KR20110047693A

KR20110047693A - 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물

Info

Publication number: KR20110047693A
Application number: KR1020090104416A
Authority: KR
Inventors: 윤효중; 김성식; 고경준
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-09
Also published as: TW201127946A; KR101673589B1; JP5603948B2; CN102482616A; WO2011052988A2; JP2013509482A; WO2011052988A3; CN102482616B; TWI512099B

Abstract

본 발명은 오일에 알킬렌옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제; 다가알코올계 화합물; 알칼리 금속수산화물; 및 물을 포함하고 pH12 내지 pH14인 것을 특징으로 하는 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물에 관한 것이다.

세정제 조성물, 오일, 알킬렌옥사이드

Description

평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물{A DETERGENT COMPOSITION FOR A GLASS SUBSTRATE OF FLAT PANEL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 저기포성 수계 세정제인 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물에 관한 것이다.

FPD(flat panel display device)는, 반도체 디바이스와 같이, 성막, 노광, 에칭 등의 공정을 거쳐 제품이 제조된다. 하지만, 이러한 제조공정에 의해서, 기판 표면에 각종의 유기물이나 무기물 등의 크기가 1㎛ 이하인 매우 작은 파티클(Particle)로 인해, 부착 오염이 발생한다. 이러한 파티클이 부착한 채로, 다음의 공정 처리를 실시했을 경우, 막의 핀홀이나 피트, 배선의 단선이나 브릿지(Bridge)가 발생하여, 제품의 제조 수율이 저하된다.

따라서, 오염물을 제거하기 위한 세정이 각 공정 간에 행해지고 있고, 이를 위한 세정제에 대해서도 많은 제안이 있었다. 예를 들어 대한민국 공개특허 2003-0039408호에는 방향족 알코올에 알킬렌 옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제와 탄화수소 알코올에 알킬렌 옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제를 포함한 수계세정제가 개시되어 있다. 하지만, 장쇄의 탄화수소계에 알킬렌옥사이드가 부가 된 비이온성 계면활성제를 사용하므로, 스프레이 등의 공정에서 기포가 발생된다. 또한 대한민국등록특허 10-0574607호에서는 산성의 pH 환경 하에 탈이온수, 유기화합물 및 암모늄화합물을 포함하는 세정액을 제안하였다. 그러나 산성 범위의 세정액이므로 세정 초기의 단계의 기본적 특성인 유기물이나 무기물 등의 크기가 1㎛ 이하의 매우 작은 파티클(Particle)에 대한 제거성이 불충분하다. 또한, 일본특허공개 평7-133496호는 장쇄 알코올에 알킬렌옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제와 단쇄의 글리콜에테르 용제, 장쇄의 글리콜에테르를 용제 파라핀계 또는 올레핀계 탄화수소 및 물로 구성된 세정제 조성물을 제안하였다. 그러나 탄화수소계 용제를 사용할 경우 인화성과 건조문제의 발생가능성이 존재한다. 또한 말단 알킬기의 탄소수가 증가할 경우 세정제의 점도 상승과 물에 대한 용해성이 떨어질 수가 있다.

본 발명의 목적은 유리기판 상에 존재하는 오염물질을 완전히 제거함으로써 세정효과 및 생산성을 증대시킬 수 있는 저기포성 수계세정제인 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 화학식 1로 표시되는 터펜계 오일에 알킬렌옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제; 다가알코올계 화합물; 알칼리 금속수산화물; 및 물을 포함하고 pH12 내지 pH14인 것을 특징으로 하는 평판표시장치 유리기판용 세정제 조성물을 제공한다:

<화학식 1>

상기 화학식 1에서, AO는 옥시에틸렌기, 옥시프로필렌기 또는 폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌 블록공중합체이고, n은 1 내지 40이다.

본 발명의 세정제 조성물은 평판표시장치의 유리기판의 표면에 대한 유기물 오염물 및 파티클 제거력이 우수하다. 본 발명의 세정제 조성물은 린스 후 잔류 물이 없고 다량의 탈이온수를 포함하므로 취급이 용이하고 환경적으로 유리하다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물은 pH12 내지 pH14이고, 비이온성 계면활성제, 다가알코올계 화합물, 알칼리 금속수산화물 및 물을 포함한다.

본 발명의 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물에 포함되는 비이온성 계면활성제는 하기 화학식 1로 표시되는 터펜계 오일에 알킬렌옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제이다.

<화학식 1>

상기 화학식 1에서, AO는 옥시에틸렌기, 옥시프로필렌기 또는 폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌 공중합체이고, n은 1 내지 40이다.

상기 화학식 1로 표시되는 비이온성 계면활성제는 스프레이 공정에서 저기포성을 나타내며, 습윤 침투력을 향상시켜 유기기판으로부터 오염물질을 용이하게 제거한다.

조성물 총 중량에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 비이온성 계면활성제는 0.01 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1 내지 2 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 유리 기판 표면과 입자 등의 오염물 사이의 계면으로 신속하게 세정액을 침투시키는 것이 어렵게 되어 오염물에 대한 세정력이 감소하는 문제점이 있다. 상술한 범위를 초과하면, 습윤침투력이 강하여 유리 기판 표면에 세정제 조성물이 잔류하게 되고, 린스공정에서도 계면활성제가 기판에 잔류하게 된다. 또한 세정제 조성물의 점도 상승으로 인한 거품 발생 정도가 심해져서 공정상 작업성이 저하되는 문제가 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 비이온성 계면활성제로는 시판되는 제품을 이용할 수 있는데, Rhodoclean ASP, Rhodoclean MSC, Rhodoclean EFC, Rhodoclean HP (이상, Rhodia 제품) 등이 있다.

본 발명의 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물에 포함되는 다가알코올계 화합물은 유리기판 표면의 습윤성을 증가시켜 상기 화학식 1로 표시되는 비이온성 계면활성제만으로 제거가 어려운 유리기판 표면의 오일성분을 제거능력, 즉 세정력을 향상시킨다. 또한, 상기 다가알코올계 화합물은 본 발명의 세정제 조성물의 물에 대한 용해력 및 린스력을 향상시킨다.

조성물 총 중량에 대하여, 상기 다가알코올계 화합물은 0.01 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1 내지 3 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 유리기판 표면에 대한 습윤성 부여가 부족하 다. 상술한 범위를 초과하면, 비경제적이다.

상기 다가알코올계 화합물은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 글리세롤, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨, 크실리톨, 만니톨, 솔비톨, 에리드리톨, 아도니톨, 트레이톨, 아라비톨 및 탈리톨로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물에 포함되는 알칼리 금속수산화물은 고알칼리성을 갖는다. 이로 인해 고분자의 유기 오염물 또는 오일성 유기화합물을 저분자량화시키고, 유리기판에 대한 박리성을 높여 유리기판에 대한 세정력을 부여한다.

조성물 총 중량에 대하여, 상기 알칼리 금속수산화물은 0.05 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1 내지 2 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 유리기판 상에 부착된 파티클 또는 유기오염물을 제거하기가 용이하지 않다. 상술한 범위를 초과하면, 세정효과가 더 이상 증가되지 않으며, 세정액의 가격이 상승하여 비경제적이고, 환경적인 문제를 유발할 수 있다.

상기 알칼리금속 수산화물은 KOH, NaOH 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것이 바람직하다. 그 이유는 고알칼리성을 부여하면서 입수가 용이하고 경제적이기 때문이다.

본 발명의 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물에 포함되는 물은 물은 탈이온수를 의미하며 반도체 공정용을 사용하며, 바람직하게는 18㏁/㎝ 이상의 물을 사용한다. 조성물 총 중량에 대하여, 상기 물은 본 발명의 식각액 조성물의 총 중량이 100중량%가 되도록 잔량 포함된다.

본 발명의 평판표시장치의 유리기판용 세정제 조성물은 전술한 성분 이외에 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제로는 금속 이온 봉쇄제, 및 pH 조절제 등을 들 수 있다.

본 발명의 세정제 조성물은 평판표시장치의 유리기판의 표면에 대한 유기물 오염물 및 파티클 제거력이 우수하다. 본 발명의 세정제 조성물은 린스 후 잔류물이 없고 다량의 탈이온수를 포함하므로 취급이 용이하고 환경적으로 유리하다.

이하에서, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예 및 시험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예1 내지 실시예17, 비교예1 내지 비교예4: 세정제 조성물의 제조

교반기가 설치되어 있는 혼합조에 하기 표 1에 기재된 성분들을 표 1에 기 재된 조성비에 따라 혼합하고, 상온에서 1시간 동안 500rpm의 속도로 교반하여 세정제 조성물을 제조하였다.

	계면활성제 (중량%)		다가알코올계 화합물(중량%)		알칼리 금속수산화뮬(중량%)		물
실시예1	1)	1	a)	1	KOH	1	잔량
실시예2	1)	1	a)	0.5	KOH	1	잔량
실시예3	1)	1	a)	3	KOH	1	잔량
실시예4	1)	0.5	a)	2	KOH	0.5	잔량
실시예5	1)	1	b)	1	KOH	1	잔량
실시예6	1)	0.5	b)	0.5	KOH	2	잔량
실시예7	1)	1	b)	0.1	KOH	4	잔량
실시예8	2)	1	a)	1	KOH	1	잔량
실시예9	2)	1	b)	1	KOH	1	잔량
실시예10	2)	1	c)	1	KOH	1	잔량
실시예11	3)	1	c)	1	KOH	0.5	잔량
실시예12	3)	1	a)	1	NaOH	1	잔량
실시예13	3)	0.5	a)	2	NaOH	0.5	잔량
실시예14	1)	2	a)	1	NaOH	0.5	잔량
실시예15	1)	0.2	b)	2	NaOH	1	잔량
실시예16	2)	1	c)	1	NaOH	1	잔량
실시예17	2)	0.5	c)	2	NaOH	1	잔량
비교예1	-	-	-	-	KOH	5	잔량
비교예2	1)	1	a)	2	-	-	잔량
비교예3	-	-	a)	0.05	KOH	0.1	잔량
비교예4	2)	3	-	-	TMAH	1	잔량

주) a) 솔비톨 b) 글리세롤

c) 에틸렌글리콜 1) Rhodoclean ASP

2) Rhodoclean MSC 3) Rhodoclean EFC

TMAH: Tetramethylammoniumhydroxide

시험예: 세정제 조성물의 특성 평가

< 대기 중 오염물 제거력 평가>

실시예1 내지 17 및 비교예1 내지 4의 세정제 조성물 100㎖를 각각 용량 250㎖의 비이커에 넣었다. 한편, 오염물의 제거력 평가를 위해 5㎝ x 5㎝ 크기로 형성된 유리기판을 대기 중에 3일간 방치시켜 오염시켰다.

상기 오염된 기판을 스프레이식 유리기판 세정장치를 이용하여 1분 동안 실온에서 실시예1 내지 17 및 비교예1 내지 4의 세정제 조성물으로 세정하였다. 세정 후 초순수에 30초 세척한 후 질소로 건조하였다. 오염물의 제거 정도는 접촉각 측정장치를 이용하여 세정전과 세정후의 접촉각 감소량으로 평가하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.

< 유기오염물 제거력 평가>

유기오염물의 제거력 평가를 위해 5㎝ x 5㎝ 크기로 형성된 유리기판 상에 사람의 지문 자국으로 오염시키고, 오염된 기판을 스프레이식 유리 기판 세정장치를 이용하여 2분 동안 실온에서 실시예1 내지 17 및 비교예1 내지 4의 세정제 조성물 으로 세정하였다. 세정 후 초순수에 30초 세척한 후 질소로 건조하였다. 오염물의 제거 정도는 접촉각 측정장치를 이용하여 세정전과 세정후의 접촉각 감소량으로 평가하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.

<파티클 제거력 평가>

유리기판을 평균 입자 크기가 0.8㎛인 유기 파티클 솔루션으로 오염시키고 1분간 3000rpm으로 스핀(spin) 드라이한 후 스프레이식 유리 기판 세정장치를 이용하여 2분 동안 실온에서 실시예3, 실시예4, 실시예9, 실시예10, 실시예17, 비교예2 및 비교예4의 세정제 조성물로 세정하였다. 세정 후 초순수에 30초 세척한 후 질소로 건조하였다. 세정 전후의 파티클 수는 표면입자측정기(Topcon WM-1500)로 0.3㎛ 이상의 파티클 수를 측정하였고, 표 3에 나타내었다

	대기오염물 세정력	유기오염물 세정력
실시예1	○	○
실시예2	○	○
실시예3	◎	○
실시예4	◎	○
실시예5	○	○
실시예6	○	○
실시예7	○	○
실시예8	○	○
실시예9	◎	◎
실시예10	◎	○
실시예11	◎	○
실시예12	◎	○
실시예13	○	○
실시예14	○	○
실시예15	○	○
실시예16	○	○
실시예17	◎	◎
비교예1	◎	△
비교예2	X	△
비교예3	○	X
비교예4	○	X

< 대기 중 오염물 제거력 평가>

◎: 우수(40°이상 감소), ○: 양호(40~30°감소)

△: 미흡 (30~20°감소), X: 불량(20°미만 감소)

< 유기오염물 제거력 평가>

◎: 우수(30°이상 감소), ○: 양호(30~20°감소)

△: 미흡 (20~10°감소), X: 불량(10°미만 감소)

	세정전 파티클 수	세정후 파티클 수	제거율(%)
실시예3	2752	384	86
실시예4	2854	355	87
실시예9	2908	427	85
실시예10	2893	307	89
실시예17	2912	292	90
비교예2	2741	1560	43
비교예4	2804	1033	63

표 2 및 표 3을 참조하면, 실시예1 내지 17의 세정제 조성물을 이용하면, 모든 오염물의 제거력이 있음을 보였으며, 접촉각이 30°이상 감소되어 유기오염물의 제거능력을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 파티클 제거력도 우수한 것을 알 수 있다. 반면에, 비교예1 내지 4의 세정제 조성물의 경우, 모든 오염물이 아닌 특정 오염물에 대해서만 세정능력이 있음을 알 수 있다. 또한, 파티클 제거율도 우수하지 못한 것을 알 수 있다.

한편, 도 1은 실시예9의 세정제 조성물을 이용하여 세정 전의 접촉각을 나타낸 사진이다. 도 2는 실시예9의 세정제 조성물을 이용하여 세정 후의 접촉각을 나타낸 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 세정 전후의 접촉각이 감소되어 대기 중 오염물이 효과적으로 제거되었음을 알 수 있다.

도 1은 실시예9의 세정제 조성물을 이용하여 세정 전의 접촉각을 나타낸 사진이다.

도 2는 실시예9의 세정제 조성물을 이용하여 세정 후의 접촉각을 나타낸 사진이다.

Claims

화학식 1로 표시되는 터펜계 오일에 알킬렌옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제;

다가알코올계 화합물;

알칼리 금속수산화물; 및

물을 포함하고 pH12 내지 pH14인 것을 특징으로 하는 평판표시장치 유리기판용 세정제 조성물:

<화학식 1>

상기 화학식 1에서,

AO는 옥시에틸렌기, 옥시프로필렌기 또는 폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌 블록공중합체이고,

n은 1 내지 40이다.
청구항 1에 있어서,

조성물 총 중량에 대하여,

상기 화학식 1로 표시되는 터펜계 오일에 알킬렌옥사이드가 부가된 비이온성 계면활성제 0.01 내지 5 중량%;

상기 다가알코올계 화합물 0.1 내지 5 중량%;

상기 알칼리 금속수산화물 0.05 내지 5 중량%; 및

상기 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치 유리기판용 세정제 조성물.
청구항 1에 있어서,

상기 다가알코올계 화합물은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 글리세롤, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨, 크실리톨, 만니톨, 솔비톨, 에리드리톨, 아도니톨, 트레이톨, 아라비톨 및 탈리톨로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 평판표시장치 유리기판용 세정제 조성물.
청구항 1에 있어서,

상기 알칼리 금속수산화물은 KOH, NaOH 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 평판표시장치 유리기판용 세정제 조성물.