KR102291232B1 - 포토레지스트 박리용 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

제조 공정의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 포토레지스트 박리용 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법이 개시된다. 포토레지스트 박리용 조성물은 알칸올 아민 1 내지 10 중량%, 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지 10 중량%, 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 여분의 물을 포함한다. 이에 따라, 포토레지스트 제거력을 향상시킬 수 있으며, 박리된 포토레지스트가 기판 상에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 포토레지스트 하부의 금속에 대한 부식을 방지할 수 있다. 이에 따라, 금속 패턴 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

포토레지스트 박리용 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법{COMPOSITION FOR STRIPPING A PHOTORESIST, METHOD OF FORMING A METAL PATTERN USING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING A DISPLAY SUBSTRATE USING THE SAME}

포토레지스트 박리용 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토레지스트 제거력이 향상되고, 금속 부식이 방지된 포토레지스트 박리용 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 박막 트랜지스터 기판은 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터를 보호하는 절연층 및 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함한다. 상기 절연층은 상기 박막 트랜지스터의 출력 전극을 노출시키는 콘택홀을 포함하고 상기 콘택홀을 통해서 상기 화소 전극이 상기 출력 전극과 접촉한다.

최근 패턴의 미세화에 따라, 금속 및 산화막의 에칭 조건이 가혹해지고 있어, 포토레지스트의 손상이 커지며 레지스트가 변질된다. 이러한 포토레지스트를 제거하기 위한 종래 일반적인 포토레지스트 박리용 조성물은 유기아민, 유기 용매류를 기반으로 하거나, 추가적으로 부식 방지제 등을 첨가제로 사용하고 있다.

또한, 종래의 포토레지스트 박리용 조성물은 포토레지스트를 용해하는 성분 중 주로 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMF)를 사용하는데, N-메틸피롤리돈 의 유해성을 이유로 규제가 강화되고 있다. N-메틸피롤리돈을 포함하는 유기 용매를 사용하여 포토레지스트를 용해하는 경우, 용매가 금속에 대한 흡착성이 강한 질소를 많이 함유하여 금속이 부식되며, 금속에 이물질이 흡착되는 등의 문제점이 발생한다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 포토레지스트 제거력이 향상되고, 금속 부식이 방지된 포토레지스트 박리용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용한 금속 패턴의 형성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 포토레지스트 박리용 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민 1 내지 10 중량%, 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지 10 중량%, 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 여분의 물을 포함한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

여기서, 상기 R1, R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, n은 1 내지 3이다.

일 실시예에서, 상기 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 에틸렌글리콜 프로필에테르(ethylene glycol propyl ether) 일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monomethyl ether, EDG), 디에틸렌글리콜 t-부틸에테르(diethylene glycol t-butyl ether, TBDG) 및 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether, BDG)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물은 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 부식방지제는 트리아졸계 화합물 및 갈산(gallic acid, GA)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 트리아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazol), 톨릴트리아졸(tolyltriazol)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), N,N-디메틸이미디졸리디논(N,N-dimethylimidazolidinone), N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide) 및 N,N-디메틸프로피온 아마이드(N,N-dimethylpropionamide)를 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 금속 패턴을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법에서, 베이스 기판 상에 금속층을 형성한다. 상기 금속층 상에 포토레지스트를 도포한다. 상기 포토레지스트를 노광하여 포토 패턴을 형성한다. 상기 포토 패턴을 마스크로 하여, 상기 금속층을 식각한다. 하기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민 1 내지10 중량%, 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지 10 중량%, 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 여분의 물을 포함하는 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 포토 패턴을 제거한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 R1, R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, n은 1 내지 3이다.

일 실시예에서, 상기 금속층은 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 포토레지스트는 노광에 의해 경화되는 네가티브형 또는 노광에 의해 현상액에 대한 용해도가 증가하는 포지티브형 일 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법에서, 베이스 기판 상에 게이트 금속층을 형성한다. 상기 게이트 금속층 상에 포토레지스트를 도포한다. 상기 포토레지스트를 노광하여 제1 포토 패턴을 형성한다. 상기 제1 포토 패턴을 마스크로 하여, 상기 게이트 금속층을 식각한다. 하기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민 1 내지 10 중량%, 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지 10 중량%, 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 여분의 물을 포함하는 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 제1 포토 패턴을 제거한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 R1, R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, n은 1 내지 3이다.

일 실시예에서, 상기 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 에틸렌글리콜 프로필에테르(ethylene glycol propyl ether)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monomethyl ether), 디에틸렌글리콜 t-부틸에테르(diethylene glycol t-butyl ether) 및 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether) 일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물은 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 부식방지제는 트리아졸계 화합물 및 갈산(gallic acid)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 트리아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazol) 및 톨릴트리아졸(tolyltriazol)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), N,N-디메틸이미디졸리디논(N,N-dimethylimidazolidinone), N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide) 및 N,N-디메틸프로피온 아마이드(N,N-dimethylpropionamide) 일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 게이트 금속층은 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 포토레지스트는 노광에 의해 경화되는 네가티브형 또는 노광에 의해 현상액에 대한 용해도가 증가하는 포지티브형 일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 게이트 전극 상에 데이터 금속층을 형성하고, 상기 데이터 금속층 상에 상기 포토레지스트를 도포하고, 상기 포토레지스트를 노광하여 제2 포토 패턴을 형성하고, 상기 제2 포토 패턴을 마스크로 하여, 상기 데이터 금속층을 식각한다. 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 제2 포토 패턴을 제거할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 데이터 패턴은 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수있으며, 상기 데이터 패턴이 형성된 상기 베이스 기판 상에 상기 포토레지스트를 도포하고, 상기 포토레지스트를 노광하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 콘택홀이 형성된 유기막 패턴을 형성하고, 상기 유기막 패턴 상에 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극을 더 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 데이터 패턴을 커버하도록 무기층을 형성하고, 상기 유기막 패턴을 마스크로 하여, 상기 무기층의 일부를 제거하여, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시킬 수 있다.

이와 같은 포토레지스트 박리용 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 따르면, 포토레지스트 제거력을 향상시킬 수 있으며, 박리된 포토레지스트가 기판 상에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 포토레지스트 하부의 금속에 대한 부식을 방지할 수 있다. 이에 따라, 금속 패턴 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

먼저, 본 발명에 따른 포토레지스트 박리용 조성물에 대해서 설명하고 첨부한 도면들을 참조하여 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

포토레지스트 박리용 조성물

본 발명에 따른 포토레지스트 박리용 조성물은, (a) 하기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민 1 내지10 중량%, (b) (b-1) 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지10 중량%, (b-2) 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, (c) 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, (d) 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, (e) 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 (f) 여분의 물을 포함한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 R1, R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, n은 1 내지 3이다. 상기 R3은 탄소수 1 내지 4의 알킬기이며, m은 1 내지 50이다.

(a) 알칸올 아민

상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민은 주 박리제로서, 포토레지스트를 박리하는 역할을 한다. 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민은 상기 포토레지스트의 고분자 매트릭스에 침투하면서 상기 포토레지스트 내부의 구조적으로 취약한 부분을 팽윤시킴으로써 상기 포토레지스트를 금속 패턴이형성된 기판으로부터 분리되기 쉬운 상태로 변형시킨다. 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민은 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH)와 함께 상기 감광성 유기 패턴에 용이하게 침투할 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민은 1개의 하이드록시기를 갖는 3차 아민 화합물이다. 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민은 하기 반응식 1에 따라 반응하여, 물 분자로부터 수소원자 1개를 떼어내어 하이드록사이드 음이온을 만든다.

다만, 3차 아민 중 알코올기가 2개 이상 치환된 3차 아민, 예를 들어, 메틸디에탄올아민, 에틸디에탄올아민, 트리에탄올아민의 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 알코올기가 1개 치환된 3차 아민에 비해 하이드록사이드 음이온을 더 잘 만들어내어 금속 배선의 부식을 더 잘 일으키게 된다.

[반응식 1]

따라서, 바람직하게는, 상기 알칸올 아민은 1개의 알코올기가 치환된 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민일 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민의 함량이, 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 약 1 중량% 미만인 경우, 상기 포토레지스트에 대한 제거력이 저하되며, 따라서, 상기 포토레지스트를 제거하는데 소요되는 시간이 길어져 전체적인 공정 시간이 길어진다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민의 함량이 약 10 중량% 초과인 경우, 상기 포토레지스트 패턴의 하부에 배치된 금속 패턴이 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민에 의해서 부식될 수 있다. 따라서 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민의 함량은, 상기 전체 중량에 대해서 약 1 중량% 내지 약 10 중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게, 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민의 함량은 약 1 중량% 내지 약 5 중량%에서 상기 금속 패턴의 손상이최소화되면서 상기 포토레지스트를 제거하는데 소용되는 시간을 단축시킬 수 있다.

(b) 글리콜 에테르 화합물

(b-1) 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물

상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 상대적으로 분자량이 작으며, 상기 포토레지스트에 대한 침투력이 우수하여, 상기 박리용 조성물의 상기 포토레지스트에 대한 제거력을 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 어는점이 낮고 발화점이 높기 때문에 상기 포토레지스트 박리용 조성물의 저장 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 글리콜 에테르 화합물에 의해서, 상기 포토레지스트 박리용 조성물이 휘발되어 조성이 변화하는 것을 방지할 수 있다.

예를 들어, 상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은, 에틸렌글리콜 메틸에테르(ethylene glycol monomethyl ether), 에틸렌글리콜 모노에틸에테르(ethylene glycol mono ethyl ether), 에틸렌글리콜 모노프로필에테르(ethylene glycol mono propyl ether), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether), 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(propylene glycol monomethyl ether) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있다.

상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물의 함량이, 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 약 1 중량% 미만인 경우에는, 상기 포토레지스트에 대한 제거력이 저하된다. 상기 글리콜 에테르 화합물의 함량이 약 10 중량% 초과인 경우에는, 공정 중에 상기 글리콜 에테르 화합물의 휘발량이 증가하여 상기 포토레지스트 박리용 조성물의 조성 변화가 심하여 약액 성능의 안정적인 유지가 어렵다. 더욱 바람직하게, 상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물의 함량은 약 1 중량% 내지 약 5 중량%에서 상기 금속 패턴의 손상이 최소화되면서 상기 포토레지스트를 제거하는데 소용되는 시간을 단축시킬 수 있다.

(b-2) 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물

상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 상기 알칸올 아민을 상기 극성 용매 및 물에 용해시킬 수 있다. 또한, 상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 상기 포토레지스트의 표면 장력을 낮추어 상기 포토레지스트를 용이하게 상기 금속 패턴으로부터분리시킴으로써 상기 포토레지스트 박리용 조성물의 린스(rinse) 능력을 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은, 디메틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(dimethylene glycol monomethyl ether), 디메틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(dimethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르(diethylene glycol monomethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(diethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노프로필에테르(diethylene glycol monopropyl ether),디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌글리콜 t-부틸에테르(diethylene glycol t-butyl ether), 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르(dipropylene glycol mono ether), 디프로필렌 글리콜 모노에틸에테르(dipropylene glycol monoethyl ether), 디프로필렌글리콜 모노프로필 에테르(dipropylene glycol monopropyl ether), 디프로필렌글리콜 모노부틸 에테르(dipropylene glycol monobutyl ether) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있다.

상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물의 함량이, 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 약 10 중량% 미만인 경우에는, 상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물에 대한 상기 포토레지스트의 용해도가 낮아 상기 포토레지스트 박리용 조성물의 상기 포토레지스트에 대한 제거력이 저하되고, 상기 린스 능력이 발휘되기 어렵다. 상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물의 함량이 약 85 중량% 초과인 경우에는, 상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물에 의해서 상기 하부 금속막이 부식될 수 있고 상대적으로 상기 알칸올 아민, 상기 극성 용매의 함량이 적어져 상기 포토레지스트를 제거하는데 방해가 될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물의 함량은 약 15 중량% 내지 약 70 중량%에서 상기 금속 패턴의 손상이 최소화되면서 상기 포토레지스트를 제거하는데 소용되는 시간을 단축시킬 수 있다.

(c) 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물

상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물은 액절 공정에서 상기 포토레지스트 박리액 조성물이 완전히 건조되는 것을 방지함으로써, 상기 포토레지스트 박리액 조성물에 의해 박리된 포토레지스트 성분이 상기 기판 상에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 폴리 옥시 알킬렌 옥사이드 화합물은 물과의 친화력이 매우 강하므로, 포토레지스트 패턴의 재부착이 일어나더라도 상기의 폴리 옥시 알킬렌 옥사이드 화합물과 함께 기판상에 흡착하여 재흡착된 포토레지스트 성분이 순수에 의해 세정 공정에서 용이하게 제거될 수 있다.

상기 화학식 2에서 상기 R3가 탄소수 5 이상의 알킬기인 경우, 순수를 이용한 린스 공정에서 상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물이 상기 순수에 용해되지 않아 기판에 잔류할 수 있다.

예를 들어, 상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물은, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.

상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물의 함량이, 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 약 1중량% 미만인 경우, 상기 포토레지스트를 제거한 후에 상기 기판상 에 상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물이 잔류하는 양이 너무 적어 순수에 의한 세정 공정으로 상기 재부착된 포토레지스트를 완전히 제거하기 어렵다. 약 5 중량%를 초과하게 되면 포토레지스트의 제거력이 저하될 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물의 함량은 약 3 중량% 내지 약 5 중량%에서 상기 금속 패턴의 손상이 최소화되면서 상기 포토레지스트를 제거하는데 소용되는 시간을 단축시킬 수 있다.

(d) 부식방지제

부식방지제는 트리아졸계 화합물, 갈산(gallic acid, GA) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 부식방지제는 상기 포토레지스트 박리용 조성물이 상기 금속 패턴을 부식시키는 정도를 최소화시킬 수 있다. 즉, 상기 부식방지제가 상기 금속 패턴을 구성하는 금속과 물리적, 화학적으로 흡착되어 상기 금속 패턴의 부식을 방지할 수 있다.

예를 들어, 상기 트리아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 화합물, 톨리트리아졸(tolytriazol, TTA)을 포함한다.

상기 부식방지제의 함량이, 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 약 0.001 중량% 미만인 경우에는 상기 포토레지스트 박리용 조성물에서 트리아졸계 화합물에 의한 부식 방지의 효과가 나타나지 않으며, 상기 포토레지스트 박리용 조성물에 의해서 상기 포토레지스트를 제거하는 공정에서 상기 금속 패턴이 부식된다. 상기 부식방지제의 함량이 약 0.01 중량% 초과인 경우, 상기 부식방지제에 의해서 상기 포토레지스트 내의 침투 및 용해가 방해받을 수 있으며, 상기 포토레지스트 박리용 조성물의 제조 비용이 증가하며, 이러한 제조 바용은 포토레지스트 제거력과 비례하지 않는다. 따라서 상기 부식방지제의 함량은 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서 약 0.001 중량% 내지 약 0.01 중량%인 것이 바람직하다.

(e) 함질소 비양자성 극성 용매

상기 함질소 비양자성 극성용매는 본 발명의 주 용제 중 하나인 글리콜 에테르 화합물과 물과의 수소결합을 완화시켜, 포토레지스트의 제거력을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 상기 알칸올 아민과 함께 상기 포토레지스트로 침투하여 팽윤시킴으로써 상기 포토레지스트를 상기 금속 패턴이 형성된 기판으로부터 분리되기 쉬운 상태로 변형시킬 수 있다. 또한, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 포토레지스트를 용해하는 용제 역할을 한다. 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 상기 기판으로부터 박리된 상기 포토레지스트를 단위 분자로 분해시켜 용해할 수 있다. 즉, 박리된 상기 포토레지스트가 상기 함질소 비양자성 극성 용매에 의해서 분해되어 상기 포토레지스트가 다시 상기 금속 패턴이 형성된 기판에 붙는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 상기 알칸올 아민이 상기 포토레지스트의 내부로 침투하는 것을 보조하는 역할도 한다.

예를 들어, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), N,N-디메틸이미디졸리디논(N,N-dimethylimidazolidinone, DMI), N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide, DMAc), N,N-디메틸프로피온 아마이드(N,N-dimethylpropionamide, DMP) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 함질소 비양자성 극성 용매로서는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)을 이용할 수 있다. N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)이 상기 금속 패턴의 부식 방지 및 상기 포토레지스트의 제거력의 측면에서 우수하다.

상기 함질소 비양자성 극성 용매의 함량이, 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 미만인 경우, 상기 글리콜 에테르 화합물과 물과의 수소결합을 완화시키는 작용을 못하게 되어 포토레지스트의 제거력이 저하된다. 상기 함질소 비양자성 극성 용매의 함량이 약 20 중량% 초과인 경우, 상기 함질소 비양자성 극성 용매가 다른 성분들 각각의 역할을 방해함으로써 박리 성능이 저하되며, 박리 공정 이후 폐수의 처리가 어렵다. 따라서 상기 함질소 비양자성 극성 용매의 함량은 약 5 중량% 내지 약 20 중량%인 것이 바람직하다.

(f) 여분의 물

상기 함질소 비양자성 극성 용매와 함께 본 발명의 포토레지스트박리용 조성물은 여분의 물을 포함한다. 구체적으로, 상기 물은 탈이온수(DI water)일 수 있다. 상기 물은 상기 함질소 비양자성 극성 용매와 함께 상기 포토레지스트를 용해시킬 수 있다. 상기 물은, 상기 알칸올 아민, 상기 글리콜 에테르 화합물, 상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물, 상기 부식방지제 및 상기 함질소 비양자성 극성 용매에 추가되어 상기 포토레지스트 박리용 조성물 전체 함량이 100 중량%가 되게 한다.

이하에서는, 도1 내지 도 7을 참조하여 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 금속 패턴을 형성하는 방법과 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 설명한다.

금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 1을 참조하면, 베이스 기판(110) 상에 게이트 금속층(120)을 형성하고, 상기 게이트 금속층(120) 상에 포토레지스트를 도포하여 제1 포토레지스트층(130)을 형성한다.

상기 게이트 금속층(120)은 알루미늄, 구리 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 금속층(120)은 알루미늄 단일막, 구리 단일막이거나, 알루미늄막/몰리브덴막의 적층 구조(Al/Mo 구조), 몰리브덴막/알루미늄막/몰리브덴막의 적층 구조(Mo/Al/Mo 구조), 몰리브덴막/알루미늄막의 적층 구조(Mo/Al 구조), 티타늄막/구리막의 적층 구조(Ti/Cu 구조) 등을 가질 수 있다.

상기 제1 포토레지스트층(130)은 포토레지스트를 코팅함으로써 상기 게이트 금속층(120) 상에 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 포토레지스트 조성물은 폴리머, 광개시제 등을 포함하는 네거티브형 포토레지스트 조성물일 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트층(130) 상에 제1 마스크(MASK1)를 배치하고, 상기 제1 포토레지스트층(130)을 노광, 현상 및 세정하여 제1 포토 패턴(PR1)을 형성한다.

상기 제1 포토 패턴(PR1)은 상기 베이스 기판(110)의 일 방향으로 연장된 신호 라인인 게이트 라인(GL)과, 상기 게이트 라인(GL)과 평행한 게이트 라인과 연결된 게이트 전극(GE)의 형성 영역 상에 형성된다.

예를 들어, 상기 제1 포토레지스트층(130)이 노광 영역이 경화되고 차광 영역은 현상액에 의해 제거되는 특성을 가지는 상기 네거티프형 포토레지스트 조성물로 형성된 경우, 상기 제1 마스크(MASK1)는 상기 게이트 라인(GL)과 상기 제어 전극(GE)의 형성 영역에 광을 제공하기 위한 투광부들(A11, A12)이 배치되고, 상기 투광부들(A11, A12)을 제외한 나머지 영역에 차광부들(A21, A22)이 배치된다. 이에 따라, 상기 차광부들(A21, A22)와 대응되는 영역의 상기 제1 포토레지스트층(130)은 현상 공정에서 상기 현상액에 의해서 제거되고, 상기 투광부들(A11, A12)과 대응하는 영역의 상기 제1 포토레지스트층(130)은 광에 의해 경화되어 상기 게이트 금속층(120) 상에 잔류하게 된다.

상기 제1 포토 패턴(PR1)을 식각 방지막으로 이용하여, 상기 게이트 금속층(120)을 식각함으로써 상기 게이트 전극(GE), 상기 게이트 라인(GL)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)과 상기 게이트 라인(GL)이 형성된 후, 상기 제1 포토 패턴(PR1)은 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 제거한다. 상기 포토레지스트 박리용 조성물은, 알칸올 아민 1 내지 10 중량%, 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지10 중량%, 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 여분의 물을 포함한다.

상기 제1 포토 패턴(PR1)을 제거하는데 이용되는 포토레지스트 박리용 조성물은 상기에서 설명한 본 발명에 따른 포토레지스트 박리용 조성물과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

상기 포토레지스트 박리용 조성물에 의해서, 박리 공정 중에서 상기 금속 패턴의 부식이 최소화될 수 있다. 포토레지스트 제거력이 향상된 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용함으로써, 박리된 포토레지스트가 기판 상에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 금속 패턴 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1 및 도 2에서는, 상기 제1 포토레지스트층(130)을 상기 네가티브형 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조하는 것을 설명하였으나, 이와 달리 상기 제1 포토레지스트층(130)은 포지티브형 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 포지티브형 포토레지스트 조성물은 폴리머, 광산 발생제 등을 포함할 수 있다. 상기 포지티브형 포토레지스트 조성물을 이용하여 상기 제1 포토 패턴(PR1)을 형성할 때는, 상기 제1 마스크(MASK1)의 상기 투광부들(A11, A12)은 차광부, 상기 제1 마스크(MASK1)의 상기 차광부(A21, A22)는 투광부로 대체된 마스크를 이용한다. 상기 포지티브형 포토레지스트 조성물을 이용하여 상기 제1 포토 패턴(PR1)을 형성하더라도, 상기에서 설명한 본 발명에 따른 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 제1 포토 패턴(PR1)을 제거할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 라인(GL)을 포함하는 게이트 패턴이 형성된 베이스 기판(110) 상에 게이트 절연층(140), 반도체층(150) 및 오믹 콘택층(155)을 순차적으로 형성하고, 상기 오믹 콘택층(155) 상에 데이터 금속층(160) 및 제2 포토레지스트층(170)을 형성한다.

상기 게이트 절연층(140)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등의 무기 물질로 형성될 수 있다. 상기 반도체층(150)은 비정질 실리콘을 포함하고, 상기 오믹 콘택층(155)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘을 포함한다. 이와 달리, 상기 반도체층(150)은 금속 산화물 반도체를 포함할 수 있고, 이때에는 상기 오믹 콘택층(155)은 생략될 수 있다.

상기 데이터 금속층(160)은 알루미늄, 구리 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 데이터 금속층(160)은 알루미늄 단일막, 구리 단일막이거나, 알루미늄막/몰리브덴막의 적층 구조(Al/Mo 구조), 몰리브덴막/알루미늄막/몰리브덴막의 적층 구조(Mo/Al/Mo 구조), 몰리브덴막/알루미늄막의 적층 구조(Mo/Al 구조), 티타늄막/구리막의 적층 구조(Ti/Cu 구조) 등을 가질 수 있다.

상기 제2 포토레지스트층(170)은 포토레지스트 조성물을 코팅하여 형성한다. 상기 포토레지스트 조성물은, 상기 제1 포토레지스트층(130)을 형성하는 포토레지스트 조성물과 실질적으로 동일하다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트층(170) 상에 제2 마스크(MASK2)를 배치하고, 상기 제2 포토레지스트층(170)을 노광, 현상 및 세정하여 제2 포토레지스트 패턴(PR2)을 형성한다.

상기 제2 마스크(MASK2)는 투광부들(B11, B12, B13), 차광부(B21, B22) 및 반투광부(B3)를 포함한다. 상기 투광부들(B11, B12, B13)은 추후 데이터 라인(DL), 상기 데이터 라인(DL)과 평행한 데이터 라인과 연결된 소스 전극(SE) 및 상기 소스 전극(SE)과 이격된 드레인 전극(DE)이 형성될 위치에 대응하도록 배치된다. 상기 반투광부(B3)는 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 형성될 채널 영역 상에 배치된다. 상기 반투광부(B3)는 상기 제2 포토레지스트층(170)에 도달하는 광량이 상기 투광부들(B11, B12, B13)보다는 적고 상기 차광부(B2)보다는 많도록 광을 회절하거나 부분 차광하는 역할을 한다.

현상 공정이 수행된 후에 상기 투광부들(B11, B12, B13)과 대응하는 영역에의 상기 제2 포토 패턴(PR2)의 제1 두께(d1)는 상기 반투광부(B3)와 대응하는 영역의 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)의 제2 두께(d2)보다 두껍다.

도 5를 참조하면, 상기 제2 포토 패턴(PR2)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 데이터 금속층(160)을 식각하여 중간 패턴(162) 및 상기 데이터 라인(DL)을 형성한다. 상기 중간 패턴(162)은 상기 데이터 라인(DL)과 평행한 데이터 라인과 연결된다.

이어서, 상기 제2 포토 패턴(PR2), 상기 중간 패턴(162) 및 상기 데이터 라인(GL)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 반도체층(150) 및 상기 오믹 콘택층(155)을 패터닝한다. 패터닝된 상기 반도체층(150) 및상기 오믹 콘택층(155)은 상기 중간 패턴(162)의 하부에 배치되어 이후에 박막 트랜지스터의 실질적인 반도체 패턴의 역할을 하게 된다. 상기 데이터 라인(DL)의 하부에 배치된 패터닝된 상기 반도체층(150) 및 상기 오믹 콘택층(155)은 일종의 더미 패턴이 된다.

상기 반도체층(151) 및 상기 오믹 콘택층(155)을 패터닝한 후, 상기 제2 포토 패턴(PR2)의 전체적인 두께를 줄이도록 에싱(ashing)하여 상기 제2 두께(d2)를 갖는 부분이 제거된 잔류 패턴(미도시)이 형성된다. 상기 잔류 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 중간 패턴(162) 및 상기 오믹 콘택층(155)의 일부를 제거하여 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 라인(DL)을 포함하는 데이터 패턴이 형성된다.

상기 데이터 패턴이 형성된 베이스 기판(110) 상의 상기 잔류 패턴은 본 발명에 따른 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 제거한다. 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 잔류 패턴을 제거하더라도 상기 데이터 패턴의 부식이 최소화될 수 있다. 포토레지스트 제거력이 향상된 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용함으로써, 박리된 포토레지스트가 기판 상에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 금속 패턴 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이와 달리, 상기 제2 포토레지스트층(170)은 포지티브형 포토레지스트 조성물을 이용하여 제조할 수 있고, 상기 포지티브형 포토레지스트 조성물로 형성된 상기 잔류 패턴은 상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 제거할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 게이트 전극(GE)을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT), 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)이 형성된 베이스 기판(110) 상에 무기층(180)을 형성한다.

상기 무기층(180)은 상기 박막 트랜지스터(TFT), 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)이 형성된 베이스 기판(110)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 무기층은 상기 데이터 패턴을 커버한다.

상기 무기층(180)은 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 무기층(180)은 질화 실리콘막일 수 있다. 이와 달리, 상기 반도체층(150)이 산화물 반도체인 경우, 상기 무기막(180)은 산화 실리콘막 및 질화 실리콘막을 포함하는 다중층 구조를 가질 수 있다.

이어서, 상기 무기층(180) 상에 코팅막을 형성한다. 상기 코팅막은 포토레지스트 조성물을 코팅하여 형성한다. 상기 포토레지스트 조성물은, 상기 제1 포토레지스트층(130)을 형성하는 포토레지스트 조성물과 실질적으로 동일하다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.

구체적으로, 상기 베이스 기판(110)의 전면에 상기 포토레지스트 조성물을 코팅하여 코팅막을 형성한 후, 상기 코팅막 상에 제3 마스크(MASK3)를 배치한다. 상기 코팅막을 노광, 현상 및 세정하여 상기 유기막 패턴(PR3)을 형성한다. 상기 유기막 패턴(PR3)은 상기 드레인 전극(DE)의 콘택 영역을 노출시키는 제1 홀(H1)을 포함한다. 상기 제1 홀(H1)과 대응하는 영역의 상기 제3 마스크(MASK3)가 차광부(C2)가 됨으로써 상기 코팅막이 광을 제공받지 못한 부분은 현상 공정에서 제거됨으로써 상기 제1 홀(H1)이 형성된다. 상기 제1 홀(H1)을 제외한 나머지 영역은 상기 제3 마스크(MASK3)의 투광부들(C11, C12)을 통해서 광을 제공받아 경화됨으로써 상기 베이스 기판(110) 상에 잔류한다.

이어서, 상기 유기막 패턴(PR3)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 무기층(180)을 식각함으로써 상기 드레인 전극(DE)을 노출시키는 제2 홀(H2)을 형성한다. 이에 따라, 상기 제1 홀(H1) 및 상기 제2 홀(H2)에 의해 정의되는 상기 유기막 패턴(PR3) 및 상기 무기층(180)의 콘택홀(CNT)이 상기 콘택 영역에 형성된다. 상기 콘택홀(CNT)이 형성되는 부분이 상기 제3 마스크(MASK3)의 상기 차광부(C2)와 대응됨으로서, 상기 콘택홀(CNT)을 정의하는 상기 유기막 패턴(PR3)의 식각면이 테이퍼 구조를 가질 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 유기막 패턴(PR3) 및 상기 무기막(180)에 형성된 콘택홀(CNT)에 의해서 상기 드레인 전극(DE)이 노출된다. 상기 유기막 패턴(PR3)은 실질적으로 박막 트랜지스터 기판에 포함되는 평탄화막 역할을 할 수 있다.

상기 유기막 패턴(PR3) 상에 전극층을 형성하고, 상기 전극층을 패터닝하여 상기 화소 전극(PE)을 형성한다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 콘택홀(CNT)을 통해서 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 연결될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 상기 박막 트랜지스터 기판은 상기 베이스 기판(110) 상에는 컬러 필터가 형성되는 컬러 필터 온 어레이(color filter on array, COA)구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터 기판은 상기 베이스 기판(110) 상에는 블랙 매트릭스가 형성되는 블랙 매트릭스 온 어레이(black matrix on array, BOA)구조를 가질 수 있다. 상기 컬러 필터와 상기 블랙 매트릭스는 감광성 유기물질을 포함하는 포토레지스트를 통하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 추후 컬러 필터 또는 상기 블랙 매트릭스를 형성함에 있어서, 본 발명에 따른 포토레지스트 막리용 조성물을 사용하여, 패터닝 할 수 있다.

이하에서는, 포토레지스트 박리용 조성물의 실시예들과 비교예들을 통해서 본 발명에 따른 포토레지스트 박리용 조성물 및 그의 특성에 대해서 설명한다.

포토레지스트 박리용 조성물의 제조

<실시예>

실시예 1

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디메틸 에탄올아민(dimethyl ethanolamine, DMEA) 1 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 10중량%, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 10 중량%, 디에틸렌 글리콜 t-부틸에테르(diethyleneglycol t-butylether, TBDG) 67.999 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-200) 1 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.001 중량% 및 탈이온수 10 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 2

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디에틸 에탄올아민(diethyl ethanolamine, DEEA) 5 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 20중량%, 디메틸이미다졸리디논(dimethylimidazolidinone, DMI) 10 중량%, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(diethyleneglycol monoethylether, EDG) 31.995 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-200) 3 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.0005 중량% 및 탈이온수 30 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 3

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디메틸 아미노에톡시에탄올(dimethyl aminoethoxy ethanol, DMAEE) 10 중량%, 에틸렌글리콜프로필에테르 10중량%, 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc) 5 중량%, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutylether, BDG) 19.995 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드 5 중량%, 벤조트리아졸 0.005 중량% 및 탈이온수 50 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 4

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디메틸 에탄올아민(dimethyl ethanolamine, DMEA) 1 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 10중량%, 디메틸프로피온아마이드(dimethyl propionamide, DMP) 15 중량%, 디에틸렌 글리콜 t-부틸에테르(diethyleneglycol t-butylether, TBDG) 32.997 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-200) 1 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.003 중량% 및 탈이온수 40 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 5

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디에틸 에탄올아민(diethyl ethanolamine, DEEA) 5 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 5중량%, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 20 중량%, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(diethyleneglycol monoethylether, EDG) 36.990 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-200) 3 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.01 중량% 및 탈이온수 30 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 6

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디메틸 아미노에톡시에탄올(dimethyl aminoethoxy ethanol, DMAEE) 10 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 20중량%, 디메틸이미다졸리디논(dimethylimidazolidinone, DMI) 20 중량%, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutylether, BDG) 24.999 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-200) 5 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.001 중량% 및 탈이온수 20 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 7

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디메틸 에탄올아민(dimethyl ethanolamine, DMEA) 1 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 20중량%, 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc) 15 중량%, 디에틸렌 글리콜 t-부틸에테르(diethyleneglycol t-butylether, TBDG) 20.990 중량%, 중량평균분자랑 300인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-300) 3 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.01 중량% 및 탈이온수 40 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 8

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디에틸 에탄올아민(diethyl ethanolamine, DEEA) 5 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 5 중량%, 디메틸프로피온아마이드(dimethyl propionamide, DMP) 5 중량%, 디에틸렌 글리콜 t-부틸에테르(diethyleneglycol t-butylether, TBDG) 51.995 중량%, 중량평균분자랑 500인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-500) 3 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.005 중량% 및탈이온수 30 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

실시예 9

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디메틸 아미노에톡시에탄올(dimethyl aminoethoxy ethanol, DMAEE) 10 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 10중량%, 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc) 10 중량%, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutylether, BDG) 36.993 중량%, 중량평균분자랑 700인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-700) 3 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.007 중량% 및 탈이온수 30 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

<비교예>

비교예 1

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디에틸 에탄올아민(diethyl ethanolamine, DEEA) 5 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 0.5중량%, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP) 10 중량%, 디에틸렌 글리콜 t-부틸에테르(diethyleneglycol t-butylether, TBDG) 44.495 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.005 중량% 및 탈이온수 40 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

비교예 2

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디메틸 아미노에톡시에탄올(dimethyl aminoethoxy ethanol, DMAEE) 10 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 5 중량%, 디메틸이미다졸리디논(dimethylimidazolidinone, DMI) 15 중량%, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(diethyleneglycol monoethylether, EDG) 49.495 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-200) 0.5 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.005 중량% 및 탈이온수 20 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

비교예 3

포토레지스트 박리용 조성물 전체 중량에 대해서, 디에틸 에탄올아민(diethyl ethanolamine, DEEA) 5 중량%, 에틸렌글리콜 프로필에테르 10 중량%, 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide, DMAc) 10 중량%, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutylether, BDG) 38.997 중량%, 중량평균분자랑 200인 폴리에틸렌옥사이드(PEG-200) 6 중량%, 벤조트리아졸(benzotriazol, BTA) 0.003 중량% 및 탈이온수 30 중량%를 혼합하여 포토레지스트 조성물을 제조하였다.

비교예 1에서는 상기 실시예 1 내지 9에서와 달리 폴리에틸린옥사이드가 제외하여 포토레지스트 박리용 조성물을 제조하였다. 또한, 비교예 2 및 비교예 3에서는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물이 1 내지 5 중량%의 범위를 벗어나는 포토레지스트 박리용 조성물을 제조한 것이다.

포토레지스트 박리용 조성물의 특성 평가

<실험 1- 포토레지스트 박리 성능 평가>

상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에따라 제조된 포토레지스트 박리액 조성물에 대하여 포토레지스트 박리 성능을 평가하였다.

구리 층의 금속 박막이 형성된 기판 상에 포토레지스트 조성물을 10㎛의 두께로 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 금속 박막을 식각하여 금속 패턴을 형성 후 110℃ 에서 60분 간 추가로 열처리를 함으로써, 실험 시편을 제조하였다.

상기의 실험 시편을 상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 포토레지스트 박리액 조성물에 각각 60초간 침적 후 초순수로 30초간 세정하고, 질소 가스를 이용하여 건조하였다. 상기 건조된 실험 시편들을 200배의 광학현미경과 20000 내지 50000 배율의 전계방사 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electronic Microscope, FE-SEM)으로 포토레지스트의 잔류 여부를 확인하였다. 이에 따라, 그결과를 하기 표 1에 포토레지스의 잔류 여부에 따라, ◎, ○, △, X로 나타내었다.

◎: 포토레지스트 100% 제거 되어 잔류물 없음

○: 포토레지스트 80% 이상 제거되어 잔류물 거의 없음

△: 포토레지스트 50% 이상 제거되어 상당량 잔류 함

X: 포토레지스트 50% 미만 제거되어 다소 많은 양의 포토레지스트 잔류 함

상기 실험 시편 완성 조건은 통상적인 포토레지스트 조성물의 도포 두께인 1.5㎛ 보다 두껍게 도포하였고 열처리를 추가로 진행함으로써 박리정도의 차이를 보기 위한 것이다.

<실험 2- 포토레지스트 성분의 재부착성 평가>

상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에따라 제조된 포토레지스트 박리액 조성물에 대하여 각각 상기 포토레지스트 박리액 조성물 중량을 기준으로 건조된 포토레지스트를 0.1중량%를 용해시킨 후, 상기 포토레지스트 박리액 조성물을 약 40℃로 유지시켰다. 상기 포토레지스트가 용해된 상기 포토레지스트 박리액 조성물들 각각에 상기 실험 1에서 제조된 실험 시편을 2분간 침적 후, 일정한 압력의 질소 가스로 10초간 건조(액절 공정)하고, 순수로 30초간 세정한 후, 질소 가스를 이용하여 건조하였다. 상기 건조된 실험 시편들을 200배 배율의 광학 현미경과 20000 내지 50000배 배율의 전계방사 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electronic Microscope, FE-SEM)으로 포토레지스트의 잔류 여부를 잔류 여부를 확인하였다. 이에 따라, 그 결과를 하기 표 1에 포토레지스의 잔류 여부에 따라, ◎, ○, △, X로 나타내었다.

◎: 포토레지스트의 잔류 없음

○: 포토레지스트의 잔류 거의 없음

△: 약간의 포토레지스트 잔류 함

X: 다소 많은 양의 포토레지스트 잔류 함

이미 어느 정도의 포토레지스트가 포토레지스트 박리액 조성물에 용해된 상태에 실험 시편을 제공함으로써, 상기 포토레지스트 박리액 조성물이 액절 공정의 고압 기체에 의해서 영향을 받아, 상기 포토레지스트가 기판에 부착되는 정도를 확인하고자 하였다. 즉, 포토레지스트의 잔류가 없는 경우에는, 상기 포토레지스트가 용해된 포토레지스트 박리액 조성물이 상기 포토레지스트를 상기 기판으로부터 분리시키고, 액절 공정을 거치더라도 상기 포토레지스트 성분이 상기 기판에 다시 부착되지 않음을 의미한다. 또한, 포토레지스트가 잔류하는 경우에는, 상기 포토레지스트가 상기 포토레지스트 박리액 조성물에 용해되고 상기 액절 공정에 의해 상기 포토레지스트가 상기 기판에 어느 정도 다시 부착됨을 의미한다.

<실험 3- 컬러 필터 팽윤 정도 평가>

컬러 필터들이 패터닝된 컬러 필터 시편을 40℃의 상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 포토레지스트 박리액 조성물에 대하여 각각 5분간 침적시킨 후, 박리액로부터 시편을 꺼내고 초순수로 1분간 세정한 후 질소 가스를 이용하여 건조시켰다. 그리고 단차 측정기를 이용하여 박리용 조성물 침적 전후의 컬러필터들의 막 두께 차이를 분석하여 컬러 필터의 팽윤 정도를 확인하고, 그 결과를 하기 표 1에, 정도 차이에 따라, ◎, ○, △, X로 나타내었다.

◎: 박리용 조성물 침지 후의 컬러 필터 막 두께 변화가 침지 전에 비해 5% 미만인 경우

○: 박리용 조성물 침지 후의 컬러 필터 막 두께 변화가 침지 전에 비해 5~10%인 경우

△: 박리용 조성물 침지 후의 컬러 필터 막 두께 변화가 침지 전에 비해 10~20%인 경우

X: 박리용 조성물 침지 후의 컬러 필터 막 두께 변화가 침지 전에 비해 20% 초과인 경우

<실험 4 - 하부 막 부식 평가>

몰리브덴/알루미늄 이중 층의 금속 박막과 구리 박막이 형성된 기판 상에 포토레지스트 조성물을 도포한 후 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 금속 박막을 식각하여 금속 패턴을 형성하였다. 상기의 몰리브덴/알루미늄 이중 측의 금속 박막을 포함하는 제1 시편, 구리 박막을 포함하는 제2 시편에 대해 각각 가로 50mm, 세로 25mm의 크기로 2장을 준비하여 약 40℃로 유지된 100g의 상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 포토레지스트 박리액 조성물에 대하여 각각에 침적시키고 30분 경과 후, 약액 중 일부를 채취하여 약액 용출된 알루미늄과 구리의 농도를 유도결합플라즈마 중량분석기(ICP-MS)를 이용하여 분석하였고 그 결과를 하기 표 1에, 정도 차이에 따라, ◎, ○, △, X로 나타내었다.

◎: 약액 내 용출된 금속 농도 10ppb 미만

○: 약액 내 용출된 금속 농도 10~100ppb

△: 약액 내 용출된 금속 농도 100~1000ppb

X: 약액 내 용출된 금속 농도 1000ppb 초과

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 박리액 조성물은 포토레지스트에 대한 침투력이 우수한 글리콜 에테르를 포함하여, 포토레지스트의 제거력이 매우 우수하고, 상기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민을 포함하여, 금속 패턴의 부식으로 인한 금속 성분에 의한 채널부 오염을 방지하여 후속 공정에서의 불량이 방지되어 제품의 높은 신뢰성의 확보가 가능하다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물을 포함하여, 액절 공정에 의한 포토레지스트의 재부착을 최소화시킴으로써 포토레지스트 제거의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 컬러 필터 팽윤 현상에 의해 표면이 불균일해지는 것을 방지하여 상부에 적층되는 박막 층과의 접착성이 개선되고 액정이 채워지는 부분의 두께 또한 균일하게 되어 표시 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 컬러 필터 온 어레이(color filter on array, COA) 구조에 용이하게 적용할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 포토레지스트 박리용 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 포토레지스트를 이용한 포토 공정을 통하여 제조되는 다양한 형태의 표시 장치 등에 적용될 수 있다.

110: 베이스 기판 GE: 게이트 전극
120: 게이트 절연층 130: 제1 포토레지스트층
170: 제2 포토레지스트층 180: 패시베이션층
PR1,2,3: 제1,2,3 포토 패턴 H1,2: 제1,2 홀

Claims (22)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민 1 내지 10 중량%;
   모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지 10 중량%;
   디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%;
   하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%;
   부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%;
   함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량%; 및
   여분의 물을 포함하고,
   상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물은 폴리에틸렌 글리콜이며,
   상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monomethyl ether, EDG), 디에틸렌글리콜 t-부틸에테르(diethylene glycol t-butyl ether, TBDG) 및 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether, BDG)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리용 조성물.
   

   

   [화학식 1]
   

   

   [화학식 2]
   (여기서, 상기 R1, R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, R3는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이며, n은 1 내지 3이고, m은 4 내지 50이다.)
2. 제1항에 있어서, 상기 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 에틸렌글리콜 프로필에테르(ethylene glycol propyl ether)인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리용 조성물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 부식방지제는 트리아졸계 화합물 및 갈산(gallic acid, GA)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리용 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 트리아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazol) 및 톨릴트리아졸(tolyltriazol)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리용 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), N,N-디메틸이미디졸리디논(N,N-dimethylimidazolidinone), N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide) 및 N,N-디메틸프로피온 아마이드(N,N-dimethylpropionamide)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리용 조성물.
8. 베이스 기판 상에 금속층을 형성하는 단계
   상기 금속층 상에 포토레지스트를 도포하는 단계
   상기 포토레지스트를 노광하여 포토 패턴을 형성하는 단계
   상기 포토 패턴을 마스크로 하여, 상기 금속층을 식각하는 단계 및
   하기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민 1 내지10 중량%, 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지 10 중량%, 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 여분의 물을 포함하는 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 포토 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
   상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물은 폴리에틸렌 글리콜이며,
   상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monomethyl ether, EDG), 디에틸렌글리콜 t-부틸에테르(diethylene glycol t-butyl ether, TBDG) 및 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether, BDG)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 패턴의 형성 방법.
   

   

   [화학식 1]
   

   

   [화학식 2]
   (여기서, 상기 R1, R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, R3는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이며, n은 1 내지 3이고, m은 4 내지 50이다.)
9. 제8항에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 패턴 형성 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 포토레지스트는 노광에 의해 경화되는 네가티브형 또는 노광에 의해 현상액에 대한 용해도가 증가하는 포지티브형인 것을 특징으로 하는 금속 패턴의 형성 방법.
11. 베이스 기판 상에 게이트 금속층을 형성하는 단계;
    상기 게이트 금속층 상에 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토레지스트를 노광하여 제1 포토 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 포토 패턴을 마스크로 하여, 상기 게이트 금속층을 식각하는 단계; 및
    하기 화학식 1로 표시되는 알칸올 아민 1 내지10 중량%, 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 1 내지 10 중량%, 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물 10 내지 85 중량%, 하기 화학식 2로 표시되는 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물 1 내지 5 중량%, 부식방지제 0.001 내지 0.01 중량%, 함질소 비양자성 극성 용매 5 내지 20중량% 및 여분의 물을 포함하는 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 제1 포토 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 폴리 알킬렌 옥사이드 화합물은 폴리에틸렌 글리콜이며,
    상기 디알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monomethyl ether, EDG), 디에틸렌글리콜 t-부틸에테르(diethylene glycol t-butyl ether, TBDG) 및 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether, BDG)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
    

    

    [화학식 1]
    

    

    [화학식 2]
    (여기서, 상기 R1, R2는 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 5의 알킬기이며, R3는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이며, n은 1 내지 3이고, m은 4 내지 50이다.)
12. 제11항에 있어서, 상기 모노알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물은 에틸렌글리콜 프로필에테르(ethylene glycol propyl ether)를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 제11항에 있어서, 상기 부식방지제는 트리아졸계 화합물 및 갈산(gallic acid)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 트리아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazol) 및 톨릴트리아졸(tolyltriazol)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
17. 제11항에 있어서, 상기 함질소 비양자성 극성 용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), N,N-디메틸이미디졸리디논(N,N-dimethylimidazolidinone), N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide) 및 N,N-디메틸프로피온 아마이드(N,N-dimethylpropionamide)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
18. 제11항에 있어서, 상기 게이트 금속층은 알루미늄, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
19. 제11항에 있어서, 상기 포토레지스트는 노광에 의해 경화되는 네가티브형 또는 노광에 의해 현상액에 대한 용해도가 증가하는 포지티브형인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
20. 제11항에 있어서,
    게이트 전극 상에 데이터 금속층을 형성하는 단계;
    상기 데이터 금속층 상에 상기 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토레지스트를 노광하여 제2 포토 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2 포토 패턴을 마스크로 하여, 상기 데이터 금속층을 식각하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 박리용 조성물을 이용하여 상기 제2 포토 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
21. 제20항에 있어서, 데이터 패턴은 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며,
    상기 데이터 패턴이 형성된 상기 베이스 기판 상에 상기 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토레지스트를 노광하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 콘택홀이 형성된 유기막 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 유기막 패턴 상에 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
22. 제21항에 있어서,
    상기 데이터 패턴을 커버하도록 무기층을 형성하는 단계;
    상기 유기막 패턴을 마스크로 하여, 상기 무기층의 일부를 제거하여, 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
    

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