KR20080110084A - 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물 및 이를 이용한미세패턴 형성방법 - Google Patents

요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물 및 이를 이용한미세패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요판 옵셋 인쇄방법을 이용하여 노광공정 없이 금속막 상에 형성될 수 있는 레지스트 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전체 조성물 총 중량에 대하여 a)노볼락 수지 20 내지 70중량%; b)아크릴계 바인더 0.1 내지 15중량%; c)유동성 조절제 0.01 내지 10중량%; 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 d)용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물은 식각액에 내에칭성과 박리액에 의한 박리가 용이한 조성물로 종래의 포토리소그래피 공정용 감광성 포토레지스트를 대체할 수 있는 레지스트로 적합하다.
요판 옵셋 인쇄, 옵셋용 레지스트 조성물, 에칭, 박리

Description

요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법{Resist composition for intaglio offset printing and micro pattern formation method using the same}
도 1은 실시예2를 따른 레지스트 패턴이 인쇄된 후를 측정한 광학 현미경 측정 사진이다.
도 2는 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 이용하여 금속을 식각한 후의 광학 현미경 측정 사진이다.
도 3은 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 박리한 후의 광학 현미경 측정 사진이다.
도 4a는 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 굽기 공정을 수행한 후 SEM 측정 사진이고, 도 4b는 이를 확대한 SEM 측정 사진이다.
도 5a는 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 이용하여 금속을 식각한 후의 SEM 측정 사진이고, 도 5b는 이를 확대한 SEM 측정 사진이다.
본 발명은 요판 옵셋 인쇄방법을 이용하여 노광 공정 없이 금속막 상에 형성되는 레지스트 조성물 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것으로서, 식각액에 내에칭성과 박리액에 박리가 용이한 레지스트 조성물로 종래의 포토리소그래피 공정용 포토레지스트를 대체할 수 있는 레지스트 조성물에 관한 것이다.
종래부터 인쇄 배선이나, 유리, 세라믹 상의 회로패턴의 형성 또는 금속판의 식각용 레지스트 패턴의 형성 등에 있어서 스크린 인쇄법이나, 옵셋 인쇄법과 같은 인쇄 방법이 널리 채용되고 있다. 그러나, 이들 인쇄 방법은 비교적 선 폭이 큰(200㎛ 이상) 패턴의 형성에는 적합하였으나, 선 폭이 200㎛ 이하의 미세한 패턴 형성에는 적합하지 않다. 더욱이, 인쇄되는 패턴은 잉크의 유동성, 요판의 압력 등의 영향이나 잉크의 일부가 전이되지 않고 요판에 잔류하는 등에 의해 변형되므로, 인쇄패턴의 재현성이 확보되지 않는다는 결점도 있었다.
한편, 종래에는 박막트랜지스터 및 배선들을 제작하기 위해서는 노광장치에 의한 포토리소그래피(Photolithography) 방법에 의해 박막트랜지스터 및 배선의 패턴이나 라인 등을 형성하였다. 이러한 포토리소그래피 방법에서는 금속층 상에 포토레지스트를 형성 한 후 포토공정에 의한 식각방법을 사용한다. 하지만 이러한 포토공정을 수행하기 위한 포토장비는 고가의 장비이기 때문에 제조비용이 증가할 뿐만 아니라, 제조공정도 복잡하게 되는 문제가 있었다. 더욱이, 표시소자의 포토리소그래피 공정 시 노광장치의 노광 영역이 한정되어 있기 때문에 대면적의 표시소자를 제작하기 위해서는 화면을 분할하여 포토공정을 여러 번 진행해야만 한다. 따라서, 분할된 영역의 공정 시 정확한 위치의 정합이 어려울 뿐만 아니라 다수의 포토공정을 반복해야만 하기 때문에 생산성이 저하된다는 문제도 있었다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, 포토레지스트를 이용한 패턴 형성방법인 인쇄 방법이 제시되었다. 예를 들면, 대한민국 등록특허 10-0585871에는 인쇄 방법과 인쇄 장비의 공정에 대해 개시되고 있다. 상기 등록특허에는 레지스트 조성물에 대해 기재되어 있지 않고, 이로 인해 일반적인 레지스트 조성물을 사용하는 것으로 추론할 수 있다. 하지만 일반적인 레지스트 조성물은 점도가 우수하지 않아 별도의 경화공정이 필요하고, 이로 인해 고가의 장치로 필요하므로 제조비용이 높은 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공고특허 10-0199242 인쇄법을 이용한 가교경화형 수지 조성물에 대한 설명이 개시되어 있다. 하지만, 광중합성 조성물을 경화시키기 위한 노광공정이 포함되어 있어, 고가의 노광장치를 필요로 하므로 인쇄법의 이점인 제조비용이 절감되는 효과를 구현할 수 없다. 또한, 대한민국 등록번호 10-623227 에서는 오프셋 인쇄기술을 이용한 미세회로 배선의 적층 방법을 제안하고 있으나, 상기 등록 및 공고특허와 마찬가지로 감광물질을 경화시키기 위한 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
따라서 이 분야에서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 노광 공정 없이 레지스트 패턴이 경화될 수 있는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물의 개발이 요구되고 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 요판 옵셋 인쇄방법을 이용하여 레지스트 패턴을 형성할 때, 레지스트 패턴을 경화시키기 위한 노광 공정이 필요 없는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명의 다른 목적은 요판 인쇄용 레지스트 조성물을 이용함으로써 제조비용 절감, 공정의 단순화 및 생산성 향상을 제공할 수 있는 미세패턴 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전체 조성물 총 중량에 대하여, a)노볼락 수지 20 내지 70중량%; b)아크릴계 바인더 0.1 내지 15중량%; c)유동성 조절제 0.01 내지 10중량%; 및 전체 조성물 총 중량이 100중량%가 되도록 d)용제 20 내지 70중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 ⅰ) 요판 및 금속층이 형성된 기판을 제공하는 단계; ⅱ) 상기 요판에 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항을 따른 레지스트 조성물을 형성하는 단계; ⅲ)상기 레지스트 조성물을 고무롤으로 제1 차 전사하는 단계; ⅳ)상기 제 1차 전사된 레지스트 조성물을 상기 기판의 금속층에 제2 차 전사하는 단계; ⅴ)상기 제 2차 전사된 레지스트 조성물을 마스크로 이용하여 상기 금속층을 식각하는 단계; 및 ⅵ)상기 식각된 금속층 상에 형성된 레지스트 조성물을 박리하는 단 계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다
본 발명은 요판 옵셋 인쇄 방법에 의한 고무롤로부터의 전사 특성이 우수하며, 전사 시 레지스트 패턴의 경화도가 개선된 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 기판에 전사된 레지스트 조성물의 선폭 균일성(CD uniformity), 선폭 직선도(CD Linearity)가 우수하며, 기판 및 레지스트 계면에서의 밀착성이 우수하여 습식 식각에서의 문제점이 개선되고, 박리액에 깨끗하게 박리되는 레지스트의 성능을 가지는 요판 옵셋 인쇄용 조성물을 제공한다.
본 발명의 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물에 포함되는 a)노볼락 수지는 레지스트 조성물에 내에칭성을 부여하여 식각공정 시에 레지스트 조성물이 유실되는 것을 방지해 준다. 또한, 레지스트 조성물에 적당한 점도를 부여하여 경화시키기 위해 별도의 노광 공정을 필요치 않게 하는 기능을 한다.
상기 a)노볼락 수지는 방향족 알코올과 포름알데히드를 반응시켜 합성한 고분자 중합체이다. 상기 방향족 알코올은 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, o-에틸페놀, m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-부틸페놀, m-부틸페놀, p-부틸페놀, 2,3-자일레놀, 2,4-자일레놀, 2,5-자일레놀, 2,6-자일레놀, 3,4-자일레놀, 3,5-자일레놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 3,4,5-트리메틸페놀, p-페닐페놀, 레조르시놀, 히드로퀴 논, 히드로퀴논 모노메틸 에테르, 피로갈롤, 플로로글루시놀, 히드록시디페닐, 비스페놀 A, 갈산, 갈산 에스테르, α-나프톨 및 β-나프톨로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서 m-크레졸 및 p-크레졸의 중량비가 6:4~5:5의 비율로 혼합하여 제조된 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 a)노볼락 수지의 중량평균분자량 2,000 내지 30,000인 것이 바람직하다. 중량평균분자량이 2,000 내지 30,000이면, 제조 공정 중에 레지스트 막의 손상 없이 두께를 일정하게 유지할 수 있으며, 박리 후에 레지스트 잔류물이 발생하지 않는 이점이 있다.
상기 a)노볼락 수지는 전체 조성물 총 중량에 대하여 20~70중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 a)노볼락 수지의 함량이 20중량% 미만이면 점도가 너무 낮아 옵셋 인쇄 시 고무롤에 전사된 레지스트 패턴이 흐르는 현상이 발생하며, 70중량% 초과하여 포함되면 용제에 용해 시 어려움이 많고 닥터블레이드(doctor blade)로 각인된 패턴 기판, 즉, 요판의 표면에 형성된 레지스트를 제거할 때 닥터블레이드에 의해 레지스트의 끌림 현상이 발생한다.
본 발명의 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물에 포함되는 b)아크릴계 바인더 수지는 레지스트 조성물에 내에칭성을 부여하고, 기판과의 밀착성을 개선시켜 식각 공정 시 레지스트 조성물이 손실되는 것을 방지하는 기능을 한다. 또한, 레지스트 조성물에 적당한 점도를 부여하여 경화시키기 위해 별도의 노광 공정을 필요치 않게 하는 기능을 한다. 또한 이로 인해 옵셋 인쇄시 레지스트의 전사 특성이 우수해지는 이점을 부여한다.
상기 b)아크릴계 바인더 수지는 하기에 기재된 화합물 중 1개 이상으로 이루어진 바인더 수지 혹은 공중합체 수지이다. 상기 b)아크릴계 바인더 수지의 예로는 탄소수 2 내지 8인 알킬글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트, 페닐글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴레이트 및 다관능성 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 그 중에서 다관능성 (메타)아크릴레이트를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 탄소수 2 내지 8인 알킬글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 (메타)아크릴레이트, 에틸글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트, 프로필글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트 및 부틸글리시딜에테르 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
또한, 상기 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 트리사이클로데실 (메타)크릴레이트, 페닐 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트, 2 또는 4-메톡시페닐 (메타)아크릴레이트, 2 또는 4-메톡시 벤질(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-에톡시 페닐(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-에톡시 벤질(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-클로로 페닐(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-클로로 벤질(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-브로모 페닐(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-브로모 벤질(메타)아크릴레이트 등이 있다.
상기 다관능성 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크 릴레이트, 트리메틸롤 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리롤 트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸롤프로판 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리롤 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨 헥실(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기에 기재된 화합물들은 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 명세서에 있어서, (메타)아크릴레이트란, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 총칭하는 것이고, 다른 유사한 표현에 대해서도 동일하다.
상기 b)아크릴계 바인더 수지의 중량평균분자량은 4,000~30,000인 것이 바람직하다. 상기 범위일 때 레지스트의 점도 조절이 용이하고 요변성(thixotropic)이 우수하여 인쇄 시 레지스트의 전사 특성 및 기판과의 밀착성이 개선되어 습식 식각에서의 문제점이 개선된다.
상기 b)아크릴계 바인더 수지는 전체 조성물 총 중량에 대하여 0.1내지 15중량%로 포함되고, 바람직하게는 0.5~10중량%이다. 상기 b)아크릴계 바인더 수지가 0.1중량% 미만으로 포함되면, 인쇄 후 패턴의 경도가 취약하여 외부 환경에 의해 쉽게 손상될 우려가 있으며 15중량%를 초과할 경우 상대적으로 옵셋 인쇄 시 전사 특성에 문제가 있다.
본 발명의 레지스트 조성물에 포함되는 c)유동성 조절제는 레지스트의 굽기(Baking) 공정 중 내열화 반응을 유도하여 열 적으로 더욱 안정한 구조로 전환이 가능하여 우수한 기계적 강도를 가지게 하여 요판 옵셋 인쇄시 레지스트의 직진성 을 개선하는 기능을 한다.
상기 c)유동성 조절제의 예로는, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 아닐린, 2-, 3- 또는 4-메틸아닐린, 4-니트로아닐린, 1- 또는 2-나프틸아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헥사메틸렌테트라민, 4,4'-디아미노-1,2-디페닐에탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸디페닐메탄, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디헵틸아민, 디옥틸아민, 디노닐아민, 디데실아민, N-메틸아닐린, 피페리딘, 디페닐아민, 트리에틸아민, 트리메틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리헵틸아민, 트리옥틸아민, 트리노닐아민, 트리데실아민, 메틸디부틸아민, 메틸디펜틸아민, 메틸디헥실아민, 메틸디사이클로헥실아민, 메틸디헵틸아민, 메틸디옥틸아민, 메틸디노닐아민, 메틸디데실아민, 에틸디부틸아민, 에틸디펜틸아민, 에틸디헥실아민, 에틸디헵틸아민, 에틸디옥틸아민, 에틸디노닐아민, 에틸디데실아민, 디사이클로헥실메틸아민, 트리스[2-(2-메톡시에톡시)에틸]아민, 트리이소프로판올아민, N,N-디메틸아닐린, 2,6-이소프로필아닐린, 이미다졸, 피리딘, 4-메틸피리딘, 4-메틸이미다졸, 비피리딘, 2,2'-디피리딜아민, 디-2-피리딜케톤, 1,2-디(2-피리딜)에탄, 1,2-디(4-피리딜)에탄, 1,3-디(4-피리딜)프로판, 1,2-비스(2-피리딜)에틸렌, 1,2-비스(4-피리딜)에틸렌, 1,2-비스(4-피리딜옥시)에탄, 4,4-디피리딜 술피드, 4,4'-디피리딜 디술피드, 1,2-비스(4-피리딜)에틸렌, 2,2'-디피콜릴아민, 3,3'-디피콜릴아민, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라이소프로필암모늄 하이드록사이드 및 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 등을 들 수 있 다.
상기 c)유동성 조절제는 전체 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 유동성 조절제가 0.1중량% 미만으로 포함되면, 레지스트의 굽기 공정 이후에 기판과의 밀착성을 개선시키지 못하고, 10중량%를 초과하여 포함되면, 바람직한 범위 내에 있을 때보다 효과가 우수하지 못하고, 제조 비용만 상승되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명의 레지스트 조성물에 포함되는 d)용제는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 레지스트의 기판으로의 코팅성과 연속인쇄 과정에서의 레지스트의 건조성 및 고무롤 등의 재질에 대한 내구성에 영향을 주지 않는 것이 적합하다.
상기 d)용제는 한쪽 말단이 히드록시(-OH)기로 이루어진 끓는점이 200~300℃인 것을 각각 단독으로 또는 2종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 만약 d)용제의 양쪽 말단이 알킬기나 아세테이트기 등으로 치환된 경우 용제의 침투력이 강해져 요판 옵셋 인쇄 시 사용되는 실리콘 등으로 이루어진 실리콘계 고무롤 재질을 팽윤시켜 내구성을 저하시킴으로 연속인쇄성에 문제를 야기할 수 있다.
상기 d)용제의 구체적인 예로는 트리프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 프로필렌글리콜 페닐에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디에틸렌글리콜 n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜 헥실에테르, 디에틸렌글리콜 n-부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 헥실에테르, 트리에틸렌글리콜 메틸에테르, 트리에틸렌글리 콜 에틸에테르 및 트리에틸렌글리콜 n-부틸에테르, 에틸렌글리콜 페닐에테르 등을 들 수 있다.
상기 d)용제의 함량은 레지스트 조성물의 점도에 따라 조절이 가능하다.
상기 d)용제의 표면장력은 20dynes/cm 내지 40dynes/cm이며, 바람직하게는 25dynes/cm 내지 30dynes/cm이다. 상기 범위일 때, 레지스트 미세패턴의 선폭이 균일하게 유지되고 직진성이 우수한 이점이 있다.
본 발명의 레지스트 조성물의 점도는 1,000 내지 12,000cps이며, 바람직하게는 3,000~8,000cps이다. 점도가 1,000 내지 12,000cps이면, 고무롤로부터 기판에 전사된 레지스트 패턴의 선 폭이 균일하게 유지되고, 선 폭의 직선도가 우수한 이점이 있다. 또한 요판에 레지스트 조성물이 원활히 침투할 수 있고, 닥터블레이드로 요판 표면의 레지스트 조성물을 깨끗이 제거할 수 있다.
또한 본 발명의 레지스트 조성물을 이용하여 기판에 요판 옵셋 인쇄방법으로 미세패턴을 형성하는 방법을 제공한다. 미세패턴 형성방법을 보다 구체적으로 설명하면, ⅰ)요판 및 금속층이 형성된 기판을 제공하는 단계; ⅱ)상기 요판에 본 발명의 레지스트 조성물을 형성하는 단계; ⅲ)상기 레지스트 조성물을 고무롤으로 제1 차 전사하는 단계; ⅳ)상기 제 1차 전사된 레지스트 조성물을 상기 기판의 금속층에 제2 차 전사하는 단계; ⅴ)상기 2차 전사된 레지스트 조성물을 마스크로 이용하여 상기 금속층을 식각하는 단계; 및 ⅵ)상기 식각된 금속층 상에 형성된 레지스트를 박리하는 단계를 포함한다.
상기 ⅰ)단계에서 상기 요판은 롤 또는 평판의 형태인 것이 모두 가능하다. 또한, 상기 요판의 홈 부는 기판에 형성하고자 하는 패턴과 대응되는 영역에 위치하며, 선 폭 50㎛ 이하의 스트라이프나 메쉬 형태의 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 홈 부의 심도는 선 폭 대비 1/2 이하의 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속층은 박막트랜지스터의 게이트 전극, 소오스/드레인 전극, 게이트 배선 및 데이터 배선으로 사용되는 금속을 사용할 수 있고, Al, Cu, Cr, Mo, Ti, In, Sn, Ag, Au, ITO 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 단일막, 이중막 또는 삼중막 중에서 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 ⅱ)단계에서 상기 요판에 본 발명의 레지스트 패턴을 형성하는 것은 상기 요판 상부에 본 발명의 레지스트 조성물을 형성하고, 닥터블레이드를 이용하여 상기 요판의 표면에 접촉시킨 후 이를 평평하게 밀어줌으로써, 상기 요판의 홈 부에 레지스트 조성물이 충진됨과 동시에 상기 요판의 표면에 남아 있는 레지스트를 제거하는 것이다.
상기 ⅲ)단계에서 사용되는 고무롤은 실리콘계 고무형태의 롤을 사용할 수 있으며, 내용제성이 강한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 레지스트 조성물이 1차 전사되는 고무롤의 표면에는 레지스트와 접착력을 향상시키고, 상기 요판으로부터 레지스트를 원활하게 이탈시키기 위한 블랑켓이 도포될 수도 있다. 상기 블랑켓은 제작하고자 하는 기판의 폭과 동일한 폭으로 형성되며, 기판의 길이와 비슷한 길이의 원주를 갖는 것이 바람직하다. 따라서 1회의 회전에 의해 상기 요판 의 홈 부에 충진된 레지스트 조성물이 모두 블랑켓의 원주 표면에 전사될 수 있다. ⅳ)상기 제 1차 전사된 레지스트 조성물을 상기 기판의 금속층에 제2 차 전사하는 단계는 상기 고무롤에 제 1 차 전사된 레지스트 조성물이 상기 기판의 금속층에 접촉시킨 상태에서 상기 고무롤을 회전시킴에 따라, 상기 1차 전사된 레지스트 조성물이 상기 금속층 상에 제 2차 전사되는 것이다.
또한, 상기 2차 전사된 레지스트 조성물은 상기 금속층의 표면과 밀착성을 향상시키기 위하여 굽기 공정을 수행할 수 있다. 상기 굽기 공정이 수행되면, 본 발명의 레지스트 조성물의 아크릴계 바인더 수지가 금속 표면과 밀착성이 개선되어, 후공정에 실시되는 습식 식각 공정에서 레지스트 조성물의 유실을 방지할 수 있다. 또한 상기 굽기 공정은 90~150℃ 범위에서 1분 내지 5분간 실시하는 것이 바람직하다.
상기 ⅴ)단계에서 금속층을 식각하는 것은 습식 식각법을 이용하는 것이 바람직하고, 식각, 세정 및 건조 공정을 거쳐서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 ⅵ)단계에서는 일반적으로 이용하는 레지스트 박리공정을 수행하여 레지스트를 박리하여 미세패턴을 완성한다.
본 발명의 레지스트 조성물은 레지스트 조성물을 경화시키기 위하여 별도의 노광공정이 필요 없는 효과가 있다. 이로 인해, 공정이 단순화되고, 이로 인해 제조 수율이 향상되는 효과가 있다. 또한, 고가의 노광장치가 필요하지 않아 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4: 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물의 제조
표 1에 기재된 성분과 조성비로 혼합하여 레지스트 조성물을 제조하였다.
노볼락 수지 (중량%) 아크릴계 바인더 (중량%) 유동성 조절제 (중량%) 용제 (중량%)
실시예1 a-1/a-2/a-3 15/15/12 b-2 6 c-2 0.6 d-3 51.4
실시예2 a-1/a-2/a-3 16/16/13 b-1 6 c-1 0.6 d-5 48.4
실시예3 a-1/a-2/a-3 16/16/13 b-1 3 c-2 3 d-5 49.0
실시예4 a-1/a-2/a-3 15/15/11 b-1/b-2 3/2 c-1 3 d-2/d-3 20/31
실시예5 a-1/a-2/a-3 16/16/13 b-1 5 c-1/c-2 1/1 d-5 48.0
실시예6 a-1/a-2/a-3 15/15/12 b-1/b-2 3/2 c-1 1 d-6 52.0
비교예1 × × b-1/b-2 25/35 × × d-3 40.0
비교예2 a-1/a-2/a-3 17/17/14 b-2 7 × × d-1 45.0
비교예3 a-1/a-2/a-3 16/16/13 b-2 6 × × d-4 49.0
비교예4 a-1/a-2 20/5 b-1 30 × × d-3 45.0
주) a-1: 메타크레졸: 파라크레졸(중량비: 60:40) 및 포름알데히드를 공중합한 노볼락 수지
a-2: 메타크레졸: 파라크레졸 (중량비: 50:50) 및 포름알데히드를 공중합한 노볼락 수지
a-3: 메타크레졸 및 포름알데히드를 공중합한 노볼락 수지
b-1: 메타크릴산-벤질메타크릴레이트 공중합체 (중량평균분자량: 17,000)
b-2: 메타크릴산-벤질메타크릴레이트 공중합체 (중량평균분자량: 25,000)
c-1: 테트라메틸렌디아민
c-2: 헥사메틸렌디아민
d-1: 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(표면장력: 27.3 dyne/cm)
d-2: 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 (표면장력: 29.7dyne/cm)
d-3: 디에틸렌글리콜 n-부틸에테르아세테이트 (표면장력: 27.8dyne/cm)
d-4: 감마 부틸로락톤 (표면장력: 46dyne/cm)
d-5: 디프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트 (표면장력: 27.3dynes/cm)
d-6: 디프로필렌글리콜 n-프로필에테르 (표면장력: 27.8dynes/cm)
시험예1 : 레지스트 점도 측정
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에 기재된 레지스트의 점도를 25℃에서 콘플레트형 점도계 (Brookfield DV-III Ultra Programmable Rheometer)을 이용하여 측정하였고, 결과를 표2에 기재하였다.
시험예2 : 인쇄성 평가
선폭 30㎛, 심도 15㎛, 피치(pitch) 300㎛ 및 비아스각(vias angle) 49.2°로 메쉬 형태로 패턴화된 요판으로부터 실리콘계 전사롤을 이용하여 Al alloy 금속이 증착된 유리기판 (200mmx300mmX28mm) 상에 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에 기재된 레지스트 조성물을 인쇄하였다.
ⅰ) 실리콘계 고무전사롤에서 기판으로의 전이특성 평가
30회 연속인쇄 후의 실리콘계 고무 전사롤 표면에 잔류하는 레지스트의 유무를 광학현미경으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였고, 결과는 표 2에 기재하였다.
○: 잔류하지 않음, ×: 잔류함
ⅱ) 연속인쇄성
300회 연속인쇄 후 Al 합금이 형성된 기판 위에 형성된 레지스트 패턴이 단락 없이 균일하게 인쇄된 시점까지 평가하여 다음과 같이 5단계로 표기하였고, 결과는 표 2에 기재하였다.
5: 300회 이상, 4: 200~250회, 3: 160~200회, 2: 100~150회, 1: 100회 미만
시험예3 : 기판의 패턴특성 평가
레지스트 조성물을 인쇄 후 Al 합금이 형성된 기판 상에 형성된 레지스트 패턴을 선폭 균일성(uniformity)과 단락 유무를 광학현미경으로 관찰하고, FE-SEM(히타찌 제작, 모델명 S-4700)으로 레지스트 선폭과 레지스트 막 두께를 측정하였고, 결과는 표 2에 기재하였다.
패턴 형성: ○, 패턴 비 형성: ×
5: 패턴의 선 폭 변화 ± 10%, 4: 패턴의 선 폭 변화 ± 20%, 3: 패턴의 선 폭 변화 ± 30%, 2: 패턴의 선 폭 변화 ± 40%, 1: 단락
시험예4 : 물성평가
레지스트가 인쇄된 Al 합금이 형성된 기판을 110℃에서 3분간 베이킹(baking)한 후 다음의 물성평가를 행하였다.
ⅰ) 내에칭성 평가
내에칭성은 제품명: MA-T01(동우화인켐㈜)으로 3세대 식각 장비를 이용하여 에칭평가를 진행 하였고, 결과는 표 2에 기재하였다.
○: 레지스트 변형 없음, △: 레지스트 변형 약간 있음, ×: 레지스트 손실(Lift off)
ⅱ) 박리성 평가
박리성은 제품명: PRS-2000 (동우화인켐㈜)으로 상온에서 Dipping 으로 박리성을 평가 진행하였고, 결과는 표2에 기재하였다.
○: 레지스트 잔류 없음, ×: 레지스트 잔류 있음
점도 (cps) 인쇄성 패턴 특성 물성
전이 특성 연속 인쇄성 선폭 (㎛) 패턴 형성 직진성 형태 내에칭성 박리성
실시예1 7,000 ○ 4 22 ○ ○ ○ ○
실시예2 7,200 ○ 5 22 ○ ○ ○ ○
실시예3 7,000 ○ 5 22 ○ ○ ○ ○
실시예4 5,000 ○ 5 22 ○ ○ ○ ○
실시예5 6,000 ○ 4 22 ○ ○ ○ ○
실시예6 7,500 ○ 4 22 ○ ○ ○ ○
비교예1 2,000 ○ 4 22 ○ × × ○
비교예2 6,000 ○ 1 20 × × △ ○
비교예3 7,000 ○ 2 25 × × ○ ○
비교예4 5,000 ○ 4 22 ○ × △ ○
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 6은 적당한 점도를 가지며, 연속 인쇄성, 선 폭, 패턴형성, 직진성 형태, 내에칭성 및 박리성 모두 우수한 것을 알 수 있다. 하지만, 비교예 1은 인쇄성은 있으나, 직진성 형태가 나쁘고, 특히 내에칭성에 취약하다. 비교예 2는 점도는 적당하나, 연속 인쇄성, 패턴형성, 직진성 형태 및 내에칭성이 우수하지 못한 것을 알 수 있다. 또한, 비교예3은 점도는 적당하나, 연속 인쇄성, 직진성 형태 및 내에칭성이 우수하지 못하고, 비교예 4는 점도는 적당하나, 직진성 형태, 내에칭성이 우수하지 못하다는 것을 알 수 있다.
도 1은 요판 옵셋 인쇄 후 실시예2를 따른 레지스트 패턴의 광학 현미경 측정 사진이다. 도 1을 참조하면, 실시예2를 따른 레지스트 조성물을 이용한 레지스트 패턴은 선폭이 일정한 우수한 패턴 형상이 형성되었으며, 패턴의 직진성 형태도 우수함을 알 수 있다
도 2는 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 이용하여 금속을 식각한 후의 광학 현미경 측정 사진이다.
도2를 참조하면, 금속을 에칭한 후에도 레지스트 패턴이 많이 손실되지 않아 내에칭성이 우수함을 알 수 있다.
도 3은 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 박리한 후의 광학 현미경 측정 사진이다.
도 3을 참조하면, 레지스트 패턴이 금속 상에 잔사를 남기지 않고 깨끗이 제거되어, 박리성이 우수함을 알 수 있다.
도 4a는 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 굽기 공정을 수행한 후 SEM 측정 사진이고, 도 4b는 이를 확대한 SEM 측정 사진이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 금속층에 레지스트 패턴이 균일하게 이루어져 있어 우수한 직진성을 볼 수 있다.
도 5a는 실시예2를 따른 레지스트 패턴을 이용하여 금속을 식각한 후의 SEM 측정 사진이고, 도 5b는 이를 확대한 SEM 측정 사진이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 식각 공정 후에도 레지스트 패턴의 뜯김 현상없이 금속층 상에 형태를 유지하고 있으므로, 내에칭성이 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명의 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물은 노광공정 없이도 레지스트 조성물의 점도가 유지되는 효과가 있다. 이로 인해 공정이 단순화되고, 고가의 노광장비가 필요하지 않아 제조비용이 절감되고, 제조 수율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 전체 조성물 총 중량에 대하여
    a)노볼락 수지 20 내지 70중량%;
    b)아크릴계 바인더 0.1 내지 15중량%;
    c)유동성 조절제 0.01 내지 10중량%; 및
    전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 d)용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 a)노볼락 수지는 방향족 알코올과 포름알데히드를 반응시켜 합성한 고분자 중합체인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 a)노볼락 수지의 중량평균분자량이 2,000 내지 30,000인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 방향족 알코올은 페놀, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, o-에틸페놀, m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-부틸페놀, m-부틸페놀, p-부틸페놀, 2,3-자일레놀, 2,4-자일레놀, 2,5-자일레놀, 2,6-자일레놀, 3,4-자일레놀, 3,5-자일레놀, 2,3,5-트리메틸페놀, 3,4,5-트리메틸페놀, p-페닐페놀, 레조르시놀, 히드로퀴논, 히드로퀴논 모노메틸 에테르, 피로갈롤, 플로로글루시놀, 히드록시디페닐, 비스페놀 A, 갈산, 갈산 에스테르, α-나프톨 및 β-나프톨로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 요판 오프셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 방향족 알코올은 m-크레졸 및 p-크레졸을 6:4~5:5의 중량비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 b)아크릴계 바인더는 중량평균분자량이 4,000 내지 30,000인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 c)유동성 조절제는 아민계 수지인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 c)유동성 조절제는 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 아닐린, 2-, 3- 또는 4-메틸아닐린, 4-니트로아닐린, 1- 또는 2-나프틸아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헥사메틸렌테트라민, 4,4'-디아미노-1,2-디페닐에탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸디페닐메탄, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디헵틸아민, 디옥틸아민, 디노닐아민, 디데실아민, N-메틸아닐린, 피페리딘, 디페닐아민, 트리에틸아민, 트리메틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리헵틸아민, 트리옥틸아민, 트리노닐아민, 트리데실아민, 메틸디부틸아민, 메틸디펜틸아민, 메틸디헥실아민, 메틸디사이클로헥실아민, 메틸디헵틸아민, 메틸디옥틸아민, 메틸디노닐아민, 메틸디데실아민, 에틸디부틸아민, 에틸디펜틸아민, 에틸디헥실아민, 에틸디헵틸아민, 에틸디옥틸아민, 에틸디노닐아민, 에틸디데실아민, 디사이클로헥실메틸아민, 트리스[2-(2-메톡시에톡시)에틸]아민, 트리이소프로판올아민, N,N-디메틸아닐린, 2,6-이소프로필아닐린, 이미다졸, 피리딘, 4-메틸피리딘, 4-메틸이미다졸, 비피리딘, 2,2'-디피리딜아민, 디-2-피리딜케톤, 1,2-디(2-피리 딜)에탄, 1,2-디(4-피리딜)에탄, 1,3-디(4-피리딜)프로판, 1,2-비스(2-피리딜)에틸렌, 1,2-비스(4-피리딜)에틸렌, 1,2-비스(4-피리딜옥시)에탄, 4,4-디피리딜 술피드, 4,4'-디피리딜 디술피드, 1,2-비스(4-피리딜)에틸렌, 2,2'-디피콜릴아민, 3,3'-디피콜릴아민, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라이소프로필암모늄 하이드록사이드 및 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 d)용제는 한쪽 말단이 히드록시(-OH)기로 이루어진 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 d)용제는 트리프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜n-프로필에테르, 디프로필렌글리콜n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜n-부틸에테르, 프로필렌글리콜페닐에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디에틸렌글리콜n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜헥실에테르, 디에틸렌글리콜 n-부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜헥실에테르, 트리에틸렌글리콜메틸에테르, 트리에틸렌글리콜에틸에테르 및 트리에틸렌글리콜n-부틸에테르, 에틸렌글리콜페닐에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 d)용제의 끓는점은 200 내지 300℃인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 d)용제의 표면장력이 20dynes/cm 내지 40dynes/cm 범위인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 요판 인쇄용 레지스트 조성물의 점도가 1,000cps 내지 12,000cps 인 것을 특징으로 하는 요판 옵셋 인쇄용 레지스트 조성물.
  14. ⅰ) 요판 및 금속층이 형성된 기판을 제공하는 단계;
    ⅱ) 상기 요판에 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항을 따른 레지스트 조성물을 형성하는 단계;
    ⅲ)상기 레지스트 조성물을 고무롤으로 제1 차 전사하는 단계;
    ⅳ)상기 제 1차 전사된 레지스트 조성물을 상기 기판의 금속층에 제2 차 전사하는 단계;
    ⅴ)상기 2차 전사된 레지스트 조성물을 마스크로 이용하여 상기 금속층을 식각하는 단계; 및
    ⅵ)상기 식각된 금속층 상에 형성된 레지스트를 박리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 미세패턴 형성방법은 평판표시장치의 제조방법에 이용되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 금속층은 Al, Cu, Cr, Mo, Ti, In, Sn, Ag, Au, ITO 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 단일막, 이중막 및 삼중막 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 금속층 상에 제 2차 전사된 레지스트 조성물에 굽기(baking) 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 굽기 공정은 90~150℃에서 1분 내지 5분간 수행되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 ⅴ)금속을 식각하는 단계는 에칭, 세정 및 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
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KR20160002571A (ko) 2014-06-30 2016-01-08 주식회사 네패스 터치스크린 패널 제조방법

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