KR20130072576A - 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (a)액형 가소제 및 (b)상기 액형 가소제보다 비점이 낮은 용매를 함유하는 2성분계 용매를 포함하며, 상기 (a)의 중량이 상기 (b)의 중량이상 이므로써 미세 패턴의 형성이 가능하고 패턴의 직진성이 우수하며, 추가적으로 패턴 형성 및 제거가 용이한 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물에 관한 것이다.

Description

스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물{Etching resist composition for screen printing}
본 발명은 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물에 관한 것이며, 보다 상세하게는 높은 해상도의 패턴을 형성할 수 있는 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물에 관한 것이다.
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 형성한 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.
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 제조 비용이 절감되는 효과를 구현할 수 없다. 또한, 대한민국 등록번호 10-623227에서는 오프셋 인쇄기술을 이용한 미세회로 배선의 적층 방법을 제안하고 있으나, 상기 등록 및 공고특허와 마찬가지로 감광물질을 경화시키기 위한 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 열경화성 수지 조성물들이 소개된 바 있으나, 이러한 수지 조성물들은 선 폭이 200㎛ 이하의 미세한 패턴 형성이 어렵고 이후 박리공정시 기판을 손상시키는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허 10-0585871 특허문헌 2: 대한민국 공고특허 10-0199242 특허문헌 3: 대한민국 등록특허 10-623227
본 발명은 광경화 및 열경화가 필요하지 않으면서도 미세패턴의 형성이 용이하고 패턴의 직진성이 우수한 스크린 인쇄용 에칭레지스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 에천트에 대한 내성이 우수하고 박리공정이 용이한 스크린 인쇄용 에칭레지스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다
1. (a)액형 가소제 및 (b)상기 액형 가소제보다 비점이 낮은 용매를 함유하는 2성분계 용매를 포함하며, 상기 (a)의 중량이 상기 (b)의 중량이상인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
2. 위 1에 있어서, (a)는 프탈레이트(phthalate) 화합물, 구연산(citric acid) 화합물, 지방산 에스테르, 폴리알킬렌글리콜, 글리세롤 에스테르, 식물성 오일(vegetable oil), 변성 식물성 오일, 알릴 포스페이트 에스테르, 디알킬에테르 디에스테르, 트리카르복시산 에스테르, 에폭시화 오일, 에폭시화 에스테르, 폴리에스테르, 폴리글리콜 디에스테르, 알릴에테르 디에스테르, 지방족 디에스테르, 알킬에테르 모노에스테르 및 디카르복시산 에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
3. 위 1에 있어서, (a)는 비점이 200℃ 이상 내지 400 ℃ 이하인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
4. 위 1에 있어서, (b)는 N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 부틸 락테이트, 메틸-1,3-부틸렌글리콜아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜-3-모노메틸에테르, 메틸 피루베이트, 에틸 피루베이트 및 메틸-3-메톡시 프로피오네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
5. 위 1에 있어서, (b)는 비점이 50℃ 이상 내지 200℃ 미만인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
6. 위 1에 있어서, (a)와 (b)의 중량비는 a:b=5:5-9:1인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
7. 위 1에 있어서, 바인더 수지를 더 포함하는 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
8. 위 7에 있어서, 바인더 수지는 노볼락계 바인더 수지를 포함하는 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
9. 위 8에 있어서, 노볼락계 바인더 수지는 방향족 알코올과 알데히드의 반응 생성물인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
10. 위 9에 있어서, 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 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
11. 위 9에 있어서, 알데히드는 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세토알데히드, 벤즈알데히드 및 페닐알데히드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
12. 위 7에 있어서, 바인더 수지의 중량평균분자량이 2,000 내지 30,000인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
13. 위 7에 있어서, 바인더 수지와 2성분계 용매의 중량비는 4:6 내지 6:4인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
14. 위 1에 있어서, 점도가 10,000 내지 100,000 cps인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
본 발명의 에칭 레지스트 조성물은 스크린 인쇄가 가능하므로 패턴 형성 공정이 간단하다.
본 발명의 에칭 레지스트 조성물은 광경화를 거치지 않으므로 고가의 노광장치가 필요하지 않다.
본 발명의 에칭 레지스트 조성물은 열경화가 아닌 건조 공정으로 레지스트가 형성되므로, 열경화성 레지스트를 사용한 경우에서와 같이 강력한 박리제를 사용할 필요가 없으며, 박리 공정에서 기판에 심각한 손상을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 에칭 레지스트 조성물은 퍼짐성이 낮아 미세 패턴의 형성이 가능하다.
본 발명의 에칭 레지스트 조성물로 형성된 패턴은 패턴의 경계선이 균일하여 직진성이 우수하다.
본 발명의 에칭 레지스트 조성물은 에천트에 대한 내성이 우수하고, 패턴을 형성한 후에 제거 공정이 용이하다.
본 발명은 (a)액형 가소제 및 (b)상기 액형 가소제보다 비점이 낮은 용매를 함유하는 2성분계 용매를 포함하며, 상기 (a)의 중량이 상기 (b)의 중량 이상이므로써 미세 패턴의 형성이 가능하고 패턴의 직진성이 우수하며, 추가적으로 패턴 형성 및 제거가 용이한 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 2성분계 용매를 포함하며, 상기 2성분계 용매 중 주용매로서 (a)액형 가소제를 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 주용매란 다른 용매의 함량 이상의 함량, 즉 2성분계 용매 전체 중량 대비 50중량% 이상, 바람직하게는 70중량% 이상, 보다 바람직하게는 90중량% 이상의 함량을 갖는 용매 성분을 의미한다.
종래 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물에 사용되는 용매들은 조성물의 퍼짐성을 낮추는데 한계가 있었다. 따라서 그러한 조성물을 패턴형상으로 인쇄하게 되면 패턴이 그 형상을 유지하지 못하고 옆으로 퍼지게 되어 미세 패턴의 형성이 어려우며, 그에 따라 최근 요구되는 높은 해상도의 패턴 형성에는 적합하지 못한 문제가 있다.
하지만, 본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 액형 가소제를 주용매로 사용함으로써, 이러한 문제를 해결한다. 본 발명에 따라 액형 가소제를 주용매로 사용하는 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 조성물의 퍼짐성이 낮아 미세 패턴의 형성이 매우 용이하며, 그에 따라 높은 해상도의 패턴 형성에 유리하다.
본 발명에 따른 주용매는 레지스트 조성물에 사용되는 바인더 수지를 용해할 수 있는 액형 가소제라면 당분야에 알려진 것이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 프탈레이트(phthalate) 화합물; 시트르산 또는 시트르산 에스테르(citrate ester) 등의 구연산(citric acid) 화합물; 지방산 에스테르; 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜; 글리세롤 에스테르; 식물성 오일(vegetable oil); 변성 식물성 오일; 알릴 포스페이트 에스테르; 디알킬에테르 디에스테르; 트리카르복시산 에스테르; 에폭시화 오일; 에폭시화 에스테르; 폴리에스테르; 폴리글리콜 디에스테르; 알릴에테르 디에스테르; 지방족 디에스테르; 알킬에테르 모노에스테르; 및 디카르복시산 에스테르 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 이 중에서 친환경적인 측면을 고려하면, 바람직하게는 구연산 화합물, 지방산 에스테르, 폴리알킬렌글리콜, 글리세롤 에스테르, 식물성 오일, 변성 식물성 오일 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트(2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol diisobutyrate), 아세틸 트리부틸 시트레이트(acetyl tributyl citrate) 등을 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 액형 가소제에 있어서, 알킬 또는 알킬렌은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬 또는 알킬렌을 의미한다.
본 발명에 따른 주용매는 비점이 200℃ 이상 내지 400 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 에칭 레지스트 조성물은 레지스트 형성 공정 중에 고온에서 장시간 동안 공기중에 노출되게 되는데, 이러한 환경 하에서 주용매가 쉽게 증발 또는 휘발되지 않아야 하는 측면에서 비점이 상기 범위를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 2성분계 용매는 보조용매로서 (b) 상기 액형 가소제인 주용매보다 비점이 낮은 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 (b) 용매는 주용매인 (a) 용매보다 비점이 낮으므로 패턴을 형성한 후 건조 과정에서 주용매보다 먼저 증발된다. 그리고 (b) 용매는 본 발명의 조성물로 형성된 패턴의 경계면을 균일하게 하는 기능을 하여, 형성된 패턴의 직진성을 높이고 패턴의 해상도를 더욱 향상시킬 수 있다.
(b) 용매는 바인더 수지를 용해시킬 수 있는 용매로서 (a) 용매의 비점보다 낮은 용매이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 부틸 락테이트, 메틸-1,3-부틸렌글리콜아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜-3-모노메틸에테르, 메틸 피루베이트, 에틸 피루베이트, 메틸-3-메톡시 프로피오네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
(b) 용매의 비점은 (a)용매보다 낮아야 하며, 그러한 조건 하에 구체적인 예를 들면 50℃ 이상 내지 200 ℃ 미만일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 2성분계 용매에 있어서, 주용매인 (a) 용매와 보조용매인 (b) 용매의 혼합중량비는 사용되는 용매의 종류에 따라 적절하게 채택할 수 있으며, 예를 들면 a:b=5:5-9:1, 바람직하게는 5:5-8:2, 더욱 바람직하게는 5:5-7:3일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위 내에서 미세패턴의 형성 기능이 가장 잘 발휘될 수 있다.
또한, 본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 전술한 2성분계 용매 외에 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 당분야에서 통상적으로 사용되는 용매를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 바인더 수지를 더 포함하며, 바인더 수지로는 스크린 인쇄용으로서 광경화가 필요없는 바인더 수지라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 아크릴레이트계 바인더 수지, 노볼락계 바인더 수지 등이 있다.
아크릴레이트계 바인더 수지의 예를 들면, 하기에 기재된 화합물 중 1개 이상으로 이루어진 바인더 수지 혹은 공중합체 수지이다. 상기 b)아크릴레이트계 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, 프로필글리 시딜에테르 (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-메톡시 페닐 (메타)아크릴레이트, 2 또는 4-메톡시 벤질(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-에 톡시 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 또 는 4-브로모 페닐(메타)아크릴레이트, 2 또는 4-브로모 벤질(메타)아크릴레이트 등 이 있다.
상기 다관능성 (메타)아크릴레이트의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 디(메 타)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, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디트리메틸롤프로판 테트라(메 타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 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 또는 메타크릴레이트, 또는 경우에 따라 아크릴레이트와 메타아크릴레이트를 모두 지칭하는 것이다.
노볼락계 바인더 수지는 방향족 알코올과 알데히드의 반응 생성물이다.
상기 방향족 알코올의 예를 들면 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, β-나프톨 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알데히드의 예를 들면 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세토알데히드, 벤즈알데히드, 페닐알데히드 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 바인더 수지에 있어서, 아크릴레이트계 바인더 수지는 가격이 저렴하지만, 패턴 형성을 위해서는 고온의 열경화 과정을 거쳐야 할 필요가 있다. 노볼락계 바인더 수지를 사용하는 경우에는 고온의 열경화 과정이 필요하지 않고 용매만 증발시키기만 하면 패턴을 형성할 수 있으며, 패턴의 제거 용이성 측면에서는 아크릴레이트계 바인더 수지보다 더 바람직하다. 또한, 노볼락계 바인더 수지는 에천트에 대한 내성도 우수하여 에칭 레지스트의 바인더 수지로서 유용하다.
본 발명에 따른 바인더 수지는 적절한 중량평균 분자량을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들면 2,000 내지 30,000의 중량평균 분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균 분자량을 가지게 되면, 패턴 형성 공정 중에 레지스트 막의 손상없이 두께를 일정하게 유지할 수 있으며, 제거 공정 후에 레지스트 잔류물이 발생하지 않는 장점이 있다.
본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 당분야에 알려진 첨가제들을 필요에 따라 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제로는 유동성 조절제, 소수성 물질, 소수성 물질, 건조방지제, 실란커플링제 등이 있다.
유동성 조절제는 패턴이 우수한 기계적 강도를 가지게 하여 스크린 인쇄시 패턴의 직진성을 개선하는 기능을 갖는다. 유동성 조절제의 예로는, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 아닐린, 2-, 3- 또는 4-메틸아닐린, 4-니트로아닐린, 1- 또는 2-나프틸 아민, 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, 트리 에틸아민, 트리메틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실 아민, 트리헵틸아민, 트리옥틸아민, 트리노닐아민, 트리데실아민, 메틸디부틸아민, 메틸디펜틸아민, 메틸디헥실아민, 메틸디사이클로헥실아민, 메틸디헵틸아민, 메틸 디옥틸아민, 메틸디노닐아민, 메틸디데실아민, 에틸디부틸아민, 에틸디펜틸아민, 에틸디헥실아민, 에틸디헵틸아민, 에틸디옥틸아민, 에틸디노닐아민, 에틸디데실아 민, 디사이클로헥실메틸아민, 트리스[2-(2-메톡시에톡시)에틸]아민, 트리이소프로 판올아민, N,N-디메틸아닐린, 2,6-이소프로필아닐린, 이미다졸, 피리딘, 4-메틸피 리딘, 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 술 피드, 4,4'-디피리딜 디술피드, 1,2-비스(4-피리딜)에틸렌, 2,2'-디피콜릴아민, 3,3'-디피콜릴아민, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라이소프로필암모늄 하 이드록사이드 및 테트라부틸암모늄 하이드록사이드 등을 들 수 있다.
소수성 물질은 기재 위에 형성된 에칭 레지스트 막 내부로 에칭액의 침투를 막아주는 역할을 한다. 이러한 소수성 물질의 예로는 폴리테트라플루오로에틸렌의 에멀젼을 들 수 있다.
건조 방지제는, 잉크가 잉크젯 노즐에서 건조되어 노즐을 막는 것을 방지하기 위한 것으로, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜과 같은 글리콜류; 글리세린; 디 에틸렌글리콜 모노부틸 에테르와 같은 다가알코올의 에테르류; 아세테이트류; 티오글리콜류; 글리신, 메틸글리신, 프롤린, 알라닌, 페닐알라닌과 같은 아미노산류를 사용할 수 있다.
실란커플링제는 에칭 레지스트 조성물과 기판과의 접착력을 향상시키기 위한 것으로서, 통상적으로 알려진 실란계 화합물, 이를테면 베타-(3,4-에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시 실란, 감마-글리시드옥시프로필 메틸디에톡시 실란, 감마-글리시드옥시프로필 트리메톡시 실란, 감마-글리시드옥시프로필 트리에톡시 실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시 실란, 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시 실란, 3-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시 실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시 실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 메틸 디메톡시 실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시 실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 트리에톡시 실란, 3-아미노프로필 트리메톡시 실란, 3-아미노프로필 트리에톡시 실란, N-페닐-3-아미노프로필 트리에톡시 실란, 비닐트리클로로 실란, 비닐 트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시 실란, 3-클로로프로필 트리메톡시 실란, 3-메르캅토프로필 트리메톡시 실란 등이 사용될 수 있다. 실란 커플링제는 킬레이팅 화합물, 이를테면 N-히드록시에틸-에틸렌디아미노트리아세트산, 니트로트리아세트산, 히드록시에틸리덴-1,1-이인산, 아미노트리메틸렌 인산, 에틸렌디아미노-테트라메틸렌 인산, 디에틸렌트리아미노 펜타메틸렌 인산, 디에틸 렌트리아미노 펜타메틸렌 인산, 헥사메틸렌디아미노테트라에틸렌 인산 등이 대신 사용되거나 함께 사용될 수도 있다.
기타 첨가제로는 잉크의 표면장력과 기재 위에서의 접촉각 조절을 위한 양이온성, 음이온성, 양성 또는 비이온성 계면활성제; 실리콘 또는 불소계 계면활성제인 기포발생 억제제; 벤조트리아졸 또는 벤조페논과 같은 자외선 흡광제; 페놀 또는 아민과 같은 광안정제; 클로로메틸페놀과 같은 미생물 억제제; EDTA와 같은 킬레이팅제; 아황산계 산소흡수제; p-아니솔, 히드로퀴논, 피로카테콜, t-부틸카테콜, 페노티아진과 같은 열경화억제제; 요변성제 등의 첨가제가 조성물의 구체적인 용도에 따라 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 첨가제는 조성물 총 중량 대비 0 내지 10중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물에 있어서, 바인더 수지와 2성분계 용매는 바인더 수지가 용매에 모두 용해되기만 하면 특별한 제한 없이, 필요에 따라 다양한 혼합비로 혼합될 수 있다. 이는 당업자가 경우에 따라 적절하게 채택할 수 있으며, 예를 들어 바인더 수지:2성분계 용매 = 4:6-6:4의 혼합 중량비를 가질 수 있다. 상기 혼합중량비 범위 내에서 미세패턴 형성 성능이 가장 우수하다.
본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 인쇄 특성 및 패턴의 안정성을 위해 적절한 점도를 가질 수 있다. 조성물의 점도는 기판의 종류 등 여러 조건에 따라 적절하게 채택할 수 있으며, 예를 들어 10,000 내지 100,000 cps인 점도를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 점도 범위에서 우수한 인쇄 특성 및 패턴 안정성을 가질 수 있다.
본 발명의 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물은 당분야에 사용되는 스크린 인쇄법을 사용하여 기판 상에 소정의 패턴을 갖도록 도포될 수 있다. 소정 패턴으로 도포된 뒤에는 자연 건조 또는 열처리를 통해 용매를 증발시킴으로써 레지스트 패턴을 형성하게 된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1-2 및 비교예 1-2
하기 표 1에 기재된 성분 및 조성(단위는 중량부)으로 혼합하고, 50-80℃에서 12시간 동안 교반하였다. 교반 종료 후, 울트라소니케이터(ultrasonicator)로 1-2 시간동안 탈포하여 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물을 제조하였다.
제조된 조성물의 점도는 DV-III Ultra Rheometer(Brookfield사(社))를 이용하여 25℃ 50rpm에서 3회 측정후 평균값을 취하였다
바인더 수지 용매(I) 용매(II) 점도(cps)
종류 함량 종류 함량 종류 함량
실시예1 A-1 47 I-1 26.5 I-2 26.5 40,000
실시예2 A-1 47 I-1 26.5 I-3 26.5 40,000
비교예1 A-1 52 I-4 48 - - 40,000
비교예2 A-1 55 - - I-2 45 40,000

바인더수지 A-1: 메타/오쏘 크레졸 노볼락 수지(S55-series, Nanokor사)
용매 I-1: 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트(비점: 286 ℃)
용매 I-2: 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(비점: 146 ℃)
용매 I-3: 에틸 락테이트(비점: 151 ℃)
용매 I-4: 부틸 디글리콜(비점: 230 ℃)
실험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 에칭 레지스트 조성물을 200 메쉬의 기판을 사용하여 스크린 인쇄기에서 패턴 폭/패턴간 간격=1mm/1mm부터 60㎛/60㎛까지 패턴을 실리콘 위에 SiN가 증착된 태양전지 기판상에 형성하였다. 이 기판을 컨베이어형 적외선 건조기(infrared conveyor dryer)에서 150℃로 3분간 열처리하여 패턴을 형성하였고, 무기산으로 이루어진 에천트로 에칭공정을 실시한 후 레지스트로 이루어진 패턴의 안정성 및 내에칭성을 측정하였다.
1. 패턴 안정성
스크린 인쇄기를 통해 제판의 패턴사이즈를 1mm부터 100㎛까지 Si 기판위에 인쇄를 하였고 적외선 건조기를 통해 건조후 생성된 패턴을 광학 현미경(optical microscopy)을 통하여 패턴의 퍼짐성, 라인 에지 거칠기(Line edge roughness) 및 한계해상도를 관찰하였다.
(1) 퍼짐성
○: 제판 size / 패턴 size = 90%
△: 제판 size / 패턴 size = 80% 이상
×: 제판 size / 패턴 size = 80% 미만
(2) 라인 폭 거칠기( Line width roughness )
○: 라인 선폭의 편차가 거의 없이 실질적인 직선의 패턴형성.
×: 라인 선폭의 변화로 굴곡발생 또는 브릿지 형성으로 옆패턴과 연결이 되는 형태가 이루어지는 불량 발생.
2. 내에칭성
에칭 전 패턴 면적 대비 에칭 후 패턴 면적으로 잔류율을 측정하여 평가하였다.
○: 패턴 잔류율 95% 이상
△: 패턴 잔류율 90% 이상
×: 패턴 잔류율 90% 미만
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
한계해상도 80㎛ 80㎛ 200㎛ 500㎛
퍼짐성 ○ ○ △ X
라인폭거칠기 ○ ○ × ×
내에칭성 ○ ○ △ X
상기 표 2를 참고하면, 2성분계 용매를 사용한 실시예들이 비교예들에 비해서 한계해상도, 퍼짐성, 라인폭거칠기와 내에칭성이 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. (a)액형 가소제 및 (b)상기 액형 가소제보다 비점이 낮은 용매를 함유하는 2성분계 용매를 포함하며, 상기 (a)의 중량이 상기 (b)의 중량이상인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, (a)는 프탈레이트(phthalate) 화합물, 구연산(citric acid) 화합물, 지방산 에스테르, 폴리알킬렌글리콜, 글리세롤 에스테르, 식물성 오일(vegetable oil), 변성 식물성 오일, 알릴 포스페이트 에스테르, 디알킬에테르 디에스테르, 트리카르복시산 에스테르, 에폭시화 오일, 에폭시화 에스테르, 폴리에스테르, 폴리글리콜 디에스테르, 알릴에테르 디에스테르, 지방족 디에스테르, 알킬에테르 모노에스테르 및 디카르복시산 에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, (a)는 비점이 200℃ 이상 내지 400 ℃ 이하인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, (b)는 N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 부틸 락테이트, 메틸-1,3-부틸렌글리콜아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜-3-모노메틸에테르, 메틸 피루베이트, 에틸 피루베이트 및 메틸-3-메톡시 프로피오네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, (b)는 비점이 50℃ 이상 내지 200 ℃ 미만인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, (a)와 (b)의 중량비는 a:b=5:5-9:1인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 바인더 수지를 더 포함하는 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 바인더 수지는 노볼락계 바인더 수지를 포함하는 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서, 노볼락계 바인더 수지는 방향족 알코올과 알데히드의 반응 생성물인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 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 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  11. 청구항 9에 있어서, 알데히드는 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세토알데히드, 벤즈알데히드 및 페닐알데히드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  12. 청구항 7에 있어서, 바인더 수지의 중량평균분자량이 2,000 내지 30,000인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  13. 청구항 7에 있어서, 바인더 수지와 2성분계 용매의 중량비는 4:6 내지 6:4인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 점도가 10,000 내지 100,000 cps인 스크린 인쇄용 에칭 레지스트 조성물.
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