KR100582799B1 - 레지스트막박리조성물및이조성물을사용한박막회로소자의제조방법 - Google Patents

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Abstract

유기 절연막을 함유한 박막 회로 소자의 제조에 사용되고, 유기 절연막을 팽윤시키지 않고도 에칭 처리후에 잔존하는 레지스트막을 용이하게 제거할 수 있는 레지스트막 박리 조성물을 제공한다. 레지스트막 박리 조성물은 탄소수 3 이상의 알칸올아민 50 내지 90 중량%, 수 혼화성 용매 8 내지 40 중량% 및 물 2 내지 30 중량%를 포함한다.

Description

레지스트막 박리 조성물 및 이 조성물을 사용한 박막 회로 소자의 제조 방법{RESIST FILM REMOVING COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM CIRCUIT ELEMENT USING THE COMPOSITION}
본 발명은 레지스트막 박리 조성물 및 이 조성물을 사용한 박막 회로 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 유기 절연막을 갖는 박막 회로 소자의 제조에 사용되고, 유기 절연막을 팽윤시키지 않고도 에칭 처리후에 잔존하는 레지스트막을 단시간내에 용이하게 제거할 수 있는 레지스트막 박리 조성물, 및 이 박리 조성물을 사용함으로써 유기 절연막을 함유하는 박막 회로 소자를 고 품질로 제조하는 방법에 관한 것이다.
액정 표시 소자 및 반도체 등의 각종 전자 회로 장치는, 통상 스퍼터링 기법을 이용하여 기판상에 박막을 형성시키고, 그위에 레지스트를 적용하여 레지스트막을 제공하고, 예를 들면 마스크로서의 레지스트 패턴을 이용하여 마스킹되지 않은 부분을 포토리소그라피를 행하여 에칭시키므로써 회로를 형성한 후 잔존하는 레지스트막을 제거하는 일련의 공정에 의해 제조된다. 특히, 화소 전극에 ITO(인듐 주석 산화물)를 사용하여 제조하는 경우에는, 레지스트막이 형성된 기판에 일반적으로 왕수, 또는 염산과 염화 제 2 철을 함유하는 수용액을 사용하여 습윤 에칭 처리를 행한 후, 레지스트막 박리액으로 레지스트막을 제거하는 방법이 사용된다. 그러나, 이 레지스트막을 제거할 때, 아크릴계 수지와 폴리이미드계 수지 등의 유기 절연막이 존재하는 경우에는, 종래의 레지스트막 박리액(일본 특허 공개 평성 8(1996)-123043 호 공보등)은 유기 절연막을 팽윤시켜, 이후 공정에서 배향막이 형성되는 경우 밀착 불량 등의 어려움을 발생시킨다는 문제가 있다.
따라서, 액정 표시 소자 및 반도체 소자 등의 박막 패턴을 형성할 때, 아크릴계 수지 및 폴리이미드계 수지 등의 유기 절연막이 존재하는 경우, 유기 절연막의 팽윤을 발생시키지 않고도 에칭 처리후에 잔존하는 레지스트막을 용이하게 제거할 수 있는 레지스트막 박리 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 상황하에서, 유기 절연막을 함유하는 박막 회로 소자의 제조에 사용되고, 유기 절연막을 팽윤시키지 않고도 에칭 처리후에 잔존하는 레지스트막을 단시간내에 용이하게 제거할 수 있는 레지스트막 박리 조성물 및 이 박리 조성물을 사용하여 유기 절연막을 함유하는 박막 회로 소자를 고 품질로 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 발명자들은, 상기에서 언급한 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 행한 결과 탄소수 3 이상의 알칸올아민과 수혼화성 용매 및 물을 특정 비율로 포함하는 레지스트막 박리 조성물이 상기 목적에 부합할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 본 발명은 이러한 발견에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명은
(1) 유기 절연막을 함유하는 박막 회로 소자의 제조에 사용되고, 탄소수 3 이상의 알칸올아민 50 내지 90 중량%, 수혼화성 용매 8 내지 40 중량% 및 물 2 내지 30 중량%를 포함하는 레지스트막 박리 조성물을 제공하고, (2) 에칭 처리후에 잔존하는 레지스트막을 상기 레지스트막 박리 조성물을 사용하여 박리하는 것을 특징으로 하는 유기 절연막을 함유하는 박막 회로 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 박리 조성물에 사용되는 탄소수 3 이상의 알칸올아민으로는, 예를 들면 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 (2)로 표시되는 화합물중에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함한다.
R1 mH2-mNCnH2nOH
상기 식에서,
R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, m은 0, 1 또는 2의 정수이고, n은 1 내지 4의 정수이나, 단, 탄소수의 합이 3 이상이고, 2개의 R1이 존재할 때 각각의 R1이 동일하거나 상이할 수 있도록 정수를 선택한다.
R2 kH2-kNCpH2pOCqH2qOH
상기 식에서,
R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, k는 0, 1 또는 2의 정수이고, p 및 q는 1 내지 4의 정수이나, 단 탄소수의 합이 3 이상이고, 2개의 R2가 존재할 때 각각의 R2가 동일하거나 상이할 수 있도록 정수를 선택한다.
화학식 (1)로 표시되는 화합물로는 예를 들면 1-아미노-2-프로판올(모노이소프로판올아민); 3-아미노-1-프로판올; 2-아미노-1-프로판올; N-메틸에탄올아민; N,N-디메틸에탄올아민; N-에틸에탄올아민; N,N-디에틸에탄올아민; N-메틸프로판올아민; N,N-디메틸프로판올아민; N-에틸프로판올아민이 포함되고, 화학식 (2)로 표시되는 화합물로는 예를 들면 2-(2-아미노에톡시)에탄올; 2-(2-아미노에톡시)프로판올이 포함된다. 이중에서, 1-아미노-2-프로판올(모노이소프로판올아민); N-메틸에탄올아민; N,N-디메틸에탄올아민; N,N-디에틸에탄올아민; N-에틸에탄올아민; 및 2-(2-아미노에톡시)에탄올이 특히 바람직하다. 이들 알칸올아민을 단독으로 사용하거나 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 레지스트막 박리 조성물에 사용되는 탄소수 3 이상을 갖는 알칸올아민의 양은 50 내지 90 중량%의 범위에서 선택된다. 그 함량이 50 중량% 미만인 경우, 에칭 처리후 레지스트막의 박리 속도가 지연되어 실용적이지 못하다. 또한, 90 중량%를 초과하면 유기 절연막의 팽윤 방지 효과가 충분히 발휘되지 못한다. 레지스트막의 박리 속도 및 유기 절연막의 팽윤 방지 효과면에서, 상기 알칸올아민의 양은 60 내지 80 중량%의 범위가 바람직하다.
한편, 본 발명의 레지스트막 박리 조성물에 사용되는 수혼화성 용매로는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 및 글리세린과 같은 알콜; 포름아미드, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 및 N-메틸피롤리돈과 같은 아미드; γ-부티로락톤과 같은 락톤; 메틸 락테이트 및 에틸 락테이트와 같은 에스테르; 아세토니트릴과 같은 니트릴; 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르와 같은 에테르; 설포란과 같은 설포란류; 디메틸설폭사이드 등과 같은 설폭사이드를 포함한다. 이들 유기 용매외에도, 전술한 화합물의 작용기를 갖는 화합물로 당류, 당 알콜류로 대표되는 폴리올 화합물 및 우레아를 사용할 수 있다. 이중에서, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, N-메틸피롤리돈 및 디메틸설폭사이드가 적절히 사용될 수 있다. 이들 수혼화성 용매는 단독으로 사용되거나 또는 조합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 레지스트막 박리 조성물에서 수혼화성 용매의 함량은 8 내지 40 중량%의 범위내에서 선택된다. 수혼화성 용매의 양이 8 중량% 미만인 경우, 에칭 처리후의 잔존하는 레지스트막의 박리 속도가 지연되어 실용적이지 못하다. 또한, 40 중량%를 초과하면 유기 절연막의 팽윤 방지 효과가 충분히 발휘되지 못한다. 레지스트막의 박리 속도 및 유기 절연막의 팽윤 방지 효과면에서, 상기 수혼화성 용매의 양은 15 내지 35 중량%의 범위가 바람직하다.
본 발명의 레지스트막 박리 조성물에 사용되는 물의 양은 2 내지 30 중량%의 범위에서 선택된다. 물 함량이 2 중량% 미만인 경우, 유기 절연막의 팽윤 방지 효과가 충분히 발휘되지 못한다. 또한, 30 중량%를 초과하면, 에칭 처리후 잔존하는 레지스트의 박리성이 떨어진다. 유기 절연막의 팽윤 방지 효과 및 레지스트막의 박리 성능면에서, 물 함유량은 5 내지 25 중량%의 범위가 바람직하다. 사용되는 물은 이온 교환 처리를 행한 순수한 물이 바람직하고, 특히 역침투막을 통과시킨 초순수가 더욱 바람직하다.
본 발명의 레지스트막 박리 조성물의 제조 방법으로는 특히 제한되지 않지만, 예를 들면 간단한 교반기를 갖춘 혼합기에, 상기의 알칸올아민과 수혼화성 용매 및 물을 예정된 비율로 공급하고, 실온에서 교반하여 균질한 용액을 얻고, 다음 단계로 필요에 따라 기공 직경 약 0.2㎛ 이하의 맴브레인 필터를 통해 여과처리하는 등의 공지된 방법에 의해 박리 조성물을 제조한다.
이렇게 수득한 본 발명의 레지스트막 박리 조성물은 통상의 온도에서 포스트베이크(post-baked)한 레지스트막, 고온에서 포스트베이크한 레지스트막, 또는 에칭 처리에 의해 개질된 레지스트막 등을 용이하게 단시간에 박리시킬 수 있다. 그러나, 실제로 유기 절연막이 존재하더라도, 팽윤 등의 변질이 일어나지 않는다. 본 발명의 레지스트막 박리 조성물은 유기 절연막을 함유하는 박막 회로 소자의 제조, 바람직하게는 포토리소그라피에 의해 형성된 유기 절연막을 함유하는 박막 회로 소자의 제조에 사용된다. 특히, 유기 절연막이 아크릴계 수지 및 폴리이미드계 수지를 함유하는 박막 회로 소자의 제조에 적용되는 것이 유리하다.
다음에, 본 발명의 박막 회로 소자의 제조 방법에 대해 설명한다.
유기 절연막이 형성되는 기판상에, 스퍼터링 또는 진공 증착에 의해 ITO, 알루미늄, 질화 규소, Ga-As, 구리, 산화 크롬, 니켈, 크롬, 인듐 또는 산화 티탄과 같은 박막을 침착시킨다. 이 위에 레지스트막을 침착시킨다. 이어서, 상기 레지스트막에 활성 광선을 노출시켜 화상(image)을 형성하고, 현상 처리하여 해당 박막상에 소정의 레지스트 패턴을 형성시킨다. 이어서, 이 레지스트 패턴을 마스크로서 사용하여 마스킹되지 않은 부분을 공지의 방법에 의해 에칭 처리시키고, 잔존하는 레지스트막을 본 발명의 레지스트막 박리 조성물을 사용하여 제거한다.
레지스트막 박리 조성물에 의한 레지스트막의 제거 방법은, 예를 들면 레지스트막 박리 조성물에 상기 기판을 침지시키는 방법, 레지스트막 박리 조성물 중에 상기 기판을 침지시키고 초음파 진동 및 교반 블레이드를 이용하여 레지스트막 박리 조성물을 교반하는 방법, 또는 레지스트막 박리 조성물을 기판에 분무하는 방법 등중에서 선택되는 것이 좋다. 레지스트막 박리 조성물의 온도는 실온에서 비점까지 임의의 온도가 가능하지만, 30 내지 90℃가 바람직하고, 특히 40 내지 80℃의 범위가 바람직하다. 제거 처리 시간은 특히 제한되지 않지만, 제거 방법 및 레지스트막 박리 조성물의 온도 등에 따라 적절히 선택하는 것이 좋다.
이와 같이 레지스트막 박리 조성물을 사용하여 잔존하는 레지스트막을 제거한 후, 수세에 의해 기판을 세정 처리하여, 레지스트막을 완전하게 제거하면 유기 절연막을 함유하는 목적하는 박막 회로 소자가 수득된다.
이 세정 처리에는, 필요에 따라, 황산, 염산, 인산, 불화수소산, 산성 불화 암모늄과 같은 무기산, 포름산, 초산, 프로피온산, 옥살산, 말론산 및 아디프산과 같은 유기산을 함유한 용액을 필요에 따라 물로 수세하기 전에 사용한다. 상기 산을 함유하는 수용액에 의한 세정 처리는, 실온에서 비점까지의 임의의 온도에서 행해질 수 있지만, 30 내지 90℃에서 행하는 것이 좋고, 특히 40℃ 내지 80℃의 범위가 바람직하다. 세정 처리시간은 특별히 제한되지 않지만, 산 종류 및 농도, 온도 등에 따라 적절히 선택하는 것이 좋다.
기판으로는 반도체 소자 제작용의 실리콘 웨이퍼 및 Ga-As 웨이퍼 등의 반도체 기판, 액정 표시 소자 제작용의 유리 기판 등을 권할만하다.
실시예
이제, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 상세히 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되지 않는다.
도 1은 실시예 및 비교예에서 사용한 에칭 처리후에 레지스트막이 잔존하는 박막 회로 소자의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 회로 소자에서 레지스트막을 박리한 후의 박막 회로 소자의 단면도이다.
도 1은 유리 기판(1)위에 게이트 전극(2)를 형성시키고, 다음 단계로 절연막(3), 반도체층(4), 콘택트층(5)를 순차적으로 형성시키고, 소스 전극(7), 드레인 전극(8)을 형성시킨 후, 소스 전극(7) 및 드레인 전극(8)위에 표면안정화(passivation)막(I)(9)을 형성시키고, 이 위에 표면안정화막(II)(10)을 형성시키고, 표면안정화막(II)(10)위에 화소 전극(6)인 ITO를 스퍼터링으로 형성시킨 후, ITO위에 레지스트막(11)을 형성시키고, 포토리소그라피에 의해 레지스트막(11)위에 레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성시키고, 염산 및 염화 제2철을 함유하는 수용액에 의해 습윤-에칭 처리한 상태를 나타내는 것이다. 도 2는 이러한 습윤-에칭 처리후에 레지스트막 박리 조성물을 사용하여 잔존하는 레지스트막이 제거된 깨끗한 상태의 박막 회로 소자를 나타낸다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 6
도 1에 도시된 레지스트막을 함유하는 박막 회로 소자를 표 2에 나타낸 조건하에 표 1에 나타낸 조성의 레지스트막 박리 조성물중에 침지 처리하고, 이어서 초순수로 헹굼 처리한 후 건조시켜, 도 2에 도시된 레지스트막이 박리된 박막 회로 소자를 얻었다. 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하여, 레지스트막(11)의 박리 제거성 및 아크릴 수지로 구성된 표면안정화막(절연막)(10)의 팽윤성을 하기 기준에 따라 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(1) 레지스트막의 박리 제거성
◎ : 완전히 제거되었음
△ : 일부 잔존물이 확인되었음
X : 대부분이 잔존되었음
(2) 절연막의 팽윤성
◎ : 팽윤이 거의 확인되지 않았음
△ : 약간 팽윤됨
X : 심하게 팽윤됨
본 발명의 레지스트막 박리 조성물은, 아크릴계 수지나 폴리이미드계 수지 등을 포함한 유기 절연막 조성물을 함유하는 박막 회로 소자의 제조시에, 유기 절연막의 팽윤 등의 변질을 발생시키지 않고도 에칭 처리후에 잔존하는 레지스트막을 단시간내에 용이하게 제거할 수 있어, 액정 표시 소자 및 반도체 소자 등의 제조에 바람직하게 사용된다.
도 1은 실시예 및 비교예에서 사용한 에칭 처리후에 레지스트막이 잔존하는 박막 회로 소자의 단면도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 박막 회로 소자에서 레지스트막을 박리한 후의 박막 회로 소자의 단면도이다.

Claims (3)

  1. 유기 절연막을 갖는 박막 회로 소자의 제조에 사용되는 것으로, 1-아미노-2-프로판올, N,N-디에틸에탄올아민 및 N,N-디메틸에탄올아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 알칸올아민 50 내지 70중량%, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디메틸 설폭사이드 및 N-메틸피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 수혼화성 용매 20 내지 30중량%, 및 물 10 내지 20중량%로 본질적으로 구성된 레지스트막 박리 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유기 절연막이 아크릴계 수지 또는 폴리이미드계 수지를 포함하는 레지스트막 박리 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항의 레지스트막 박리 조성물을 사용함으로써 에칭 처리후에 잔존하는 레지스트막을 박리하는 단계를 포함하는
    유기 절연막을 갖는 박막 회로 소자의 제조 방법.
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