KR100511083B1

KR100511083B1 - 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물 및 이를 이용한반도체소자의 박리, 세정방법

Info

Publication number: KR100511083B1
Application number: KR10-2002-0068650A
Authority: KR
Inventors: 이혁진; 김병묵
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2005-08-30
Also published as: KR20040040513A

Abstract

본 발명은 습식 및 건식 에칭과정, 드라이 에싱과정 후 발생할 수 있는 포토레지스트 및 폴리머 박리 능력이 뛰어날 뿐만 아니라 박리 용액에 노출되는 하부의 절연막, 금속막에 손상을 일으키지 않는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물을 제공한다.

Description

포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물 및 이를 이용한 반도체소자의 박리, 세정방법{PHOTORESIST AND POLYMER REMOVER COMPOSITION, AND EXFOLIATION AND THE WASHING METHOD OF A SEMICONDUCTOR ELEMENT USED IT}

본 발명은 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물, 및 이를 이용한 반도체 소자의 박리, 세정방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 하기 화학식 1 의 퍼옥시프탈산을 함유한 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물, 및 이를 이용한 반도체 소자의 박리, 세정방법에 관한 것이다.

(식 중, R¹은 수소원자, 카르복실기, 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬, 직쇄 또는 분지쇄 C_2-10알케닐, C_5-8시클로알킬 또는 C_6-10아릴기를 나타내며, 이들은 할로겐, 히드록실기, 카르복실기, 술폰기, 아민기, 이미드기로 구성된 군에서 선택되는 치환기로 치환될 수 있다.)

반도체 소자 또는 액정표시 소자의 제조는, 통상 금속 배선 형성은 기판상에 금속 또는 금속산화물 층을 형성하는 공정, 포토레지스트층을 형성하는 공정, 포토레지스트에 마스크 패턴을 전사하는 노광공정, 패턴을 따라 막을 에칭하는 식각공정, 및 포토레지스트를 제거하는 박리공정으로 진행된다.

첨부된 도면은 이상과 같은 노광공정과 식각공정 및 박리공정에 의한 금속 패턴 형성 공정을 순차적으로 설명하는 도면이다.

도 1 은 기판(10), 금속 및 절연막층(20)이 순차적으로 적층 된 기판 표면에 포토레지스트층(30)을 형성한 것을 나타낸다.

도 2 는 패턴이 형성될 부위에 광을 조사하여 그 상부의 포토레지스트가 식각된 것을 나타낸다.

도 3 에서 배선 형성 부위를 습식 및 건식으로 식각하여 패턴을 형성한 후, 도 4 에서와 같이 패턴 형성 후 남아 있는 포토레지스트를 박리 공정으로 제거한다.

상기 도 4 에서 묘사된 바와 같이, 노광-패턴화 된 포토레지스트층을 제거하는 박리공정은 보통 플라즈마 등에 의한 에싱(ashing) 방법 또는 습식 박리 방법 등에 의해 수행된다.

패턴화 된 포토레지스트층을 박리하는 용액, 즉 박리제로서는 통상적으로 무기산, 무기염기, 또는 유기 용매, 예를 들면 할로겐화 유기 용매, 알킬벤젠술폰산, 방향족 탄화수소용매와 알킬벤젠술폰산의 혼합물 등을 들 수 있다. 그런데, 박리제의 유효 구성분으로서 무기산 또는 무기염기를 사용하는 경우 작업상의 어려움이 수반되기 때문에 유기 용매를 사용하는 것이 일반적이며, 최근에는 극성 용매 및 아민을 수반하는 아민계 박리제가 많이 사용되고 있다.

아민계 박리제 조성물에서 아민 성분은 하소(baking), 플라즈마에칭, 이온주입(implantation), 또는 다른 LSI 장치 제조 공정에 의해 가교 결합된 레지스트 필름을 효과적으로 제거하는데 필수적인 것으로 밝혀지고 있다. 그렇지만 아민계 포토레지스트 박리제는 때때로 부식이라는 심각한 문제를 야기하며, 특히 알루미늄 기판을 사용할 경우에는 부식이 심하다.

이러한 부식은 박리 단계 후에 잔류 박리 용액이 기판 표면 또는 기판 캐리어 상에 남아 있어, 물을 사용한 후-박리 세정 시에 아민에 의해 이온화 된 물에 의해 진행되는 것으로 생각된다. 바꾸어 말하면, 박리 조성물의 아민 성분은 그 자체로는 기판을 부식하지 않지만, 물이 부식을 야기하도록 격발(激發)하는 역할을 할 수도 있다. 이러한 부식 문제 외에도, 박리제와 물에서의 이물질의 용해도의 차이로 인해, 박리과정 후에 바로 물로 세정하는 경우에 잔류 박리 용액에 녹아있던 물질이 석출될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 박리 단계와 물을 사용한 후-박리 세정 단계 사이에 유기 용매를 사용한 중간 세정단계를 도입해왔다. 예를 들면, 이소프로필 알코올은 이러한 목적에 유용한 것으로 알려져 있다. 또 다르게는, 박리 후 단계에서 잔류 아민에 의한 부식 문제를 완화시킬 수 있는 부식방지제를 첨가한 아민계 박리 조성물이 제안되었다.

이상과 같은 해결책을 제안하고 있는 문헌들의 예는 다음과 같다.(문헌의 순서를 조금 바꾸었습니다)

미국 특허공보 제4,617,251호는 특정 아민 화합물 [예컨대, 2-(2-아미노에톡시)에탄올, 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올, 또는 이들의 혼합물] 및 특정 극성 용매 (예컨대, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라히드로푸르푸릴알콜, 이소포론, 디메틸술폭사이드, 디메틸아디페이트, 디메틸글루타레이트, 술포란, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸아세트아미드 및 이들의 혼합물) 를 함유하는 포지형 포토레지스트 스트리핑 조성물에 대해 개시되어 있고, 또 미국 특허공보 제4,770,71호는 특정 아마이드 화합물 (예컨대, N,N-디메틸아세트아미드) 및 특정 아민 화합물 (예컨대, 모노에탄아민)을 함유하는 포지형 포토레지스트 스트리핑 조성물이 개시되어 있고, 또한 미국 특허공보 제4,824,763호는 트리아민 (예컨대, 디에틸렌트리아민) 및 비극성용매 (예컨대, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 부티로락톤 등) 를 함유하는 포지형 포토레지스트 스트리핑 조성물이 개시되어 있으며, 미국 특허공보 제5,279,791호에는 히드록실아민 (예컨대, 히드록시아민), 알칸올아민, 및 임의의 극성 용매를 포함하는 스트리핑 조성물이 개시되어 있다.

또, 국내 공개특허공보 제2000-16878호는 알콕시N-하이드록시알킬알칸아미드와 쌍극자 모멘트가 3 이상인 극성 물질, 손상 방지제 및 알칸올 아민으로 이루어진 스트리핑 용액이 개시되어 있으며, 국내 공개특허공보 제2001-440496호에는 피리미논 화합물을 사용하여 노볼락 수지/퀴논디아지드 화합물계의 포지형 레지스트에 적용하는 스트리핑 용액이 개시되어 있으며, 미국 공개특허공보 제2002-68,244호는 알킬렌카보네이트와 유기퍼옥사이드, N-치환 몰핀 중 하나 이상을 포함하는 레지스트 제거제가 개시되어 있다.

또한, 미국 특허공보 제4,786,578호는 포토레지스트 스트리퍼 후에 사용되는 세정 용액이 개시되어 있고, 상기 세정 용액이 비이온성 계면활성제 (예컨대, 에톡실화 알킬페놀) 및 유기염기 (예컨대, 모-, 디- 또는 트리-에탄올아민(TEA)) 를 함유하는 것으로 나타나 있고, 또한 미국 특허공보 제4,824,762호는 글리콜에테르 (예컨대, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리프로필렌글리콜 모노메틸 에테르) 및 지방족 아민 (예컨대, 모노에탄올아민 또는 트리이소프로판올아민)을 함유하는 포토레지스트 스트리핑 후-세정 용액이 개시되어 있고, 상기 후-세정 용액은 비수성 용액이다.

또한, 미국 특허공보 제4,904,571호는 용매 (예컨대, 물, 알콜, 에테르, 케톤 등), 상기 용매에 용해되는 알칼리성 화합물 (예컨대, 1 급, 2 급, 3 급 아민, 4 급 아민, 고리형 아민, 폴리아민, 4 급 암모늄 아민, 술포늄 히드록사이드, 알칼리 히드록사이드 등), 및 상기 용매에 용해되는 보로히드라이드 화합물 (예컨대, 소듐 보로하이드라이드, 디메틸 아민 보론, 피리딘 보론 등) 을 함유하는 인쇄회로기판 포토레지스트 스트리퍼가 개시되어 있고, 국제공개특허 WO 제88-05813호에는 부티로락톤 또는 카프로락톤, 4 급 암모늄 히드록사이드 화합물 및 임의의 비이온성 계면활성제를 함유하는 포지형 또는 네가형 포토레지스트 스트리퍼가 개시되어 있으며, 일본 공개특허공보 평7-028254호에는 당알콜, 알칸올아민, 물 및 임의의 4 급 암모늄 히드록사이드로 구성된 비부식성 레지스트 제거 액체 조성물이 개시되어 있다.

또한, 미국 특허공보 제5,478,443호 및 미국 특허공보 제5,320,709호는, 특정 유기 부식방지제 (글리콜 및 디메틸술폭사이드) 및 불소-함유 화합물 (암모늄 플루오라이드, 플루오르화 수소산, 퍼플루오르산 등)을 사용하여 금속 부식 문제점을 해결할 것을 제안하고 있다. 그러나 이들 조성물에서 다량의 유기용매가 필요하며, 따라서 다량의 폐기물을 제거해야 하는 단점이 있다.

그리고, 미국 특허공보 제5,612,304호는, 에칭 후의 잔류물의 제거가 용이하지 않기 때문에 특정 조건의 극성 용매, 특정한 알칸올아민, 히드록실기를 갖는 아미노산, 그리고 특정한 산화환원 포텐셜을 갖는 산화환원제를 포함하는 스트리핑 용액이 개시되어 있다. 상기 문헌에서는 히드록실기를 갖는 아미노산은 부식방지제로서 사용되며, 유기 또는 무기산은 아민-함유 스트리퍼 용액의 염기성을 저하시켜 스트리핑 파워를 열화시키는 것으로 나타나 있다.

그러나, 이러한 선행기술에서 제안된 유기용제 박리제는 잔류물 제거를 더 힘들게 하고, 부가적인 용제 부산물을 생성할 뿐만 아니라, 환경적 측면과 처리비용 면에서 유리하지 않고, 잔류물들을 세정하는데 한계가 있다.

또한, 아민계 스트리핑 조성물 또는 세정용액에서 첨가제로서 많이 사용되고 있는 테트라메틸암모늄하이드록사이드(TMAH) 등의 암모늄 화합물은 알루미늄, 구리 등의 금속층을 부식시키거나 이를 촉진하는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 분자내 수소결합을 이룰 수 있는 퍼옥시프탈산을 사용하여 기존의 과산화수소 첨가형 박리액 조성물의 불안정성을 해결하며, 박리 반응 후 생성된 유기산, 구체적으로 프탈산에 의한 2 차적 부식 방지 효과를 얻을 수 있는 포토레지스트 및 폴리머 박리 능력이 뛰어날 뿐만 아니라 박리용액에 노출되는 하부의 절연막 및 금속막에 손상을 일으키지 않는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 조성물 총량에 대하여 하기 화학식 1 의 화합물 0.01 ~ 20 중량%, 하기 화학식 2 의 화합물 0.01 ~ 50 중량%, 하기 화학식 3 의 화합물 0.01 ~ 50 중량%, 수용성 유기용매 0.01 ~ 50 중량%, 부식방지제 0.01 ~ 10 중량% 및 잔량의 탈이온수를 포함하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물에 관한 것이다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 화학식 1 의 화합물 조성물의 제조 방법에 따르면, 먼저 무수화물과 과산화수소를 우레아 촉매하, 물 용매상에서 혼합한다. 다음에 혼합물을 반응시킨다.(출발물질의 제조방법에 관한 것이므로 명세서 제11면에 반응식으로 설명되어 있으므로 삭제하는 것이 바람직하다고 생각합니다)

[화학식 1]

R² ₃N

(식 중, 각각의 R²은 서로 독립적으로 수소원자, 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬 또는 히드록시알킬기, 직쇄 또는 분지쇄 C_2-10알케닐 또는 히드록실알케닐, C_5-8시클로알킬 또는 히드록시시클로알킬기를 나타내며 세 개의 R¹중의 하나는 히드록시알킬, 히드록시시클로알킬, 히드록시알케닐 또는 히드록시시클로알킬기를 나타낸다.)

R³-O-[(CHR⁴)_m-(CH₂)_n]_t-OH

(식 중, R³는 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬기, 예를 들면 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸기를 나타내고, R⁴은 수소 또는 직쇄 또는 분지쇄 C_1-6알킬기를 나타내고, m 및 n 은 각각 0 내지 3 의 정수이고, 단 m + n 은 2 또는 3 이며, t 는 1 내지 5 의 정수이다.)

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 조성물 총량에 대하여 화학식 1 의 화합물 0.01 ~ 20 중량%, 화학식 2 의 화합물 0.01 ~ 50 중량%, 화학식 3 의 화합물 0.01 ~ 50 중량%, 부식방지제 0.01 ~ 10 중량% 및 나머지량의 탈이온수를 포함하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물에 관한 것이다.

상기 조성물은 박리용액에 통상적으로 첨가되는 첨가제로 계면활성제를 포함할 수 있다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 포토레지스트 및 폴리머 박리 방법에 따르면, 포토레지스막 및 폴리머가 형성되어 있는 기판과 박리액 조성물을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리방법을 제공한다.

본 발명의 박리액 조성물에서 사용할 수 있는 화학식 1 의 과산화산 화합물의 제조 방법은 하기 반응식 1 에서와 같이 무수화물과 과산화수소를 용매상에서 혼합시켜 반응시킨다.

본 발명에 있어서, 무수화물은 프탈산 무수물계가 바람직하며 용매로는 물이 바람직하다. 반응에 촉매를 첨가할 수 있으며, 사용되는 촉매로서는 우레아가 바람직하다. 반응 생성물의 구체예로서는 퍼옥시프탈산이 있다.

생성된 과산화산은 분자내 산소와 수소에 의한 수소결합에 의해 과산화수소보다 안정하며 박리성 조절에 용이성을 가지고 있으며, 박리제로서 박리작용 후 하기 반응식 2 와 같은 유기산이 된다. 하기 반응식 2 에 따른 유기산은 박리 조성물 상에서 부식방지제로서 작용할 수 있다.

생성된 유기산의 구체 예로서는 프탈산이 있다. 생성된 유기산은 금속 부식의 원인이 되는 수산기의 발생을 제어해줄 뿐 아니라, 폴리머 중의 금속 물질과 킬레이트 반응을 일으켜 제거함으로써 이들이 재흡착 되는 것을 방지한다.

본 발명의 박리액 조성물에서 사용할 수 있는 화학식 2 의 아민 화합물의 구체 예로서는 모노-, 디- 또는 트리-에탄올아민, 모노-, 디- 또는 트리-프로판올아민, 모노-, 디- 또는 트리-이소프로판올아민, 부탄올아민, 부틸모노에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 에틸디에탄올아민, 트리이소프로판올아민 또는 이들의 혼합물이 바람직하며, 모노에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 이소프로판올아민 또는 이의 혼합물이 특히 바람직하다.

일반적으로, 글리콜 에테르 유도체는 분자내에서 에테르기와 수산기를 공유하여 용제로서 물과 혼합이 잘되는 매우 우수한 용제로서 폭 넓은 용도를 가지고 있다. 이러한 글리콜 에테르류의 첨가는 용액의 박리 능력을 강화시킨다.

본 발명에서 사용되는 화학식 3 의 화합물은 일반적으로는 알킬렌글리콜 모노 에테르이다. 화학식 3 의 화합물의 바람직한 예로는 R³가 메틸, 부틸을 나타내고, R⁴가 수소원자를 나타내고, m + n 이 2 또는 3 이고, t 가 1, 2 또는 3 인 화합물들이며, 구체적인 예로는 하기 화합물들을 언급할 수 있다.

CH₃CH₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂-OH ;

CH₃CH₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂-OCH₂CH ₂-OH ;

CH₃CH₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂-OCH₂CH ₂-OCH₂CH₂-OH ;

CH₃CH₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂-OCH₂CH ₂-OCH₂CH₂-OCH₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂-OCH₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂-OCH₂CH₂-OCH₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂-OCH₂CH₂-OCH₂CH₂-OCH ₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂CH₂-OCH ₂CH₂CH₂-OH ;

CH₃-OCH₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂CH₂-OCH ₂CH₂CH₂-OCH₂CH₂CH₂-OH ;

특히 바람직한 화학식 3 의 화합물은 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜 모노부틸에테르 또는 그의 혼합물이다. 본 발명의 조성물에서 수용성 유기용매로서 예를 들면, 메탄올, 에탄올, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부탄올, 펜탄올, 에틸렌글리콜, 트리글리콜, 푸르푸릴알코올, 테트라히드로푸르푸릴알코올 등의 알코올류; N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드류; 부티로락톤 등의 락톤류; 메틸락테이트, 에틸락테이트 등의 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세틸아세톤 등의 케톤류; 술포란류; 디메틸 술폭사이드 등의 술폭사이드류; 및 기타 유기 용매를 포함한다. 특히 바람직한 수용성 유기용매는 푸르푸릴알코올, 테트라히드로푸르푸릴알코올, 트리글리콜, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 술폭사이드 또는 그의 혼합물이다.

본 발명의 조성물에서 부식방지제로서는 아민에 의해 생성되는 수산기를 중화시킬 수 있는 화합물, 예를 들면 무기산 또는 유기산 화합물, 방향족 히드록시 화합물을 사용할 수 있다. 유기산화합물은 일반적으로 하기 화학식 4 의 유기산 화합물로 나타낸다.

RCO₂H

(식 중, R 은 수소원자, 카르복실기, 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬, 직쇄 또는 분지쇄 C_2-10알케닐, C_5-8시클로알킬기 또는 C_6-10알릴기를 나타내며, 이들은 할로겐, 히드록실기, 카르복실기, 술폰기로 구성된 군에서 선택되는 치환기로 치환될 수 있다.)

본 발명에서 부식방지제로서 사용되는 화학식 4 의 유기산 화합물은 금속 부식의 원인이 되는 수산기의 발생을 제어해줄 뿐 아니라, 폴리머 중의 금속 물질과 킬레이트 반응을 일으켜 제거함으로써 이들이 재흡착되는 것을 방지한다. 따라서 적당량한 양의 화학식 4 의 화합물을 첨가함으로써 금속층을 부식 등으로부터 보호할 뿐 아니라 잔류물 중의 금속 이온 오염 물질들을 효과적으로 제거할 수 있다.

상기 화학식 4 의 화합물에 있어서, R 은 수소원자, 카르복실기, 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬, 직쇄 또는 분지쇄 C_2-10알케닐, C_5-8시클로알킬기 또는 C_6-10알릴기를 나타내며, 이들은 할로겐, 히드록실기, 카르복실기, 술폰기로 구성된 군에서 선택되는 치환기로 치환될 수 있다. 화학식 4 의 구체적인 예로는 H, -CH₃, -CH₂CH₃, -CH₂CH₂CH₃, -CH₂CH₂CH₂CH₃, -(CH₃)₂CHCH₂-, -CH₂-CO₂H, -CH₂CH₂-CO₂H, -CH₂CH₂CH₂-CO₂H, -CO₂H, -cis-CH₂=CH-CO₂H, -trans- CH₂=CH-CO ₂H, -CH₂C(OH)(CO₂H)CH₂-CO₂H, -C₆H ₄-2-CO₂H, -CH₂-OH, -CH(OH)CH₃, -CH(OH)CH(OH)-CO₂H,-CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH ₂OH, -C₆H₄-2-OH 를 나타내며, 이들은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 발레르산, 이소발레르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 옥살산, 말레산, 푸마르산, 시트르산, 프탈산, 글리콜산, 락트산, 타르타르산, 글루콘산, 살리실산에 대응한다. 본 발명에 있어서 특히 바람직한 화학식 4 의 화합물은 프탈산, 락트산, 글루콘산, 옥탄산, 갈릭산, 노난산, 데칸산 또는 그의 혼합물이다. 또한 부식방지제로서 사용되는 방향족 히드록시 화합물은 히드로퀴논, 카테콜, 레소르시놀, 피로갈롤 등을 나열할 수 있으며, 이들 중 카테콜, 피로갈롤 또는 그의 혼합물이다. 또한, 상기 조성은 박리의 균일성 향상을 위해 계면활성제를 첨가제로 사용할 수 있다. 첨가제의 양은 제한되지 않으나, 전체 조성물을 기준으로 0.001 ~ 30 중량%, 바람직하게는 0.001 ~ 15 중량%이다.

본 발명의 박리 조성물은 LSI 소자, 액정 패널등과 같은 반도체 제조 공정에서 반도체를 구성하는 절연막 및 금속막과 같은 물질에 대하여 매우 낮은 부식성을 가지며, 특히 구리 또는 알루미늄막에 적합하다.

본 발명에서 사용되는 화학식 1 의 과산화산 화합물은 통상의 방법에 따라 무수화합물과 과산화수소를 반응시켜 얻을 수 있다.

본 발명의 박리 조성물을 수득하기 위하여 상술한 화합물은 소정량으로 유리하게 혼합될 수 있으며 혼합 방법은 특별히 제한되는 것이 아니며 여러 가지 공지 방법을 적용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제에 있어서, 본 발명의 박리 방법은 바람직하게는 습식 및 건식 에칭과정, 드라이 에싱과정 후 발생할 수 있는 포토레지스트 및 폴리머를 제거하는데 사용할 수 있다.

박리 방법은 당 업계에 통상적으로 알려진 박리 방법에 의하여 수행할 수 있으며, 박리 용액과 포토레지스막 및 폴리머가 형성되어 있는 기판이 접촉할 수 있는 방법이면 양호한 결과를 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 박리 방법으로는 침적, 분무를 이용한 방법 등이 적용된다. 침적 및 분무법에 의하여 박리하는 경우, 박리 조건으로서 온도는 대개 10 내지 100 ℃, 바람직하게는 20 내지 80 ℃이고, 침적 및 분무시간은 대개 30 초 내지 30 분, 바람직하게는 1 분 내지 20 분이지만, 본 발명에 있어서 엄밀하게 적용되지는 않으며, 당업자에 의해 용이하게 적합화 될 수 있다.

본 발명의 박리 조성물은 습식 및 건식 에칭과정, 드라이 에싱과정 후 발생할 수 있는 포토레지스트 및 폴리머의 제거성능이 우수하고, 반도체 소자를 구성하고 있는 절연막, 금속막과 같은 물질에 대해 부식성이 매우 낮으며, 결과적으로 LSI 소자, 액정 패널 등과 같은 반도체 소자를 세정하는 과정에서 사용될 수 있다.

[실시예]

이하 본 발명을 다음 실시 예를 참조하여 보다 상세히 기술하겠으나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

표 2 에 명시된 바와 같은 처리 조건하에서 기판을 표 1 에 명시된 화합물들로부터 제조된 박리 용액에 침적시키고, 탈이온수로 린스한 후, 주사전자현미경(SEM)(히다찌사 제조, S-4700)으로 결과를 관측하였다. 레지스트막 및 폴리머 박리능력과 금속층에 대한 부식방지 효과를 평가하고 표 2 에 명시하였다. SEM 에 의한 평가 기준은 하기와 같다.

[박리능력]

◎ : 양호

△ : 보통

×: 불량

[부식방지능력]

◎ : 양호

△ : 보통

×: 불량

구분	화학식1	화학식2	화학식3 및 수용성유기용매	부식방지제	탈이온수
1	0.01~20%				잔류량
2	0.01~20%	0.01~50%			잔류량
3	0.01~20%		0.01~50%		잔류량
4	0.01~20%	0.01~50%	0.01~50%		잔류량
5	0.01~20%			0.01~10%	잔류량
6	0.01~20%	0.01~50%		0.01~10%	잔류량
7	0.01~20%		0.01~50%	0.01~10%	잔류량
8	0.01~20%	0.01~50%	0.01~50%	0.01~10%	잔류량

주) 화학식 1 : 퍼옥시프탈산, 화학식 2 : 알카놀아민,

화학식 3 : 글리콜 모노알킬 에테르

구분	처리조건		박리능력	부식방지능력
	온도(℃)	시간(분)
1	60	10	△	△
2	60	10	◎	X
3	60	10	△	△
4	60	10	◎	△
5	60	10	△	◎
6	60	10	◎	◎
7	60	10	△	◎
8	60	10	◎	◎

본 발명에 따른 포토레지스트 및 폴리머 박리용액은 분자내 수소결합을 이룰 수 있는 퍼옥시프탈산을 사용하여 기존의 과산화수소 첨가형 박리액 조성물의 불안정성을 해결하며, 박리 반응 후 생성된 유기산, 구체적으로 프탈산에 의한 2 차적 부식 방지 효과를 얻을 수 있으므로, 습식 및 건식 에칭과정, 드라이 에싱과정 후 발생할 수 있는 포토레지스트 및 폴리머 박리 능력이 뛰어날 뿐만 아니라 박리 용액에 노출되는 하부의 절연막, 금속막에 손상을 일으키지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 포토레지스트 및 폴리머 박리용액을 사용할 경우에는 포토레지스트 및 폴리머를 제거하기 위한 전처리, 하부의 절연막 및 금속막의 부식 방지를 위한 후처리 단계가 불필요하다.

도 1 내지 도 4 는 노광공정과 식각공정 및 박리공정에 의한 금속 패턴 형성 공정을 순차적으로 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기판 20 : 금속 및 절연막층

30 : 포토레지스트층

Claims

조성물 총량에 대하여 하기 화학식 1 의 화합물 0.01 ~ 20 중량%, 하기 화학식 2 의 화합물 0.01 ~ 50 중량%, 하기 화학식 3 의 화합물 0.01 ~ 50 중량%, 수용성 유기용매 0.01 ~ 50 중량%, 부식방지제 0.01 ~ 10 중량% 및 잔량의 탈이온수를 포함하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.

[화학식 1]

(식 중, R¹은 수소원자, 카르복실기, 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬, 직쇄 또는 분지쇄 C_2-10알케닐, C_5-8시클로알킬 또는 C_6-10아릴기를 나타내며, 이들은 할로겐, 히드록실기, 카르복실기, 술폰기, 아민기, 이미드기로 구성된 군에서 선택되는 치환기로 치환될 수 있다.)

[화학식 2]

R² ₃N

(식 중, 각각의 R²은 서로 독립적으로 수소원자, 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬 또는 히드록시알킬기, 직쇄 또는 분지쇄 C_2-10알케닐 또는 히드록실알케닐, C_5-8시클로알킬 또는 히드록시클로알킬기를 나타내며 세 개의 R² 중의 하나는 히드록시알킬, 히드록시시클로알킬, 히드록시알케닐 또는 히드록시시클로알킬기를 나타낸다.)

[화학식 3]

R³-O-[(CHR⁴)_m-(CH₂)_n]_t-OH

(식 중, R³는 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬기, 예를 들면 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸기를 나타내고, R⁴은 수소 또는 직쇄 또는 분지쇄 C_1-6알킬기를 나타내고, m 및 n 은 각각 0 내지 3 의 정수이고, m + n 은 2 또는 3 이며, t 는 1 내지 5 의 정수이다.)
제 1 항에 있어서, 화학식 1 의 화합물이 퍼옥시프탈산인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 항에 있어서, 화학식 2 의 아민 화합물은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 프로판올아민, 디프로판올아민, 트리프로판올아민, 이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 부탄올아민, 부틸모노에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 에틸디에탄올아민 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 3 항에 있어서, 화학식 2 의 아민 화합물은 모노에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 이소프로판올아민 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 항에 있어서, 화학식 3 의 R³가 메틸 또는 부틸을 나타내고, R⁴가 수소원자를 나타내고, m + n 이 2 또는 3 이고, t 가 1, 2 또는 3 인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 5 항에 있어서, 화학식 3 의 화합물이 에틸렌글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노부틸 에테르 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 항에 있어서, 수용성 유기용매는 푸르푸릴알코올, 테트라히드로푸르푸릴알코올, 트리글리콜, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 술폭사이드 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 항에 있어서, 부식방지제가 하기 화학식 4 의 화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.

[화학식 4]

RCO₂H

(식 중, R 은 수소원자, 카르복실기, 직쇄 또는 분지쇄 C_1-10알킬, 직쇄 또는 분지쇄 C_2-10알케닐, C_5-8시클로알킬기 또는 C_6-10알릴기를 나타내며, 이들은 할로겐, 히드록실기, 카르복실기, 술폰기로 구성된 군에서 선택되는 치환기로 치환될 수 있다.)
제 8 항에 있어서, 화학식 4 의 R 이 H, -CH₃, -CH₂CH₃, -CH₂CH ₂CH₃, -CH₂CH₂CH₂CH₃, -(CH₃)₂CHCH₂-, -CH₂-CO₂H, -CH₂CH₂-CO₂H, -CH₂CH₂CH₂-CO₂H, -CO₂H, -cis-CH₂=CH-CO₂H, -trans-CH₂=CH-CO₂H, -CH₂C(OH)(CO ₂H)CH₂-CO₂H, -C₆H₄-2-CO₂H, -CH₂-OH, -CH(OH)CH₃, -CH(OH)CH(OH)-CO₂H, -CH(OH)CH(OH)CH(OH )CH(OH)CH₂OH, -C ₆H₄-2-OH 를 나타내며, 이들은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 발레르산, 이소발레르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 옥살산, 말레산, 푸마르산, 시트르산, 프탈산, 글리콜산, 락트산, 타르타르산, 글루콘산, 살리실산에 대응하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 프탈산, 락트산, 글루콘산, 옥탄산, 갈산, 나논산, 데칸산 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 항에 있어서, 부식방지제로서 사용되는 방향족 히드록시 화합물은 히드로퀴논, 카테콜, 레소르시놀, 피로갈롤등을 들 수 있고, 이들 중 카테콜, 피로갈롤 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 조성물이 계면활성제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 습식 및 건식 에칭과정, 드라이 에싱과정 후 발생하는 포토레지스트 및 폴리머를 박리하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물.
제 1 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 포토레지스트 및 폴리머 박리액 조성물로 반도체 소자를 박리, 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 박리, 세정방법.