KR20070019604A - 중합체-스트리핑 조성물 - Google Patents

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KR20070019604A
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신지 사토
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨.
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Abstract

전자 장치 등의 기판으로부터 중합체 재료를 제거하는 데 유용한 조성물 및 이러한 조성물을 이용하는 방법이 제공된다. 이들 조성물 및 방법은 임의의 하부에 존재하는 금속 표면의 부식을 감소시키고, 특히 전자 장치 기판으로부터 중합체 잔사를 제거하는 데 적합하다.

Description

중합체-스트리핑 조성물{POLYMER-STRIPPING COMPOSITION}
도 1은 측벽 중합체를 함유하는 비아 홀(via hole)을 지닌 웨이퍼의 SEM 사진;
도 2는 본 발명의 조성물을 이용해서 도 1에 표시한 웨이퍼로부터 측벽 중합체를 제거한 후에 촬영한 SEM 사진;
도 3은 종래의 측벽 중합체 제거제에 의해 도 1에 표시한 웨이퍼를 처리한 후 촬영한 SEM 사진.
본 발명은 기판으로부터 중합체 재료를 제거하는 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 장비 및 액정 디스플레이 장비, 그리고 평판형 디스플레이 등의 전자 장치의 제조시 플라스마 에칭 공정 및 애싱(ashing) 공정 후에 사용되는 기판에 부착된 남아 있는 잔사(residues)를 제거하는 조성물 및 방법에 관한 것이다.
중합체를 함유하는 다수의 재료가 회로, 디스크 드라이브, 기억 매체 장치 및 액정표시장비 등과 같은 전자 장치의 제조에 사용된다. 이러한 중합체 재료는 포토레지스트, 솔더 마스크(solder mask), 반사방지 코팅 등에서 발견된다. 이와 같은 전자 장치의 제조 공정 동안, 중합체 재료는 할로겐 또는 할라이드 플라스마 에칭, 자동-플라스마 애쉬 처리, 반응성 이온 에칭 및 이온 밀링(milling)과 같은 특수 공정 및 처리 조건에 폭로되게 된다. 이들 공정 및 처리 조건은 포토레지스트 중합체를 과도하게 가교결합시키며 이와 같이 가교결합된 중합체 재료의 제거를 매우 어렵게 만든다.
예를 들어, 포지티브형 레지스트 재료는 유리판 등의 기판상에 선 패턴을 형성하는 포토리소그라피 공정에서 이용된다. 이 패턴은 에칭 또는 기타 방법에 의해 기판상에 형성될 수 있다. 소망의 패턴은 레지스트 재료를 필름으로서 적층시키고 이 레지스트 필름을 에너지 조사선에 노광시킴으로써 형성된다. 계속해서 노광된 영역은 적절한 현상제를 이용해서 용해 처리한다. 기판에 패턴이 형성된 후, 레지스트 재료는 후속 공정 또는 처리 단계에 어떠한 악영향이나 문제를 회피하기 위해 기판으로부터 완전히 제거되어야 한다.
이러한 포토리소그래피 공정에서의 포토레지스트 재료는, 패턴이 형성된 후, 추가의 리소그래피 처리가 가능하도록 모든 노광되지 않은 영역으로부터 균일하게 완전히 제거할 필요가 있다. 패턴이 형성되어야 할 영역에서 레지스트의 어떠한 부분적인 잔류조차도 바람직하지 않다. 또한, 얻어진 패턴의 선 사이에 있는 바람직하지 않은 레지스트 잔사가 금속화와 같은 후속 처리에 악영향을 줄 수 있거나, 바람직하지 않은 표면 상태 및 전하를 초래할 수도 있다.
플라스마 에칭, 반응성 이온 에칭 및 이온 밀링은 표면 형상을 더욱 미세화하고 패턴 밀도를 높이기 위해 필요하다. 그러나, 포토레지스트 필름은 플라스마 에칭 공정 동안 에칭된 구조의 횡방향 표면상에 제거하기 곤란한 유기금속중합체 잔사를 형성한다. 포토레지스트는 또한 에칭실 내의 고진공 및 고온조건 때문에 과도하게 가교된다. 이러한 중합체 잔사는 충분히 제거될 수 없다. 예를 들어, 아세톤 또는 N-메틸 피롤리돈은 일반적으로 고온 및 긴 사이클 타임을 포함한 극한 조건에서 사용되고 있다. 이러한 사용 조건은 종종 용매의 인화점(flash point)을 능가하여, 환경, 건강 및 안전에 관한 문제를 초래한다. 게다가, 긴 공정 사이클은 생산성에 악영향을 미친다. 또한, 이러한 극한 중합체 제거조건이 사용되는 경우에도, 미세구조로부터 견고하게 고착되어 있는 중합체 잔사를 제거하기 위해 수동 브러싱(brushing)이 일반적으로 사용된다.
최근, 반도체 제조 산업은 서브-하프 미크론(sub-half-micron) 구조를 형성하기 위해 금속 및 산화물 층을 건식 플라스마 에칭하는 공정으로 전환되고 있다. 또한, 구리 금속도 회로 형성에 이용되고 있다. 그 결과, 미세 구조의 회로 선을 손상시키지 않고 효과적으로 기능하는 포토레지스트 및 중합체 제거제에 대한 요구가 상당히 증가하고 있는 실정이다. 공지된 포토레지스트 제거 및 스트리핑(stripping)용 조성물은 에칭 처리에 의해 형성된 가교된 중합체를 제거하는 데 이용될 수 없다. 통상적인 스트리핑 조성물에 사용되는 전형적인 유기 극성 용매 는 N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈, N-하이드록시에틸피롤리돈 및 N-사이클로헥실피롤리돈 등의 피롤리돈류; 디메틸아세트아미드 또는 디메틸포름아미드를 포함하는 아미드류; 페놀; 및 이들의 유도체를 포함한다. 이러한 용매는 포토레지스트 중합체 제거에 효과적인 아민 또는 기타 알칼리성 성분과 조합되어 사용된다. 이들 조성물은 플라스마 에칭 후의 중합체 제거에 대해서 효과적이지 않다.
최근, 상이한 킬레이트제와 함께, 하이드록실아민과 알칸올아민의 수성 혼합물이 사용되어 왔다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,334,332호 공보에는 하이드록실아민 5 내지 50%, 그리고 적어도 1종의 알칸올아민 및 물 10 내지 80%를 함유하는 에칭 잔사를 스트리핑하기 위한 조성물이 개시되어 있다. 또, 미국 특허 제 4,401,747호 공보에는 2-피롤리돈 30 내지 90% 및 디알킬설폰 10 내지 70%를 함유하는 스트리핑 조성물이 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 제 5,795,702호 공보에는 하이드록실아민 2 내지 30%, 아민 2 내지 20%, 수용성 유기용매 35 내지 80% 및 부식 억제제 2 내지 20%를 수중에 함유하는 중합체-스트리핑 조성물이 개시되어 있다.
상기 조성물들은 상부층 및 장벽층으로서 질화티탄(TiN)을 함유하는 전형적인 Al/Si 웨이퍼에 효과적일 수 있으나, 100% 구리 장치 또는 구리 함량이 높은 장치, 혹은 낮은 유전 상수("로우-k")를 지닌 유전체 재료에는 사용될 수 없다. 이들 조성물은 또한 텅스텐, 갈륨 또는 갈륨 비소 등의 부식에 민감한 기타 합금도 부식시킬 것이다. 구리 및 텅스텐과 같은 연성 금속은 하이드록실아민을 함유하는 임의의 재료에 의해서도 쉽게 부식된다. 또한, 구리가 하이드록실아민과 복합 체를 형성하려는 경향이 강하기 때문에, 이러한 생성물을 100% 구리 또는 구리 함량이 높은 합금과 함께 사용하는 것은 바람직하지 않다.
또한, 공지된 하이드록실아민을 함유하는 중합체-스트리핑 조성물은 인화성, 폭발 위험, 독성, 휘발성, 악취 및 처리온도에서의 불안정성 등의 많은 결점을 지닌다.
미국 특허 제 5,988,186호 공보에는 적어도 대략 10 중량%의 물, 수용성 극성 용매, 유기 아민 및 갈산 또는 갈산 에스테르를 함유하는 중합체-스트리핑 조성물이 개시되어 있다. 이 특허는 폴리올 화합물과 극성 유기 용매와의 어떠한 배합에 대해서도 개시하고 있지 않다.
또, 미국 특허 제 5,561,105호에는 3.5 이상의 쌍극자 모멘트를 갖는 유기 극성 용매; 특정 구조식을 갖는 화합물들로부터 선택된 아민 화합물; 및 중합체 또는 올리고머 주쇄에 공유 결합된 1가 또는 다가 산 리간드를 함유하는 킬레이트제를 함유하는 포토레지스트 중합체-스트리핑 조성물이 개시되어 있다. 이 특허는 폴리올 화합물 또는 산-타입 리간드를 함유하지 않는 조성물에 대해서는 하등 개시하고 있지 않다.
또한, 일본국 공개특허 제 2002-184743호 공보에는 물, 폴리올 화합물, 수혼화성 아민 및 극성 용매를 함유하는 중합체-스트리핑 조성물이 개시되어 있다. 이 특허출원에는 필수 성분으로서 물이 열거되어 있다.
따라서, 중합체 재료를 효과적으로 제거하고, 환경에의 부담을 완화하고, 제조시 덜 위험하고, 기판의 금속 박막 및 유전층을 부식시키지 않는 중합체-스트리핑 조성물에 대한 요구가 여전히 존재하고 있다.
본 발명자들은 구리 회로를 지닌 기판, 액정 디스플레이 장비, 디스크 드라이브 및 기억매체장치용의 박막헤드, 플라스마 디스플레이 패널("PDP"), 및 기타 이러한 평판형 디스플레이 기판으로부터 중합체 재료를 용이하게 스트리핑할 수 있는 조성물을 발견하였다. 이러한 중합체-스트리핑 조성물은 중합체 재료 아래쪽에 존재하는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 텅스텐 및 갈륨 등의 금속층을 부식시키지 않고, 중합체 재료를 제거할 수 있다.
본 발명은 1종 이상의 폴리올 화합물, 1종 이상의 글리콜 에테르 용매, N-메틸 피롤리돈 및 1종 이상의 부식 억제제를 포함하고, 실질적으로 워터-프리(water-free)인, 기판으로부터 중합체 재료를 제거하기 위한 조성물을 제공한다.
본 발명은 1종 이상의 폴리올 화합물, 1종 이상의 글리콜 에테르 용매, N-메틸-2-피롤리돈, 1종 이상의 부식 억제제, 임의로 1종 이상의 비이온성 계면활성제 및 임의로 1종 이상의 알칸올아민 화합물을 포함하는, 기판으로부터 중합체 재료를 제거하기 위한 비수성 용액 조성물을 제공한다.
또, 본 발명은 제거하고자 하는 폴리머 재료를 함유하는 기판에 상기 조성물을 접촉시키는 공정을 포함하는, 기판으로부터 중합체 재료를 제거하는 방법을 제 공한다.
또한, 본 발명은 제거하고자 하는 폴리머 재료 및 금속을 함유하는 기판을, 1종 이상의 폴리올 화합물, 1종 이상의 글리콜 에테르 용매 및 N-메틸 피롤리돈 을 함유하는 상기 조성물에 접촉시키는 공정을 포함하는, LCD 및 PDP 등의 평판형 디스플레이를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 조성물의 이점은 종래의 중합체-스트리핑 조성물에 의해 제거하기 곤란하던 플라스마-에칭된 레지스트 층 또는 잔사를 효과적으로 제거하는 능력을 지닌 점이다. 본 발명의 조성물의 다른 이점은 비교적 저온에서 단시간에 제거가 곤란하던 개질된 레지스트 층 또는 레지스트 잔사를 제거하는 능력을 지닌 점이다.
본 발명의 조성물은 개량된 중합체 스트리핑 파워를 지닌 중합체 스트리핑제를 제공한다. 이 조성물은 실질적으로 기판에 존재하는 금속, 특히 구리, 구리합금, 알루미늄, 텅스텐, 갈륨 및 갈륨 합금에 대해 비부식성이다.
본 발명의 조성물의 다른 이점은 유기 반사방지 코팅 중합체 층의 정상부에 피복된 원자외선 포토레지스트를 에싱한 후의 제거하기 곤란하던 레지스트 층 및 잔사를 완전히 제거하는 데 극히 효과적이다. 가교된 중합체 재료인 이러한 유기반사방지-코팅 잔사는 종래의 레지스트 스트리퍼 용액에 의해서 세정제거하는 것은 극히 곤란하다.
본 발명의 조성물은 건조 플라스마 에칭 공정을 거친 실리콘 웨이퍼, 평판형 디스플레이 기판 및 기타 동종의 장치 기판으로부터 플라스마 에칭된 중합체를 제거하는 데 매우 효과적이다.
본 명세서에서 이용된 약어들은 달리 명시되지 않는 한 다음과 같은 의미를 갖는다: g = 그램; ℃ = 섭씨 온도; ppm = parts/million(백만분의 1부); Å = 옹스트롬; ㎝ = 센티미터; ㎖ = 밀리리터; MPD = 2-메틸-1,3-프로판올; DPM = 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르; BTA = 벤조트리아졸; MIPA = 모노이소프로판올아민; 및 NMP = N-메틸-2-피롤리돈. 모든 퍼센트는 중량%이다. 모든 수치 범위는 보다 넓은 값을 포함하며, 어떤 순서로도 조합가능하나, 단 수치 범위는 명백히 총 100%이다.
용어 "중합체 제거" 및 "제거"는 본 명세서를 통해 동일한 의미로 호환가능하게 사용된다. 마찬가지로, 용어 "중합체-스트리핑 조성물" 및 "스트리핑제"는 동일한 의미로 호환가능하게 사용된다.
"중합체 제거"란 기판으로부터의 중합체 재료의 제거 및/또는 포토레지스트 및 반사방지 코팅 등의 에칭된 중합체 잔사의 제거를 의미한다. 용어 "중합체-스트리핑 조성물"은 노광 중에 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분으로부터 포토레지스트를 제거하고 후속의 상패턴을 형성하는 데 이용되는 예를 들어 현상제 등의 용액을 포함하지 않는다.
용어 "알킬"은 직쇄형, 분기형 및 환상 알킬을 의미한다.
본 발명의 조성물은 1종 이상의 폴리올 화합물, 1종 이상의 글리콜 에테르 용매 및 N-메틸 피롤리돈을 함유한다. 용어 "폴리올 화합물"이란 두 개 이상의 수산기를 갖는 알코올을 의미하고, 예를 들어, (C2-C20)알칸디올, (C2-C20)알칸트리 올, 치환된 (C2-C20)알칸디올 및 치환된 (C2-C20)알칸트리올 등을 포함한다. 적합한 폴리올 화합물로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 글리세롤 등을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 폴리올 화합물은 전형적으로 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 부탄디올 또는 글리세롤이며, 더욱 전형적으로는 1,3-프로판디올 또는 2-메틸-1,3-프로판디올이다.
본 발명의 폴리올 화합물은 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 대략 5 내지 40 중량%의 양으로 사용된다. 폴리올 화합물은 전형적으로 대략 5 내지 20 중량%, 및 더욱 바람직하게는 8 내지 15 중량%의 양으로 사용된다. 이러한 폴리올 화합물은 시판되는 것이고, 추가의 정제 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물에 이용되는 글리콜 에테르 용매는 (C2-C20)알칸디올의 (C1-C6)알킬에테르 및 (C2-C20)알칸디올의 디(C1-C6)알킬에테르 등의 글리콜 에테르로부터 선택된 1종 이상이다. 적절한 글리콜 에테르로는 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노-N-부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노-N-부틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 등이 포함되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 적합한 글리콜 에테르의 예로서는 디프로필렌 글리콜 모노 알킬 에테르를 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르를 들 수 있다.
본 발명의 글리콜 에테르 용매는 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 25 내지 65 중량%의 양으로 사용된다. 글리콜 에테르 용매의 양은 더욱 바람직하게는 30 내지 55 중량%, 더욱더 바람직하게는 30 내지 50 중량%이다. 이러한 글리콜 에테르 용매는 시판되는 것이며, 그 예로서는, DOWANOL DPM, DOWANOL TPM, DOWANOL PNB 및 DOWANOL DPNB 등의 상품명 DOWANOL하에 시판되는 것을 들 수 있고, 이들은 모두 Dow Chemical Company(미국의 미시간주의 미들랜드시에 소재함)로부터 구입할 수 있다.
본 발명의 조성물에 있어서 사용되는 N-메틸-2-피롤리돈은 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 25 내지 65 중량%의 양으로 사용된다. N-메틸-2-피롤리돈의 양은 더욱 바람직하게는 30 내지 55 중량%, 더욱더 바람직하게는 30 내지 50 중량%이다. N-메틸-2-피롤리돈은 시판되는 것이며 더 이상의 정제 없이 사용될 수 있다.
아민 화합물은 본 발명의 조성물에 임의로 사용될 수 있다. 적절한 아민화합물의 예로서는, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 및 프로필렌디아민 등의 알킬렌 아민류; 아미노에틸 아미노에탄올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민 및 3-아미노-1-프로판올 등의 아미노 알코올류 등을 들 수 있다. 아민 화합물에 대해서는, 본 발명의 조성물에 용해될 수 있는 한 특히 제한되지 않는다. 아미노에틸 아미노에탄 올, 3-아미노-1-프로판올, 모노이소프로판올아민 및 에탄올아민이 바람직하다. 모노이소프로판올아민은 특히 적합한 아민화합물의 예로서 부여될 수 있다.
아민 화합물은 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0 내지 10 중량%의 양으로 사용된다. 아민 화합물의 양은 더욱 바람직하게는 0 내지 8 중량%, 더욱더 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%이다. 아민 화합물은 예를 들어 Aldrich(미국 위스콘신주의 밀워키시에 소재함) 및 Dow Chemical Company(미국의 미시간주의 미들랜드시에 소재함)로부터 시판되고, 이들은 더 이상의 정제없이 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 필요에 따라 추가로 1종 이상의 부식 억제제, 윤활제, 계면활성제, 동결방지제, 점도 개선제 등의 기타 성분을 함유할 수 있고, 대표적으로는 부식 억제제 및 계면활성제 중의 적어도 1종을 함유한다. 본 발명에 있어서 적합한 부식 억제제의 예로서는 카테콜류; 메틸카테콜, 에틸카테콜 및 tert-부틸카테콜 등의 (C1-C6)알킬카테콜; 벤조트리아졸류; (C1-C10)알킬벤조트리아졸류; 갈산; 메틸 갈레이트 및 프로필 갈레이트 등의 갈산 에스테르를 들 수 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 부식 억제제로서는 카테콜, (C1-C6)알킬카테콜, 벤조트리아졸 및 (C1-C10)알킬벤조트리아졸이 바람직하고, 벤조트리아졸이 더욱 바람직하다.
이러한 부식 억제제는, 존재할 경우, 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0 내지 약 10 중량%의 양으로 사용된다. 부식 억제제의 더욱 바람직한 양은 0.01 내지 5 중량%, 더욱더 바람직하게는 0.5 내지 4 중량%, 가장 바람직하게 는 0.5 내지 2 중량%이다. 본 발명의 중합체-스트리핑 조성물에는 적어도 1종의 부식 억제제가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 부식 억제제는 예를 들어 Aldrich Chemical Company로부터 시판되고 있다.
비이온성 및/또는 음이온성 계면활성제가 본 발명의 중합체-스트리핑 조성물에 사용될 수 있다. 폴리옥시알킬렌에 배합된 알킬에테르 등의 비이온성 계면활성제가 전형적으로 이용된다. 이러한 계면활성제는 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 0.005 내지 2 중량%의 양으로 사용된다. 이러한 계면활성제는 예를 들어 일본의 와코쥰야쿠사(Wako Pure Chemical Company)로부터 일반적으로 시판되고 있다.
특히 적합한 본 발명의 조성물은 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올 및 부탄디올로부터 선택된 폴리올 화합물 5 내지 40 중량%; 디프로필렌 글리콜 모노알킬 에테르 용매 25 내지 65 중량%; N-메틸-2-피롤리돈 25 내지 65 중량%; 아미노에틸 아미노에탄올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라민으로부터 선택된 아민 화합물 0 내지 10 중량%; 비이온성 계면활성제 0 내지 10 중량%; 및 벤조트리아졸 및 (C1-C10)알킬벤조트리아졸로부터 선택된 부식억제제 0.2 내지 5 중량%를 함유한다.
본 발명의 조성물은 1종 이상의 폴리올 화합물, 1종 이상의 글리콜 에테르 용매, N-메틸 피롤리돈 및 선택적 성분으로서의 1종 이상의 부식 억제제 혹은 계면 활성제를 임의의 순서로 혼합함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 조성물은 기판으로부터 중합체 재료를 제거하는데 적합하다. 본 발명에 의한 제거하기에 적합한 중합체 재료는 포토레지스트, 솔더 마스크, 유기 반사방지 코팅 및 이들로부터 생성된 임의의 잔사를 포함한다. 대표적인 중합체 재료는 플라스마 에칭 또는 유사한 처리의 결과로서 제거하기 더욱 곤란하게 된 포토레지스트 잔사를 포함한다. 본 발명의 조성물은 포토레지스트와 같은 재료를 플라스마 에칭, 반응성 이온 에칭 혹은 이온 밀링 처리한 후의 중합체 재료 및 중합체 잔사를 제거하는 데 특히 유용하다. 플라스마 에칭, 반응성 이온 에칭 및 이온 밀링 후에 잔류하는 이러한 중합체 재료 및 중합체 잔사는 전형적으로 유기금속 중합체 잔사이다. 이러한 유기금속 잔사는 "측벽 중합체(side wall polymer)"로 불린다.
기판상의 중합체 재료 또는 중합체 잔사는 기판을 본 발명의 조성물과 접촉시킴으로써 제거된다. 기판은 공지된 수단에 의해, 예를 들어 코팅된 웨이퍼를 중합체 스트리퍼의 조(bath; 이하 이해를 용이하게 하기 위하여 "탱크"라 칭함) 속에 침지시키거나, 혹은 분무실 속에 웨이퍼를 놓고 중합체 스트리퍼를 분사하는 것에 의해 본 발명의 조성물과 접촉될 수 있다. 이어서, 탈이온수 등에 의한 세정, 및 건조 등을 행한다.
본 발명의 한가지 장점은 공지된 중합체-스트리핑 조성물보다 낮은 온도에서 사용될 수 있다는 것이다. 본 발명의 중합체 재료 제거 공정은 예를 들어, 실온(대략 20 ℃) 내지 약 100 ℃, 바람직하게는 25 내지 90 ℃, 더욱 바람직하게는 30 내지 80 ℃, 가장 바람직하게는 30 내지 70 ℃와 같은 어떠한 온도에서도 수행될 수 있다. 제거될 중합체는 전형적으로 본 발명의 조성물과 중합체 잔사를 적어도 부분적으로 제거하기에 충분히 긴 시간 동안 접촉된다. 특정 시간은 제거될 중합체의 종류에 의존하지만, 중합체 재료와 본 발명의 조성물은 60분까지, 전형적으로 20분까지 접촉된다. 기판이 중합체 재료가 용이하게 제거되지 않는 형상, 예를 들어 비아 홀을 지니지 않는다면 보다 짧은 시간도 허용가능하다. 중합체 재료를 지닌 기판과 본 발명의 조성물과의 접촉시간은 60분까지, 바람직하게는 20분까지, 더욱 바람직하게는 40초 내지 120초이다.
따라서, 본 발명은 제거하고자 하는 중합체 재료를 본 발명의 조성물과 해당 중합체 재료를 제거하기에 충분한 시간 동안 접촉시키는 공정, 이어서, 기판을 세정하는 공정을 포함하는 방법에 의해, 1종 이상의 금속 및 1종 이상의 중합체 재료를 포함하는 기판을 갖는 전자장치를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 조성물은 실질적으로 워터-프리이다. "실질적으로 워터-프리" 및 "비수성 용액"이란, 조성물의 성분으로서 물이 첨가되지 않는 것을 의미하지만, 성분 화합물 중에 물이 존재할 수 없는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 물은 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 5 중량%까지, 바람직하게는 3 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 조성물은 금속 이온 및 에틸렌디아민테트라아세트산 등의 하이드록실아민 또는 산형 킬레이트제를 함유하지 않는다. 본 발명의 조성물은 바람직하게는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 등의 테트라알킬암모늄 하이드록사이드류 를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 조성물은 알칼리 금속 수산화물, 불소이온, 불화물 또는 아미노산을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명의 조성물은 올리고머 주쇄의 중합체에 공유결합된 1가 혹은 다가 산형 리간드를 함유하는 어떠한 킬레이트제도 함유하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
이하의 실시예는 본 발명의 각종 형태를 예시하기 위해 의도된 것이다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명의 조성물의 중합체 스트리핑 능력의 결과를 나타낸다.
평가된 중합체-스트리핑 조성물은 하기 표 1에 표시된 성분비로 생성되었다. 질화 티탄 층을 지니지 않은 배선-통과(wried-via) 기판(칩)(1.5 ㎝ × 2 ㎝)을, 전형적인 건식 에칭 공정을 이용하는 할라이드 화학적 에칭 후 산소 플라스마 애싱 공정에 의해 제조하였다. 티탄이 풍부한 중합체 잔사는 비아 홀의 횡방향 표면상에 형성되었다. 도 1은 비아 홀의 횡방향 표면상의 티탄이 풍부한 중합체 잔사의 존재를 표시한 SEM(scanning electronic microscope) 사진이다.
다음에, 상기 칩 웨이퍼를 70℃로 가열된 표 1의 중합체-스트리핑 조성물 500 ㎖를 채운 탱크에서 30분 동안 침지시켰다. 다음에, 칩 웨이퍼를 탈이온수로 60초간 세정하고 질소기류하에 건조시켰다.
이와 같이 해서 얻어진 칩 웨이퍼의 중합체 잔사는 JEOL 6320 전계 방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM: field-emission type scanning electronic microscope)을 사용한 주사 전자 현미경("SEM")으로 평가하였다. 또, 다수의 칩 웨이퍼의 측 벽 중합체 제거를 평가하였다. 중합체 제거의 결과를 도 2 및 도 3에 표시하였다. 도 1 내지 3에 표시된 SEM 사진의 배율은 30,000배이다.
시료 조성물
1 42% DPM/46.94% NMP/10% MPD/0.05% MIPA/1% BTA/ 0.01% 계면활성제
2 24% DPM/61.79% NMP/14% MIPA/0.2% BTA/ 0.01% 계면활성제
3 100% NMP
* 시료 1 및 2에서는 폴리옥시알킬렌 알킬에테르의 30% 수용액을 "계면활성제"로서 이용하였다.
도 1은 시료 1 또는 2에 의한 처리 전에 촬영한 SEM 사진이다. 이상적으로는, 비아 홀의 횡방향 표면이 관통 개구(via opening)에 대해서 수직일 필요가 있다(즉, 비아 홀의 모든 부분은 동일한 내부 직경을 지닌 원기둥 형상일 필요가 있다). 그러나, 비아 홀의 내부 직경은 도 1에 있어서의 비아 홀을 따라 아래쪽으로 감소한다(즉, 비아 홀은 하부쪽을 향해 점진적으로 좁아지게 된다). 그 이유는 비아 홀 횡방향 표면상에 티탄이 풍부한 중합체 잔사가 더 많이 비아 홀을 따라 더욱 아래쪽으로 존재하기 때문이다.
시료 1은 본 발명의 중합체-스트리핑 조성물로서 제조하였다. 도 2는 시료 1에 의한 처리 후에 촬영한 SEM 사진이다. 도 2에 있어서의 비아 홀의 형상은 횡방향 면이 관통 개구에 대해서 기본적으로 수직인 원기둥 형상이다. 즉, 중합체 잔사의 가시적인 흔적은 비아 홀의 내부에서 발견할 수 없었다. 이것은 본 발명의 중합체-스트리핑 조성물이 종래의 플라스마 에칭의 결과로서 생성된 측벽 중합체를 함유하는 티탄 풍부 중합체 잔사와 같은 중합체 재료를 효과적으로 제거한 것을 나타낸다.
이에 대해서, 시료 2는 종래의 중합체-스트리핑 조성물이며, 이것은 본 발명의 조성과의 비교를 위해서 제조하였다. 도 3은 시료 2에 의한 처리후에 촬영한 SEM 사진이다. 시료 2는 비아 홀의 내부의 중합체 잔사의 일부를 제거하였으나, 제거의 정도는 불충분하였다.
상기 데이터는 본 발명의 조성물이 기판으로부터 중합체 재료, 특히, 플라스마 에칭된 중합체 재료 및 산소 플라스마 애싱에 의한 과에칭의 결과로서 생성된 티탄풍부 유기금속 측벽 중합체와 같은 유기금속 측벽 중합체를 효과적으로 제거한 것을 명백히 보여준다.
실시예 2
표 1에 따라 제조된 3종의 조성물에 대해 각종 금속 기판과의 그들의 상용성에 대해 평가하였다. 1종 이상의 알루미늄 및 구리 층을 함유한 웨이퍼를 표 1에 표시된 조성에 따라 제조된 중합체 스트리퍼 용액 중에 40℃에서 1분간 침지하였다. 이어서, 이들을 탈이온수로 1분간 세정하고, 웨이퍼상의 금속 손실량을 평가하였다. 각 표면으로부터의 금속 손실량은 4점 탐침을 이용해서 측정하였다. 그 결과를 에칭속도로 하기 표 2에 표시하였다.
시료 알루미늄 구리
1 0.2 Å/분 1.0 Å/분
2 4.0 Å/분 10.0 Å/분
3 4.5 Å/분 12.0 Å/분
이들 데이터는 본 발명의 조성물이 고도로 민감한 금속인 알루미늄 및 구리를 상당히 부식하지 않은 것을 나타낸다.
실시예 3
실시예 1의 시료 1을 이용해서, 평판형 디스플레이 유리 기판상에 인듐 주석 산화물/탈륨(ITO/Ta)층을 함유하는 웨이퍼로부터 중합체 재료를 제거하였다. 어떠한 금속층의 가시적인 부식도 드러나지 않았다.
이들 데이터는 본 발명의 조성물이 고도로 산화된 과에칭된 중합체 재료와 같은 제거하기 곤란한 측벽 중합체를 제거하는 데 특히 효과적이라는 것을 보여준다. 이들 데이터는 또한 본 발명의 조성물이 종래의 중합체-스트리핑 조성물보다 하부코팅 금속, 특히 구리에 대해서 덜 부식성인 것을 입증하고 있다.
이상, 본 발명에 의하면, 본 발명의 조성물은 종래의 중합체-스트리핑 조성물에 의해 제거하기 곤란하던 플라스마-에칭된 레지스트 층 또는 잔사를 효과적으로 제거하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 조성물은 비교적 저온에서 단시간에 제거가 곤란하던 개질된 레지스트 층을 제거하는 것이 가능하다.
또, 본 발명의 조성물은 개량된 중합체 스트리핑 파워를 지닌 중합체 스트리 핑제를 제공하는 것이 가능하다.
나아가서는, 본 발명의 조성물은 유기 반사방지 코팅 중합체 층의 정상부에 피복된 원자외선 포토레지스트를 에싱한 후의 제거하기 곤란하던 레지스트 층 및 잔사를 완전히 제거하는 데 극히 효과적이다. 가교된 중합체 재료인 이러한 유기반사방지-코팅 잔사는 종래의 레지스트 스트리퍼 용액에 의해서 세정제거하는 것은 극히 곤란하였다.
또, 본 발명의 조성물은 건조 플라스마 에칭 공정을 거친 실리콘 웨이퍼, 평판형 디스플레이 기판 및 기타 동종의 장치 기판으로부터 플라스마 에칭된 중합체를 제거하는 데 매우 효과적이다.

Claims (11)

1종 이상의 폴리올 화합물, 1종 이상의 글리콜 에테르 용매, N-메틸 피롤리돈 및 1종 이상의 부식 억제제를 포함하고, 실질적으로 워터-프리(water-free)인, 기판으로부터 중합체 재료를 제거하기 위한 조성물.
제 1항에 있어서, 1종 이상의 아미노 알코올을 더 포함하는 조성물.
제 2항에 있어서, 아미노 알코올은 아미노에틸 아미노에탄올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민 및 3-아미노-1-프로판올로부터 선택되는 조성물.
제 1항에 있어서, 1종 이상의 폴리올 화합물은 조성물의 총중량에 의거해서 5 내지 40 중량%의 양으로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 글리콜 에테르 용매는 조성물의 총중량에 의거해서 25 내지 65 중량%의 양으로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, N-메틸 피롤리돈은 조성물의 총중량에 의거해서 25 내지 65 중량%의 양으로 존재하는 조성물.
제 1항에 있어서, 1종 이상의 비이온성 계면활성제를 더 포함하는 조성물.
제 1항에 있어서, 하이드록실아민 또는 테트라알킬암모늄 하이드록사이드를 함유하지 않는 조성물.
기판을 제 1항의 조성물과 접촉시키는 공정; 및 이어서 상기 기판을 물로 세정하는 공정을 포함하는, 기판으로부터 중합체 재료를 제거하는 방법.
기판을 중합체 제거용 조성물과 접촉시키는 공정; 및
이어서 상기 기판을 물로 세정하는 공정을 포함하고,
상기 중합체 제거용 조성물은 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 부탄디올 및 글리세롤로부터 선택된 폴리올 화합물 5 내지 40 중량%; 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노-N-부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르 및 디프로필렌 글리콜 모노-N-부틸 에테르로부터 선택된 글리콜 에테르 용매 25 내지 65 중량%; N-메틸-2-피롤리돈 25 내지 65 중량%; 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 프로필렌디아민, 아미노에틸 아미노에탄올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민 및 3-아미노-1-프로판 올로부터 선택된 1종 이상의 아민 화합물 0 내지 10 중량%; 비이온성 계면활성제 0 내지 10 중량%; 및 카테콜, (C1-C6)알킬카테콜, 벤조트리아졸 및 (C1-C10)알킬벤조트리아졸로부터 선택된 부식 억제제 0.2 내지 5 중량%를 포함하고; 상기 중합체 제거용 조성물은 실질적으로 워터-프리인, 기판으로부터 중합체 재료를 제거하는 방법.
금속 및 중합체 재료를 함유하는 평판형 디스플레이 기판을, 중합체 제거용 조성물과 접촉시키는 공정을 포함하고,
상기 조성물은 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 부탄디올 및 글리세롤로부터 선택된 폴리올 화합물 30 내지 40 중량%; 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노-N-부틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸 에테르 및 디프로필렌 글리콜 모노-N-부틸 에테르로부터 선택된 글리콜 에테르 용매 25 내지 65 중량%; N-메틸-2-피롤리돈 25 내지 65 중량%; 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 프로필렌디아민, 아미노에틸 아미노에탄올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민 및 3-아미노-1-프로판올로부터 선택된 1종 이상의 아민 화합물 0 내지 10 중량%; 비이온성 계면활성제 0 내지 10 중량%; 및 카테콜, (C1-C6)알킬카테콜, 벤조트리아졸 및 (C1-C10)알킬벤조트리아졸로부터 선택된 부식 억제제 0.2 내지 5 중량%를 포함하고; 상기 조성물은 실질적으로 워터-프리인, 평판형 디스플레이의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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