JP2004213005A - 銅用レジスト除去のための組成物及びその除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、半導体素子または、液晶表示装置用の銅配線をパターニングするために、使用されたレジストを除去するための除去剤に関する。
本発明は、フォト-エッチング工程後に、残った基板上のレジストを除去するための除去剤の組成に関する。
【解決手段】 本発明による銅用レジストの除去のための組成物は、約0.1重量%ないし10重量%のアルキルベンゼンスルホン酸化合物と;約10重量%ないし約99重量%のグリコールエーテル化合物と;約0.5重量%ないし約5重量%の腐食防止剤を含むことを特徴とする。
【選択図】 図5D
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前記フォト-エッチング技術は、集積回路IC、高集積回路LSI及び超高集積回路VLSI等のような半導体装置と液晶表示装置LCD及び平板表示装置PDP等のような画像具現装置等を製造するため、頻繁に利用される製造工程のうちの一つである。
図示したように、カラー液晶表示装置11は、カラーフィルター7と、前記各カラーフィルター7の間に設けられたブラックマトリックス6と、前記カラーフィルターとブラックマトリックスの上部に蒸着され共通電極18が形成された上部基板5と、画素領域Pと、画素領域P上に形成された画素電極17、スイッチング素子T、アレイ配線が形成された下部基板10とで構成されて、前記上部基板5と下部基板10の間には液晶9が充填されている。
前記画素電極17と共通電極18は、インジウム−スズ−オキサイド(ITO)のように光の透過率が比較的優れた透明導電性金属を用いる。
前述したような構成である液晶パネルの駆動は、液晶の電気光学的効果に起因する。
図示したように、透明なガラス基板10上にアルミニウム(Al)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)等の導電性物質を蒸着後、パターニングして、ゲート電極30とゲート配線(図1の14)を形成する。
前記アクティブ層34は純粋非晶質シリコンで形成して、前記オーミックコンタクト層36は不純物非晶質シリコンで形成する。
前記アクティブ層34の上部に、前述した金属等を蒸着しパターニングして、前記オーミックコンタクト層36と接触したソース電極38と、これとは所定間隔離隔されたドレイン電極40と、前記ソース電極38と連結されたデータ配線22が形成される。
前記ソース電極38及びドレイン電極40が形成された基板10全面に保護膜42が形成される。
前記保護膜42の上部には、前記ドレイン電極40と接触する透明な画素電極17が形成される。
前記基板60上に、陽性フォト-レジストまたは、陰性フォト-レジストを塗布してレジスト膜64を形成する。(図示した工程は陽性フォト-レジストの場合を例えて説明する。)
前記レジスト膜64は、基板60の上部の全面または、選択的な領域に形成されたりするが、基板60全面に塗布することが、より一般的である。
前記マスク66のパターンは、前記照射された高エネルギ-活性線Lを透過させる領域Eと、遮光させる領域Fとで区分されるようにパターンが形成されている。従って、前記マスクパターンの透過領域Eを通過した前記高エネルギ-活性線Lは、その下部のレジスト膜64に到達する。
前述したように、レジスト膜64の物性変形の可否により区分形成されたパターンは、前記マスクパターンにより暫定的に決定されるため、通常にマスクパターンの潜在状(Latent)とも称する。
このような有機酸の場合、腐食防止剤がない場合、深刻な銅の腐食をもたらしてアミンを含む組成物でより酷い。すなわち、銅腐食に影響にないように腐食防止剤を選定すると、溶媒の蒸発時、除去力の問題を起こす腐食防止剤の過量の残留もなくなり、腐食なしでレジストの除去ができる。
また、下部膜質へ他の金属が使用される場合、銅膜と、この下部膜質とのガルバニック効果を最小化して、下部膜質または、銅膜質の腐食なしでフォト-エッチング工程が終わった後、残留するレジストの除去ができる。
前記アルキルベンゼンスルホン酸化合物は、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、テトラプロピルベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸のうちから一つ以上が選択されることを特徴とする。前記グリコールエーテル化合物は、エチレングリコール メチルエーテル、エチレングリコール エチルエーテル 、エチレングリコール ブチルエーテル、
ジエチレングリコール メチルエーテル、ジエチレングリコール エチルエーテル 、ジエチレングリコール プロピルエーテルのうちから一つ以上が選択されることを特徴とする。
前記トリアゾール系は、トリルトリアゾール、ベンゾトリアゾール、アミノトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾールのうちの一つで選択されることを特徴として、前記酸化防止剤は、コハク酸、安息香酸、クエン酸、カテコールのうちの一つで選択されることを特徴として、前記メルカプト基を含む化合物は、メルカプトベンゾジアゾール(Mercaptobenzodiazole)、メルカプトエタノール、メルカプトプロパンジオ−ル、メルカプトコハク酸のうちの一つで選択されることを特徴とする。
--- 実施例1---
本発明によるレジスト除去用組成物のうちの第1組成物であるアルキルベンゼンスルホン酸のうち望ましい物質はベンゼンスルホン酸である。
レジスト除去用組成物を構成する第1組成物であるアルキルベンゼンスルホン酸は、酸性物質であって、乾式または、湿式、アッシングまたは、イオン注入工程等のいろいろの工程の条件下で、変質されたり、架橋されたレジストの高分子マトリックスに強く浸透して、分子内または、分子間に存在する引力を切る役割をする。このようなアルキルベンゼンスルホン酸は、優れた表面活性剤として液中水素イオンの活動度が高く、基板に残留するレジスト内の構造的に脆弱な部分に空間を形成させて、レジストを無定形の高分子ゲル(Gel)のかためりの状態へと変形させて、基板の上部に付着されたレジストを簡単に除去できる。
アルキルベンゼンスルホン酸の含量は、10%以上を超過すると腐食を制御できなく、固形分なので簡単に蒸発しなくて、液中濃縮され性能を発揮できる最小量を添加することが望ましい。
高温条件下で、レジスト除去工程を行なう場合、沸点が180℃以上に高いグリコールエーテル系溶剤を使用すると、揮発現象がほとんど起きないので、レジスト除去剤の使用初期の組成比が一定に維持される。従って、レジスト除去工程の周期全体を通じてレジスト除去剤の除去性能が持続的に発現される。また、沸点が180℃以上に高いグリコールエーテル系溶剤を使用すると、レジストと下部金属膜での表面張力が低いために、レジスト除去の効率が向上されて氷点が低く、発火点が高いために、貯蔵安定性側でも有利に作用される。
第1実験の結果である表1は、本発明による多数のレジスト除去剤の組成比を現したものであって、前記第1実験は、前記アルキルベンゼンスルホン酸化合物及びグリコールエーテル系溶剤の選択のための実験である。
実施例1、実施例5では、既存に提案されたことのある、メルカプト類の腐食防止剤だけを添加する場合、2種の他の腐食防止剤を添加した場合と同じ効果を得て、この場合、総腐食防止剤の含量は非常に減る。
表2は、いろいろの膜に対した除去力を評価するための、第2実験の結果である。この時、第2実験のためのサンプルは、下のような条件で制作する。
サンプル2は、ガラス基板上に、クロムを蒸着して、連続的に、湿式エッチングと乾式エッチングした後、塗布されたレジストを除去したサンプルであって、このサンプルの大きさは1cm × 4cmにする。
サンプル3は、前記ガラス基板上に、陽性フォト-レジストを塗布した後、約150℃で25分間、ベーキングしたレジストを除去したサンプルであって、このサンプルの大きさは2cm × 4cmの間の値で制作する。
以下、図5Aないし図5Dを参照しながら、本発明による液晶表示装置用アレイ基板の製造工程を説明する。
図5Aないし図5Dは、本発明の実施例2による液晶表示装置用アレイ基板の製造工程を工程順に示した工程断面図である。
前記ゲート電極130の上部のゲート絶縁膜132上に、アイランド状で積層されたアクティブ層134とオーミックコンタクト層136を形成する。
前記アクティブ層134は純粋非晶質シリコンで形成して、前記オーミックコンタクト層136は不純物非晶質シリコンで形成する。
前記保護膜142をパターニングして、前記ドレイン電極140を露出するドレインコンタクトホール146を形成する。
前述したような工程を通じて、液晶表示装置用アレイ基板の制作ができる。
前述した構成において、前記薄膜トランジスタを構成する各要素のうち、特に、低抵抗に必要とするゲート配線を銅で形成して、これは、微細パターン技術であるフォト-エッチング技術を利用して形成される。
図6Aないし図6Dは、本発明の実施例3による半導体素子の金属配線の形成方法を示した断面図である。
銅は、アルミニウム(Al)及びアルミニウム合金(AlNd)より低い非抵抗値を持つ。このような理由で、前記銅は、半導体回路の集積度の増加により、速い信号伝達のために、最近は、前記半導体素子等の金属配線用の材料としてたびたび選択されている。
所定の下部物質層を備えた半導体基板251の上部に、酸化膜253を形成して、その上部に、防壁金属層255を一定の厚さで形成する。この時、前記防壁金属層255は窒化チタン(TiN)で形成する(図6A,図6B)。
Claims (25)
- 約0.1重量%ないし約10重量%のアルキルベンゼンスルホン酸化合物と;
約10重量%ないし約99重量%のグリコールエーテル化合物と;
約0.5重量%ないし約5重量%の腐食防止剤を含む銅用レジスト除去のための組成物。 - 前記グリコールエーテル化合物の組成比は、約85重量%ないし約99重量%であることを特徴とする請求項1に記載の銅用レジスト除去のための組成物。
- 前記アルキルベンゼンスルホン酸化合物は、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、テトラプロピルベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸のうちから一つ以上が選択されることを特徴とする請求項1に記載の銅用レジスト除去のための組成物。
- 前記グリコールエーテル化合物は、エチレングリコール メチルエーテル、エチレングリコール エチルエーテル 、エチレングリコール ブチルエーテル、
ジエチレングリコール メチルエーテル、ジエチレングリコール エチルエーテル、ジエチレングリコール プロピルエーテルのうちから一つ以上が選択されることを特徴とする請求項1に記載の銅用レジスト除去のための組成物。 - 前記腐食防止剤は、トリアゾール系と酸化防止剤のうちから各々一つずつ選択されることを特徴とする請求項1に記載の銅用レジスト除去のための組成物。
- 前記腐食防止剤は、メルカプト基を含む化合物のうちの一つで選択されることを特徴とする請求項1に記載の銅用レジスト除去のための組成物。
- 前記腐食防止剤は、メルカプト基を含む化合物、トリアゾール系、酸化防止剤のうちから各々一つずつ選択されることを特徴とする請求項1に記載の銅用レジスト除去のための組成物。
- 前記トリアゾール系は、トリルトリアゾール、ベンゾトリアゾール、アミノトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾールのうちの一つで選択されることを特徴として、前記酸化防止剤は、コハク酸、安息香酸、クエン酸、カテコールのうちの一つで選択されることを特徴として、前記メルカプト基を含む化合物は、メルカプトベンゾジアゾール、メルカプトエタノール、メルカプトプロパンジオ−ル、メルカプトコハク酸のうちの一つで選択されることを特徴とする請求項7に記載の銅用レジスト除去のための組成物。
- 基板上にフォト-レジストを利用したフォト-エッチング工程を通じて、銅を材質とするゲート配線及びゲート電極を形成する段階と;
前記ゲート配線及びゲート電極を形成した後、基板上に残存する前記フォト-レジストを約0.1重量%ないし約10重量%のアルキルベンゼンスルホン酸化合物、約10重量%ないし約99重量%のグリコールエーテル化合物と、約0.5重量%ないし約5重量%の腐食防止剤を含む組成物を使用して除去する段階と;
前記ゲート配線及びゲート電極の上部に第1絶縁層を形成する段階と;
前記ゲート電極と対応する前記第1絶縁層上に半導体層を形成する段階と;
前記半導体層の上部に、ソース電極及びドレイン電極と、前記ドレイン電極と連結されたデータ配線を形成する段階と;
前記ソース電極及びドレイン電極とデータ配線の上部に、第2絶縁層を形成する段階と;
前記第2絶縁層の上部に、画素電極を形成する段階を含む液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記グリコールエーテル化合物の組成比は、約85重量%ないし約99重量%であることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記ソース電極及びドレイン電極と前記データ配線は、前記ゲート配線及びゲート電極と同一物質、前記組成物を使用して形成されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記アルキルベンゼンスルホン酸化合物は、ベンゼンスルホン酸、
トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、
テトラプロピルベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸のうちから一つ以上が選択されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記グリコールエーテル化合物は、エチレングリコール メチルエーテル、エチレングリコール エチルエーテル 、エチレングリコール ブチルエーテル、
ジエチレングリコール メチルエーテル、ジエチレングリコール、
エチルエーテル、ジエチレングリコール プロピルエーテルのうちから一つ以上が選択されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記腐食防止剤は、トリアゾール系と酸化防止剤のうちから各々一つずつ選択されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記腐食防止剤は、メルカプト基を含む化合物のうちの一つで選択されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記腐食防止剤は、メルカプト基を含む化合物、トリアゾール系、酸化防止剤のうちから各々一つずつ選択されることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記トリアゾール系は、トリルトリアゾール、ベンゾトリアゾール、アミノトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾールのうちの一つで選択されることを特徴とし、前記酸化防止剤は、コハク酸、安息香酸、クエン酸、カテコールのうちの一つで選択されることを特徴として、前記メルカプト基を含む化合物は、メルカプトベンゾジアゾール、メルカプトエタノール、メルカプトプロパンジオ−ル、メルカプトコハク酸のうちの一つで選択されることを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 半導体基板上に、酸化膜を形成する段階と;
前記酸化膜上に、防壁金属パターンを形成する段階と;
前記防壁金属パターンの上部に、フォト-レジストを利用したフォト-エッチング工程を通じて、銅パターンを形成する段階と;
前記銅パターンを形成した後、前記半導体基板上に残在する前記フォト-レジストを約0.1重量%ないし約10重量%のアルキルベンゼンスルホン酸と、約10重量%ないし約99重量%のグリコールエーテル化合物と、約0.5重量%ないし約5重量%の腐食防止剤を含む半導体素子用銅配線の製造方法。 - 前記グリコールエーテル化合物の組成比は、約85重量%ないし約99重量%であることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子用銅配線の製造方法。
- 前記アルキルベンゼンスルホン酸化合物は、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、テトラプロピルベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸のうちから一つ以上が選択されることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子用銅配線の製造方法。
- 前記グリコールエーテル化合物は、エチレングリコール メチルエーテル、エチレングリコール エチルエーテル 、エチレングリコール ブチルエーテル、
ジエチレングリコール メチルエーテル、ジエチレングリコール、
エチルエーテル、ジエチレングリコール プロピルエーテルのうちから一つ以上が選択されることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子用銅配線の製造方法。 - 前記腐食防止剤は、トリアゾール系と酸化防止剤のうちから各々一つずつ選択されることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子用銅配線の製造方法。
- 前記腐食防止剤は、メルカプト基を含む化合物のうちの一つで選択されることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子用銅配線の製造方法。
- 前記腐食防止剤は、メルカプト基を含む化合物、トリアゾール系、酸化防止剤のうちから各々一つずつ選択されることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子用銅配線の製造方法。
- 前記トリアゾール系は、トリルトリアゾール、ベンゾトリアゾール、アミノトリアゾール、カルボキシルベンゾトリアゾールのうちの一つで選択されることを特徴として、前記酸化防止剤は、コハク酸、安息香酸、クエン酸、カテコールのうちの一つで選択されることを特徴として、前記メルカプト基を含む化合物は、メルカプトベンゾジアゾール、メルカプトエタノール、メルカプトプロパンジオ−ル、メルカプトコハク酸のうちの一つで選択されることを特徴とする請求項24に記載の半導体素子用銅配線の製造方法。
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