KR20180034845A - 세정액 조성물 및 이를 이용한 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 세정액 조성물은 KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상; 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스; 및 용제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

세정액 조성물 및 이를 이용한 세정 방법{CLEANING SOLUTION COMPOSITION AND CLEANING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 가스를 포함하는 세정액 조성물 및 이를 이용한 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스, FPD(flat panel display)와 같은 액정디스플레이 등에 사용되는 전자재료는 다양항 공정을 거쳐 제작된다. 이 중 디스플레이 제조에 사용되는 착색 감광성 수지 조성체의 착색제로서 미립화된 입자가 많이 사용되고 있다. 특히, 최근에는 디스플레이용 재료로 퀀텀 입자가 포함된 착색 감광성 수지 조성체가 제안되고 있으며, 또한 착색 입자의 휘도 개선을 위하여 안료 및/또는 염료 입자의 미립화 검토가 제안되고 있다.
그러나, 착색 감광성 수지 조성체에 포함되는 입자의 크기가 감소함에 따라 입자의 표면적이 증가하고, 결과적으로 제조 공정에서 미립화된 입자를 완벽하게 제거하는 것이 용이하지 않은 문제점이 발생하고 있다. 특히, 생산시설의 배관 내부에 잔류 입자가 존재하게 되면 제품의 생산에 지속적인 문제를 일으키게 되며, 이에 따라 생산하고자 하는 제품에 따라 배관을 별도로 구비하여 사용하여야 하는 문제 등이 발생하게 된다.
대한민국 공개특허 제2009-0114734호는 수계 세정제 조성물에 관한 것으로서, (a) 유기 알칼리, (b) 지방족 다가알코올 및 불포화 유기산의 혼합물, (c) 비이온성 계면활성제, (d) 알코올류 유기용제 및 (e) 물을 포함하는, 수계 세정제 조성물에 관한 내용을 개시하고 있다. 그러나, 상기 문헌의 경우 전자부품 및 정밀부품의 표면, 특히 액정 디스플레이 기판의 세정공정에 적용하기 위한 것으로서, 배관 노즐 등의 미립화 입자의 세정에 적용하기에는 세정력이 다소 떨어지는 문제점이 있다.
그러므로, 착색 감광성 수지 조성물의 잔류물, 특히 미립화 입자 잔류물을 제거하기 위한 세정액 조성물의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 제2009-0114734호 (2009.11.04.)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 세정력이 향상된 세정액 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 생산 시설의 배관 내부의 잔류 미립화 입자의 제거가 용이한 세정액 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 전술한 세정액 조성물을 이용한 세정 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상; 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스; 및 용제;를 포함하는 세정액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 세정액 조성물로 디스플레이를 세정하는 것을 포함하는 디스플레이의 세정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 세정액 조성물로 배관을 세정하는 것을 포함하는 배관의 세정 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 조성물 내에 가스를 포함함으로써 미립자의 제거가 용이하기 때문에 디스플레이의 표면은 물론 배관 내의 잔류물의 제거가 용이한 이점이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 한 양태는, KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상; 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스; 및 용제;를 포함하는 세정액 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 제조에 포함되는 착색 감광성 수지 조성물, 흑색 감광성 수지 조성물과 같은 감광성 수지 조성물의 경우 산(acid) 그룹을 비롯한, 극성 그룹을 다수 포함하고 있다.
이론에 제한되는 것을 바라지는 않으나, 본 발명에 따른 세정액 조성물은 KOH, NaHCO3 또는 NaOH와 같은 강알칼리를 포함함으로써 상기 산 그룹을 비롯한 극성 그룹과의 화학적인 반응을 통하여 디스플레이 표면 또는 배관 내의 잔류하고 있는 감광성 수지 조성물의 제거가 용이한 이점이 있다.
상기 KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상은 상기 세정액 조성물 전체 100 v/v%에 대하여 0.01 내지 2.0 v/v% 로 포함될 수 있다. 상기 KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상이 상기 범위 내로 포함될 경우 상기 세정액 조성물의 세정력이 우수한 이점이 있다. 상기 KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상이 상기 부피비 미만으로 포함될 경우 감광성 수지 조성물의 잔류물의 제거가 다소 용이하지 않은 문제가 발생할 수 있으며, 상기 KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상이 상기 부피비를 초과하여 포함될 경우 상기 세정액 조성물의 세정 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 KOH, NaHCO3 또는 NaOH를 단독으로 포함하여도 무방하고, 2종 이상 혼합하여 포함하여도 무방하다.
본 발명의 세정액 조성물은 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스를 포함한다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 강알칼리성을 띠는 KOH, NaHCO3 또는 NaOH 뿐만 아니라 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스를 포함함으로써 생산 시설의 배관 내부에 잔류하고 있는 감광성 수지 조성물 중의 미립자를 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 가스는 상기 세정액 조성물 전체 100 v/v%에 대하여 0.5 내지 2 v/v%로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 가스는 상기 세정액 조성물 전체 100 v/v%에 대하여 0.5 내지 1 v/v%로 포함될 수 있다.
상기 가스가 상기 세정액 조성물 전체 100 v/v%에 대하여 상기 범위 내로 포함될 경우 잔류 미립자의 제거 성능이 극대화되는 이점이 있다. 상기 가스가 상기 범위 미만으로 포함될 경우 미립자의 제거 효과가 다소 불충분해질 수 있으며, 상기 가스가 상기 범위를 초과하여 포함될 경우 상기 가스로 인하여 형성되는 기포가 상기 배관 내의 표면에 다소 과도하게 발생함에 따라 상기 세정액 조성물이 상기 배관 내의 표면에 접촉할 수 있는 면적이 오히려 작아져 미립자의 제거 효과가 저하될 수 있는 문제점이 있으므로 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 상기한 가스가 용해된 수용액 상태를 일컬을 수 있다.
본 발명에 따른 세정액 조성물의 제조 방법은 이에 한정되지는 않지만, 예컨대 KOH, NaHCO3 또는 NaOH를 용해한 용제에, 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스를 버블링해서 제조할 수 있다.
상기 가스가 2종 이상인 경우, 각각의 가스를 별도로 버블링하여 제조할 수도 있고, 혼합된 가스를 버블링하여 제조할 수도 있으나 역시 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 용제는 상기 세정액 조성물 전체 100 중량%를 기준으로 80 내지 99.9 중량%로 포함될 수 있다. 상기 용제는 본 발명에 따른 세정액 조성물로 세정하기 위한 디스플레이의 표면, 또는 생산 시설 내의 배관의 내부에 손상을 주지 않는 것이라면 한정되지는 않으나 물, 구체적으로는 탈이온수인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 물의 순도는 특별히 제한하지 않으며, 세정물에 요구되는 표면 청정도에 따라서 선택할 수 있다. 다만, 디스플레이에 포함되는 전자재료의 표면 또는 생산 시설 내의 배관 내부를 세정할 경우에는, 충분한 고순도를 가진 초순수를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 용제는 수용성 유기 용제를 더 포함할 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 수용성 유기 용제는 예컨대, 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노이소프로필 에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노이소프로필 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노이소프로필 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노부틸 에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, N-메틸 피롤리돈(NMP), N-에틸 피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 1,3-디프로필-2-이미다졸리디논, ?-부티로락톤, 디메틸술폭사이드(DMSO), 술폴란, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 디메틸카보네이트, 에틸렌카보네이트, 포름아미드, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-(2-히드록시에틸)아세트아미드, 3-메톡시-N,N-디메틸프로피온아미드, 3-(2-에틸헥실옥시)-N,N-디메틸프로피온아미드, 3-부톡시-N,N-디메틸프로피온아미드 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 함불소 화합물을 더 포함할 수도 있다. 상기 세정액 조성물이 상기 함불소 화합물을 포함하는 경우, 배관 내부의 표면에 잔류하는 불순물들을 분해하는 기능을 수행할 수 있어 바람직하다. 상기 함불소 화합물은 예컨대 불산, 암모늄 플루오라이드, 암모늄바이플루오라이드, 테트라부틸암모늄플루오라이드, 데트라부틸암모늄바이플루오라이드, 테트라메틸암모늄플루오라이드, 테트라에틸암모늄플루오라이드, 벤질트리메틸암모늄플루오라이드 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 함불소 화합물은 상기 세정액 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.01 내지 15 중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 범위 내로 포함될 경우 세정력이 증대될 수 있으므로 바람직하다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 필요에 따라 당업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 세정액 조성물은 계면활성제, 킬레이트제와 같은 공지된 첨가제를 더 포함할 수도 있으며, 상기 첨가제는 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 적절히 첨가하여 사용 가능하다.
상기 계면활성제는 세정제 조성물에 추가로 포함될 수 있는 것으로, 본 발명에 따른 세정액 조성물이 상기 계면활성제를 포함하는 경우, 세정 대상 표면에 대한 젖음성이 향상되어 세정성이 향상될 수 있으므로 바람직하다. 상기 계면활성제는 예컨대, 폴리옥시에틸렌 모노메틸 에테르(Polyoxyethylene Monomethyl Ether), 폴리옥시에틸렌 스티렌화 페닐 에테르(Polyoxyethylene Styrenated phenyl ether), 폴리옥시에틸렌 글리세린 에테르(Polyoxyethylene Glycerine Ether), 폴리옥시에틸렌 라우릴 아민(Polyoxyethylene Lauryl Amine), 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르 등을 포함할 수 잇으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 계면활성제는 상기 세정액 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 구체적으로 0.1 내지 1 중량%, 더욱 구체적으로 0.15 내지 0.3 중량%로 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상기 범위 내로 포함될 경우 본 발명의 목적을 저해하지 않으면서 세정성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 세정액 조성물은 감광성 수지 조성물을 제거하기 위한 배관 내 세척용일 수 있다. 본 발명에 따른 상기 세정액 조성물은 KOH, NaHCO3 또는 NaOH와 같은 강알칼리와, 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스를 함께 포함함으로써 화학적인 작용과 물리적인 작용을 통하여 디스플레이의 표면은 물론 생산 시설의 배관 내부에 잔류하고 있는 각종 불순물, 특히 감광성 수지 조성물의 미립자의 제거가 가능하다.
종래에는 생산 시설의 배관 내부에 잔류하고 있는 각종 불순물, 특히 미립자의 제거가 용이하지 않았기 때문에 제조하고자 하는 제품의 종류 또는 용도에 따라 생산 시설의 배관을 별도로 구비하여야 하는 어려움이 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 세정액 조성물은 KOH, NaHCO3 또는 NaOH를 이용하여 배관 내부의 잔류물을 화학적으로 분해하여 제거함은 물론, 암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스를 이용하여 미립자를 물리적으로 제거 가능하기 때문에 우수한 세정력을 가지므로, 별도의 배관을 구비할 필요가 없으며, 이에 따라 전체적인 공정 비용 절감이 가능하고, 잔류 입자가 다른 제품의 생산에 지속적인 문제를 일으키는 현상의 방지가 가능하다.
본 발명의 또 다른 양태는, 전술한 세정액 조성물로 디스플레이를 세정하는 것을 포함하는 디스플레이의 세정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 배관 내부는 물론, 디스플레이의 세정을 위하여 사용될 수 있다.
상기 디스플레이의 세정 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대 침지 세정법, 요동 세정법, 초음파 세정법, 샤워·스프레이 세정법, 퍼들 세정법, 브러쉬 세정법, 교반 세정법 등 당 분야에서 통상적으로 수행하고 있는 방법을 적용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 세정액 조성물에 기판을 침지 또는 스프레이에 의한 방법으로 실온에서 세정할 수 있다. 본 발명에 따른 세정액 조성물은 세정 시 열을 가할 필요가 없이, 실온에서도 우수한 세정력을 보이기 때문에 에너지를 절약할 수 있으며, 기판에서의 금속의 부식을 최소화할 수 있다.
본 발명에서 상기 "실온"이란, 10℃ 내지 40 ℃, 구체적으로 20 ℃ 내지 30 ℃, 더욱 구체적으로 25 ℃일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 "기판"은 특정 디스플레이에 포함되어 있는 것에 한정되지 않으며, 화상표시장치, 유기발광소자 등에 구비되는 금속을 포함하는 막질을 일컬을 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는, 전술한 세정액 조성물로 배관을 세정하는 것을 포함하는 배관의 세정 방법에 관한 것이다. 상기 배관은 당 업계에서 통상적으로 일컬어지는 용어일 수 있으며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 배관은 스테인레스강으로 이루어질 수 있으며, 구체적으로 SUS200, SUS304, SUS304L, SUS310, SUS316, SUS317, SUS400, SUS403, SUS416 또는 SUS430을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 배관은 디스플레이 제조용 배관, 코팅 장비의 배관, 잉크젯 장비의 배관일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 세정액 조성물은 KOH, NaHCO3 또는 NaOH를 포함하는 세정액 조성물에, 가스를 더 포함함으로써 배관 내 표면에 잔류하고 있는 입자의 근방에서 상기 가스의 기포끼리의 합체, 및 잔류 입자, 특히 미립자와 상기 가스의 기포의 접속시에 생기는 상기 세정액 조성물 내에서의 기포의 체적 변화를 이용하여 미립자에 대하여 나노 사이즈의 물리력을 부여함에 따라 미립자의 효과적인 제거가 가능하다.
상기 배관을 세정하는 방법으로는 본 발명에 따른 세정액 조성물을 연속적으로 흘려보내거나 압력을 주어 관을 세정 처리함으로써 수행 가능하다. 상기 세정액 조성물을 흘려보내는 시간, 압력의 크기 또는 압력을 가하는 방법은 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으며, 상기 세정액 조성물로 세정되는 배관의 크기, 형태, 용도에 따라 당업자가 적절히 조절 가능하다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3
KOH NaOH Polyoxyethylene Styrenated phenyl ether H2O 탄산 질소
실시예 1 0.04 - 0.15 99.81 1vol% -
실시예 2 0.08 - 0.3 99.62 - 1vol%
실시예 3 - 0.06 0.2 99.74 1vol% -
비교예 1 0.04 - 0.15 99.81 - -
비교예 2 0.08 - 0.3 99.62 - -
비교예 3 - 0.06 0.2 99.74 - -
표 1의 함량을 가지는 조성으로 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따른 세정액 조성물을 제조하였다. KOH 또는 NaOH의 염기성 물질과 탄산 또는 질소가스를 1vol% 혼합하여 실시예 1 내지 3에 따른 세정액 조성물을 제조하였으며, 비교예 1 내지 3에 따른 세정액 조성물의 경우 탄산 또는 질소가스를 혼합하는 과정을 거치지 않았다.
실험예
실시예 및 비교예에 따른 세정액 조성물의 세정성 평가를 하기 위하여 SUS304 표면에 감광성 수지 조성물(SY-Q1002, 동우화인켐)을 3 ㎛을 코팅하였다. 그 후, 실시예 및 비교예에 따른 세정액 조성물을 이용하여 표면을 세정하여 세정성을 평가하였으며 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 구체적으로, 세정성 평가는 내경 5mm 재질 SUS304 배관에 5분간 침지한 뒤, 실시예 및 비교예에 따른 세정액을 100ml/min의 속도로 흘려 세정을 진행하였다. 이때, 세정성의 평가 기준은 하기와 같다.
세정성
실시예1
실시예2
실시예3
비교예1
비교예2 ×
비교예3 ×
◎: 1분간 세정하여 모두 제거
○: 10분간 세정하여 제거
△: 10분간 세정하여 잔막 형성
× : 30분간 세정하여 잔막 형성
상기 표 2에서의 결과에서와 같이 비교예에 따른 세정액 조성물은 감광성 수지 조성물 내에 포함된 퀀텀 입자의 크기가 매우 작아 퀀텀 입자와 SUS304 표면 사이의 인력으로 인하여 세정력이 우수하지 않은 것을 알 수 있다. 반면, 실시예 1 내지 3의 결과에서 가스를 포함하는 조성물의 경우에 더욱 향상된 세정력을 가지는 것을 알 수 있었다. 이는 세정액의 조성에 포함된 가스의 영향으로 인한 세정성의 향상이라고 판단 된다.

Claims (6)

  1. KOH, NaHCO3 및 NaOH 중 선택되는 하나 이상;
    암모니아, 산소, 이산화탄소, 탄산, 헬륨 및 질소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 가스; 및
    용제;를 포함하는 세정액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스는 상기 세정액 조성물 전체 100 v/v%에 대하여 0.5 내지 2 v/v%로 포함되는 것인 세정액 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스는 상기 세정액 조성물 전체 100 v/v%에 대하여 0.5 내지 1 v/v%로 포함되는 것인 세정액 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세정액 조성물은 감광성 수지 조성물을 제거하기 위한 배관 내 세척용인 것인 세정액 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 세정액 조성물로 디스플레이를 세정하는 것을 포함하는 디스플레이의 세정 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 세정액 조성물로 배관을 세정하는 것을 포함하는 배관의 세정 방법.
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