KR101421789B1 - 패턴의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 패턴을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명은 1) 기판 상에 형성되고, 절연막 및 도전성막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1층 및 제2층을 포함하는 2층의 막에, 포토레지스트 조성물을 코팅하여 포토레지스트를 형성하는 단계, 2) 상기 포토레지스트에 제1 현상공정을 수행하고, 상기 제1층 및 제2층을 에칭하여 제1 패턴을 형성하는 단계, 3) 상기 포토레지스트에 제2 현상공정을 수행하고, 상기 제2층을 에칭하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 및 4) 포토레지스트를 제거하고 세척하는 단계를 포함하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법은 감광재료에 대한 소비를 감소시킬 수 있고, 공정시간도 단축시킬 수 있다.

Description

패턴의 제조방법{METHOD FOR PREPARING PATTERN}
본 발명은 기판 상에 패턴을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 감광재료에 대한 소비를 감소시킬 수 있고, 공정시간도 단축시킬 수 있는 패턴의 제조방법에 관한 것이다.
오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전자 디스플레이 분야는 발전을 거듭하여 다양화하는 정보화 사회의 요구에 적합한 새로운 기능의 전자 디스플레이 장치로 지속적으로 개발되고 있다.
일반적으로 전자 디스플레이 장치란 다양한 정보를 시각을 통하여 인간에게 전달하는 장치를 말한다. 즉, 각종 전자 기기로부터 출력되는 전기적 정보 신호를 인간의 시각으로 인식 가능한 광 정보 신호로 변환하는 전자 장치라고 정의될 수 있으며, 인간과 전자기기를 연결하는 가교적인 역할을 담당하는 장치로 정의될 수도 있다.
이러한 전자 디스플레이 장치는 광 정보 신호가 발광 현상에 의해 표시되는 경우에는 발광형 표시(emissive display) 장치로 불려지며, 반사, 산란, 간섭 현상 등에 의하여 광 변조로 표시되는 경우에는 수광형 표시(nonemissive display) 장치로 일컬어진다. 능동형 표시 장치라고도 불리는 상기 발광형 표시 장치로는 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 및 일렉트로 루미네슨트 디스플레이(electroluminescent display; ELD) 등을 들 수 있다. 또한, 수동형 표시 장치인 상기 수광형 표시 장치에는 액정표시장치(liquid crystal display; LCD), 전기화학표시장치(electrochemical display; ECD) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic image display; EPID) 등이 해당된다.
텔레비전이나 컴퓨터용 모니터 등과 같은 화상 표시 장치에 사용되는 가장 오랜 역사를 갖는 디스플레이 장치인 음극선관(CRT)은 표시 품질 및 경제성 등의 면에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있으나, 무거운 중량, 큰 용적 및 높은 소비 전력 등과 같은 많은 단점을 가지고 있다.
그러나, 반도체 기술의 급속한 진보에 의하여 각종 전자 장치의 고체화, 저 전압 및 저 전력화와 함께 전자 기기의 소형화 및 경량화에 따라 새로운 환경에 적합한 전자 디스플레이 장치가 필요하게 되었다. 즉, 얇고 가벼우면서도 낮은 구동 전압 및 낮은 소비 전력의 특징을 갖춘 평판 패널(flat panel)형 디스플레이 장치에 대한 요구가 급격히 증대하고 있는 것이다.
현재 개발된 여러 가지 평판 디스플레이 장치 가운데 액정 표시 장치는 다른 디스플레이 장치에 비하여 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있는 동시에 음극선관에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 액정 표시 장치는 제조가 용이하기 때문에 더욱 그 적용범위를 확장해가고 있다.
이러한 액정 표시 장치의 제조에 있어서는 글래스의 대형화, 패널의 고정세화 추세에 따라 글래스 조건과 부합된 관련 공정의 조건에 새로이 만족할 포토레지스트 조성물의 개발이 필요하다. 특히, 미세회로의 제조 공정 중에서 포토레지스트막의 형성 공정은 라인 생산량을 결정하는 중요한 공정으로서, 포토레지스트막의 감도 특성, 현상 콘트라스트, 해상도, 기판과의 접착력, 잔막 특성 등이 후속되는 식각 공정에 의해 제조되는 미세 회로의 품질이 직접적인 영향을 미치게 된다. 포토레지스트 조성물을 사용한 일반적인 포토리소그라피 기술에 의한 패턴의 형성방법은 다음과 같다.
먼저, 절연막 또는 도전성막 등 패턴을 형성하고자 하는 막이 형성된 기판상에 자외선이나 X선과 같은 광을 조사하면 알칼리성 용액에 대한 용해도 변화가 일어나게 되는 유기층인 포토레지스트막을 형성한다. 이 포토레지스트막의 상부에 소정 부분만을 선택적으로 노광할 수 있도록 패터닝된 마스크 패턴을 개재하여 포토레지스트막에 선택적으로 빛을 조사한 다음, 현상하여 용해도가 큰 부분(포지티브형 포토레지스트의 경우, 노광된 부분)은 제거하고 용해도가 작은 부분은 남겨 레지스트 패턴을 형성한다. 포토레지스트가 제거된 부분의 기판은 에칭에 의해 패턴을 형성하고 이후 남은 레지스트를 제거하여 각종 배선, 전극 등에 필요한 패턴을 형성하도록 한다.
그러나, 기판에 2층 이상이 증착 또는 코팅되어 있고, 각 층으로 제작해야 하는 패턴이 서로 다른 경우에는 하나의 패턴 당 한 번의 포토 리소그래피 공정을 진행해야 하기 때문에, 감광재료에 대한 소비가 많고, 공정시간도 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 상기 종래의 패턴의 제조방법을 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 감광재료에 대한 소비를 감소시킬 수 있고, 공정시간도 단축시킬 수 있는 패턴을 형성하는 방법을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은
1) 기판 상에 형성되고, 절연막 및 도전성막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1층 및 제2층을 포함하는 2층의 막에, 포토레지스트 조성물을 코팅하여 포토레지스트를 형성하는 단계,
2) 상기 포토레지스트에 제1 현상공정을 수행하고, 상기 제1층 및 제2층을 에칭하여 제1 패턴을 형성하는 단계,
3) 상기 포토레지스트에 제2 현상공정을 수행하고, 상기 제2층을 에칭하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 및
4) 포토레지스트를 제거하고 세척하는 단계
를 포함하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법으로 제조되는 서로 다른 2종의 패턴을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 서로 다른 2종의 패턴을 포함하는 전자소자를 제공한다.
기판에 2층 이상이 증착 또는 코팅되어 있고, 각 층으로 제작해야 하는 패턴이 서로 다른 경우에는 하나의 패턴 당 한 번의 포토리소그래피 공정을 진행해야 하기 때문에, 감광재료에 대한 소비가 많고, 공정시간도 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 한번의 감광재료 코팅으로 2회 이상 노광 및 현상하여 각각 다른 2종의 패턴을 제조할 수 있으므로, 감광재료에 대한 소비를 감소시킬 수 있고, 공정시간도 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 기판 상에 패턴을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 기판 상에 패턴을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법의 일구체예는 1) 기판 상에 형성되고, 절연막 및 도전성막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1층 및 제2층을 포함하는 2층의 막에, 포토레지스트 조성물을 코팅하여 포토레지스트를 형성하는 단계, 2) 상기 포토레지스트에 제1 현상공정을 수행하고, 상기 제1층 및 제2층을 에칭하여 제1 패턴을 형성하는 단계, 3) 상기 포토레지스트에 제2 현상공정을 수행하고, 상기 제2층을 에칭하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 및 4) 포토레지스트를 제거하고 세척하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계는 기판 상에 형성되고, 절연막 및 도전성막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1층 및 제2층을 포함하는 2층의 막에, 포토레지스트 조성물을 코팅하여 포토레지스트를 형성하는 단계이다.
상기 1) 단계의 기판은 유리, SiO2, 실리콘 웨이퍼 등과 같은 하드한 기판 또는 PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), COP(cycloolefin polymer) 등과 같은 필름 기판을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 1) 단계의 절연막 또는 도전성막은 패턴을 형성하고자 하는 층으로서, 실리콘, 알루미늄, 인듐 틴옥사이드(ITO), 인듐 징크옥사이드(IZO), 몰리브덴, 이산화실리콘, 도핑된 이산화실리콘, 질화실리콘, 탄탈륨, 구리, 폴리실리콘, 세라믹, 알루미늄/구리 혼합물 등을 1종 이상 포함할 수 있다.
상기 1) 단계의 포토레지스트 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리이미드계 수지, 광활성 화합물(photoactive compound, PAC) 또는 광산발생제(photoacid generator, PAG), 및 유기용매를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112012043896726-pat00001
상기 화학식 1에서,
Z는 각각 독립적으로 산무수물 또는 이의 유도체로부터 유도되는 4가의 유기기이고,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 디아민 또는 이의 유도체로부터 유도되는 2가의 유기기이며,
a 및 b는 각각 독립적으로 2 내지 500 이다.
상기 화학식 1의 Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 디아민 또는 이의 유도체로부터 유도되는 2가의 유기기로서, Y1은 수산기, 페놀성 수산기 또는 카르복실기를 포함하는 2가의 유기기인 것이 바람직하고, Y2는 2가의 지방족 또는 방향족 유기기인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 1의 Y1은 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 3,5-디아미노벤조산으로부터 유도되는 2가의 유기기로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 바람직하다.
Figure 112012043896726-pat00002
또한, 상기 화학식 1의 Y2는 통상의 폴리이미드계 중합체의 제조에 사용되는 디아민으로부터 유도될 수 있다. 이러한 디아민으로는 예를 들면 p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,4,6-트리메틸-1,3-페닐렌디아민, 2,3,5,6-테트라메틸-1,4-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐설피드, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-메틸렌-비스(2-메틸아닐린), 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디메틸아닐린), 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디에틸아닐린), 4,4'-메틸렌-비스(2-이소프로필-6-메틸아닐린), 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디이소프로필아닐린), 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 벤지딘, o-톨리딘, m-톨리딘, 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)벤지딘, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]술폰, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 및 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]프로판으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 방향족 디아민; 1,6-헥산디아민, 1,4-시클로헥산디아민, 1,3-시클로헥산디아민, 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, 및 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디시클로헥실메탄로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 지방족 디아민 등을 들 수 있으며, 상기 방향족 및 지방족 디아민을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1의 Z는 각각 독립적으로 산무수물 또는 이의 유도체로부터 유도되는 4가의 유기기로서, 보다 구체적으로 테트라카르복실산 이무수물 또는 이의 유도체로부터 유도되는 4가의 유기기인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 테트라카르복실산 이무수물 또는 이의 유도체로는 무수 피로멜리트산, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐에테르테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로이소프로필리덴 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산 무수물, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-테트라메틸-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복실산 이무수물, 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌 숙신산 이무수물, 5-(2,5-디옥소테트라히드로푸릴)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 이무수물, 2,3,5-트리카르복시-2-시클로펜탄 아세트산 이무수물, 비시클로[2.2.2]옥토-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 2,3,4,5-테트라히드로푸란테트라카르복실산 이무수물 및 3,5,6-트리카르복시-2-노르보르난 아세트산 이무수물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 산무수물 및 그 유도체를 들 수 있다. 그러나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리이미드계 수지는 높은 i-선 투과도를 나타내는 특성이 있다. 보다 구체적으로 상기 1) 폴리이미드계 수지의 i-선 투과도는 70% 이상인 것이 바람직하다. 상기 i-선 투과도가 70% 미만인 경우에는 PAC의 i-선에 의한 산발생율을 저해할 수 있고 그로 인해 해상도에 부정적인 영향을 미칠 수 있어서 바람직하지 않다. 감광성 수지의 해상력은 형성된 패턴의 선폭(w)에 대한 두께(d)의 비율인 종횡비(aspect ratio: d/w)로 표현되는데, 종횡비 5 수준의 고해상도를 확보하기 위해서는 적어도 i-선 투과도가 70% 이상인 것이 바람직하다.
i-선 투과도의 측정방법은 다음과 같다. 유리 기재에 측정하고자 하는 폴리이미드 용액을 스핀 코팅하여 50 ~ 150℃에서 1 ~ 15분 정도 전가열(prebaking) 하여 용매를 휘발시켜 전가열막(prebaked film)을 형성한다. 이 때, 코팅되는 막의 두께는 10 ± 1㎛인 것이 바람직하다. 아무 것도 코팅되지 않은 유리 기재를 블랭크로 하여 UV 스펙트럼을 이용하여 365nm에서의 투과도를 측정할 수 있다.
상기 폴리이미드계 수지의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 100,000 인 것이 바람직하고, 유리 전이 온도는 150 내지 400℃인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리이미드계 수지의 함량은 포토레지스트 조성물 총중량을 기준으로 0.5 ~ 20 중량%인 것이 바람직하다.
상기 광활성 화합물(Photoactive compound, PAC)은 빛을 받았을 때 반응성을 가지는 화합물을 의미한다. 본 발명에서는 상기 광활성 화합물은 특별히 제한되는 것은 아니고, 당 기술분야에서 널리 사용되는 물질을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광활성 화합물은 디아조나프토퀴논(diazonaphthoquinone, DNQ)계의 화합물을 이용할 수 있고, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2]
Figure 112012043896726-pat00003
Figure 112012043896726-pat00004
Figure 112012043896726-pat00005
Figure 112012043896726-pat00006
Figure 112012043896726-pat00007
Figure 112012043896726-pat00008
상기 화학식 2에서,
a는 1 내지 20이고,
-OD는
Figure 112012043896726-pat00009
,
Figure 112012043896726-pat00010
, 또는 -OH이다.
상기 광산발생제(photoacid generator, PAG)는 트리아릴술포늄염(triarylsulfonium salts), 디아릴이오도늄염(diaryliodonium salts), 술포네이트(sulfonates), 술포늄염, 이오도늄염 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 상기 광산발생제(photoacid generator, PAG)는 트리아릴술포늄 트리플레이트, 디아릴이오도늄 트리플레이트, 트리아릴술포늄 노나플레이트, 디아릴이오도늄 노나플레이트, 숙신이미딜 트리플레이트, 2,6-디니트로벤질 술포네이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 광활성 화합물(photoactive compound, PAC) 또는 광산발생제(photoacid generator, PAG)의 고형분 함량은 조성물 총중량의 고형분을 기준으로 3 내지 50 중량%인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 광활성 화합물(photoactive compound, PAC) 또는 광산발생제(photoacid generator, PAG)의 함량은 포토레지스트 조성물 총중량을 기준으로 0.5 ~ 20 중량%인 것이 바람직하다.
상기 유기용매는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, N-비닐피롤리돈, N-메틸카프로락탐, 디메틸술폭시드, 테트라메틸요소, 피리딘, 디메틸술폰, 헥사메틸술폭시드, m-크레졸, γ-부티로락톤, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨 아세테이트, 부틸카르비톨 아세테이트, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 젖산에틸, 젖산부틸, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸셀로솔브, 테트라히드로퓨란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸 에틸 에테르, 클로로포름, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에텐, 헥산, 헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올, 부탄올, t-부탄올, 2-에톡시 프로판올, 2-메톡시 프로판올, 3-메톡시 부탄올, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 프로펠렌글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 3-메톡시부틸 아세테이트, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 에틸 셀로솔브아세테이트, 메틸 셀로솔브아세테이트, 부틸 아세테이트, 디프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 등을 1종 이상 포함할 수 있다.
상기 유기용매의 함량은 포토레지스트 조성물 총중량을 기준으로 50 내지 97 중량%인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 포토레지스트 조성물은 안료 또는 염료를 포함하는 착색제를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 안료는 카본블랙, 착색안료 등을 포함할 수 있고, 상기 카본블랙, 착색안료 등은 당 기술분야에 알려진 것을 이용할 수 있다.
상기 포토레지스트 조성물은 용해속도 조절제, 증감제, 접착력 증강제, 계면활성제 등으로부터 선택되는 첨가제를 1종 이상 추가로 포함할 수 있다.
상기 접착력 증강제는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시 시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필 메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필 트리메톡시 실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 및 3-머캅토프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 이들에만 한정되지 않고 당 기술분야에 알려져 있는 접착력 증강제를 사용할 수도 있다.
상기 첨가제의 함량은 포토레지스트 조성물 총중량을 기준으로 0.1 ~ 10 중량%인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 포토레지스트 조성물은 높은 열 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 감도를 확보할 수 있는 특징이 있다.
포토레지스트는 하부에 있는 막을 패터닝하는 것을 목적으로 하고, 현상 후 베이킹(baking) 공정을 통하여 유기 용매를 제거할 수 있고, 하부 막의 패터닝시 이용되는 금속 식각액에 화학적 내성을 갖는 특성이 필요하다.
종래에 사용되는 포토레지스트들은 현상 가능한 상태와 금속 식각액에 화학적 내성을 갖는 상태를 조절하기 위한 온도분포가 보통 110 ~ 130℃ 정도인 물질들을 이용하고 있다. 상기 온도가 너무 낮은 경우에는 현상이 많이 되어 불량이 발생할 수 있고, 온도가 너무 높은 경우에는 현상이 안되는 문제점이 있다. 또한, 1회 사용으로 금속 식각액에 화학적 내성을 가지도록 유기 용매를 제거하게 되면, 다시 현상불가능한 상태가 된다.
그러나, 본 발명에서 적용하고 있는 상기 폴리이미드계 수지를 포함하는 포토레지스트는 유기 용매가 완전히 제거되기까지 약 230 ~ 300℃로 사용할 수 있으므로, 현상가능하면서 금속 식각액에 화학적 내성을 가질 수 있는 온도 분포가 충분하게 되어, 한번의 포토레지스트 조성물의 코팅으로 2회 이상 노광 및 현상하여 각각 다른 2종의 패턴을 제조할 수 있다.
상기 포토레지스트 조성물을 코팅하는 방법은 스핀 코팅 방법, 바 코팅 방법, 딥 코팅 방법 등으로 수행될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 스핀 코팅 방법을 이용하는 경우 포토레지스트 조성물의 고체 함량을 스피닝 장치의 종류와 방법에 따라 적절히 변화시킴으로써 목적하는 두께의 피복물을 형성할 수 있다.
상기한 방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 기판상에 코팅된 포토레지스트 조성물은 80 ∼ 130℃의 온도로 가열 처리하는데 이를 소프트 베이크(soft bake) 공정이라고 한다. 이러한 열처리는 포토레지스트 조성물 중 고체 성분을 열분해시키지 않으면서 용매를 증발시키기 위하여 수행한다. 일반적으로 소프트 베이크 공정을 통하여 용매의 농도를 최소화 하는 것이 바람직하며, 따라서 이러한 열처리는 대부분의 용매가 증발될 때까지 이루어진다. 특히, 액정표시장치 회로용 포토레지스트의 경우 두께 2㎛ 이하의 얇은 피복막이 기판에 남을 때까지 수행하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법에 있어서, 상기 2) 단계는 1) 단계의 포토레지스트에 제1 현상공정을 수행하고, 상기 제1층 및 제2층을 에칭하여 제1 패턴을 형성하는 단계이고, 상기 3) 단계는 2) 단계 이후의 포토레지스트에 제2 현상공정을 수행하고, 상기 제2층을 에칭하여 제2 패턴을 형성하는 단계이다. 여기서 상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 서로 다른 형태를 가지는 패턴이다.
본 발명의 일구체예에 따른 기판 상에 패턴을 제조하는 방법을 하기 도 2에 개략적으로 나타내었다.
기판에 2층 이상이 증착 또는 코팅되어 있고, 각 층으로 제작해야 하는 패턴이 서로 다른 경우에는 하나의 패턴 당 한 번의 포토 리소그래피 공정을 진행해야 하기 때문에, 감광재료에 대한 소비가 많고, 공정시간도 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 한번의 감광재료 코팅으로 2회 이상 노광 및 현상하여 각각 다른 2종의 패턴을 제조할 수 있으므로, 감광재료에 대한 소비를 감소시킬 수 있고, 공정시간도 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법으로 제조되는 서로 다른 2종의 패턴을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 서로 다른 2종의 패턴을 포함하는 전자소자를 제공한다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
< 실시예 >
< 실시예 1>
유리 기판 위에 ITO 1,500Å, Cr 3,000Å 성막되어 있는 200mm × 200mm 크기의 시료를 준비하여 본 발명에 적용된 포토레지스트를 2㎛의 두께로 코팅하였다. 코팅된 시료는 125℃의 온도로 셋팅된 핫 플레이트(hot plate)에서 2분 40초의 베이킹(baking) 과정을 거친 후 제1층과 제2층을 모두 제거하기 위한 포토마스크(photo mask)를 이용하여 UV 광원으로 200 mJ/cm2 의 전력(power)으로 노광하고 CPD 18 현상액으로 60초를 현상하였다. 현상된 시료는 다시 125℃의 핫 플레이트(hot plate)에서 3분 40초를 베이킹(baking) 되고 Ce(NH4)2(NO3)6 : H2O : HNO3로 구성된 식각액(etchant)으로 Cr을 FeCl3 : H2O : HCl 로 이루어진 식각액(etchant)으로 ITO를 식각하였다. 이후 추가 공정 없이 바로 다시 한 번 1층만 패터닝(patterning) 하기 위한 포토마스크(photo mask)를 이용하여 바로 UV 광원으로 200 mJ/cm2 의 전력(power)으로 노광하고 CPD 18 현상액으로 60초를 현상하였다. 이렇게 2차로 현상된 시료는 1차와 동일하게 125℃ 핫 플레이트(hot plate)에서 3분 40초 베이킹(baking) 한 후 Ce(NH4)2(NO3)6　: H2O　:　HNO3로 구성된 식각액（etchant）로 Cr만을 패터닝（pattern）　하고 덮여　있던 PR을 아세톤 또는 황산과수 등으로 깨끗하게 없애면 한　번의 코팅으로 제1층과 제2층이 함께 제거된 부분과 제1층만 제거된 부분을 얻을 수 있는 기판이 완성될　수　있다.
＜ 비교예 　１＞
유리　기판 위에 ITO 1，500Å Cr 3，000Å 성막되어 있는 200mm × 200mm 크기의 시료를 준비하여 본 발명에 적용 된 포토레지스트를 2㎛의 두께로 코팅하였다. 코팅된 시료는 125℃의 온도로 셋팅된 핫　플레이트（hot plate）에서 2분　40초의 베이킹（baking）　과정을 거친 후 제1층과 제2층을 모두 제거하기 위한 포토마스크（photo mask）를 이용하여 UV　광원으로 200　mJ/cm2 의 전력（power）으로 노광하고 CPD 18 현상액으로 60초를 현상하였다. 현상된 시료는 다시 125℃의 핫　플레이트（hot plate）에서 3분 40초를 베이킹（baking）　되고 Ce(NH4)2(NO3)6　: H2O　:　HNO3로 구성된 식각액（etchant）으로 Cr을 FeCl3　: H2O　: HCl 로 이루어진 식각액（etchnat）으로 ITO를 식각하였다. 이후 상기　실시예　1에서는 바로 노광과정으로 들어갈 수 있으나, 기존의 방식은 이 부분에서 PR을 제거하는 과정이 들어가며, 깨끗하게 제거하기 위하여 아세톤 또는 황산과수를 사용하였다. 제1층 제2층이 제거된 상태에서 다시 PR을 동일한 방식으로 코팅하고 베이킹한 후 제１층만 제거하기 위한 포토마스크（photo mask）를 이용하여 바로 UV　광원으로 200　mJ/cm2 의 전력（power）으로 노광하고 CPD 18 현상액으로 60초를 현상하였다. 이렇게 2차로 현상된 시료는 1차와 동일하게 125℃　핫　플레이트（hot plate）에서 3분 40초 베이킹한 후 Ce(NH4)2(NO3)6　: H2O　:　HNO3로 구성된 식각액（etchant）으로 Cr만을 패터닝하고 덮여있던 PR을 아세톤 또는 황산 과수　등으로 깨끗하게 없애면 제1층과 제2층이 함께 제거된 부분과 제1층만 제거된 부분을 얻을 수 있는 기판이 완성될　수　있다.
상기와　같이，기판에 2층 이상이 증착 또는 코팅되어 있고, 각 층으로 제작해야 하는 패턴이 서로 다른 경우에는 하나의 패턴 당 한 번의 포토리소그래피 공정을 진행해야 하기 때문에, 감광재료에 대한 소비가 많고, 공정시간도 오래 걸린다는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 한번의 감광재료 코팅으로 2회 이상 노광 및 현상하여 각각 다른 2종의 패턴을 제조할 수 있으므로, 감광재료에 대한 소비를 감소시킬 수 있고, 공정시간도 단축시킬 수 있다.

Claims (14)

1) 기판 상에 형성되고, 절연막 및 도전성막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1층 및 제2층을 포함하는 2층의 막에, 포토레지스트 조성물을 코팅하여 포토레지스트를 형성하는 단계,
2) 상기 포토레지스트에 제1 현상공정을 수행하고, 상기 제1층 및 제2층을 에칭하여 제1 패턴을 형성하는 단계,
3) 상기 포토레지스트에 제2 현상공정을 수행하고, 상기 제2층을 에칭하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 및
4) 포토레지스트를 제거하고 세척하는 단계
를 포함하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 단계의 기판은 유리, SiO2, 실리콘 웨이퍼, PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate) 및 COP(cycloolefin polymer)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 단계의 절연막 또는 도전성막은 실리콘, 알루미늄, 인듐 틴옥사이드(ITO), 인듐 징크옥사이드(IZO), 몰리브덴, 이산화실리콘, 도핑된 이산화실리콘, 질화실리콘, 탄탈륨, 구리, 폴리실리콘, 세라믹 및 알루미늄/구리 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 단계의 포토레지스트 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리이미드계 수지, 광활성 화합물(photoactive compound, PAC) 또는 광산발생제(photoacid generator, PAG), 및 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112012043896726-pat00011

상기 화학식 1에서,
Z는 각각 독립적으로 산무수물 또는 이의 유도체로부터 유도되는 4가의 유기기이고,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 디아민 또는 이의 유도체로부터 유도되는 2가의 유기기이며,
a 및 b는 각각 독립적으로 2 내지 500 이다.
청구항 ４에 있어서, 상기 화학식 1의 Y1은 수산기, 페놀성 수산기 또는 카르복실기를 포함하는 2가의 유기기이고, Y2는 2가의 지방족 또는 방향족 유기기인 것을 특징으로 하는 서로　다른　２종의　패턴의　제조방법.
청구항 ４에 있어서, 상기 화학식 1의 Y1은 하기 구조식 및 3,5-디아미노벤조산으로부터 유도되는 2가의 유기기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 특징으로 하는 서로　다른　２종의　패턴의　제조방법:
Figure 112012043896726-pat00012
청구항 ４에 있어서, 상기 화학식 1의 Z는 각각 독립적으로 테트라카르복실산 이무수물 또는 이의 유도체로부터 유도되는 4가의 유기기인 것을 특징으로 하는 서로　다른　２종의　패턴의　제조방법.
청구항 4에 있어서, 상기 폴리이미드계 수지의 i-선 투과도는 70% 이상인 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 4에 있어서, 상기 폴리이미드계 수지의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 100,000 이고, 유리 전이 온도는 150 내지 400℃인 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 4에 있어서, 상기 광활성 화합물은 디아조나프토퀴논(diazonaphthoquinone, DNQ)계의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 4에 있어서, 상기 광활성 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법:
[화학식 2]
Figure 112012043896726-pat00013
Figure 112012043896726-pat00014

Figure 112012043896726-pat00015
Figure 112012043896726-pat00016

Figure 112012043896726-pat00017
Figure 112012043896726-pat00018

상기 화학식 2에서,
a는 1 내지 ２０이고,
-OD는
Figure 112012043896726-pat00019
,
Figure 112012043896726-pat00020
, 또는 -OH이다.
청구항 4에 있어서, 상기 광산발생제(photoacid generator, PAG)는 트리아릴술포늄염(triarylsulfonium salts), 디아릴이오도늄염(diaryliodonium salts), 술포네이트(sulfonates), 술포늄염 및 이오도늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 4에 있어서, 상기 포토레지스트 조성물은 착색제, 용해속도 조절제, 증감제, 접착력 증강제 및 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 1３ 중 어느 한 항의 서로 다른 2종의 패턴의 제조방법으로 제조되는 서로 다른 2종의 패턴을 포함하는 전자소자로서,
상기 2종의 패턴은 서로 다른 형태를 가지는 패턴인 것을 특징으로 하는 전자소자.
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