KR20060062330A - 액상 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

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KR20060062330A
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노창석
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Abstract

본 발명은 액상 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 액상 포토레지스트를 테이블 코터를 이용하여 금속산화물층 또는 격벽층이 형성된 기판에 코팅하고 건조하여 포토레지스트막을 형성하는 단계; b) 상기 포토레지스트막을 노광시키는 단계; c) 상기 노광된 포토레지스트막을 현상액으로 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; d) 상기 금속산화물층 또는 격벽층을 에칭하는 단계; 및 e) 상기 포토레지스트 막을 박리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 패턴 형성 방법으로, 테이블 코터를 이용하여 드라이 필름이 대응 가능한 한계 사이즈를 초과하는 대면적 기판에 내열성, 내화학성, 경시안정성이 우수한 액상 포토레지스트를 균일하게 도포하고, 노광, 현상, 에칭 및 박리 공정을 거침으로써, 용이하게 원하는 패턴의 전극 또는 격벽체를 구현할 수 있다.
액상 포토레지스트, 테이블 코터, 플라즈마 디스플레이 패널, 격벽체, 패턴, 직접 노광, 형성 방법

Description

액상 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법{METHOD FOR MAKING PATTERN USING LIQUID PHOTO RESIST}
도 1은 본 발명의 패턴 형성 단계중 코팅 단계를 도시한 것으로, 도 1a는 테이블 코팅 방식에 의한 코팅 단계를 도시한 것이고, 도 1b는 단차 코팅 방식에 의한 코팅단계를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 패턴 형성 단계중 노광 단계를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 패턴 형성 단계중 현상 단계를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 패턴 형성 단계중 에칭 단계를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 패턴 형성 단계중 박리 단계를 도시한 것이다.
[산업상 이용분야]
본 발명은 액상 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판에 균일한 두께의 내열성, 내화학성, 경시안정성이 우수한 액상 포토레지스트를 도포하고, 에칭용 릴리프 패턴을 구현하는 것을 특징으로 하는 액상 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
[종래기술]
플라즈마 디스플레이 패널(PDP: plasma diplay panel)은 플라즈마 현상을 이용한 표시 장치로서, 비진공 상태의 기체 분위기에서 공간적으로 분리된 두 접전간에 어느 이상의 전위차가 인가되면 방전이 발생되는데, 이를 기체 방전 현상으로 지칭한다.
플라즈마 표시 소자는 이러한 기체 방전 현상을 화상 표시에 응용한 평판 표시 소자이다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 플라즈마 디스플레이 패널은 반사형 교류 구동 플라즈마 디스플레이 패널로서, 후면기판 구조의 경우 격벽으로 구획된 방전셀 내에 형광체층이 형성되어 있다.
이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 형광 표시관(VFD)이나 전계 방출 디스플레이(FED)와 같은 다른 평판 디스플레이 장치와 마찬가지로, 임의의 거리를 두고 후면기판과 전면기판(편의상, 각각 제1기판과 제2기판이라 칭함)을 실질적으로 평행하게 배치하여 그 외관을 형성하고 있는 바, 이 때 상기 기판들은 그 사이 둘레를 따라 배치되는 접합재에 의해 접합됨으로써 진공상태의 방전셀을 형성하게 된다.
근래 디스플레이 산업의 발전에 따라 생산성 향상을 위해 다면취 공정을 경쟁적으로 도입하고 있으며, 그로 인해 대면적의 기판에 종래의 스핀 코팅 방식을 이용하여 균일한 막을 도포하는 것이 불가능해졌다. 또한 이러한 문제를 해결하기 위해 드라이필름 형태의 포토레지스트를 이용하기도 하였지만 현재의 산업발전 정도는 드라이 필름을 제작할 수 있는 롤 코터의 한계 사이즈도 넘어서고 있는 실정 이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 테이블 코터를 이용하여 드라이 필름이 대응 가능한 한계 사이즈를 초과하는 대면적 기판에 액상 포토레지스트를 균일하게 도포하고 노광, 현상, 에칭, 및 박리 공정을 통해 원하는 패턴을 용이하게 구현하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
a) 액상 포토레지스트를 테이블 코터를 이용하여 금속산화물층 또는 격벽층이 형성된 기판에 코팅하고 건조하여 포토레지스트막을 형성하는 단계;
b) 상기 포토레지스트막을 노광시키는 단계;
c) 상기 노광된 포토레지스트막을 현상액으로 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
d) 상기 금속산화물층 또는 격벽층을 에칭하는 단계; 및
e) 상기 포토레지스트막을 박리하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 패턴 형성 방법은, 드라이 필름이 대응 가능한 한계 사이즈를 초과하는 대면적 기판에 패턴을 형성할 수 있는 패턴 형성 방법으로서, a) 액상 포토레지스트를 테이블 코터를 이용하여 금속산화물층 또는 격벽층이 형성된 기판에 코 팅하고 건조하여 포토레지스트막을 형성하는 단계; b) 상기 포토레지스트막을 노광시키는 단계; c) 상기 노광된 포토레지스트막을 현상액으로 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; d) 상기 금속산화물층 또는 격벽층을 에칭하는 단계; 및 e) 상기 포토레지스트 막을 박리하는 단계를 포함한다.
상기 금속산화물층을 형성하는 금속산화물로는 통상적으로 전극형성시 사용되는 금속산화물을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 산화티탄인듐(이하, ITO라 함)을 사용한다.
상기 액상 포토레지스트로는 일반적인 액상 포토레지스트를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 i) 아크릴레이트 공중합 수지, ii) 적어도 2이상의 에틸렌계 이중결합을 갖는 가교성 모노머, 및 iii) 광중합 개시제를 포함하는 알칼리 가용성 액상 포토레지스트이다.
상기 알칼리 가용성 액상 포토레지스트는, 바람직하게는 상기 아크릴레이트 공중합 수지 100 중량부에 대하여, 상기 ii)의 적어도 2개 이상의 에틸렌계 이중 결합을 갖는 가교성 모노머 5 내지 30중량부를 포함하며, 더 바람직하게는 5 내지 20중량부를 포함한다. 또한, 상기 아크릴레이트 공중합 수지 100 중량부에 대하여, 상기 iii)의 광중합 개시제를 0.5 내지 10중량부를 포함하며, 더 바람직하게는 2 내지 5중량부를 포함한다.
상기 i)의 가교성 모노머의 함량이 5중량부 미만인 경우에는 감광성 수지와의 경화도가 낮아서 패턴의 구현이 어렵게 되며, 30중량부를 초과하는 경우에는 경화도가 높아서 현상시 패턴의 뜯김 현상이 심해지고, 패턴의 직진성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 ii)의 광중합 개시제의 함량이 0.5중량부 미만인 경우에는 낮은 감도로 인해 정상적인 패턴구현이 힘들어지고 패턴의 직진성에도 좋지 않으며, 10중량부를 초과하는 경우에는 보존 안정성에 문제가 발생할 수 있으며, 높은 경화도로 인해 현상시 패턴의 뜯김이 심해질 수 있다.
본 발명의 알칼리 가용성 액상 포토레지스트에 포함되는 상기 아크릴레이트 공중합 수지는 중량 평균분자량이 20000 내지 100000인 것이 바람직하며, 30000 내지 70000인 것이 더 바람직하다. 공중합 수지의 중량 평균분자량이 20000 미만인 경우는 형성된 릴리프 패턴의 내화학성이 떨어질 수 있고, 100000을 초과하는 경우에는 포토레지스트의 현상 특성이 악화되어 원하는 패턴 구현이 힘들어질 수 있다.
상기 아크릴레이트 공중합 수지는 1) 불포화 카르본산 모노머, 2) 방향족 모노머, 3) 포스페이트 에스테르 함유 모노머, 및 4) 지방족 아크릴 모노머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머로부터 중합되는 것이 바람직하다.
상기 1) 불포화 카르본산 모노머는 아크릴레이트 수지의 알칼리 가용성을 높이기 위한 것으로, 구체적인 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 비닐 초산 또는 이들의 산 무수물 형태들을 들 수 있고, 이들 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.  
상기 알칼리 가용성 아크릴레이트 수지의 중합시 포함되는 불포화 카르본산 모노머의 함량은 전체 모노머 중에서 20 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 상기 불포화 카르본산 모노머의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 포토레지스트의 노광 후, 현상 공정에서 현상시간이 길어질 수 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 중합시 겔화가 일어나기 쉽고, 중합도 조절이 어려워지며, 포토레지스트의 보존 안정성이 저하될 수 있다.
상기 2) 방향족 모노머의 바람직한 예로는 스티렌, 벤질메타크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2-니트로페닐아크릴레이트, 4-니트로페닐아크릴레이트, 2-니트로페닐메타크릴레이트, 4-니트로페닐메타크릴레이트, 2-니트로벤질메타크릴레이트, 4-니트로벤질메타크릴레이트, 2-클로로페닐아크릴레이트, 4-클로로페닐아크릴레이트, 2-클로로페닐메타크릴레이트, 또는 4-클로로페닐메타크릴레이트 등이 있으며, 이들 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 방향족 모노머의 함량은 전체 모노머 중량에 대하여 15 내지 45 중량%인 것이 바람직하며, 20 내지 40중량%인 것이 더 바람직하다.  상기 방향족 단량체의 함량이 15중량% 미만인 경우에는 현상 공정시 격벽면과의 밀착성이 낮아져서, 패턴의 뜯김 현상이 일어날 수 있고, 형성된 패턴의 직진성이 악화되어 안정적인 패턴 구현이 힘들어진다. 또한, 상기 방향족 단량체의 함량이 45중량%를 초과하는 경우에는 현상 공정시 현상시간이 느려지고 레지스트 도포막이 잘 부서지며, 내열성이 증가하여 소성 공정시 레지스트 도포막이 완전히 제거되지 않을 수 있다.
상기 3) 포스페이트 에스테르 함유 모노머는 미량으로 사용하여 고분자의 접착력 향상과 산가(acid value) 조절 역할을 한다.  포스페이트 에스테르 포함 모노머는 이중 결합을 포함하고 있는 메타 아크릴레이트의 말단 작용기에 따라 다양 한 형태를 사용할 수 있으며, 바람직한 예로는 포스페이트 아크릴레이트, 펜타에틸렌글리콜 포스페이트 모노메타크릴레이트, 펜타프로필렌글리콜 포스페이트 모노메타크릴레이트, 또는 헥사에틸렌글리콜 포스페이트 모노메타크릴레이트 등이 있고, 이들 중에서 선택되는 적어도 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 포스페이트 에스테르 함유 모노머는 전체 모노머에 대하여 1 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 5 내지 10 중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다.  상기 포스페이트 에스테르 함유 모노머의 함량이 1 중량% 미만이면 필름의 밀착성 향상 효과를 기대할 수 없으며, 15 중량%를 초과하면 중합시 겔화가 발생할 우려가 있고, 내알칼리성 악화로 인해 현상공정시 패턴의 박리 현상이 심해지며, 형성된 패턴의 직진성이 저하될 수 있다.
상기 4) 지방족 아크릴 모노머는 고분자의 유리전이 온도와 극성을 조절한다. 상기 지방족 아크릴 모노머의 바람직한 예로는 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시옥틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시옥틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 또는 n-부틸아크릴레이트 등이 있으며, 이들 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 상기 지방족 아크릴 모노머의 함량은 상기 아크릴레이트 수지의 유리전이온도와 내열성, 현상액과의 친수성 등을 고려하여 조절할 수 있으며, 전체 모노머에 대하여 10 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 아크릴레이트 공중합 수지는 상기 네 종류 단량체들의 겔화를 방지할 수 있는 적절한 극성을 갖는 용매에서 중합하여 얻을 수 있으며, 상기 용매로 바람직한 예는 테트라하이드로 퓨란, 다이옥산, 디메틸아미노 포름알데히드, 메틸에틸케톤, 카비톨, 감마부티로락톤 또는 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등이 있고, 이들 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 알칼리 가용성의 액상 포토레지스트에 포함되는 ii) 적어도 2개 이상의 에틸렌계 이중결합을 가지는 가교성 모노머의 바람직한 예로는 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 솔비톨트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트 유도체, 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 부가형 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디펜타에리스리톨디메타크릴레이트, 솔비톨트리메타크릴레이트, 비스페놀 A 디메타크릴레이트 유도체, 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌옥사이드 부가형 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 또는 디펜타에리스리톨폴리메타크릴레이트 등이 있으며, 이들 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
또한 상기 iii) 광중합 개시제로는 트리아진계, 벤조인, 아세토페논계, 이미다졸계, 및 크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 아세토페논계이며, 가장 바람직하게는 α-아 미노 아세토페논(Irgacure 907TM, 시바스페셜티케미칼사제)이다.
상기 알칼리 가용성 액상 포토레지스트는 상기 i) 아크릴레이트 공중합체 수지, ii) 적어도 2개의 에틸렌계 이중결합을 갖는 가교성 모노머, 및 iii) 광중합 개시제 외에도 iv) 염료, v) 코팅성 향상을 위한 레벨링 첨가제, 및 vi) 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 iv) 염료의 바람직한 예로는 트리스4디메틸아미노페닐메탄(ADMA), 트리브로모메틸페닐술폰, 다이아몬드 그린 GH(호도가야 케미칼사제), 로다민 B, 오라민 염기, 파라마젠타, 메틸 오렌지, 메틸렌 블루, 트리페닐메탄, 에틸 바이올렛, 프탈로시아닌 그린, p,p'-디아미노트리페닐메탄, m-트릴렌디아민, 또는 안트라퀴논 등이 있으며, 이들 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 v) 코팅성 향상을 위한 레벨링 첨가제의 바람직한 예로는 폴리에스테로 변성 디메틸폴리실록산, 폴리하이드록시카르복실산 아마이드, 실리콘계 폴리아크릴레이트 공중합체, 불소계 파라핀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 알칼리 가용성 액상포토레지스트에 포함되는 vi) 용매는 상기 액상 포토레지스트의 용해성 및 코팅성에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 용매의 바람직한 예로는 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에 테르, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 메틸 에틸 케톤, 이소 프로필 알코올, 에탄올, 또는 메탄올 등이 있으며, 이들 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 iv) 염료, v) 용매, 및 vi) 첨가제의 함량은 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있는 것이며, 특별히 수치를 한정하지 아니하여도 용이하게 유추할 수 있는 것이므로, 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 액상 포토레지스트는 그 자체를 기판에 도포하여 사용한다.
본 발명의 대면적 기판의 패턴 구현에 있어서의 코팅 공정은 테이블 코터를 이용한 테이블 코팅 방식에 따라 진행될 수 있으나, 에칭시 발생하는 어드레스 전극의 손상을 방지하기 위해서 단차 코팅 방식으로도 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 패턴 형성 단계중 코팅 단계를 도시한 것으로 도 1a는 금속산화물중 일례로 ITO가 스퍼터링된 유리기판(ITO sputtered glass 기판)에서의 테이블 코팅 공정을 나타내며, 여기서 ①은 ITO가 스퍼터링된 유리기판, ②는 테이블 코터의 슬릿 헤드, ③은 코팅 방향을 의미한다. 또, 도 1b는 어드레스 전극, 유전체, 격벽이 코팅된 기판에서의 단차 코팅 공정을 나타내며, 여기서 ①은 어드레스 전극, 유전체 및 격벽이 코팅된 기판, ②는 테이블 코터의 슬릿 헤드, ③은 코팅 방향을 의미한다.
본 발명의 액상 포토레지스트의 사용 가능한 점도는 4cp 내지 100cp 정도가 바람직하고, 30cp 내지 50cp의 점도를 갖는 것이 더 바람직하다. 액상 포토레지스트의 점도가 4cp 미만인 경우는 기판에 코팅된 액이 외부로 흘러 테이블 코터가 오 염될 가능성이 있으며, 100cp를 초과하는 경우 레지스트의 레벨링 특성 감소로 인해 균일한 막 형성이 힘들어 진다. 형성된 도막의 균일성과 두께 차이가 있는 기판에서의 단차 코팅시 특히 액상 포토레지스트의 점도 조절이 필요하다.
코팅 후, 유기용매 성분을 제거하고 충분히 경화시켜 광화학반응이 잘 되도록 하기 위해 건조시킨다.
건조는 IR 램프를 이용한 오븐이나 열풍 오븐을 이용하여 진행하며 10분 내지 40분 시간 동안 실시하는 것이 바람직하고 더 바람직하게는 15분 내지 25분 이다. 이때 건조 온도는 90℃ 내지 120℃ 인 것이 바람직하고 더 바람직하게는 100℃ 내지 110℃ 이다.
노광 단계는 건조된 기판위의 포토레지스트막에 일반적으로 사용되는 원하는 패턴의 포토마스크를 통하여 UV광을 선택적으로 투과시켜 노광하거나, 직접(DI: direct imaging) 노광 방식에 의해 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 패턴 형성 단계중 직접 노광 방식에 따른 노광 단계의 일 예를 도시한 것으로, ①은 포토레지스트가 도포된 기판(유리, 피처리 기재, 포토레지스트), ②는 직접 노광기의 노광 헤드, ③은 노광 방향을 의미한다.
본 발명의 대면적 기판 패턴 구현 방법에 있어서 노광 공정은 포토마스크를 사용하는 고압 수은 노광기를 사용할 수 있지만, 기판의 면적이 증가할수록 포토마스크의 정밀한 제작이 어려워져 균일한 릴리프 패턴 구현이 어려워질 수 있다. 따라서 포토마스크를 사용하는 고압 수은 노광기외에도 기판의 면적에 상관없이 균일한 노광을 할 수 있는 방법으로 직접 노광 방식을 이용할 수 있다. 직접 노광의 광 원은 고압 수은 램프를 사용할 수 있으며, 반도체 다이오드 램프를 사용할 수도 있다.
노광은 사용되는 감광제의 최적 노광량에서 진행하는 것이 바람직하며, 단차코팅을 실시하는 경우에는 단차로 형성된 부분에는 전면노광을 실시하여 어드레스 전극의 손상을 보호할 수 있다. 선택적 노광을 거치면서 감광된 부분과 감광되지 않은 부분에서 분자 결합 구조의 차이가 발생하게 되어 패턴이 형성되게 된다.
도 3은 본 발명의 패턴 형성 단계중 현상 단계를 도시한 것으로, ①은 포토레지스트가 도포된 기판(유리, 피처리 기재, 및 포토레지스트 패턴), ②는 현상기 노즐 및 현상액 분무 형태를 의미한다.
이때 현상액으로는 알칼리 수산화물, 수산화암모늄, 및 테트라메틸암모늄 하이드록사이드의 군으로부터 선택된 1종 이상 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 알칼리 수산화물이다.
현상액의 농도는 0.2% 내지 1.0%인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.4% 내지 0.6% 이다. 농도가 0.2% 미만이면 패턴을 형성하는 시간이 길어지며, 1.0%를 초과하면 패턴의 균일성이 저하되는 문제점이 있다.
또한 현상액의 온도는 25℃ 내지 40℃인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 30℃ 내지 35℃이다. 온도가 25℃ 미만이면 현상 시간이 길어지고, 40℃를 초과하면 패턴 형성을 위한 공정마진이 짧아지는 문제점이 있다.
현상 후 포토레지스트 내부의 용매를 제거하고 세척 후 완전한 수분 제거를 목적으로 후열처리를 하는데, 이때 열처리 온도는 100℃ 내지 140℃가 바람직하고, 더 바람직하게는 110℃ 내지 120℃이다. 100℃ 미만에서는 완전한 수분 제거가 어려워지고, 140℃를 초과하면 패턴의 박리가 어려워지는 문제점이 있다. 이 같은 열처리를 통해 포토레지스트막이 강산 조건에서의 에칭시 충분한 저항성을 가지게 되며, 기판과 포토레지스트막과의 물리적 접착력도 향상되게 된다.
이후 기판의 전면에 형성된 포토레지스트막의 패턴을 통해 선택적으로 제거해 내는 에칭 공정을 실시한다. 에칭은 강산에 의한 습식 에칭 방식으로 실시가능하다.
도 4는 본 발명의 패턴 형성 단계중 에칭 단계를 도시한 것으로, ①은 포토레지스트가 도포된 기판(유리, 피처리 기재 패턴 및 포토레지스트 패턴), ②는 에칭기 노즐 및 에칭액 분무 형태를 의미한다.
에칭시 사용되는 강산 용액으로는 염산, 질산, 및 황산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 강산의 농도는 사용되는 피처리 기재에 따라 적절히 조절한다.
에칭후에는 패터닝된 기판위에 남아있는 포토레지스트를 제거하기 위하여 고농도 알칼리 용액에 기판 전체를 담그어 포토레지스트를 제거하는 박리 공정을 실시한다.
도 5는 본 발명의 패턴 형성 단계중 박리 단계를 도시한 것으로, ①은 피처리 기재의 형성된 패턴을 의미한다.
사용가능한 알칼리 용액으로는 알칼리 수산화물, 수산화암모늄 및 테트라메틸암모늄 하이드록사이드의 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하고, 더 바람 직하게는 알칼리 수산화물이다. 이때 알칼리 용액의 농도는 1% 내지 10% 인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3% 내지 5% 이다. 알칼리 용액의 농도가 1% 미만일 경우에는 박리효과가 떨어지고, 10%을 초과하는 경우에는 박리액에서 고형분 석출이 발생할 수 있다.
액상 포토레지스트를 기판 위에 테이블 코터를 이용하여 도막을 형성하고, 노광 공정은 기존의 포토마스크를 이용한 노광 방식을 이용하거나 사이즈의 제약이 있을 경우 직접 노광 방식을 이용하는 본 발명의 패턴 형성 방법은, 전극 패터닝 및 음극 분리 격벽 패터닝에 사용될 수 있다.
본 발명의 패턴 형성 방법은 대면적의 기판에서의 패턴 형성에 유리하지만, 소면적 기판에서의 패턴 형성에도 이용가능함은 물론이다.
본 발명은 또한, 본 발명의 패턴 형성방법으로 형성된 패턴을 갖는 전극 또는 격벽체를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
아크릴레이트 공중합 수지 100중량부(전체 모노머에 대하여 벤질메타크릴레이트 22중량%, 메타크릴산 25중량%, 포스페이트아크릴레이트 7중량%, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 20중량%, 메틸메타크릴레이트 26중량%)에 대하여, TMP(EO)3TA 24 중량부, Irgacure 907 2중량부, 염료(ADMA 0.9중량부, 안트라퀴논 0.1중량부) 1.0중량부를 PGMEA 60중량부에 첨가하여 용해시키고 2시간 동안 상온에서 교반하여 액상의 포토레지스트를 얻었다.  얻어진 포토레지스트는 1000 메시를 이용하여 여과를 통해 불순물을 제거하여 액상의 포토레지스트를 제조하였다.
TMP(EO)3TA: 에틸렌 옥사이드 부가형 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate, modified with ethylene oxide, ㈜일본화약사제)
Irgacure 907: 시바스페셜티케미칼사제
ADMA: 트리스4디메틸아미노페닐메탄, 호도가야케미칼사제
PGMEA: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethylether acetate)
실시예 2
(코팅 단계: 테이블 코팅)
상기 실시예 1에서 얻은 액상 포토레지스트(고형분 40중량%, 점도 80 cp)를 테이블 코터를 이용하여 하기 도 1a와 같이 ITO(산화티탄인듐)가 스퍼터링된 유리기판에 건조 전 도포두께 50㎛로 형성하였다. 코팅 시 코터 헤드와 기판과의 거리는 150㎛으로 고정하여 진행하였으며 건조는 90℃의 열풍건조로에서 20분간 진행하였다. 건조 후 형성된 도막의 두께 균일도는 20±1.0㎛ 이었다.
(노광, 현상, 에칭 및 박리 단계)
상기 테이블 코팅 방식으로 얻어진 기판을 직접(DI: direct imaging) 노광기를 이용하여 10mJ 노광 후, Na2CO3 0.4% 알칼리 수용액으로 현상하여 원하는 형태의 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴에 따라 염산과 질산을 이용하여 4분 동안 ITO층을 에칭한 후, NaOH 5.0% 수용액을 이용하여 포토레지스트막을 박리하여 ITO 패턴을 형성하였다.
실시예 3
(코팅 단계: 단차 코팅)
상기 실시예 1에서 얻은 액상 포토레지스트 (고형분 40중량%, 점도 80 cp)를 테이블 코터를 이용하여 하기 도 1b와 같이 격벽층이 형성되어 있는 PDP 배면판에 건조 전 도포 두께 50㎛로 형성하였다. 코팅 시 코터 헤드와 기판과의 거리가 150㎛으로 유지되도록 기판 상태를 미리 스캔하여 PDP 배면 기판에서 두께 변화가 있는 곳에서 코터 헤드가 자동적으로 기판과의 거리를 조절하면서 코팅하였으며 건조는 90℃의 열풍 건조로에서 20분간 진행하였다. 건조 후 형성된 도막의 두께 균일도는 격벽 상부에서 20±1.0㎛이었으며 유전체와 격벽의 경계부에서 최대 42㎛까지 형성되었으며 어드레스 전극 위의 포토레지스트막의 두께는 10.0㎛ 내외였다.
(노광, 현상, 에칭 및 박리 단계)
상기 단차 코팅 방식으로 얻어진 기판을 도 2, 3, 4, 및 5에 나타난 것과 같은 공정으로 직접 노광기를 이용하여 10mJ 노광 후 Na2CO3 0.4% 알칼리 수용액으로 현상하여 원하는 형태의 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴에 따라 염 산과 질산을 이용하여 4분 동안 격벽층을 에칭한 후 NaOH 5.0% 수용액을 이용하여 포토레지스트막을 박리하여 양호한 격벽 패턴을 형성하였다.
본 발명의 패턴 형성 방법은, 테이블 코터를 이용하여 드라이 필름이 대응 가능한 한계 사이즈를 초과하는 대면적 기판에 액상 포토레지스트를 균일하게 도포하고 노광, 현상, 에칭 및 박리 공정을 통해 용이하게 원하는 패턴의 전극 또는 격벽체의 패턴을 구현할 수 있다.

Claims (15)

  1. a) 액상 포토레지스트를 테이블 코터를 이용하여 금속산화물층 또는 격벽층이 형성된 기판에 코팅하고 건조하여 포토레지스트막을 형성하는 단계;
    b) 상기 포토레지스트막을 노광시키는 단계;
    c) 상기 노광된 포토레지스트막을 현상액으로 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    d) 상기 금속산화물층 또는 격벽층을 에칭하는 단계; 및
    e) 상기 포토레지스트 막을 박리하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액상 포토레지스트는
    i) 아크릴레이트 공중합 수지,
    ii) 적어도 2이상의 에틸렌계 이중결합을 갖는 가교성 모노머 및
    iii) 광중합 개시제
    를 포함하는 알칼리 가용성 액상 포토레지스트인 패턴 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 알칼리 가용성 액상 포토레지스트는 아크릴레이트 공중합 수지 100 중량부에 대해, 적어도 2개의 에틸렌계 이중결합을 가지는 가교성 모노머 5 내지 30 중량부 및 광중합 개시제 0.5 내지 10중량부를 포함하는 것인 패턴 형성 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 아크릴레이트 공중합 수지는 중량평균 분자량이 20000 내지 100000인 패턴 형성 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 아크릴레이트 공중합 수지는 불포화 카르본산 모노머, 방향족 모노머, 포스페이트 에스테르 함유 모노머, 및 지방족 아크릴 모노머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머로 중합된 것인 패턴 형성 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 2이상의 에틸렌계 이중결합을 갖는 가교성 모노머는 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 솔비톨트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트 유도체, 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 부가형 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디펜타에리스리톨디메타크릴레이트, 솔비톨트리메타크릴레이트, 비스페놀 A 디메타크릴레이트 유도체, 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌옥사이드 부가형 트리메틸롤프로판트리메타크릴레이트, 및 디펜타에리스리톨폴리메타크릴레이트로 이 루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 패턴 형성 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 광중합 개시제는 트리아진계, 벤조인, 아세토페논계, 이미다졸계, 크산톤계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 패턴 형성 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 알칼리 가용성 액상 포토레지스트는 염료, 코팅성 향상을 위한 레벨링 첨가제 및 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 염료는 트리스4디메틸아미노페닐메탄, 트리브로모메틸페닐술폰, 다이아몬드 그린 GH(호도가야 케미칼사제), 로다민 B, 오라민 염기, 파라마젠타, 메틸 오렌지, 메틸렌 블루, 트리페닐메탄, 에틸 바이올렛, 프탈로시아닌 그린, p,p'-디아미노트리페닐메탄, m-트릴렌디아민 및 안트라퀴논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 레벨링 첨가제는 폴리에스테로 변성 디메틸폴리실록산, 폴리하이드록시카르복실산 아마이드, 실리콘계 폴리아크릴레이트 공중합체, 및 불소계 파라핀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 패턴 형성 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 용매는 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 메틸 에틸 케톤, 이소 프로필 알코올, 에탄올, 및 메탄올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 패턴 형성 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 포토레지스트막을 형성하는 단계는 액상 포토레지스트의 코팅시 단차 코팅법을 이용하여 코팅하는 것인 패턴 형성 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 액상 포토레지스트는 4cp 내지 100cp의 점도를 갖는 것인 패턴 형성 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 액상 포토레지스트는 30cp 내지 50cp의 점도를 갖는 것인 패턴 형성 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 노광시 포토마스크를 이용한 노광 방식 또는 직접 노광 방식을 이용하여 노광하는 것인 패턴 형성 방법.
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