KR101746559B1 - 미세 패턴 형성을 위한 수용성 방청제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 미세 패턴 형성방법 - Google Patents

미세 패턴 형성을 위한 수용성 방청제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 미세 패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 미세 패턴 형성을 위한 방청제 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로, 기판 상부에 형성된 피식각층을 에칭하여 회로 패턴을 형성함에 있어 상기 피식각층에 비등방적 에칭을 수행하기 위해 사용되는 방청제 조성물에 있어서, 상기 조성물은, 이미다졸 계열의 화합물을 포함하는 수용성 방청 성분; 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제; 음이온 계면활성제; 및 수용성 글리콜에테르;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방청제 조성물 및 그 제조방법을 제공하여, 포토레지스트 패턴을 포함하는 피식각층 상부에 수용성 방청제 조성물을 코팅하여 방청 성분이 피식각층에 흡착되도록 하여 일반 에칭시에도 비등방적 에칭 효과를 줄 수 있고, 방청제 조성물로 수용성 방청제 조성물을 이용하여 유기물 사용에 따른 불량 및 수율 문제를 극복할 수 있는 미세 패턴 형성방법을 제공할 수 있다.

Description

미세 패턴 형성을 위한 수용성 방청제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 미세 패턴 형성방법{WATER SOLUBLE ANTICORROSIVE COMPOSITION, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME AND METHOD OF FINE PITCH BY USING THE SAME}
본 발명은 기판의 미세 패턴 형성을 위한 방청제 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시장치(LCD) 등에 사용하는 연성 기판 제조시 에칭 과정에서 미세 패턴을 형성하기 위해 사용되는 방청제 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 미세 패턴 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 칩 온 필름(Chip on Film; COF) 기판 등 플렉서블 배선 기판은 절연성 필름 표면에 동박 등의 도전성 재료로 회로 패턴을 형성하고 있으며, 회로 패턴은 동박 등으로 이루어진 층을 선택적으로 제거하는 에칭(etching) 공정을 통하여 형성된다.
도 1은 기판(11), 피식각층(12) 및 포토레지스트층(13)이 차례로 적층된 단면에서 종래 일반적으로 사용되고 있는 습식 에칭법에 의한 회로 패턴 형성 과정을 나타낸 모식도이다. 도 1을 참조하면, 선택적 성질을 갖는 에칭 용액을 사용하여 우수한 선택적 특성을 발휘할 수는 있으나, 에칭 용액의 등방성으로 인해 언더컷(undercut) 발생으로 패턴의 상부 폭(l1)이 하부 폭(l2)에 비해 협소해지는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 종래 에칭법은 리드 피치(inner lead pitch(ILP) 기준)가 30㎛ 이상인 경우의 회로 패턴 형성에는 크게 문제되지 않으나, 그 미만의 리드 피치를 형성하고자 하는 경우에는 미세 패턴의 구현에는 한계가 있다.
이러한 미세 패턴 구현을 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(11)에 드라이 필름 레지스트(Dry Film Resist; DFR)(13')를 적용하여 30㎛ 미만의 피치를 갖는 회로를 형성하고 도금(12')을 통하여 미세 패턴을 형성하는 방법이 개시되고 있다. 그러나, 제조 공정이 매우 복잡하고 공정수가 증가하여 생산성 및 원가 측면에서 문제가 있다.
한편, 기존의 등방성 에칭 용액에 방청제를 첨가하여 도 3에 도시된 바와 같이, 비등방적 에칭으로 회로 패턴을 구현하는 방법이 개시되고 있다. 그러나, 이러한 에칭 방법은 미세 패턴 구현을 위해 에칭 용액에 방청제를 첨가하여 등방적으로 식각되는 것을 방지하고자 하나, 방청제 성분이 에칭 용액의 주 성분인 물과의 친화력이 없기 때문에 방청 성분을 보호하기 위해 분산안정제, 유화제 등과 같은 유기물을 첨가하여 사용하고 있다. 따라서, 이와 같은 유기물 성분이 수세 등의 공정을 거치더라도 완전히 제거하기에는 한계가 있고, 이는 공정 중에 불량 발생 및 수율 저하의 요인으로 작용하게 되는 문제가 있다.
이에, 종래 에칭법을 기반으로 상기의 문제를 모두 해결하면서 미세 패턴을 구현할 수 있는 효과적인 방법이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 기존 에칭 용액을 이용한 등방성 에칭을 이용하여 비등방성 특징을 갖는 미세 패턴 형성을 위한 방청제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 방청제 조성물의 제조를 위한 간단하고 효율적인 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 방청제 조성물을 이용하여 기판의 미세 패턴을 형성하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 에칭 과정에서 각종 유기물 사용을 최소화하여 신뢰성 있는 미세 패턴을 형성하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(1) 기판 상부에 형성된 피식각층을 에칭하여 회로 패턴을 형성함에 있어 상기 피식각층에 비등방적 에칭을 수행하기 위해 사용되는 방청제 조성물에 있어서, 상기 조성물은, 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 계열의 화합물을 포함하는 수용성 방청 성분; 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제; 음이온 계면활성제; 및 수용성 글리콜에테르;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112011030489695-pat00001
(상기 화학식 1에서 R은, 수소, 히드록실, 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬, 히드록시알킬, 히드록시알케닐, 히드록시아릴 및 히드록시아르알킬로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.)
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 방청제 조성물 함량은, 상기 수용성 방청 성분 0.01~20중량%, 상기 분산제 0.01~20중량%, 계면활성제 0.1~5중량%, 상기 수용성 글리콜에테르 0.1~30중량% 및 물 50~99중량%이고, 상기 계면활성제는 음이온 계면활성제:비이온 계면활성제를 0.5:1~2:1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
(3) 상기 (2)에 있어서, 상기 음이온 계면활성제:상기 분산제 비가 0.5:1~2:1인 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
(4) 상기 (1)에 있어서, 상기 분산제는, 친수성기/소수성기 중량비가 0.125~9인 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
(5) 상기 (1)에 있어서, 상기 분산제는, 중량평균분자량이 500~5,000이고수용성인 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
(6) 상기 (1)에 있어서, 상기 수용성 글리콜에테르는, 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112011030489695-pat00002
(상기 화학식 2에서, R1은 탄소수 1~6의 알킬 또는 알킬렌이고, m은 2~3, n은 1~2이다.)
(7) 상기 (6)에 있어서, 상기 수용성 글리콜에테르는, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 및 디프로필렌글리콜모노메틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
(8) 상기 (2)에 있어서, 상기 방청제 조성물은, 소포제 0.01~0.1중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방청제 조성물을 제공한다.
상기 다른 과제 해결을 위해 본 발명은,
(9) (A) 기판에 피식각층을 형성하는 단계; (B) 상기 피식각층 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계; (C) 상기 포토레지스트층이 형성된 피식각층에 리소그라피를 수행하는 단계; (D) 상기 리소그라피에 의해 생성된 포토레지스트 패턴을 포함하는 피식각층에 방청제 조성물로 코팅하는 단계; (E) 상기 코팅 후 건조하여 상기 피식각층에 상기 방청제 조성물 중 방청성분을 흡착시키는 단계; (F) 상기 건조 후 미흡착된 방청제 조성물 성분을 수세하는 단계; 및 (G) 상기 포토레지스트 패턴을 포함하는 피식각층에 에칭을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법을 제공한다.
(10) 상기 (9)에 있어서, 상기 방청제 조성물은, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방청제 조성물인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법을 제공한다.
상기 또 다른 과제 해결을 위해 본 발명은,
(11) 기판 상부에 형성된 피식각층을 에칭하여 회로 패턴을 형성함에 있어 상기 피식각층에 비등방적 에칭을 수행하기 위해 사용되는 방청제 조성물을 제조하는 방법에 있어서, (a) 음이온 계면활성제 및 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제를 물에 동시에 투입하여 용해시키는 단계; (b) 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 계열의 화합물을 포함하는 수용성 방청 성분을 추가 투입하여 용해시키는 단계; 및 (c) 수용성 글리콜에테르를 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방청제 조성물 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112011030489695-pat00003
(상기 화학식 1에서 R은, 수소, 히드록실, 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬, 히드록시알킬, 히드록시알케닐, 히드록시아릴 및 히드록시아르알킬로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.)
(12) 상기 (11)에 있어서, (d) 상기 수용설 글리콜에테르 혼합 후 기포 발생시 소포제를 더 투입하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방청제 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 포토레지스트 패턴을 포함하는 피식각층 상부에 수용성 방청제 조성물을 코팅하여 방청 성분이 피식각층에 흡착되도록 하여 일반 에칭시에도 비등방적 에칭 효과를 줄 수 있다.
또한, 본 발명은 방청제 조성물로 수용성 방청제 조성물을 이용하여 유기물 사용에 따른 불량 및 수율 문제를 극복할 수 있는 미세 패턴 형성방법을 제공할 수 있다.
또한, 또한, 본 발명은 상기 방청제 조성물의 제조를 위한 간단하고 효율적으로 제조할 수 있도록 한다.
도 1은 종래 습식 에칭법에 의한 회로 패턴 형성 과정을 나타낸 모식도,
도 2는 종래 드라이 필름 레지스트를 적용하여 미세 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 모식도,
도 3은 종래 비등방적 에칭으로 미세 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 모식도,
도 4는 본 발명의 미세 패턴 형성 과정을 나타낸 공정도,
도 5는 도 4에 따른 미세 패턴 형성 과정을 나타낸 모식도,
도 6은 본 발명의 방청제 조성물 제조 과정을 나타낸 공정도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 기판의 단면을 나타낸 주사전자현미경 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 도면부호를 부여하였으며, 방향은 도면을 기준으로 설명하였다. 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
먼저 본 발명에 따른 미세 패턴 형성방법에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 미세 패턴 형성 과정을 나타낸 공정도이고, 도 5는 도 4에 따른 미세 패턴 형성 과정을 나타낸 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 미세 패턴 형성방법은, (A) 기판(110)에 피식각층(120)을 형성(S1)하는 단계; (B) 상기 피식각층(120) 상부에 포토레지스트층(130)을 형성(S2)하는 단계; (C) 상기 포토레지스트층(130)이 형성된 피식각층(120)에 리소그라피를 수행(S3)하는 단계; (D) 상기 리소그라피에 의해 생성된 포토레지스트 패턴(130)을 포함하는 피식각층(120)에 방청제 조성물로 코팅(140, S4)하는 단계; (E) 상기 코팅 후 건조하여 상기 피식각층(120)에 상기 방청제 조성물 중 방청성분(141)을 흡착(S5)시키는 단계; (F) 상기 건조 후 미흡착된 방청제 조성물 성분(142)을 수세(S6)하는 단계; 및 (G) 상기 포토레지스트 패턴(130)을 포함하는 피식각층(120)에 에칭을 수행(S7)하는 단계;를 포함한다.
상기 기판(110)은 인쇄회로기판 또는 미세 패턴 구현이 특히 요구되는 칩 온 필름(COF) 기판 등 플렉서블 기판일 수 있고, 상기 피식각층(120)은 동박 등 도전성 재료로 이루어진 금속층일 수 있고 절연막 등을 더 포함할 수 있다.
상기 기판(110)에 상기 피식각층(120)을 형성(S1)한 후 상기 피식각층(120) 상부에 포토레지스트층(130)을 코팅(S2)하는 과정은 예를 들면, 스핀(spin) 코팅, 라미네이팅(laminating) 코팅, 딥(dip) 코팅, 바(bar) 코팅 등의 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 리소그라피를 수행(S3)하는 단계는 공지의 노광 및 현상 공정으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 노광 공정은 포토 마스크를 이용하여 노광시켜 포토 마스크 상에 형성된 미세 패턴 형상을 코팅된 포토레지스트에 전사하는 공정일 수 있고, 상기 현상 공정은 상기 노광 공정을 통해 상기 기판과의 결합이 약해진 부분의 포토레지스트를 현상액을 이용하여 제거하는 공정일 수 있다. 이와 같은 리소그라피 공정을 통해 포토레지스트 패턴(130)이 형성된다.
이후, 상기 리소그라피에 의해 생성된 포토레지스트 패턴(130)을 포함하는 피식각층(120)에 방청제 조성물로 코팅한 후 건조하는 과정을 수행한다. 이때, 상기 방청제 조성물 코팅은, 예를 들면, 딥(dip) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 바(bar) 코팅 등의 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 방청제 조성물은 일반 에칭용액을 이용하여 수행되는 에칭시 비등방적 에칭을 구현하기 위해 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 계열의 화합물을 포함하는 수용성 방청 성분을 포함하는 방청제 조성물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112011030489695-pat00004
(상기 화학식 1에서 R은, 수소, 히드록실, 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬, 히드록시알킬, 히드록시알케닐, 히드록시아릴 및 히드록시아르알킬로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.)
즉, 상기 방청제 조성물 코팅 및 건조에 의해 상기 방청제 조성물 중 상기 수용성 방청 성분이 상기 피식각층에만 흡착되도록 한다. 상기 수용성 방청 성분은 상기 피식각층과의 흡착 성능은 물론 이후 에칭 단계에 사용되는 일반 에칭용액의 주 성분인 물과의 친화력이 우수하여 등방성 에칭용액을 사용함에도 불구하고 우수한 비등방적 에칭 특성을 구현할 수 있게 된다. 또한, 유기물 성분이 최소화되어 이후 수세와 같은 공정에서 완전한 유기물 제거가 가능하여 생산수율 향상 및 불량 발생을 최소화할 수 있어 신뢰성 높은 미세 패턴을 구현할 수 있도록 한다.
상기 방청제 조성물에는 상기 수용성 방청 성분 이외에도, 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제, 음이온 계면활성제, 및 수용성 글리콜에테르를 더 포함할 수 있다.
이후, 미흡착된 방청제 조성물 성분(142)을 일반적인 수세 공정시 사용되는 용액을 이용하여 제거(S6)하고, 상기 포토레지스트 패턴(130)을 포함하는 피식각층(120)에 일반 에칭용액을 이용하여 에칭을 수행(S7)한다. 이때, 일반 에칭용액을 이용한 등방성 에칭을 적용하여 기존 에칭 방법을 이용하면서도 언더컷 현상이 최소화된 비등방성 에칭을 수행한 결과를 쉽게 얻을 수 있게 된다.
이후, 공지의 스트리핑(stripping) 공정을 통해 남아 있는 포토레지스트 패턴을 제거(S8)하여 최종 미세 패턴을 형성할 수 있다.
이상의 미세 패턴 형성과정은 에칭 공정을 1회 적용한 경우를 설명하였으나, 에칭 공정을 2회 이상 수행하여 더욱 정교한 미세 패턴을 구현할 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명에 따른 방청제 조성물에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 방청제 조성물은, 기판 상부에 형성된 피식각층을 에칭하여 회로 패턴을 형성함에 있어 상기 피식각층에 비등방적 에칭을 수행하기 위해 사용되는 방청제 조성물로서, 상기 본 발명에 따른 미세 패턴 형성방법의 (D) 단계에서 사용될 수 있다.
상기 방청제 조성물은, 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 계열의 화합물을 포함하는 수용성 방청 성분; 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제; 음이온 계면활성제; 및 수용성 글리콜에테르;를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112011030489695-pat00005
(상기 화학식 1에서 R은, 수소, 히드록실, 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬, 히드록시알킬, 히드록시알케닐, 히드록시아릴 및 히드록시아르알킬로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.)
상기 수용성 방청 성분은 미세 패턴 형성과정에서의 피식각층에 흡착되어 에칭시 비등방성 에칭이 구현되도록 하는 것으로, 상기 방청제 조성물 총 중량 기준으로 0.01~20중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 수용성 방청 성분 함량이 0.01중량% 미만일 경우 상기 피식각층에의 흡착 성능이 발휘되지 않을 수 있으며, 20중량%를 초과할 경우 오히려 에칭 속도가 느려질 수 있어 바람직하지 않다.
상기 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제는, 상기 방청제 조성물 내에서 상기 수용성 방청 성분이 고르게 분산되도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 방청제 조성물 총 중량 기준으로 0.01~20중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 분산제 함량이 0.01중량% 미만일 경우 상기 방청 성분의 분산 효과가 미흡하고, 20중량%를 초과할 경우 경제적이지 못하고 안정성 측면에서 바람직하지 않다. 상기 분산제 함량은 더욱 바람직하게는 1~5중량% 포함될 수 있다. 또한, 상기 분산제는 중량평균분자량이 500~5,000인 것이 바람직하고, 완전한 수세를 위해 수용성인 것이 바람직하다.
이러한 상기 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제로, 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 공중합체가 사용될 수 있으며, 이때, 폴리에틸렌글리콜 부분은 전형적으로 10~30개 단위로, 바람직하게는 15~20개의 단위로 이루어질 수 있고, 폴리프로필렌글리콜 부분은 전형적으로 8~12개 단위로, 바람직하게는 10~12개의 단위로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분산제는, 친수성기/소수성기 중량비가 0.125~9인 것이 바람직하다. 상기 중량비가 0.125 미만일 경우 수세 공정에서 유기물 제거 효과가 미흡할 수 있고, 9를 초과할 경우 상기 방청 성분의 분산성이 좋지 않을 수 있다.
상기 음이온 계면활성제는, 에칭시 에칭용액의 젖음성을 개선시켜 에칭용액의 점도를 낮추어 에칭 균일성을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 상기 방청제 조성물 총 중량 기준으로 0.1~5중량% 포함되는 것이 바람직하고, 0.2~2중량% 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 음이온 계면활성제는 상기 함량 범위에서 에칭시 언더컷 현상을 최소화할 수 있고 에칭용액의 표면장력을 낮추어 잘 퍼지게 함으로써 에칭의 균일성을 증가시킬 수 있다.
상기 음이온 계면활성제와 함께 비이온 계면활성제를 함께 사용함으로써 에칭의 균일성을 더욱 증가시킬 수 있다. 이때, 상기 음이온 계면활성제:비이온 계면활성제의 중량비는 0.5:1~2:1인 것이 바람직하며, 대안적으로 상기 음이온 계면활성제를 보다 다량으로 사용할 경우에는 그 중량비가 4:1~6:1인 것이 바람직하다.
상기 수용성 글리콜에테르는 상기 방청제 조성물의 젖음성 및 흐름성을 향상시키기 위한 것으로, 상기 방청제 조성물 총 중량 기준으로 0.1~30중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 수용성 글리콜에테르 함량이 0.1중량% 미만일 경우 상기 방청제 조성물의 젖음성 및 흐름성 향상 정도가 미흡하고, 30중량%를 초과할 경우 과도한 젖음성으로 인해 상기 방청제 조성물 코팅시 두께 조절이 용이하지 않을 수 있다.
상기 수용성 글리콜에테르는 예를 들면, 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112011030489695-pat00006
(상기 화학식 2에서, R1은 탄소수 1~6의 알킬 또는 알킬렌이고, m은 2~3, n은 1~2이다.)
이러한 상기 수용성 글리콜에테르로 사용될 수 있는 화합물은, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 및 디프로필렌글리콜모노메틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 방청제 조성물 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 방청제 조성물 제조 과정을 나타낸 공정도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 방청제 조성물 제조방법은, (a) 음이온 계면활성제 및 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제를 물에 동시에 투입하여 용해(S11)시키는 단계; (b) 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 계열의 화합물을 포함하는 수용성 방청 성분을 추가 투입하여 용해(S12)시키는 단계; 및 (c) 수용성 글리콜에테르를 혼합(S13)하는 단계;를 포함한다. 이와 같은 방법으로 제조된 방청제 조성물은 기판 상부에 형성된 피식각층을 에칭하여 회로 패턴을 형성함에 있어 상기 피식각층에 비등방적 에칭을 수행하기 위해 사용된다. 예를 들면, 상기 본 발명에 따른 미세 패턴 형성방법의 (D) 단계에서 사용될 수 있다.
본 발명의 방청제 조성물 제조방법에 따르면, 상기 수용성 방청 성분을 상기 음이온 계면활성제 및 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제를 물에 용해시킨 후에 추가 투입시켜 용해시킴으로써, 상기 방청제 조성물 중 방청 성분이 코팅시 상기 피식각층에 효과적으로 흡착되도록 할 수 있다. 즉, 상기 수용성 방청 성분을 상기 음이온 계면활성제 및 상기 분산제와 함께 용해시키는 경우보다 상기 음이온 계면활성제 및 상기 분산제가 완전히 용해된 후 추가 투입하는 경우에 그 분산성이 더욱 좋아져 결과적으로 피식각층에의 흡착을 향상시킬 수 있음을 알아냈다.
또한, 상기 음이온 계면활성제 및 상기 분산제는 공정 효율상 물에 동시에 투입하여 용해시키는 것이 바람직하나, 약간 정도 시간 간격을 두고 투입할 수도 있다.
한편, 상기 수용성 방청 성분 용해 후 젖음성 향상을 위한 수용성 글리콜에테르를 혼합하고, 기포 발생 정도에 따라 적정량의 소포제를 더 투입(S14)할 수 있다.
실시예
칩 온 필름 반도체 기판에 8㎛ 두께의 동박층을 형성하고, 동박층 상부에 포토레지스트 층을 코팅한 후 포토레지스트 층이 코팅된 동박층에 포토 마스크를 이용하여 노광 및 현상을 수행하였다. 이후, 포토레지스트 패턴을 포함하는 동박층 상부에 수용성 방청제 조성물을 이용하여 딥 코팅 방법으로 0.1㎛ 정도의 두께로 코팅하였다. 이후, 충분히 건조한 후 수세용액을 이용하여 미흡착된 방청제 조성물을 제거하고, 포토레지스트 패턴을 포함하는 동박층에 일반 에칭용액을 이용하여 에칭 공정을 수행하였다. 이때, 상기 수용성 방청제 조성물은 다음과 같이 제조하여 사용하였다.
수용성 방청제 조성물 100중량% 기준으로, 이미다졸 1중량%, 중량평균분자량 3,000이고 친수성기/소수성기 중량비가 1인 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 공중합체 0.2중량%, 중량평균분자량이 500인 음이온 계면활성제 0.4중량%, 수용성 글리콜에테르 0.2중량%, 소포제 0.02중량% 및 물 98.18중량%로 조성되고, 물에 용해시키는 순서는 음이온 계면활성제 및 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 공중합체를 동시에 투입하여 완전히 용해시키고 이후 이미다졸을 투입하여 용해시킨 후 수용성 글리콜에테르를 혼합하고 기포가 발생한 후 소포제를 투입하는 순서로 수행하였다.
상기 실시예에 따른 미세 패턴이 형성된 기판의 단면을 주사전자현미경 사진으로 도 7에 나타내었다. 도 7 (a) 및 도 7 (b)는 각각 포토레지스트층을 제거하기 전 및 후의 사진이다.
도 7을 참조하면, 상기 실시예에 따라 형성된 미세 패턴은, 패턴이 형성된 표면이 균질하고 오염되지 않음을 알 수 있고, 동박층의 상부 폭(l1) 및 하부 폭(l2)이 거의 동일하게 형성된 것을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 미세 패턴 형성방법에 따르면, 감광속도에 의존하는 감도, 현상 대비비, 반노광부의 잔막 균일도 및 포토레지스트 하부의 피식각층을 보호하여 피식각층의 상부 폭을 확보활 수 있어 고집적 미세 회로 패턴 형성에 효과적임을 알 수 있다. 또한, 미세 회로 패턴 형성시 수용성 방청 코팅물을 사용하여 일반 에칭 용액을 적용하여도 미세 피치 형성이 가능하고 제조 공정간 사용되는 유기물을 최소화하여, 제품의 신뢰성 향상, 수율 향상 및 제조원가의 획기적 절감 효과를 갖는 미세 패턴 형성방법을 제공할 수 있게 된다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
110: 기판 120: 피식각층
130: 포토레지스트층 140: 방청제 조성물 코팅

Claims (12)

  1. 기판 상부에서 포토레지스트 패턴을 포함하여 형성된 피식각층을 에칭하여 회로 패턴을 형성함에 있어 상기 피식각층에 비등방적 에칭을 수행하기 위해 일반에칭 전단계에서 상기 포토레지스트 패턴 및 피식각층의 노출면에 대해 도포된 후 흡착 및 건조되어 코팅층을 형성하는데 사용되는 코팅용 방청제 조성물에 있어서,
    상기 조성물은, 하기 화학식 1로 표시되는 수용성 방청 성분 0.01~20중량%, 분산제 0.01~20중량%, 계면활성제 0.1~5중량%, 상기 수용성 글리콜에테르 0.1~30중량% 및 물 50~99중량%이고, 상기 계면활성제는 음이온 계면활성제:비이온 계면활성제를 0.5:1~2:1의 중량비로 포함하고,
    상기 분산제는, 친수성기/소수성기 중량비가 0.125~9인 것을 특징으로 하는 코팅용 방청제 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112017025641088-pat00007

    (상기 화학식 1에서 R은, 수소, 히드록실, 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬, 히드록시알킬, 히드록시알케닐, 히드록시아릴 및 히드록시아르알킬로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분산제는, 중량평균분자량이 500~5,000이고 수용성인 것을 특징으로 하는 코팅용 방청제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 글리콜에테르는, 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 코팅용 방청제 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112017025641088-pat00008

    (상기 화학식 2에서, R1은 탄소수 1~6의 알킬 또는 알킬렌이고, m은 2~3, n은 1~2이다.)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수용성 글리콜에테르는, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르 및 디프로필렌글리콜모노메틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것을 특징으로 하는 코팅용 방청제 조성물.
  8. 삭제
  9. (A) 기판에 피식각층을 형성하는 단계;
    (B) 상기 피식각층 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    (C) 상기 포토레지스트층이 형성된 피식각층에 리소그라피를 수행하는 단계;
    (D) 상기 리소그라피에 의해 생성된 포토레지스트 패턴을 포함하는 피식각층에 방청제 조성물로 코팅하는 단계;
    (E) 상기 코팅 후 건조하여 상기 피식각층에 상기 방청제 조성물 중 방청성분을 흡착시키는 단계;
    (F) 상기 건조 후 미흡착된 방청제 조성물 성분을 수세하는 단계; 및
    (G) 상기 포토레지스트 패턴을 포함하는 피식각층에 에칭을 수행하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방청제 조성물은, 제1항, 제5항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항의 코팅용 방청제 조성물인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
  11. 기판 상부에서 포토레지스트 패턴을 포함하여 형성된 피식각층을 에칭하여 회로 패턴을 형성함에 있어 상기 피식각층에 비등방적 에칭을 수행하기 위해 일반에칭 전단계에서 상기 포토레지스트 패턴 및 피식각층의 노출면에 대해 도포된 후 흡착 및 건조되어 코팅층을 형성하는데 사용되는 코팅용 방청제 조성물 제조방법에 있어서,
    (a) 음이온 계면활성제 및 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜 계열의 분산제를 물에 동시에 투입하여 용해시키는 단계;
    (b) 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 계열의 화합물을 포함하는 수용성 방청 성분을 추가 투입하여 용해시키는 단계; 및
    (c) 수용성 글리콜에테르를 혼합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 방청제 조성물 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112017025641088-pat00009

    (상기 화학식 1에서 R은, 수소, 히드록실, 알킬, 알케닐, 아릴, 아릴알킬, 히드록시알킬, 히드록시알케닐, 히드록시아릴 및 히드록시아르알킬로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.)
  12. 제11항에 있어서,
    (d) 상기 수용성 글리콜에테르 혼합 후 기포 발생시 소포제를 더 투입하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 방청제 조성물 제조방법.
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