KR100554964B1 - 포토레지스트 스트립핑 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성방법 - Google Patents

포토레지스트 스트립핑 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

포토리소그라피에서 마스크로 사용되는 포토레지스트를 스트립핑하기 위한 조성물 및 상기 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법이 개시되어 있다. 상기 조성물은 알칸올아민, 산화모르폴린계 화합물, 인히비터 화합물 및 탈이온수를 포함한다. 따라서, 상기 조성물을 사용하여 피가공물 상에 잔류하는 포토레지스트층을 제거할 경우 포토레지스트 잔류물의 잔류를 최소화할 수 있다. 그리고, 상기 조성물은 식각 챔버 또는 에싱 챔버에 잔류하는 잔류물을 제거하는 세정에도 적극적으로 활용할 수 있다.

Description

포토레지스트 스트립핑 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성 방법{Photoresist stripping composition and method of forming a pattern using the same}
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a 및 도 2b는 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 1의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 3a 내지 도 3d는 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 2의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 4a 내지 도 4c는 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 3의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 5a 내지 도 5d는 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 4의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 6a 내지 도 6d는 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 5의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 7a 내지 도 7c는 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 6의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 8a 내지 도 8d는 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 7의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 9a 내지 도 9d는 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 8의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 10a 및 도 10b는 금속 패턴을 갖는 구조물을 형성할 때 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 실시예 9의 방법으로 제조한 조성물을 사용하여 스트립핑한 결과를 나타내는 사진들이다.
도 11a 내지 도 11c는 비교예 4를 설명하기 위한 사진들이다.
도 12a 내지 도 12d는 비교예 1을 설명하기 위한 사진들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판 12 : 금속층
14 : 포토레지스트층
본 발명은 포토레지스트 스트립핑 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토리소그라피(photolithography)에서 마스크로 사용되는 포토레지스트를 스트립핑하기 위한 조성물 및 상기 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 때문에, 상기 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 주요한 기술로서 포토리소그라피 기술과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다.
상기 포토리소그라피 기술은 잘 알려져 있는 바와 같이, 기판(패턴을 형성하기 위한 층들을 포함한다) 상에 유기적인 포토레지스트를 사용하여 포토레지스트층을 형성한 다음 노광 및 현상에 의해 상기 포토레지스트층의 소정 부위를 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 기술이다.
상기 포토리소그라피 기술에 대한 일 예는 미합중국 특허 제6,200,903호(issued to Kim et al.) 및 미합중국 특허 제6,214,637호(issued to Oh et al.)에 개시되어 있다.
그리고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하는 식각을 수행하여 피가공물을 패턴으로 형성한 다음 상기 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴을 스트립핑한다.
상기 마스크로 사용되는 포토레지스트는 포토레지스트를 용해시키는 약액, 상기 조성물에 의해 상기 피가공물에 가해지는 손상을 억제시키기 위한 약액(inhibitor) 및 미세한 포토레지스트성 레지듀를 제거하기 위한 약액 등으로 이루어지는 조성물을 사용하여 스트립핑한다.
상기 조성물을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 상기 포토레지스트를 용해시키는 것으로서, 아세톤(acetone), 2-프로페놀(2-propanol), 메틸에틸케논(methylethylketone : MEK), 모노에탄올아민(monoethanolamine : MEA), N-메틸-2-피롤린딘(N-Methyl-2-pyrrolodone : NMP), 에틸아세테이트(ethylacetate : EA), 메탄올(metanol) 또는 메틸이소비틸케톤(methylisobytylketone : MIK) 등을 포함한다. 상기 조성물에 의해 상기 피가공물에 가해지는 손상을 억제시키는 것으로서, 카텍콜(catachol) 등과 같은 킬레이트 제(chelating agent) 등을 포함한다. 그리고, 상기 미세한 포토레지스트성 레지듀(residue)를 제거하는 것으로서, 디메틸슬폭사이드(dimethylsulfoxide : DMSO), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide : DMAC), 에틸셀로솔브아세테이트(ethylcellosolveacetate : ECA),뷰틸셀로솔브아세테이트(buthylcellosolveacetate : BCA), 메틸셀로솔브아세테이트(methylcellosolveacetate : MCA) 또는 N-뷰틸아세테이트(N-butylacetate : NBA) 등을 포함한다.
상기 모노에탄올아민, 디메틸슬폭사이드 및 노말-메틸-2-피롤린딘 등을 포함하는 스트립핑 조성물에 대한 일 예는 미합중국 특허 제6,218,087호(issued to Tanabe et al.) 및 미합중국 특허 제6,211,127호(issued to Kim et al.) 등에 개시되어 있다.
그러나, 종래의 조성물을 사용한 포토레지스트의 스트립핑에서는 상기 피가공물이 손상되는 상황이 빈번하게 발생한다. 특히, 상기 피가공물이 금속인 경우에는 상기 손상이 심각하게 발생한다. 이는, 상기 카텍콜 등을 사용함에도 불구하고 상기 조성물이 상기 피가공물을 식각하기 때문이다. 또한, 상기 스트립핑에서는 상기 디메틸슬폭사이드 등을 사용함에도 불구하고 상기 포토레지스트를 완전히 제거하지 못함으로서 레지듀가 잔류하는 상황이 빈번하게 발생한다. 그리고, 상기 조성물에서, 상기 모노에탄올아민의 경우 점도가 34 cps 정도로 높은 편에 속한다. 때문에, 상기 조성물의 점도를 17 cps 정도로 낮추기 위하여 많은 양의 첨가 약액 등을 필요로 한다. 따라서, 상기 스트립핑에 사용되는 상기 조성물의 사용량을 증가시키는 원인으로 작용하고, 상기 조성물의 수명을 단축시키는 원인으로 작용한다.
따라서, 상기 피가공물의 손상을 최소화하고, 상기 포토레지스트성 레지듀의 잔류없이 상기 포토레지스트를 완전히 제거하고, 점도가 낮은 스트립핑 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 제1목적은, 피가공물의 손상을 최소화하고, 포토레지스트성 레지 듀의 잔류없이 포토레지스트를 제거하기 위한 위한 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2목적은, 피가공물을 설정된 패턴으로 정확하게 형성하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.
상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물은, 알칸올아민, 산화모르폴린계 화합물, 인히비터 화합물 및 탈이온수를 포함한다.
상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 패턴 형성 방법은, 피가공물 상에 포토레지스트를 사용하여 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트층을 사용하는 포토리소그라피를 수행하여 상기 피가공물을 패턴으로 형성하는 단계 및 상기 포토레지스트 스트립핑 조성물을 사용하여 상기 피가공물 상에 잔류하는 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함한다.
이와 같이, 상기 조성물을 사용하여 상기 포토레지스트를 스트립핑시킴으로서, 상기 조성물에 의한 상기 피가공물의 손상을 최소화할 수 있고, 포토레지스트성 레지듀가 잔류하는 것을 최소화할 수 있다.
그리고, 식각 공정 또는 애싱 공정 등을 수행함으로서 가공 챔버 내에 잔류하는 잔류물 또한 상기 조성물을 사용하여 제거할 수 있다. 즉, 상기 조성물을 상기 가공 챔버 내의 잔류물을 세정하는 세정 솔루션(solution)으로 활용할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
상기 조성물을 구성을 살펴보면 다음과 같다.
상기 조성물은, 상기 알칸올아민(alkanolamine) 뿐만 아니라 상기 산화모르폴린(morpholine)계 화합물을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 알칸올아민은 모노메탄올아민(monoethanolamine : MEA) 및 모노이소프로판올아민(monoisopropanolamine)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 특히, 상기 모노메탄올아민인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 산화모르폴린계 화합물은 모르폴린-옥사이드(morpholine-oxide : MO), N-메틸모르폴린-옥사이드(N-methylmorpholine-oxide : NMO) 및 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(N-methylmorpholine-N-oxide : NMMO)로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 특히, 상기 산화모르폴린계 화합물은 N-메틸모르폴린-N-옥사이드인 것이 바람직하다.
또한, 상기 조성물은 인히비터 화합물을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 인히비트 화합물은 킬레이트 제(chelating agent)로서 카텍콜(catachol)인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 조성물은, 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide : DMAC) 또는 N-메틸-2-피롤린딘(N-methyl-2-pyrrolidone : NMP)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 조성물은, 하나의 예로서, 모노에탄올아민, N-메틸모르폴린-N-옥사이드, 카텍콜 및 탈이온수로 구성되거나, 모노에탄올아민, N-메틸모르폴린-N-옥사이드, 카텍콜, 탈이온수 및 디메틸아세트아미드로 구성되거나 또는 모노에탄올아민, N-메틸모르폴린-N-옥사이드, 카텍콜, 탈이온수 및 N-메틸-2-피롤린딘으로 구 성될 수 있다. 또한, 상기 조성물은, 다른 예로서, 모노에탄올아민, 모르폴린-옥사이드, 카텍콜, 탈이온수 및 N-메틸-2-피롤린딘으로 구성되거나, 모노에탄올아민, 모르폴린-옥사이드, 카텍콜, 탈이온수 및 디메틸아세트아미드로 구성될 수 있다.
상기 조성물의 함량을 살펴보면 다음과 같다.
상기 조성물에서, 상기 알칸올아민의 함량은 15 중량% 미만이면 스트립핑에 소요되는 시간이 연장되기 때문에 바람직하지 않고, 30 중량%를 초과하면 피가공물을 손상시키기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 알칸올아민의 함량은 15 내지 30중량%이고, 바람직하게는 20 내지 25 중량% 이다. 상기 산화모르폴린계 화합물의 함량은 10 중량% 미만이면 포토레지스트성 레지듀가 다소 잔류하기 때문에 바람직하지 않고, 30 중량%를 초과하면 피가공물을 손상시키기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 산화모르폴린계 화합물은 10 내지 30 중량%이고, 바람직하게는 15 내지 20 중량% 이다, 상기 인히비터 화합물의 함량은 10 중량% 미만이면 피가공물의 손상을 억제하기 못하기 때문에 바람직하지 않고, 25 중량%를 초과하면 상기 인히비터 화합물의 사용량이 많아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 인히비터 화합물의 함량은 10 내지 25 중량%이고, 바람직하게는 10 내지 20 중량% 이다. 상기 탈이온수의 함량은 10 중량% 미만이면 상기 조성물의 농도가 높아지기 때문에 바람직하지 않고, 40 중량%를 초과하면 상기 조성물의 농도가 낮아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 탈이온수의 함량은 10 내지 40 중량%이고, 바람직하게는 15 내지 30 중량% 이다.
그리고, 상기 조성물에서, 상기 디메틸아세트아미드의 함량은 25 중량% 미만 이면 상기 조성물의 점도가 높아지기 때문에 바람직하지 않고, 45 중량%를 초과하면 상기 디메틸아세트아미드의 사용량이 많아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 디메틸아세트아미드의 함량은 25 내지 45 중량%이고, 바람직하게는 30 내지 40 중량% 이다. 상기 N-메틸-2-피롤린딘의 함량은 25 중량% 미만이면 상기 조성물의 점도가 높아지기 때문에 바람직하지 않고, 45 중량%를 초과하면 상기 N-메틸-2-피롤린딘의 사용량이 많아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 N-메틸-2-피롤린딘의 함량은 25 내지 45 중량%이고, 바람직하게는 30 내지 40 중량% 이다.
상기 조성물의 점도는 상기 조성물의 함량에 따라 다소 차이는 있으나, 10 내지 15cps 정도를 갖도록 조정할 수 있다. 이는, 상기 산화모르폴린계 화합물을 사용하기 때문이고, 또한 상기 디메틸아세트아미드와 상기 N-메틸-2-피롤린딘을 적당하게 첨가시키기 때문이다.
이하, 상기 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a를 참조하면, 금속층(12)이 적층되어 있는 기판(10)을 준비한다. 금속층(12)은 Al, Cu, Mo 등의 금속 물질을 사용하여 적층한다. 그리고, 기판(10)은 반도체 장치용 기판 또는 평면 디스플레이용 기판이다.
도 1b를 참조하면, 금속층(12) 상에 포토레지스트를 사용하여 포토레지스트층(14)을 코팅한다. 상기 코팅은 주로 스핀-코팅에 의해 이루어진다.
도 1c를 참조하면,포토레지스트층(14)을 포토리소그라피를 통하여 포토레지 스트 패턴(14a)으로 형성한다. 이에 따라, 소정 부위의 금속층 표면이 노출된다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 포토레지스트층 상부에 상기 포토레지스트층의 소정 부위만을 선택적으로 노광할 수 있도록 패터닝된 마스크 패턴을 개재한다. 그리고, 자외선 또는 X 선 등과 같은 광을 상기 마스크 패턴을 통하여 상기 포토레지스트층에 조사한다. 이에 따라, 상기 광이 조사된 부위의 포토레지스트층은 상기 광이 조사되지 않은 부위의 포토레지스트층과 다른 용해도를 갖는다. 그리고, 현상액을 사용하여 상기 광이 조사된 부분의 포토레지스트층을 제거한다.(포지티브형 포토레지스트) 이에 따라, 상기 포토레지스트층은 상기 포토레지스트 패턴으로 형성된다.
도 1d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(14a)을 식각 마스크로 사용하여 상기 노출된 부위의 금속층(12)을 식각한다.
도 1e를 참조하면, 상기 식각 마스크로 사용한 포토레지스트 패턴(14a)을 스트립핑한다. 이에 따라, 금속층(14)은 개구 부위를 갖는 금속 패턴층(12a)으로 형성된다. 상기 스트립핑에서는 상기 알칸올아민, 산화모르폴린계 화합물, 인히비터 화합물 및 탈이온수로 이루어지는 조성물을 사용한다. 구체적으로, 모노에탄올아민, N-메틸모르폴린-N-옥사이드, 카텍콜 및 탈이온수로 이루어지는 조성물을 사용하거나, 모노에탄올아민, N-메틸모르폴린-N-옥사이드, 카텍콜, 탈이온수 및 디메틸아세트아미드로 이루어지는 조성물을 사용하거나 또는 모노에탄올아민, N-메틸모르폴린-N-옥사이드, 카텍콜, 탈이온수 및 N-메틸-2-피롤린딘으로 이루어지는 조성물을 사용할 수 있다. 이외에도, 모노에탄올아민, 모르폴린-옥사이드, 카텍콜, 탈이 온수 및 N-메틸-2-피롤린딘으로 이루어지는 조성물 또는 모노에탄올아민, 모르폴린-옥사이드, 카텍콜, 탈이온수 및 디메틸아세트아미드로 이루어지는 조성물을 사용할 수 있다.
따라서, 상기 금속 패턴층이 설정된 형태로 정확하게 형성된다. 이는, 상기 스트립핑을 수행할 때 상기 조성물이 상기 금속 패턴층에 영향을 끼치지 않기 때문이다. 그리고, 상기 포토레지스트 패턴을 완전히 제거함으로서 상기 금속 패턴층 상에 포토레지스트성 레지듀는 잔류하지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
실시예 1
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 30ml, 카텍콜 12g, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 24ml, 탈이온수 24ml 및 N-메틸-2-피롤린딘 30ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 2
N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 48ml와 탈이온수 48ml를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 3
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 18ml, 카텍콜 12g, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 36ml, 탈이온수 36ml 및 N-메틸-2-피롤린딘 54ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 4
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 30ml, 카텍콜 12g, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 24ml, 탈이온수 24ml 및 디메틸아세트아미드 54ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 5
N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 48ml와, 탈이온수 48ml 및 디메틸아세트아미드 30ml를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 6
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 18ml, 카텍콜 12g, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 36ml, 탈이온수 36ml 및 디메틸아세트아미드 54ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 7
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 30ml, 카텍콜 12g, 모르폴린-옥사이드 12ml, 탈이온수 36ml 및 N-메틸-2-피롤린딘 30ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 8
모르폴린-옥사이드 24ml와 탈이온수 24ml를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 9
모르폴린-옥사이드 36ml와 탈이온수 12ml를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 10
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 30ml, 카텍콜 12g, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 24ml, 탈이온수 24ml 및 디메틸아세트아미드 30ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 11
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 18ml, 카텍콜 12g, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 24ml, 탈이온수 12ml 및 N-메틸-2-피롤린딘 54ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
실시예 12
500ml 비이커(beaker)에 모노에탈올아민 12ml, 카텍콜 12g, N-메틸모르폴린-N-옥사이드(50중량%의 N-메틸모르폴린-N-옥사이드 수용액) 19.2ml, 탈이온수 4.8ml 및 N-메틸-2-피롤린딘 72ml를 넣고, 이들을 혼합하여 포토레지스트 스트립핑 조성물을 제조하였다.
포토레지스트 패턴의 스트립핑 시험
시험예 1
상기 실시예 1의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 실리콘 기판 상에 비어홀을 갖는 구조물을 형성하였다. 상기 비어홀은 저면을 기준으로 깊이가 0.35㎛ 정도이고, 폭이 0.30㎛ 정도를 갖도록 형성하였다.
상기 비어홀을 갖는 구조물의 형성에서, 식각 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴은 상기 실시예의 1의 조성물을 사용하여 스트립핑하였다. 구체적으로, 상기 조성물을 사용하여 상기 포토레지스트 패턴을 10분 정도 1차 스트립핑하고, 이소프로필알코올(IPA)을 사용하여 상기 기판을 3분 정도 1차 세정하고, 탈이온수를 사용하여 상기 기판을 3분 정도 2차 세정하는 공정을 2회 반복하였다. 그리고, 상기 기판을 건조시켰다.
상기 비어홀 부위를 수직으로 절단한 다음, 절단 부위를 주사전자현미경으로 확인하였다. 그 결과, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 상기 도 2a는 상기 비어홀을 위에서 본 것이고, 상기 도 2b는 상기 비어홀을 아래에서 본 것이다.
시험예 2
상기 실시예 2의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 실리콘 기판 상에 금속 패턴 및 비어홀을 갖는 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 높이가 0.45㎛ 정도이고, 폭이 0.35㎛ 정도를 갖도록 형성하였고, 상기 비어홀은 상기 시험예1과 유사한 깊이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 2의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 금속 패턴 및 비어홀 부위를 수직으로 절단한 다음, 절단 부위를 주사전자현미경으로 확인하였다. 그 결과, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 3a는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이고, 상기 도 3b는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이다. 그리고, 도 3c 및 도 3d를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 3c는 상기 비어홀을 위에서 본 것이고, 상기 도 3d는 상기 비어홀을 아래에서 본 것이다.
시험예 3
상기 실시예 3의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 상기 시험예 2와 유사한 높이 및 폭을 갖도록 형성하였다. 그리고, 상기 비어홀은 또한 상기 시험예 2와 깊이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 3의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 절단 부위를 확인하였다. 그 결과, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 4a는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이고, 상기 도 4b는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이다. 그리고, 도 4c를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 4c는 상기 비어홀을 위에서 본 것이다.
시험예 4
상기 실시예 4의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 상기 시험예 2와 유사한 높이 및 폭을 갖도록 형성하였다. 그리고, 상기 비어홀은 또한 상기 시험예 2와 깊이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 4의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 절단 부위를 확인하였다. 그 결과, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 5a는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이고, 상기 도 5b는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이다. 그리고, 도 5c 및 도 5d를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 5c는 상기 비어홀을 아래에서 본 것이고, 상기 도 5d는 상기 비어홀을 위에서 본 것이다.
시험예 5
상기 실시예 5의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 상기 시험예 2와 유사한 높이 및 폭을 갖도록 형성하였다. 그리고, 상기 비어홀은 또한 상기 시험예 2와 깊이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 5의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 절단 부위를 확인하였다. 그 결과, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 6a는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이고, 상기 도 6b는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이다. 그리고, 도 6c 및 도 6d를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 6c는 상기 비어홀을 아래에서 본 것이고, 상기 도 6d는 상기 비어홀을 위에서 본 것이다.
시험예 6
상기 실시예 6의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 상기 시험예 2와 유사한 높이 및 폭을 갖도록 형성하였다. 그리고, 상기 비어 홀은 또한 상기 시험예 2와 깊이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 6의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 절단 부위를 확인하였다. 그 결과, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 7a는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이고, 상기 도 7b는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이다. 그리고, 도 7c를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 7c는 상기 비어홀을 위에서 본 것이다.
시험예 7
상기 실시예 7의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 상기 시험예 2와 유사한 높이 및 폭을 갖도록 형성하였다. 그리고, 상기 비어홀은 또한 상기 시험예 2와 깊이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 7의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 절단 부위를 확인하였다. 그 결과, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 8a는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이고, 상기 도 8b는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이다. 그리고, 도 8c 및 도 8d를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 8c는 상기 비어홀을 위에서 본 것이고, 상기 도 8d는 상기 비어홀을 아래에서 본 것이다.
시험예 8
상기 실시예 8의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 상기 시험예 2와 유사한 높이 및 폭을 갖도록 형성하였다. 그리고, 상기 비어홀은 또한 상기 시험예 2와 깊이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 8의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 시험예 2와 동일한 방법으로 절단 부위를 확인하였다. 그 결과, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 9a는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이고, 상기 도 9b는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이다. 그리고, 도 9c 및 도 9d를 참조하면, 상기 비어홀 부위에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 9c는 상기 비어홀을 위에서 본 것이고, 상기 도 9d는 상기 비어홀을 아래에서 본 것이다.
시험예 9
상기 실시예 9의 조성물의 온도를 62 내지 68℃ 정도로 조정하였다. 그리고, 실리콘 기판 상에 금속 패턴을 갖는 구조물을 형성하였다. 이에 따라, 상기 금속 패턴은 상기 시험예 2와 유사한 높이 및 폭을 갖도록 형성하였다.
상기 구조물의 형성에서, 상기 실시예 9의 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 포토레지스트 패턴을 스트립핑하였다.
그리고, 상기 금속 패턴 부위를 수직으로 절단한 다음, 절단 부위를 주사전자현미경으로 확인하였다. 그 결과, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 상기 도 10a는 상기 금속 패턴을 위에서 본 것이고, 상기 도 10b는 상기 금속 패턴을 아래에서 본 것이다.
상기 실시예들에서 살펴본 바와 같이, 상기 산화모르폴린계 화합물을 포함하는 포토레지스트 스트립핑 조성물을 사용하여 포토레지스트를 스트립핑할 경우 피가공물의 손상을 최소화하고, 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않는다.
비교예 1 내지 4
조성물 조건 피가공물손상여부 포토레지스트성 레지듀 잔류여부
비교예1 모노에탄올아민 45.05중량% 카텍콜 20중량% 탈이온수 34.95중량% 0 0
비교예2 모노에탄올아민 41.61중량% 카텍콜 19.97중량% N-메틸모폴린-N-옥사이드 3.47중량% 탈이온수 34.95중량% △ 0
비교예3 모노에탄올아민 54.55중량% 카텍콜 19.97중량% N-메틸모폴린-N-옥사이드 9.09중량% 탈이온수 9.09중량% × ×
비교예4 모노에탄올아민 27.03중량% 카텍콜 20중량% N-메틸모폴린-N-옥사이드 18.02중량% 탈이온수 34.95중량% × ×
상기 표 1에서와 같이, 비교예 3 및 비교예 4의 경우에는 피가공물의 손상을 최소화하고, 포토레지스트성 레지듀가 존재하지 않은 것을 확인할 수 있다.
특히, 비교예1 및 비교예4의 경우에는 상기 조성물을 사용하여 스트립핑을 수행한 기판의 비어홀 및 금속 패턴을 포함하는 부위를 수직으로 절단한 다음 주사 전자 현미경으로 확인하였다.
그 결과, 도 11a 및 도 11b을 참조하면(비교예 4), 상기 금속 패턴이 손상되지 않은 것을 확인할 수 있었고, 도 11c를 참조하면, 상기 비어홀에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
이에 반하여, 도 12a 및 도 12b를 참조하면(비교예 1), 상기 금속 패턴이 손상되어 있는 것을 확인할 수 있었고, 도 12c 및 도 12d를 참조하면, 상기 비어홀에 포토레지스트성 레지듀가 잔류하는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 의하면, 포토레지스트 스트립핑 조성물로서 산화모르폴린 화합물을 사용할 경우 상기 포토레지스트 스트립핑에서 발생하는 피가공물의 손상을 최소화하고, 포토레지스트성 레지듀의 잔류를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트 스트립핑에서 발생하는 불량을 최소화할 수 있다. 따라서, 미세 패턴을 정확하게 형성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
그리고, 상기 조성물은 낮은 점도를 갖기 때문에 상기 조성물의 소모를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 상기 조성물의 처리에 따른 환경 문제에 적극적으로 대처할 수 있을 뿐만 아니라 경제적 이득을 가져오는 효과를 기대할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 알칸올아민(alkanolamine), 산화모르폴린(morpholine oxide)계 화합물, 인히비터(inhibitor) 화합물, 탈이온수 및 디메틸아세트아미드 또는 N-메틸-2-피롤린딘을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 스트립핑 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 알칸올아민은 모노에탄올아민(monoethanolamine: MEA) 및 모노이소프로판올아민(monoisopropanolamine)으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 스트립핑 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화모르폴린계 화합물은 모르폴린-옥사이드(morpholine-oxide : MO), N-메틸모르폴린-옥사이드(N-methylmorpholine-oxide : NMO) 및 N-메틸모르폴린-N-옥사이드(N-methylmorpholine-N-oxide : NMMO)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 스트립핑 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인히비터 화합물은 카테콜(catachol)을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 스트립핑 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 피가공물 상에 포토레지스트를 사용하여 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 사용하는 사진 식각(photolithography)을 수행하여 상기 피가공물을 패턴으로 형성하는 단계; 및
    상기 청구항 1 기재의 포토레지스트 스트립핑 조성물을 사용하여 상기 피가공물 상에 잔류하는 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 피가공물은 금속 물질로 이루어지는 금속층인 것을 특 징으로 하는 패턴 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 금속 물질은 Al, Cu, Mo, W, Ti, TiN 또는 W-실리사이드인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
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