에는 네가티브 스트리퍼가 사용되는 것이 일반적이다.

본 발명은 반도체의 웨이퍼 식각용 감광제의 스트리퍼로 사용 가능하고, 액정 디스플레이어의 마이크로 셀 형성 목적의 감광제 스트리퍼로도 사용 가능하며, 인쇄회로기판, 인쇄용 피에스판 등 보다 범용적으로 넓게 쓰일 수 있는 다목적의 기능을 가지는 스트리퍼의 조성을 개발하는데 초점을 두고 있다. 스트리퍼의 적용 예중 어려운 분야의 하나가 인쇄용 피에스판의 재가공에 사용되는 스트리퍼의 개발인데, 바로 이 인쇄용 피에스판 재가공의 어려운 점은 금속판(알루미늄판) 위에 잔류하는 수지성분(감광제와 인쇄잉크)을 제거시켜야 된다는 점이다. 즉, 한번 사용한 인쇄용 피에스판에는 감광제 외에 인쇄잉크가 금속판 표면에 같이 붙어 있기 때문에 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이어 표면의 감광제보다는 제거가 여의치 않다는 것이다. 이는 여러 형태의 고형분 군이 기재의 표면에 건조상태로 부착되어 있어 이의 제거가 단순하지 않은 까닭이다. 그러므로, 반도체 웨이퍼나 액정 디스플레이어의 감광제를 제거하는 스트리퍼는 많이 소개되고 있는 반면, 인쇄용 피에스판을 재가공하기 위해 감광제를 제거시키는 경우에 대한 스트리퍼의 소개는 거의 없다. 본 발명에서는 일반적으로 잘 알려진 반도체 웨이퍼, 액정 디스플레이어, 인쇄회로기판 등에 사용되는 미세선 식각용 감광제의 제거가 가능하며, 보다도 인쇄용 피에스판의 재가공에 필요한 포지티브 스트리퍼의 기능까지 강화시킬 수 있는 수용성 포지티브 스트리퍼의 조성과 이의 조제방법을 다루었다.

포지티브 스트리퍼의 잘 알려진 구성을 살펴보면, 쌍극자 모멘트가 3.5 이상되는 순환유기 극성용매와 알카놀아민 등을 주성분으로 사용하고 있는 방법(USP5665688, USP5545353), 감마부티롤락톤이나 벤질알콜에 의해 자유 라디칼로 반응된 폴리머 저항층(polymer resist)을 제거시키는 방법(USP5637442), 또 부식방지를 위해 메틸 피롤리돈과 용제로 디메틸설폭시드를 사용하는 방법(USP5308745, USP5102777, USP4786578, USP4592787) 등 다수의 방법들이 제시되고 있다.

그러나, 일반적으로 소개되는 웨이퍼용, 액정 디스플레이어용, 또는 인쇄회로기판용 스트리퍼를 서로 다른 목적으로 사용하기는 곤란하며, 특히 인쇄용 피에스판의 재가공에 기존에 소개된 스트리퍼를 적용하는데는 많은 문제점이 따르고 있다. 이의 주된 이유는 피에스판에 잔류되는 인쇄잉크가 감광제 수지보다 스트리퍼의 기능저하에 더 크게 영향을 주는 것으로 나타나고 있어, 인쇄용 피에스판의 재사용에는 여기에 맞는 감광제 스트리퍼의 개발이 요구되는 실정이다.

기존에 사용되고 있는 인쇄용 감광제의 스트리퍼로, 보다 구체적으로, 포지티브 감광제의 제거를 목적으로 하는 포지티브 스트리퍼는 인쇄용 피에스판을 재사용 가능하게 감광제와 잉크의 막을 잘 용해시키고, 또 금속의 표면으로부터 수지막을 잘 이탈시키는 성격이 강한 용매가 사용되고 있는데, 이의 예로는 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브 등의 단일 용매들이 있다. 이와 유사한 성격의 혼합용매로, 신나가 사용되고 있는데, 신나의 주성분으로는 톨루엔과 이소프로필 알콜, 에틸 아세테이트 성분이 된다. 인쇄용 피에스판의 수지 탈막용 스트리퍼로 신나가 주로 사용되고 있는데, 이는 신나를 사용할 때의 경제성과 세정능력이 어느 정도 유지된다는 장점 때문이기는 하지만, 이들 대부분은 휘발성이 강한 위해한 용매이며, 화재 가능성과 증기오염의 위험성을 동시에 노출시키는 문제를 가지고 있다. 특히, 이러한 스트리퍼는 날씨와 습도에 민감한 유기용매이므로, 환경친화적이며 취급이 용이한 포지티브 스트리퍼의 개발이 요구되는 상황이다.

본 발명은 포지티브형 감광제를 제거시킬 수 있는 포지티브 스트리퍼를 개발하는데 있어, 감광제 수지 성분만을 제거시키는 일반적인 포지티브 스트리퍼 기능을 확장시키는 목적을 가지고 있다. 스트리퍼 기능 확장의 한 분야로 인쇄용 피에스판의 재사용을 목적으로 하는 경우, 인쇄용 피에스판의 표면에 형성되어 있는 감광제와 인쇄잉크가 일반적으로 제거하기 힘든 경우에도 제거가 가능하며, 수용성 스트리퍼의 성격을 띠어 환경친화적인 목적을 동시에 이루는 기술적 해결사항을 포함하고 있다. 이러한 기술적 과제를 모두 해결하기 위해, 본 연구의 포지티브 스트리퍼는 감광제를 제거시킬 수 있는 성격의 물질과 인쇄잉크를 금속의 표면으로부터 탈착시킬 수 있는 성격의 물질이 어느 정도의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 기재의 표면으로부터 포지티브 감광제를 제거시킬 수 있는 포지티브 스트리퍼의 조성에 관한 것으로, 특히 인쇄용 포지티브 피에스판의 재사용을 위해 한 번이상 사용한 포지티브 피에스판 표면 위에 고착되어 있는 포지티브 감광제와 인쇄잉크를 동시에 제거시키는 포지티브 스트리퍼 기능의 화학물질들로 구성된다. 그러므로, 일반적으로 지금까지 소개되어 왔던 반도체 웨이퍼용 스트리퍼나 액정 디스플레이용 스트리퍼와는 다른 성격을 가지고 있으며, 다목적의 스트리퍼 기능을 가지는 수용성 포지티브 스트리퍼의 구성에 그 주요 목적을 두고 있다.

본 발명의 포지티브 스트리퍼는 감광제의 매트릭스 성격인 폴리머 수지를 용해시키고 기재의 표면과 감광제 수지의 접착력을 약화시키는 물질(A), 인쇄잉크를 용제와의 경계층 표면으로부터 용해시키며 인쇄잉크의 결합력을 약화시키는 물질(B), 그리고 수용성 스트리퍼의 주요 구성 성분을 대변하며 초기의 탈막을 유발시키는 개시제 성격과 최종 감광제 수지의 잔류물을 깨끗이 소거해 주는 물질(C), 마지막으로 이들의 균일한 혼합을 가능하게 하는 계면활성제 군(D)으로 구성되어 있다.

본 발명에서는 감광제 수지의 기재 표면으로부터의 이탈을 유발시키기 위해서는 익히 알려져 있는 방향족 또는 이종원자고리 화합물이 사용되고 있으며, 이들의 예로 감마부티롤락톤이나 벤즈알데히드, 벤질알콜, 벤질클로라이드, 니트로벤젠, 클로로벤젠 등을 첨가시킬 수 있다. 또, 아민을 함유하는 방향족이나 지방족 계열의 화합물을 첨가시킬 수 있으며, 이중에 디메틸포마마이드, 포마마이드, 아닐린의 사용, 또는 수용성 분말로 디메틸아세트아마이드, 디메틸아세토아세타미드의 첨가가 가능하다. 계통 (A)의 화합물은 약 5 wt%에서 20 wt%의 농도로 구성되며, 이 정도의 농도 범위에서 광범위하게 사용된다. 다음으로, 인쇄잉크의 막을 제거해주며 잉크의 결합력을 약화시키는 물질로는 일반적으로 소개되고 있는 유기 용매를 사용하거나 유기물을 첨가시킬 수 있다. 이와 같은 계통 (B)의 화합물로 첨가시킬 수 있는 화합물로는 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 이소프로필알콜, 테트라하이드로퓨란, 퍼류랄, 다이옥산, 아세톤 등이 모두 가능하며 유기물로는 계통 (A)의 물질과 겸용으로 사용될 수 있다. 계통 (A)의 물질은 이 경우 첨가량이 달라지며, 스트리퍼의 용도에 따라 그 농도조작을 통해 스트리퍼 기능을 높여줄 수 있다. 또한 침투성을 보여주는 알킬아민, 알콜아민 계열의 첨가가 가능하며 이들로는 에틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 에타놀아민, 디에타놀아민, 트리에타놀아민 등이 적용된다. 계통 (B)의 화합물은 그 사용범위가 0 wt%에서 10wt%의 범위에서 사용되며 침투이행 정도에 따라 그 농도를 변화시킬 필요가 있다. 다음에 첨가되는 화합물은 초기의 탈막을 유발시키는 물질이 되며 최종적으로 감광제 수지의 잔류물이 기재의 표면으로부터 말끔히 떨어져 나갈 수 있게 청소역할을 담당해 주는 물질로 알칼리 성분의 첨가를 들 수 있다. 알칼리 성분은 사용목적에 따라 첨가량을 신중히 검토할 필요가 있으며, 특히 알칼리 성분에 의한 금속기재의 부식을 고려하는 경우에는 이를 피하여야 할 것이다. 본 발명에서 사용된 알칼리 성분(C)으로는 나트륨 계열, 칼륨 계열이 모두 첨가될 수 있으며, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 물유리, 인산나트륨염, 황산나트륨염, 탄산나트륨염 등이 첨가된다. 이 화합물 군(C)에는 다수의 물분자(hydrate)를 함유하는 성분도 포함된다. 유기 알칼리 성분을 첨가시키는 경우, 방향족 계열의 벤질아민, 디메틸벤질아민 등이 사용될 수 있으며, 지방족 계열로는 헥실아민, 사이클로헥실아민, 사이클로헵틸아민의 사용도 가능하다. 이 계통(C)의 케미칼은 그 사용범위가 0 wt%에서 10 wt%로 첨가될 수 있으며, 감광제의 두께나 폴리머수지의 강도에 따라 다양한 농도를 조절하여 적용하게 된다. 마지막으로, 수용성을 조장해주기 위해 유기물군과 무기물군, 그리고 물과 잘 혼화시키 위해 계면활성제를 첨가시키게 되는데, 이 계면활성제로는 황산염 계통, 인산염 계통, 나트륨염 또는 칼륨염 계통이 적용된다. 혹은, 물과 유사한 유기 극성, 비극성 물질로 메틸알콜, 에틸알콜, 다이옥산, 아세톤, 아세토니트릴 등을 적용하는 방법이 가능하다. 계면활성제로는 양이온계, 음이온계, 비이온계가 모두 가능하며, 이 물질군(D)의 사용범위는 0 wt%에서 10 wt% 이내에서 사용된다. 이밖에, 일반적인 스트리퍼의 사용이 노즐 등을 이용한 분사방식이거나, 순환 방식의 접촉을 통해 감광제와 잉크의 제거를 유도시키고 있으므로 폼 제거제를 첨가시킬 수 있다.

본 발명은 포지티브 감광제의 제거를 보다 효과적으로 높일 수 있는 새로운 방법의 고안으로, 특히 인쇄용 피에스판이 재사용되는 공정에서 인쇄 기재인 알루미늄의 표면에 부착되어 있는 포지티브 감광제와 인쇄잉크를 효과적으로 제거시킬 수 있으며, 수용성으로 구성되어 환경 친화적인 요소를 제공하는 포지티브 스트리퍼의 성격을 띠고 있다. 본 발명에 의한 포지티브 스트리퍼는 기존 유기용제의 사용에 비해 세정효과가 뛰어나며, 불연소성을 가지고 있고, 탈막이 된 감광제나 감광제와 인쇄잉크의 분리가 용이해지는 기능을 가지고 있다. 일반적인 유기용제는 탈막이 된 감광제의 용해로 인해 어느 정도 사용되고 나면 용해력이 떨어지지만, 본 발명의 특성은 탈막이 된 감광제나 감광제와 인쇄잉크의 집단이 상부로 노출되는 특징에 의해 수월하게 제거될 수 있는 장점을 가지고 있다.

[예제]

물 100 ml에 방향족 화합물로 디메틸포마마이드 2 ml, 아닐린 ml를 넣어 혼합하고, 이어 디메틸설폭사이드를 5 ml, 에탈아민을 5 ml 첨가하여 혼합하고, 수산화나트륨과 인산나트륨을 각각 4 g 씩을 넣어 완전히 녹을 때까지 혼합해준다. 마지막으로, 트윈 80을 0.1 g을 넣어 충분히 교반해 주어 슬러지가 없는 용액을 준비한다.

포지티브 스트리퍼의 성능실험은 인쇄용 포지티브 피에스판 두 종류를 5cm×5cm 크기로 준비하는데, 하나는 이미 사용하고 난 인쇄잉크가 묻어 있는 일반 칼라 인쇄용 피에스판이 되고, 다른 하나는 이미 사용하고 난 인쇄잉크가 묻어 있는 활자용 피에스판을 준비한다. 에틸셀로솔브 용액을 위에서 조제한 수용성 포지티브 스트리퍼와 비교하였으며, 스트리퍼의 기능을 비교하기 위해 170Ｗ 초음파세척기를 이용하였다. 스트리퍼의 성능 결과, 칼라 인쇄용 피에스판의 경우 본 발명의 스트리퍼는 15초안에 탈막처리가 가능하였고, 에틸셀로솔브는 20초가 경과되어 탈막처리가 가능하였다. 활자용 피에스판의 경우는 본 발명의 스트리퍼가 20초, 에틸셀로솔브가 35초 이상 경과되어 피에스판의 잉크 탈막이 가능하였지만 잔존 잉크가 더러 남아 있었다.

Claims (5)

1. 포지티브 감광제 또는 포지티브 감광제와 인쇄잉크로 구성된 기재표면에 부착되어 있는 물질을 제거하기 위해 수용성 포지티브 스트리퍼의 조성으로

   (A) 5∼20 wt%의 방향족 또는 이종원자고리 화합물을 함유시키고

   (B) 0∼10 wt%의 알킬아민, 또는 알콜아민을 함유시키며

   (C) 0∼10 wt%의 알칼리 화합물 함유시키고

   (D) 0∼10 wt%의 유기 극성 물질, 또는 비극성 물질과 계면활성제를 함유시키는 것이 특징.
2. 청구 I 항에서, (A)의 방향족 또는 이종원자고리 화합물의 예로 감마부티롤락톤, 벤즈알데히드, 벤질알콜, 벤질클로라이드, 니트로벤젠, 클로로벤젠 등을 포함시킬 수 있으며, 아민 함유물질로는 디메틸포마마이드, 포마마이드, 아닐린, 또는 디메틸아세트아미이드, 디메틸아세토아세타미드의 첨가가 가능
3. 청구 I 항에서, (B)의 유기용제로는 디메틸설폭사이드, 아세퇴니트릴, 이소르로필알콜, 테트라하이드로퓨란, 퍼퓨랄, 다이옥산, 아세톤 등이 가능하며, 침투성 아민 계열물질로는 에틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 에타놀아민, 디에타놀아민, 트리에타놀아민 등이 적용됨
4. 청구 I 항에서, (C)의 알칼리 화합물로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 물유리, 인산나트륨, 황산나트륨, 탄산나트륨 등이 사용되며, 물분자를 함유할 수 있다.
5. 청구 I 항에서, (D)의 계면활성제로는 황산염, 인산염, 나트륨염, 칼륨염이 적용되며, 유기물질로 메틸알콜, 에틸알콜, 다이옥산, 아세톤, 아세토니트릴 등의 물과 혼화될 수 있는 물질의 사용이 가능하다. 이후, 전 조성에 폼제거제를 첨가시킨다.