- 1 -

반도체용 후막 감광제(Thick Photoresist)

기술개발 및 사업화 결과보고서

창업기업명 : (주) 아담스테크놀로지

대 표 : 차 혁 진

한국산업기술평가원

- 2 -

결 과 보 고 서

2001년도 신기술창업보육사업에 의하여 완료된 ″ 반도체용 후막 감광제(Thick

Photoresist)에 관한 기술개발 및 사업화″ 의 결과보고서를 별첨과 같이 제출합

니다.

첨부 : 결과 보고서 10부, 끝.

2001 년 9 월 27 일

창업기업명 : (주)아담스테크놀로지대 표 : 차 혁 진 (인)

한 국 산 업 기 술 평 가 원 장 귀하

- 3 -

제 출 문

한국산업기술평가원장 귀하

본 보고서를 ″ 반도체용 후막 감광제(Thick Photoresist)에 관한 기술개발 및 사업

화″ 의 결과보고서로 제출합니다.

2001. 9. 27.

기 술 개 발 책 임 자 : 차 혁 진

참 여 기 술 인 력 : 차 혁 진

〃 : 배 유 리

〃 : 윤 상 일

- 4 -

요 약 서

항 목 현 황

일 반 현 황

○ 설립일 : 2000. 4. 15 ○ 자본금 : 1,080백만원

○ 총 종업원수(경영.사무:4명 /연구ㆍ기술: 13명 /생산: 7명)

○ 사업장현황 :

- 소재지 : 대전광역시 서구 평촌동 88-1

- 면 적 : 250평

개 발 현 황우수한 성능의 반도체용 후막감광제(Thick Photoresist)중 1세대

제품을 성공적으로 개발하여 L사에 인증을 통과하였음.

양산체제등

설비구축현황

양산구축 체제는 2001년까지 Pilot공정을 확립하여 양산 준비 기

간을 거친 후, 2002년 양산을 목표로 함. 양산은 QVF를 사용한

합성시설 및 혼합장비, 초순도 정세 장치 등의 양산 장비를 현

공장내에 설치하여 생산하며, 핵심원료는 자체 조달하며, 광활성

물질은 국내업체나 외국업체에서 조달함.

2001년 10월 조치원에 대지 3200, 건평 570평의 공장과 양산설

비를 완공예정에 있음.

사업화 현황

○ 매출실적 및 계획

반도체용 후막감광제를 개발하여 현재 L사에는 Small Scale제품

을 시판중이며, S사에는 인증검사중임. 2001년부터 본격적인 양

산에 돌입하여 후막감광제만으로 년간 100~200억의 매출을 할

계획임.

대외기관 인증

특허/외부자금

활용현황

Thick PR관련하여 2개의 특허를 출원하였음.

또한, 산자부의 부품소재육성화 사업에 “TFT LCD용 Cell 세정

액”사업에 참여하여 17억5천만원의 벤처캐피탈을 유치하였음.

기 타 사 항

- 5 -

목차 및 내용

I. 기술개발 및 사업화 목적과 중요성

1. 최종목표

2. 개발제품의 기술

3. 개발 및 사업화 현황

II. 기술개발 내용

1. Thick PR 기능 및 특징

2. Binder 수지 중합 기술의 개발

(1) 개요

(2) Thick Photoresist용 아크릴 수지의 특징

1) 물리적 목표 물성

2) 선진사의 Binder Polymer 구조

3) 당사의 목표 수지

(3) Binder 수지의 합성 및 결과

1) Binder 수지중합의 설계

2) Binder 수지 합성

3) 종합결과 및 고찰

4) Summary

3. 제조 공정도

4. Thick Photoresist Formulation (배합) 기술의 개발

(1) Thick PR 조성물의 요구특성

1) Binder Resin (Polymer)

2) Multifunctional Monomer

3) 광개시제

- 6 -

(2) UV -Curing Mechanism

(3) PR 조성물의 선정

1) Multifunctional Monomer

2) 광개시제의 선정

(4) PR 배합에 관한 고찰

5.원가 차별화 전략

6. 성능 평가 및 선진국 제품과의 성능 비교

(1) 요구 특성

(2) 공정 조건

1) Glass 세정 및 건조

2) Thick Photoresist 코팅

3) Prebake

4) Exposure

5) Developing

6) Postbake

(3) 성능 평가

1) Microscope Image

2) SEM(Scanning Electron Microscopy) Image

III. 양산사업화 추진내용

1. 추진경과

2. 매출실적과 향후 3년간 계획

IV. 기대효과

1. 기술적 측면

2. 경제 산업적 측면

3. 기타

V. 첨부 자료

1. 시험 성적서

2. 당사 관련기사

- 7 -

- 8 -

I. 기술개발 및 사업화 목적과 중요성

1. 최종목표

ADMS Technology(대표 차혁진 http://www.adms-tech.com)는 첨단 High-Tech

를 기반으로 하는 전자재료 및 Information Technology(IT) 재료를 개발, 생산, 공

급하고 이 분야의 재료 및 장비에 관한 다양한 Consulting Service를 제공하는 디

지털 재료 관련 Total Solution을 제공하는 것을 목표로 하고 있다.

20년 이상의 Know-How가 축적된 일본 및 외국 선진 업체들과 경쟁하여, 세계 최

고의 정보전자소재 업체가 되기 위하여, 외국 선진기술을 철저히 분석하여 장. 단점

을 파악하고, 기초 및 개발 응용 연구를 병행하는 등 과감한 개발방법을 도입하여

단점을 최소화한 우수한 제품을 개발하려고 한다.

최근에는, 요구되는 제품이 다양해지고 제품의 사양과 요구사항이 빠르게 변하고

있어, 고객의 요구에 부합하는 제품을 단시일 내에 완성할 수 있는 체계적인 연구

방법 및 제조 기술개발이 더욱 필요하게 되었다. 이에 따라 핵심소재를 자체적으로

합성할 수 있게 되었고, 현재는 고유의 제품 개발로 국제 시장을 주도해 나가는 역

량을 키우고 있다.

이를 통해 첨단소재를 국산화하고, 세계적인 기술력을 인정받아, 세계 최고의 첨단

정보 전자 소재 회사를 만드는 것이다.

또한, 여러 과학 기술을 접목하여, 선진국으로부터 진정한 기술 독립을 이룩하며,

국내 전자 및 반도체 업체의 국제 경쟁력 강화와 새로운 첨단 정보전자 소재제품

창출 및 산업의 경쟁력 확보에 큰 역할을 할 것이다.

2. 개발제품의 기술

TFT LCD, 반도체의 고기능성가공과 광통신 소자의 제조. MEMS(Micro -

Electronic Machines), 그리고 특수 회로 제작에는 기존에 사용되는 감광재료가 아

닌 특수한 감광재료가 요구된다. 이러한 소재가 바로 반도체용 후막 재료로 상응

감광재료와는 달리 두께가 5~20micron정도의 두꺼운 후막을 제조하는데 사용된다.

반도체용 후막 감광재는 고분자 Matrix resin과 광개시제를 혼합하여, 광에 의해 미

세 형상을 구현하는 유기재료로, 최근에는 고집적도 회로 생성을 위한 고해상력의

감광성 패턴재료의 개발이 진행되고 있으며, 복잡한 패턴공정을 단순화시키기 위해

High Speed 및 높은 잔막률을 요구하고 있다. 당사에서 개발한 후막 감광제(Thick

Photoresist)는 이러한 요구에 대응하는 첨단소재 기술을 이용한 제품이다.

- 9 -

3. 개발 및 사업화 현황

국내에서는 일부 연구기관에서 탐색수준의 기술 개발 초기단계이며, 일본을 중심으

로 소재업체와 System업체가 공동개발 상용제품을 출시하고 있으며, 고집적도 회

로 생성을 위한 고해상력의 감광성 패턴재료의 개발이 진행되고 있다.

현재 사용중인 광개시제의 경우 가격이 비싸고, High Speed와 잔막률 등에서 심각

한 문제점이 있다.

감광성 패턴재료 시장(시장규모는 국내 300억원, 해외 1500억원의 규모)이며 이미

본격적으로 상품화 경쟁이 시작되었다.

세계적으로는 IBM과 Shipley등이 제품을 개발하여 미국내 시장에 진출하고 있으며,

아시아 지역에서는 JSR, TOK. 등이 이미 지난 4~5년 전부터 개발을 완료하여, 일

본, 한국, 대만 및 기타 동남아시아 지역에 진출하였다.

국내에서는 동진 쎄미켐, 동우 화인켐외 몇 개의 중소기업 등이 개발을 시도하였으

나, 기술 개발력의 한계로 실패하였다. 그러나 당사에서는 제품 개발을 이미 완료하

였다.

당사는 2002년 본격적인 양산에 돌입하여 후막 감광제로만 연간 100억원 이상의

매출을 달성할 예정이다. 이를 위해 조치원에 연건평 570평(대지 3200평)의 생산

시설을 2001년 10월경 완공 예정이다.

- 10 -

II. 기술개발 내용

1. Thick PR 기능 및 특징

기존의 반도체용 감광제는 박막두께가 수천Å단위에서 공정을 진행하는 반면 당사

에서 개발한 후막용 감광제는 기존의 감광제와는 다른 두께가 2~15μm 에서 사용

하도록 만들어져있으며, 이러한 조건에서도 0.5μm의 L/S resolution의 고성능을 지

녀야한다. 또한. Photospeed는 10~20mJ/sec이며 잔막률 또한 95% 이상을 지녀

야하는 고기능성 감광제이다.

개발목표

두께(㎛) 2~15

점도(cps) 5~50

감도(mJ/sec) 10~20

Resolution(㎛) 0.5

경도 2H이상

Thick Photoresist는 TFT-LCD, 광통신소자 재료, MEMS 그리고 특수 회로 제작에

사용되는 감광제로 우선, 두꺼운 두께에서도 균일한 성질을 나타내어야 하는 특성

을 지닌다. 또한, 어떤 특정한 Pattern을 구현할 수 있는 현상성과 열적 특성을 갖

추어서 특정공정에 적합하도록 설계되어 있다.

당사에서 개발한 Thick PR의 기능은 LCD 제조에서 기존의 상판과 하판 사이에 간

격유지에 사용되던 Spacer ball을 Thick Photoresist (Advanced Photo Spacer®)로

바꾸어. LCD의 상하판 간격을 유지하도록 만들었다. 당사에서 개발한 Thick PR의

특징은 저점도이면서도 두께를 3~10㎛까지 균일하게 만들 수 있다. 당사의 후막

Uniformity는 4㎛ film의 경우 1000Å이내의 균일성을 가진다. 또한, 열적특성이 우

수하고, 기계적 성질이 우수하여 LCD Panel 제조 시 발생하는 모든 공정에 적합하

도록 개발되었다. 또한, 당사의 Thick PR은 Resolution이 우수하다. 즉 Vial hole의

제조 시 정교한 Pattern을 형성할 수 있다. (4㎛두께에서 5X5㎛2 Pattern 가능 )

- 11 -

2. Binder 수지 중합 기술의 개발

(1) 개요

Thick Photoresist에서 Binder Polymer는 물성을 좌우하는 매우 중요한 요소중의

하나로서, 그 역할 중 중요한 것은 열과 빛에 대한 안정성, 고투명성, 강도,

Substrate에 대한 접착력, 알칼리 용해성 등이 우수해야 한다.

본 과제에서는 Radical Polymerization Type의 Thick Photoresist용 Binder

Polymer로서 아크릴 수지를 선택하고, 가장 좋은 물성을 보이는 최적의 아크릴 수

지를 찾고 제조하는데 역점을 두었다.

Binder Polymer용 아크릴 수지는 용액중합으로 Radical Polymerization으로 행한

다. 용액중합은 반응열과 점도의 조절이 용이하며 비교적 저분저량 수지의 합성 시

에 유리한 방법이며 선진사 제품 또는 특허 분석을 통해 목표 수지를 설정하고 그

에 적합한 반응 조건의 확립과 그 외의 Molecular Design에 의한 Copolymer 또는

Terpolymer등을 합성하였다.

Radical Polymerization에서 분자량 및 분자량 분포도를 조절하는 방법은 Solvent의

선택, 반응온도, 반응시간, Monomer의 투입시간, 개시제의 종류 ㆍ 첨가방식 그리

고 Monomer의 종류 등에 의해 좌우된다. 이중 특히 반응 온도와 시간을 조절함으

로써 분자량을 조절할 수 있다. 또한 반응 Scale에 따라 그 결과는 다시 달라지게

된다.

반응 온도 조절 시 가장 문제가 되는 것은 개시제 투입 직후에 발생하는 중합 반응

열에 의한 reactor 내부 온도 상승이다. 이러한 문제는 외부 bath 혹은 jacket의 온

도 조절로 내부 온도 상승을 최소화하거나, 중합 process 조절로 발열을 억제하는

방법을 통하여 해결할 수 있고 이에 따라 최적의 중합 조건을 찾을 수 있다.

또한 화학 반응은 일반적으로 scale-up을 할 경우 같은 조건으로 같은 실험을 하

더라도 서로 다른 결과가 발생할 가능성을 항상 내포하고 있기 때문에 각각의

scale-up 단계에서 발생하는 문제점을 파악하고 최적 조건을 확립해야 한다.

당사에서는 다양한 종류의 Binder Polymer에 대하여 scale-up test를 실시하고 최

적의 생산 조건을 확립하는데 목표를 두었다.

- 12 -

(2) Thick Photoresist용 아크릴 수지의 특징

1) 물리적 목표 물성

Thick Photoresist용 아크릴 수지를 설계 또는 제조하기 위해서는 다음과 같은

Factor를 반드시 고려해야 좋은 품질의 Thick Resist를 제조할 수 있다.

① Higher Heat Stability

② Light Stability

③ Chemical Stability

④ Hardness

⑤ Adhesion TO The Substrate

⑥ Disperse Pigment

⑦ Alkali Soluble

⑧ Clarity

당사의 Thick Photoresist에 가장 적합한 수지는 그 종류에 따라 분자량 약

10,000~50,000이며, 산가가 약 90~140 mgKOH/g이다.

2) 선진사의 Binder Polymer 구조

선진 제품의 분석은 특허와 입수된 선진 Sample의 구조분석을 진행하고 그결과

(Meth)Acrylic Acid가 일정량 포함되며 분자량이 약 10,000~70,000인 아크릴 공중

합 수지임이 밝혀졌고, 최근에는 Monomer가 3개 이상인 공중합 수지 및 혼합

Binder System도 보이고 있다.

선진 Sample(일본, JSR사 제품)은 NMR, IR등의 구조분석을 통해 Monomer와 대략

적인 Mole Ratio를 알아내었다.

- 13 -

3) 당사의 목표 수지

당사는 선진사의 제품 및 특허분석을 검토한 결과, 1차 목표수지를 (Meth)Acrylic

Acid의 Ester 유도체와 (Meth)Acrylic Acid를 포함하는 공중합 수지로 설정하고 연

구를 진행하였다. Mole Ratio 및 분자량은 Thick Photoresist의 적용 조건에 따라

적절하게 조절하였다. Acrylic Acid의 Ester 유도체를 변화시키며 아크릴 공중합 수

지를 제조하고 물성을 평가하였다.

(3) Binder 수지의 합성 및 결과

1) Binder 수지중합의 설계

① 용액중합

반응열과 점도의 조절이 용이하며 비교적 저분자량의 수지 합성 시에 유리한 방법

으로 주로 반응온도, 개시제의 농도로써 분자량을 조절한다. 반응온도가 높고 개시

제의 농도가 클수록 분자량은 작아진다.

② 용액중합에서의 Binder수지의 설계 요인

하기 표 참조

- 14 -

설계 요인 고려사항 공중합체의 성질

Monomer의 성질 및 배합비

- 경질성분, 연질성분

- 극성성분, 비극성성분

- 가교성분

-경화촉진성분

공중합성, Q-e

HOMOPOLYMERDML T𝑔

SP치

수소결합성

T𝑔, 물리적 성질, 용

해성, 화학적 성질, 가

교 결합 종류, 가교밀

도, 경화온도 및 속도

용매의 조성 및 농도 연쇄이동정수 분자량, 분자말단 구조

중합도 조절제의 종류/양 연쇄이동정수 분자량, 분자말단 구조

개시제의 종류 및 양 적정사용온도범위

분해속도

활성화 효율

분자량, 분자말단 구조

반응온도 개시제의 적정 사용온도 분자량

반응시간 반응속도 정수 중합수율

입력 단량체의 빙점

반응속도 정수

공중합성, Q-e

반응속도, 분자량

단량체의 첨가방식 분해속도 조성분포

개시제의 첨가 농도 분자량, 분사량분포

수율

불순물의 영향

- 중합금지제

- 중합억제제

SYSTEM 중의

산소농도

수율

- 15 -

2) Binder 수지 합성

사용하는 reactor에 N2 bubbler, reflux condenser, 온도계를 설치한 후 solvent,

Monomer를 넣고 bath 혹은 jacket의 온도를 90~95℃로 올린다. Reactor 내부의

온도가 87~89℃가 되면 일정량의 개시제를 solvent에 녹여 투입한다. Bath의 온도

를 일정하게 유지하면서 5시간 반응시킨다. 반응이 끝나면 종합 생성물을 상온으로

냉각시키고 용기에 담아 보관한다. 분자량과 conversion을 확인하기 위하여 GPC와

NMR 분석을 실시한다.

3) 중합결과 및 고찰

① 1L Reactor

일반적으로 분자량은 개시제의 농도가 증가하면 감소하는 것으로 알려져 있다.

Monomer의 비를 변화시키고 중합 온도를 90℃로 실험한 모든 경우에 예상했던 대

로 이러한 경향이 잘 나타나고 있으며 중합 온도를 95℃로 올렸을 때 같은 개시제

농도로 중합하면 분자량이 작게 나오는 것을 볼 수 있다.

Polydispersity Index(PDI)는 개시제의 농도에 따라 일정한 경향성을 나타내지 않지

만 특정한 Monomer 비의 경우에서는 개시제의 농도가 증가함에 따라 다소 증가하

는 경향을 보인다. 하지만 PDI는 개시제의 농도보다는 다른 중합 factor에 더 큰

영향을 받는다. 중합 온도가 높아지면 PDI가 향상되는 것을 알 수 있으나 그 차이

는 크지 않았다.

모든 중합에서 개시제의 양이 증가할수록 solid content(conversion)가 증가하는 경

향을 보였다. 일반적인 중합 system에서는 개시제의 양과 conversion은 비례관계

를 나타낸다. 한편 중합 온도가 높아지면 conversion이 낮아짐을 알 수 있다.

- 16 -

- 17 -

② 3L Reactor

3L의 jacket reactor에서는 많은 실험이 실시되지 않았기 때문에 여러 가지 중합

factor에 대하여 조사하지 못했으나 1L에서 3L의 scale-up으로 인한 문제점은 크

게 발견되지 않았고 모든 실험 결과가 1L reactor의 결과와 같은 경향을 보였다.

Jacket reactor의 경우 외부 oil의 순환이 원활하지 못하면 reactor내부 온도의 불

균일이 발생하기 때문에 중합 시 예상했던 결과를 얻지 못한다. 따라서 reactor설계

시 외부 utility 효율을 반드시 고려해야 한다.

③ 20L Reactor

1L와 3L에서의 중합 결과를 바탕으로 20L QVF reactor를 사용한 binder를 중합하

였다. 최종 Thick photoresist에 사용될 binder의 분자량을 30,000～35,000, PDI를

1.8~1.9, solid content를 35% 이상으로 할 때의 중합 조건을 찾아 같은 조건으로

실험하였다. 그러나 1L , 3L에서는 정확한 bath(jacket)온도조절이 가능했던 반면

내부 발열은 조절할 수 없었으나 20L QVF reactor는 bath 온도 조절을 Water

bath과 찬물로 하면서 내부 발열을 어느 정도 제어할 수 있었다. 하지만 냉각 정도

를 일정하게 조절할 수 없기 때문에 각 실험마다 중합 온도가 조금씩 달랐고 이에

따라 중합 결과도 조금씩 다르게 나왔다. 결론적으로 같은 중합 결과를 얻기 위해

서는 정확한 온도 조절이 필요하다.

20L QVF reactor에서 monomer 농도를 20 wt%로 하고 중합했을 때 내부 발열에

의해 약 5~12℃ 정도의 내부 온도 상승이 있었다. 그러나 Monomer 농도가 40

wt%로 증가하면 내부 온도 상승은 15℃ 이상으로 나타나며 monomer

concentration에 따라 내부 발열이 달리 나타남을 알 수 있었다. 그 밖의 분자량,

PDI, solid content 등의 변화는 앞의 실험에서 보았던 일반적인 경향이 그대로 적

용되는 것으로 보인다.

- 18 -

④ 160L Reactor

160L reactor에서 중합한 결과는 실험 양이 많지 않지만 앞에서 언급한 바와 같이

정확한 온도 조절이 가능했기 때문에 20L QVF reactor와는 달리 일관성 있는 경향

을 보인다.

QVF 18, QVF 20, QVF 21의 경우 개시제 투입 직후에 발생하는 중합 반응열로 인

한 reactor 내부의 온도 상승을 줄이기 위하여 외부 jacket의 온도를 낮추었고 그

결과 각각 11℃, 10℃, 12℃의 온도 상승이 나타났다. 이들의 결과는 예상했던 바

와 같이 개시제의 양이 많아질수록 발열량이 크기 때문에 온도 상승 폭도 같이 증

가하는 것으로 나타났다. QVF 19의 경우에는 QVF 18에 비하여 개시제의 양이 줄

어들었음에도 불구하고(QVF 20과 같은 양) 온도 상승은 개시제의 양이 가장 많았

던 QVF 21보다 큰 13℃로 나타났는데 이는 다른 중합 system과는 달리 내부 온도

상승을 줄이기 위하여 실시했던 jacket온도 control을 하지 않고 그대로 중합을 실

시했기 때문인 것으로 생각된다.

- 19 -

그러나 각 sample의 분자량 측정 결과는 내부 발열과 무관하게 예상했던 바와 같

이 개시제의 양이 늘어날수록 감소하는 경향을 보였고, PDI(Polydispersity Index)

값은 내부 발열이 증가할수록 조금씩 증가하는 경향을 보였으나 그 차이는 크지 않

았다. Solid content는 사용한 개시제의 농도 범위에서는 차이를 볼 수 없었다.

4) Summary

① 중합을 실시한 모든 reactor에서 개시제의 농도가 증가함에 따라 분자량은 감소

하고, solid content(conversion)은 증가하는 경향을 보였으나 PDI는 일정한 경향이

나타나지 않았다.

② 중합 온도의 변화는 중합 결과에 큰 영향을 미치며 일반적으로 같은 개시제 농

도에서 중합 온도가 올라감에 따라 분자량, PDI, solid content 모두 감소한다.

③ 중합 초기에 발생하는 내부 발열에 의한 온도 상승은 Monomer Concentration

이 증가할수록, scale이 커질수록(중합량이 많아질수록) 증가하는 경향을 보이지만

현재 사용하고 있는 reactor size에서는 중합 결과에 미치는 영향이 크지 않은 것으

로 보인다. 그러나 실제 양산 reactor의 설계에서는 이 부분을 반드시 고려해야 한

다.

- 20 -

3. 제조 공정도

Thick Photoresist는 다음과 같은 공정을 거처 생산된다.

먼저 Binder Resin을 합성하기 위한 원재료, 즉 사용되는 Monomer와 용매를 검수

한 후 중합을 실시하고 합성된 Binder Resin에 대해서 분자량 및 불순물 검사를 실

시한다. 검사가 완료된 Binder Resin과 Multifunctional Monomer, Photoinitiator(광

개시제), 용매, 첨가제 등을 혼합하고 공정간 검사를 실시한다. 혼합이 끝난 제품은

최종 출하 검사를 거처 포장한 후 출하한다.

Thick PR제조 공정도

- 21 -

Thick PR제조 공정도

Thick PR제조 공정도

- 22 -

4. Thick Photoresist Formulation (배합) 기술의 개발

Formulation(배합)은 Thick Photoresist의 Photolithography 공정시 안정성과 재현

성과 우수한 기능성을 가질 수 있도록 Thick Photoresist의 조성물들을 최적의 비

율로 섞은 것을 의미한다. 특히 우수한 Photolithography 공정성을 가지기 위해서

는 Photoresist의 조성물 배합이 중요한데, 이는 제품의 감도, 현상성, 잔막율, 해상

도 등의 기능적 측면에 영향을 미치기 때문이다.

(1) Thick PR 조성물의 요구특성

1) Binder Resin (Polymer)

Binder Polymer에 대해서는 앞에서 자세히 언급되었으므로 여기서는 그 요구특성

에 대해서만 알아보기로 한다.

① 고투명성, ② Alkali 가용성, ③ 유기용매(PGMEA, EEP 등) 가용성, ④ 내열성

⑤ 광가교성, ⑥ 접착성

2)Multifunctional Monomer

Monomer는 Negative PR의 경우 빛에 의해 생성된 Radical과 반응하여 광중합을

일으킨다. Multifunctional Monomer의 가장 큰 기능은 PR의 강도를 향상시키고, 또

한 정화되기 전 PR의 가공성과 유연성을 좋게 하며, 현상성에 상승효과를 일으켜서

해상도를 증가시킨다.

Multifunctional Monomer로서 일반적으로 사용되는 것은 아크릴계, 에폭시계, 비닐

계 등이 많이 사용되며 이들 Monomer가 특히 감도가 우수하고, 상품화된

Monomer가 다양하며, Binder Polymer와 상용성이 좋은 장점을 가지기 때문이다.

- 23 -

3) 광개시제

Photoinitiator(광개시제)는 빛을 받아서 여기된 후 분해되어 Radical을 발생시켜 광

반응을 개시하도록 하는 화합물로서, 광원이 가지는 파장이나 Photoresist의 반응

메카니즘에 따라 적절히 선택하여야 한다. 광개시제의 선택은 Photoresist의 감도와

잔막율(경화도와 관련) 등에 밀접한 관계를 가지므로 선정에 특히 신경을 써야한다.

광개시제의 선택요건으로는 다음과 같은 항목을 고려하여야 한다.

① 광분해 양자수율, ② 유기용매 용해성, ③ Color, ④ 적정 흡수 파장, ⑤ 가교제

또는 Monomer와의 반응속도, ⑥ 활성 Radical의 안정성, 크기, 발생량, ⑦ 보관안

정성

(2) UV -Curing Mechanism

Binder Polymer에 녹아있는 광개시제가 빛을 받아서 Radical을 발생하면 Monomer

들 간의 중합반응에 의하여 Binder Polymer의 사이를 연결하는 Entanglement가 일

어나게 된다.

이러한 Entanglement는 노광부가 현상 시 현상액에 의해 녹는 것을 막아 원하는

패턴을 만들어 준다.

(3) PH 조성물의 선정

1) Multifunctional Monomer

다양한 Multifunctional Monomer를 사용하여 PR의 감도 및 잔막 특성을 측정하면

가장 적절한 Monomer를 선택할 수 있다. Monomer는 관능기의 수에 따라 Mono-,

Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-functional Monomer 등으로서 종류가 다양하다.

Functional Group의 수가 증가할수록 경화밀도가 커지고, 감도도 좋아지지만 유연

성이 떨어지고 경화 후 수축율이 커지는 약점이 있다. 따라서 PR의 특성에 맞는

Monomer를 잘 선택하여야 한다.

- 24 -

2) 광개시제의 선정

동일한 PR Formulation에서 광개시제의 종류나 첨가량에 따라서도 강도가 달라진

다. 광원의 종류와 PR System에 좌절한 광개시제의 선택이 무엇보다 중요하다.

광개시제의 농도가 증가함에 따라 잔막율이 높아지며 광개시제의 농도가 30% 이상

에서부터는 잔막율의 변화가 거의 없다.

(4) PR 배합에 관한 고찰

1) Binder Resin을 이루는 Monomer의 종류, 산가, 분자량 및 분자량 분포 등에 따

라 해상도, Hardness, Pattern의 재현성, Coating 특성, 접착성, 내열성 등이 결정

된다.

2) Multifunctional Monomer 종류에 따라 PR의 감도, 경화도, 잔막율, 현상시간,

해상도, 내열성 등이 결정된다.

3) 광개시제와 증감제의 종류에 따라 PR의 감도, 잔막율, 안정성, Color, 최적광원

의 선택 등이 결정된다.

4) Coating 특성 (Domain 현상, Pinhole현상 등의 제거)을 향상시키기 위하여 적절

한 계면활성제를 사용하여야 한다.

- 25 -

5. 원가 차별화 전략

(주)아담스테크놀로지는 기술뿐만 아니라 가격경쟁력을 향상시키기 위하여 일본의

다단계 하청업체 방식이 아닌 미국의 HP(Hewlett Packard)방식을 택하고 있다. 즉

하기 표 에 표시된 것 같이 (주)ADMS에서는 ( I ) 모든 핵심소재를 개발하고. ( ii )

생산 기술을 확보하여 ( iii ) Sub group사에 기술 이전을 해주면서 가격 경쟁력을

보유하는 반면, 일본의 타사들은 다단계 방식에 의해 하부 구조 회사들이 개발한

상품을 단순 구매하는 방식을 택하고 있다.

이에 따라 일본회사들은 수익률 10%선을 유지하는 반면 (주)아담스테크놀로지는

수익률이 60%이상이다.

표. A제품의 경우 수익률 및 가격 경쟁력 비교

- 26 -

6. 성능 평가 및 선진국 제품과의 성능 비교

(1) 요구 특성

당사에서 개발한 Thick photoresist는 전술한 바와 같이 TFT-LCD 생산 공정에서

상판과 하판의 간격을 유지시켜 주는 기존의 Spacer ball을 대체하는 Photo

spacer로서 다음과 같은 특성들이 요구된다.

Viscosity(cP=mPa*s) 24cps

Pencil Hardness 3~4H

Chemical Resistance NMP/IPA/5%NaOH/18%HCI(25℃/60min)

Uniformity less than ±1000Å

Thermal Stability 240℃

(2) 공정 조건

1) Glass 세정 및 건조

초순수로 세정 후 12℃에서 30분간 건조한다.

2) Thick Photoresist 코팅

4μm의 균일한 필름을 얻기 위하며 다단계 코팅을 실시한다.

300 rpm/ 3 sec-> 600~700 rpm/ 20 sec

3) Prebake

PR에 포함되어 있는 Solvent를 제거하고 Resist를 기판에 고착시키는 공정으로

Resist 특성에 맞는 온도와 시간 선정이 중요하다.

80~110℃ / 1~3 min

- 27 -

4) Exposure

Resist 내에 불포화기를 가지는 Multifunctional Monomer가 Photoinitiator에 의해

중합이 일어나 Entanglement를 형성하여 노광부를 경화시킨다.

50~300 mJ/cm2

5) Developing

알칼리 현상액에서 비노광부의 미경화 부분을 제거한다.

0.042 % aq. KOH / 30~200 sec

6) Postbake

광경화된 Resist에 남아있는 미반응 Multifunctional Monomer를 경화시키면서 기판

에 완전히 고착시킨다.

200~240℃ / 30~90 min

- 28 -

(3) 성능 평가

1) Microscope Image

Before Post Bake After Post Bake

5㎛*5㎛

10㎛*10㎛

10㎛ Pattern의 경우 Mask의 모양과 거의 유사한 Pattern을 얻을 수 있었으며

Postbake 이후에도 Pattern의 모양은 유지되었다. 5㎛ Pattern의 경우에는 Pattern

현상은 되지만 모양이 조금 변형되는 것을 관찰할 수 있었으나 Photo Spacer로 사

용하는데 큰 문제가 발생하지 않았다.

2) SEM(Scanning Electron Microscopy) Image

① Prebake 온도에 따른 Pattern Profile

노광량을 150mJ/cm2, 현상 시간을 60초로 고정한 경우 100℃, 100초간 Prebake

했을 때 가장 좋은 Pattern을 얻을 수 있었다.

- 29 -

60℃/100sec

150mJ/cm2 고정

현상60sec

80℃/100sec

150mJ/cm2 고정

현상60sec

100℃/100sec

150mJ/cm2 고정

현상60sec

② 노광량에 따른 Pattern Profile

Prebake 조건을 100℃/100초, 현상 시간을 60초로 고정한 경우 노광량이

80mJ/cm2 이상이면 안정한 Pattern을 얻을 수 있었다.

노광량이 부족한 경우에는 Postbake 후에 Pattern이 흘러내리는 경향을 보이며 이

는 최종 제품에 적용되었을 때 셀 간격을 유지할 수 없는 문제가 발생 한다.

따라서 당사의 제품은 100mJ/cm2에서 최적의 성능을 나타낼 수 있고 참고로 일본

의 경쟁사 제품의 경우 250mJ/cm2 정도의 노광량이 필요하다.

- 30 -

80℃/100sec 고정

30mJ/cm2

현상60sec

80℃/100sec 고정

80mJ/cm2

현상60sec

80℃/100sec 고정

150mJ/cm2

현상60sec

③ 현상 시간에 따른 Pattern Profile

현상 시간은 제품의 생산성과 밀접한 관계를 가지고 있다. 현상 시간이 길어지면

생산 수율이 떨어지게 되며 또한 현상 시간 내에서는 Pattern 안정성이 유지되어야

한다. 즉 일정한 현상시간 내에 정확한 Pattern이 형성되어야 하며 기판이 현상기를

통과할 때까지 Pattern이 손실되어서는 안된다.

당사의 Photo Spacer는 일반적으로 사용되는 60초 현상 시간에서 깨끗한 Pattern

을 보이며 50%의 과현상(Over Develop)을 시켰을 때에도Pattern 안정성이 유지되

었다.

- 31 -

80℃/100sec

1500mJ/cm2

현상30sec

80℃/100sec

1500mJ/cm2

현상60sec

80℃/100sec

1500mJ/cm2

현상90sec

- 32 -

III. 양산사업화 추진내용

1. 추진경과

기간 내 용

2000. 7월 TBI 후막감광제 개발 착수

2000. 10월1차 Sample을 L사에 제공, LCD용 Photo Spacer를

응용한 제품개발

2001. 4월 L사의 LCD Model에 Test 성공

2001. 4~6월 Engineering Test Pass

2001. 7월 시판

2001. 9월 현재 양산 판매중

2. 매출실적과 향후 3년간 계획

2001년 7월부터 L사에 Monitor Model에 양산, 납품되기 시작하여 9월 현재(1~2억

/month) 매출액을 기록하고 11월부터는 한달에 3억 이상의 매출이 예상 된다.

예상 매출액 및 계획은 다음과 같다.

국내(L,S,H사)

2002 150억

2003 200억

2004 250억

- 33 -

IV. 기대효과

1. 기술적 측면

Thick Photoresist의 개발은 TFT LCD, D-RAM, IT. MEMS 등 여러 분야에 핵심적

으로 사용되는 큰 영향력을 주고있으며 특히, 다음과 같은 기술적인 의미를 지닌다.

(i) 고성장 산업인 TFT-LCD시장에서 소재로서의 기반 기술 구축

(ii) Photoresist 관련 분야의 신기술 개발에 기여

(iii) 취약한 국내 소재 산업을 육성하며, 주요 핵심 기술의 확보

(iv) 차세대 신기술 습득에 대처할 수 있는 기반 정립

(v) IT 및 MEMS등 향후 고성장이 예견되는 생산 기술력 향상

2. 경제 산업적 측면

Thick Photoresist의 개발 산업 경제전반에 관한 영향은 다음과 같이 요약된다.

(i) 반도체 관련 소재의 조기 국산화를 통한 반도체 산업의 원가 절감 및 수입 대체

효과 기대

(ii) 관련 첨단 기술의 개발로 선진국과의 기술 경쟁력 강화 및 산업 전반의 기술력

의 성장 도모

(iii) 향후 반도체 및 전자 산업을 주도할 LCD, IT, MEMS, 반도체 산업의 지속적

성장 유도

- 34 -

3. 기타

당사의 Thick Photoresist (반도체용 후막감광제)의 개발은 반도체 및 전자 재료 산

업의 기술수준 향상과 관련 사업에도 큰 기여와 파급 효과를 나타내고 있다. 그 파

급 효과는 생산성의 향상, 원가 절감 등으로 나타나며 아래에 요약 되어있다.

(i) 반도체 분야의 국제 경쟁력 제고를 위한 부품 재료로서의 기반 기술 축적

(ii) 첨단 기술 개발에 따른 기술 파급 효과 기대

(iii) 반도체주변 기술의 조기 확보 및 전문 연구 인력 확보를 통한 전자 재료 산업

의 지속적인 성장 유도

(iv) 감광성 소재 제조 기술의 Level-up

(v) 국산화를 통한 선진국으로부터의 기술 장벽 해결

(vi) 국산화를 통한 원재료비의 40%이상 절감

(vii) 감광성 관련 원재료 산업의 육성 등

- 35 -

V. 첨부 자료

1. 시험 성적서

- LG.Philips LCD 납입 사양서

- APS-10S(Photo Spacer) MSDS

2. 당사 관련기사

- 전자 신문 / 2001. 9. 18.

- 서울 경제 신문 / 2001. 7. 12.

- 전자 신문 / 2001. 4. 30.

- 전자 신문 / 2001. 4. 6.

- 전자 신문 / 2000. 7. 21.

- 매일 경제 신문 / 2000. 7. 16.

- 중앙 일보 / 2000. 7. 12.

- 36 -

CERTIFICATE OF ANALYSIS

ADMS Technology.

QUALITY ASSURANCE

(주) 아담스 테크놀로지

- 37 -

MATERIAL SAFETY DATA SHEET

ADMS-TECHCO ,LTD

TOTAL NO. OF PAGES: 7 / APPROVAL DATE: JUNE 02. 2001

SECTION 1. IDENTIFICATION OF THE SUBSTANCE AND COMPANY

(1) Product name : APS-10S, Column Spacer agent for LCD color filter

(2) Company name: ADMS-TECH.CO.,LDT

(3) Company address: 88-1 Pyungchon-Dong, Seo-Gu, Daejeon, Korea

(4) Company telephone number: +82-42-586-0003

(5) Company facsimile number: +82-42-586-0005

(6) Company emergency telephone number: +82-42-586-0003

-------------------------------------------------------------

SECTION 2. COMPOSITION/ INFORMATION ON INGREDIENTS

Ingredient CAS No. Portion(%)

acryl resin 65697-21-4 25

functional monomer - 10

catalyst - 5

additives - 0.05

PGMEA 108-65-6 30

EEP 763-69-9 30

-------------------------------------------------------------

SECTION 3. HAZARDS IDENTIFICATION

Most important hazards :

Specific hazards : Contact with eyes may cause irritation. May degrease the

skin.

- 38 -

SECTION4. FIRST AID MEASURES

General advice : Show this safety data sheet to the doctor in attendance.

(1) Swallowing

If patient is fully conscious. give two glasses of water. Induce vomiting.

Obtain medical attention.

(2) Skin Contact

Remove contaminated clothing, Wash skin with soap and water. Obtain

medical attention if irritation persists. Wash clothing before reuse.

(3) Inhalation

Remove to fresh air. Obtain medical attention if symptoms persist.

(4) Eve Contact

Immediately flush eyes with water and continue washing for several minutes.

Remove contact lenses. if worn. Obtain medical attention.

(5) Notes to physician

There is no specific antidote. Treatment of overeposure should be directed at

the control of symptoms and the clinical condition of the patient.

Toxic by swallowing.

Moderately toxic bγ absorption across the skin

-------------------------------------------------------------

SECTION5. FIRE AND EXPLOSION HAZARD DATA

(1) Flash point : Not Available

PGMEA = 43℃, EEP = 52℃, Method Used - Tag Closed Cup

(2) Auto ignition temperature : Not Available

PGMEA = 353℃, EEP = 470℃

(3) Flammable limits in air. by volume: Not Available

PGMEA ; 1.3~13.1 vol %

(4) Extinguishing agent : Water Spray, Dry Chemical, CO2, Foam

(5) Special fire fighting procedures :

Wear self-contained breathing apparatus and protective clothing to prevent

contact with skin and eyes.

(6) Unusual fire and explosion hazards : None

-------------------------------------------------------------

- 39 -

SECTION6. ACCIDENTAL RELEASE MEASURES

(1) Personal precautions : Use personal protective equipment. Remove all

sources of ignition.

(2) Environmental precautions : No special environmental precautions required.

(3) Methods for cleaning up :

Soak up with inert absorbent material(e.g. sand. silica gel, universal binder.

sawdust). Shovel into suitable container for disposal. After cleaning, flush

away traces with water. Prevent run off from entering drains. sewers. or

streams

-------------------------------------------------------------

SECTION7. HANDLING AND STORAGE

(1) Handling

① Technical measures/precautions :

Remove all sources of ignition. Can be oxidized. Avoid temperatures above 5

0℃, Store at the coo1 area below 5℃. Protection against fire and explosion.

Ensure thorough ventilation of stores and work areas.

Prevent electrostatic charge, Fire extinguishers should be kept handy.

② Safe handling advice :

Wear personal protective equipment. Handle in accordance with good

industrial hygiene and safety practice.

(2) Storage

① Technical measures/ storage conditions:

Keep container tightly closed, Protect against alkalis and alkalizing

substances.

② Incompatible products: No data available.

-------------------------------------------------------------

SECTION8. EXPOSURE CONTROLS/ PERSONAL PROTECTION

(1) Engineering measures to reduce exposure :

Ensure adequate ventilation, especially in confined areas.

(2) Control parameters : None

- 40 -

(3) Ventilation :

Good general ventilation (typically 10 air changes per hour) should be

sufficient to control airborne levels during normal handling. Ventilation rates

should be matched to conditions. Supplementary, local exhaust ventilation.

closed systems, or respiratory protection may be needed to control air

contamination below recommended exposure limits in circumstances such as

poorly ventilated spaces, evaporation from large surfaces, spraying, heating,

etc.

(4) Respiratory protection :

An appropriate NIOSH-approved respirator for organic vapor and mist must be

worn if exposure is likely to exceed recommended exposure limits. If

respirators are used. a program should be established to assure compliance

with OSHA Standard 29 CFR 1910.134.

(5) Skin and eye protection :

Safety glasses with side shields(or goggles) are recommended for any type of

industrial chemical handling. For operations where prolonged or repeated skin

contact may occur, impervious gloves(solvent-resistant gloves, PVA/H4) are

recommended.

(6) Other protective equipment : Chemical apron, Eye bath, Safety shower

-------------------------------------------------------------

SECTION9, PHYSICAL DATA

(1) Appearance & odor : Colorless, mild ester odor

(2) Boiling point : Not Available (PGMEA = 146℃, EEP =166℃)

(3) Melting point : Not Available (PGMEA = -55℃, EEP = -32.1℃)

(4) Specific gravity(H2O=1) : 1.006 at 25℃

(5) Vapor pressure : Not Available (PGMEA= 3.7mmHg at 25℃)

(6) Vapor density(AIR=1) : Not Available (EEP = 5.03mmHg at 25℃)

(7) Percent volatile by volume : Approx.75%

(8) Evaporation rate(nBuAc=1) : Not Available

(9) Octanol/water partition coefficient : Not Available

(10) Viscosity : about 24,0 cps at 25℃

(11) Surface tension : Not Available

(12) Solubility in water : immiscible

-------------------------------------------------------------

- 41 -

SECTION 10. STABILITY AND REACTIVITY

(1) Stability : Stable

(2) Condition to avoid :

Avoid excessive temperature or prolonged reflux. such as in batch distillations

(3) Incompatibility(materials to avoid) :

Strong alkalis, High temperatures in the presεnee of strong bases. acids.

Strong oxidizing agents. Contact with excessive heat, open flame. sparks, or

ignition sources.

(4) Hazardous combustion or decomposition products :

Burning can produce the following products: Carbon monoxide and carbon

dioxide. Carbon monoxide is highly toxic if inhaled: carbon dioxide can act as

an asphyxiant

(5) Hazardous polymerization : Will not occur.

-------------------------------------------------------------

SECTION11. TOXICITY AND HEALTH

(1) EXPOSURE LIMITS

① OSHA Permissible Exposure Limits (PEL) : Not established

② Threshold limit value (TLV) : Not established.

An industrial hygiene analytical method is available to health and

professionals.

(2) EFFECTS OF ACUTE OVEREXPOSURE

① Swallowing

Toxic. Cause abdominal discomfort. Causes vomiting and diarrhea. Drowsiness

may occur.

② Skin absorption

Prolonged or widespread contact may result in the absorption of potentially

harmful amounts of material

③ Inhalation

High concentrations of vapor cause irritation of the respiratory tract,

experienced as nasal discomfort and discharge, with chest pain and

coughing. headache, nausea, vomiting, dizziness, and drowsiness may occur.

Weakness and in coordination may occur.

- 42 -

④ Skin contact

Brief contact is not irritating.

Prolonged contact may cause more severe irritation, with discomfort or pain.

local redness and swelling, and possible tissue destruction.

⑤ Eye contact

Vapor may be moderately to severely irritating, experienced as discomfort,

excess blinking and tear production, with excess redness and swelling of the

conjunctive.

(3) EFFECTS OF REPEATED OVEREXPOSURE

No adverse effects anticipated from available information.

(4) OTHER HEALTH HAZARDS

None currently known.

(5)MEDICAL CONDITIONS AGGRAVATED BY OVEREXPOSURE

A knowledge of the available toxicology information and of the physical and

chemical properties of the material suggests that overexposure in unlikely to

aggravate existing medical conditions.

- 43 -

(6) TOXICOLOGICAL INFORMATION

① Acute toxicity: Not available.

② Local effects

Contact with eyes may cause irritation.

High concentration of vapors may cause irritation to eyes and respiratorγ

system and produce narcotic effects. May degrease the skin.

③ Chronic long term toxicity

AMES test N/A

Chromosomal abnormality N/A

Micronucleus test N/A

Carcinogenicity

NTP N/A

IARC N/A

OSHA N/A

28day dietary toxicity N/A

-------------------------------------------------------------

SECTION12. ENVIRONMENTAL EFFECTS DATA

(1)Oxygen demand data: Not Available

- 44 -

(2) Biodegradation : Not Available

(3) Acute aquatic effects : Not Available

(4) Secondary waste treatment effects : Not Available

(5) Bioconcentration potential: Not Available

(6) Plant germination effects: Not Available

-------------------------------------------------------------

SECTION13. DISPOSAL CONSIDERATIONS

(1) Waste from residues/unused products :

Can be incinerated. when in compliance with local regulations

(2) Contaminated packaging :

Clean container with acetone. Empty containers should be taken for local

recycling, recovery or waste disposal.

-------------------------------------------------------------

SECTION14. TRANSPORT INFORMATION

(1) DOT(GFR No.49): Classification; Flammable liquid

Label; Flammable liquid

(2) IMDG CODE: Class 3.3

(3) Packing group:3

-------------------------------------------------------------

SECTION15. REGULATORY INFORMATION

According to National equivalent of EC-Dir. 67/548, labeled as follows

SYMBOL : 523 - Do not breath fumes

-------------------------------------------------------------

SECTION16. REFERENCES

(1) File data, Material Safety Data Sheet of PGMEA

(2) File data, Material Safety Data Sheet of EEP

- 45 -

전자신문 2001년 9월 18일 - 대한민국 벤처기업 대상 후보군 공고 및 응모안내

- 46 -

2001년 7월 12일 목요일 - LCD핵심부품ㆍ소재 국산화 주도

- 47 -

전자신문 2001년 04월 30일 (월) - 전자재료 ‘세계 톱’ 야망

- 48 -

전자신문 2001. 04. 06 (금) - TFT LCD 유리기판용 고착형 스페이서

- 49 -

전자신문 2000. 7. 21 - IT 재료ㆍ장비 토털컨설팅

- 50 -

매일경제 - Seach 기사검색

I. 기술개발 및 사업화 목적과 중요성1. 최종목표2. 개발제품의 기술3. 개발 및 사업화 현황

II. 기술개발 내용1. Thick PR 기능 및 특징2. Binder 수지 중합 기술의 개발(1) 개요(2) Thick Photoresist용 아크릴 수지의 특징(3) Binder 수지의 합성 및 결과

3. 제조 공정도4. Thick Photoresist Formulation (배합) 기술의 개발(1) Thick PR 조성물의 요구특성(2) UV -Curing Mechanism(3) PH 조성물의 선정(4) PR 배합에 관한 고찰

5. 원가 차별화 전략6. 성능 평가 및 선진국 제품과의 성능 비교(1) 요구 특성(2) 공정 조건(3) 성능 평가

III. 양산사업화 추진내용1. 추진경과2. 매출실적과 향후 3년간 계획

IV. 기대효과1. 기술적 측면2. 경제 산업적 측면3. 기타

V. 첨부 자료1. 시험 성적서2. 당사 관련기사