KR20160090624A - 경화 고분자 제거용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불화알킬암모늄, 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물 및 유기용매를 포함하는 경화 고분자 제거용 조성물에 관한 것으로, 경화 고분자를 빠르게 용해시킬 수 있는 효과를 지니고 있다.
Description
본 발명은 경화 고분자 제거용 조성물에 관한 것으로, 보다 자세하게는 불화알킬암모늄, 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물 및 유기용매를 포함하는 경화 고분자 제거용 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼」라고도 함)의 표면에 전자 회로 등을 형성한 후, 웨이퍼의 두께를 얇게 하기 위해 웨이퍼의 이면 연삭(소위, 백 그라인딩)을 행하는 경우가 있다. 이 경우, 웨이퍼 회로면의 보호, 웨이퍼의 고정 등을 위하여 통상적으로 웨이퍼의 회로면에 실리콘계 수지를 개재하여 지지체를 부착한다. 지지체를 웨이퍼의 회로면에 부착하면, 웨이퍼의 이면 연삭 후 두께가 얇아진 웨이퍼를 보강할 수 있고, 웨이퍼의 연삭면에 이면 전극 등을 형성할 수도 있다.
상기 웨이퍼의 이면 연삭, 이면 전극 형성 등의 공정이 완료되면, 웨이퍼의 회로면으로부터 지지체를 제거하고 전자부품에 부착된 실리콘계 수지를 박리하여 제거하고, 웨이퍼를 절단하여 칩을 제작한다.
한편, 최근에는 웨이퍼를 관통하여 설치하는 관통 전극(예를 들어, 실리콘 관통 전극)을 이용한 칩 적층 기술이 개발되어 있다. 이 칩 적층 기술에 따르면, 종래의 와이어 대신 관통 전극을 이용하여 복수의 칩의 전자 회로를 전기적으로 접속하므로, 칩의 고집적화, 동작의 고속화를 도모할 수 있다. 이 칩 적층 기술을 이용하는 경우, 복수의 칩이 적층된 집합체의 두께를 얇게 하기 위해 웨이퍼의 이면 연삭을 행하는 경우가 많으며, 그로 인해, 지지체나 전자부품에 실리콘계 수지를 이용할 경우가 증가한다.
그런데, 통상적으로 웨이퍼의 회로면에 전자부품에 부착된 실리콘계 수지를 개재하여 지지체를 부착한 후, 상기 웨이퍼와 지지체의 견고한 부착을 위하여 열경화를 실시하기 때문에 전자부품에 부착된 실리콘계 수지를 박리하는 경우, 경화된 전자부품에 부착된 실리콘계 수지가 지지체 및 웨이퍼의 회로면에 잔존하는 경우가 발생한다. 그러므로, 상기 지지체 및 웨이퍼 회로면에 잔존하는 경화된 전자부품에 부착된 실리콘계 수지를 효율적으로 제거하는 수단이 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0060389호는 전자부품에 부착된 실리콘계 수지 제거용 조성물을 개시하고 있으나, 상기 선행기술은 실리콘계 수지의 제거속도 면에서 개선의 여지가 있는 것으로 보인다.
본 발명은 경화 고분자의 제거 속도가 우수한 경화 고분자 제거용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 경화 고분자 제거용 조성물을 사용하여 반도체 제조 공정에서 지지체 및 웨이퍼 회로면에 잔존하는 경화된 접착 고분자를 하부 웨이퍼 회로면에 손상을 가하지 않으면서 효율적으로 제거하는 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 불화알킬암모늄, 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물 및 유기용매를 포함하는 경화 고분자 제거용 조성물을 제공한다.
본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물은 경화 고분자의 분해 속도가 우수하여 반도체 제조 공정에서 지지체 및 웨이퍼 회로면에 잔존하는 경화된 접착 고분자를 매우 효과적으로 제거할 수 있으며, 웨이퍼 회로면에 손상을 가하지 않으면서 경화된 접착 고분자를 제거할 수 있는 효과를 지니고 있다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 불화알킬암모늄, 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물 및 유기용매를 포함하는 경화 고분자 제거용 조성물에 관한 것이다.
상기 불화알킬암모늄은 경화된 고분자의 분자량을 감소시키는 역할을 한다.
상기 불화알킬암모늄은 바람직하게는 테트라메틸암모늄플루오라이드, 테트라에틸암모늄플루오라이드, 테트라부틸암모늄플루오라이드, 벤질트리메틸암모늄플루오라이드 및 테트라부틸암모늄바이플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용한다.
또한, 상기 불화알킬암모늄은 본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 25 중량%로 포함되며, 바람직하게는 2 내지 20 중량%로 포함된다. 상기 불화알킬암모늄이 0.5 중량% 미만으로 포함되면, 경화 고분자를 효과적으로 제거할 수 없으며, 25 중량%를 초과하여 포함되면, 반도체 기판 제조 공정 중 경화 고분자를 제거하는 단계에서 기판 회로면의 금속 부위가 부식되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물은 경화된 고분자를 팽창시키고, 불화알킬암모늄을 용해시키는 역할을 한다.
본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물은 상기 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물을 포함함으로써, 경화 고분자를 보다 빠르게 용해시킬 수 있다. 또한, 상기 이고리식은 축합고리일 수 있다.
상기 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물은 1,5-다이아자바이사이클로[4.3.0]논-5-엔(1, 5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene)이며, 하기 화학식 1의 구조를 가진 화합물이다.
[화학식 1]
상기 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물은 본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 30 중량%로 포함된다. 상기 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물이 상기 범위로 포함될 때, 경화 고분자를 매우 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 유기용매는 경화 고분자를 팽창시키고, 불화알킬암모늄을 용해시키는 역할을 한다.
본 발명에서 유기용매는 상기 불화알킬암모늄 및 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물을 모두 용해시킬 수 있는 용매여야하며, 케톤계, 알코올계, 아민계 및 아세테이트계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 케톤계 유기용매로는 예를 들어, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 디이소부틸케톤, 헵타논 및 시클로헥사논 등이 있다.
상기 알코올계 유기용매로는 예를 들어, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜 및 글리세린 등이 있다.
상기 아민계 유기용매로는 예를 들어, 디메틸포름아마이드, 디메틸프로판아마이드 및 디메틸부탄아마이드 등이 있다.
상기 아세테이트계 유기용매로는 예를 들어, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 이소프로필아세테이트, 부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, sec-부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 펜틸아세테이트, 이소펜틸아세테이트, 옥틸아세테이트, 벤질아세테이트, 페닐아세테이트, 에톡시에틸아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 비닐아세테이트 및 에틸에톡시프로피오네이트 등이 있다.
상기 유기용매는 본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함된다.
본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물은 상기 성분 이외에 이 분야에서 통상적으로 사용되는 부식방지제, 계면활성제 등의 성분들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화 고분자는 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 실리콘 고분자일 수 있다. 상기 실리콘 고분자의 성분은 특별히 한정되는 것은 아니며, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 의미한다.
본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물은 바람직하게는 반도체 기판 제조 공정에서 사용될 수 있다.
일반적으로, 반도체 기판 제조시, 기판 및 지지체 사이에 실리콘 접착제를 형성한 후, 기판을 얇게 만드는 공정을 진행한 후, 다시 지지체를 분리하여 반도체 기판을 제조할 수 있다. 상기 과정에서 기판에 실리콘 접착제, 즉 실리콘계 고분자가 잔존하게 되며, 상기 실리콘계 고분자를 제거하기 위하여 경화 고분자 제거용 조성물을 사용한다.
본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물은 경화된 고분자를 보다 빠르게 용해시킬 수 있는 효과를 지니고 있으므로, 상기 반도체 기판 제조시에 본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물을 사용한다면 보다 용이하게 반도체 기판 제조 공정을 수행할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
<경화 고분자 제거용 조성물 제조>
실시예
1 내지 14 및
비교예
1 내지 12.
하기 표 1에 기재된 성분을 해당 조성비로 혼합하여 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 12의 경화 고분자 제거용 조성물을 제조하였다.
| 유기 용매 | 5각형 이고리식 아민화합물 |
7각형 이고리식 아민화합물 |
불화 알킬 암모늄 |
||||||
| MIBK | MEK | NMP | DMAC | PGMEA | n-BA | DBN | DBU | TBAF·3H2O | |
| 실시예1 | 94 | - | - | - | - | - | 3 | - | 3 |
| 실시예2 | - | 94 | - | - | - | - | 3 | - | 3 |
| 실시예3 | - | - | 94 | - | - | - | 3 | - | 3 |
| 실시예4 | - | - | - | 94 | - | - | 3 | - | 3 |
| 실시예5 | - | - | - | - | 94 | - | 3 | - | 3 |
| 실시예6 | 90 | - | - | - | - | - | 7 | - | 3 |
| 실시예7 | 82 | - | - | - | - | - | 15 | - | 3 |
| 실시예8 | - | - | - | - | 90 | - | 3 | - | 7 |
| 실시예9 | - | - | - | - | 82 | - | 3 | - | 15 |
| 실시예10 | 50 | - | - | - | 40 | - | 5 | - | 5 |
| 실시예11 | - | 50 | - | - | 40 | - | 5 | - | 5 |
| 실시예12 | - | - | - | - | 40 | 50 | 5 | - | 5 |
| 실시예13 | - | - | - | - | 40 | 47 | 10 | - | 3 |
| 실시예14 | - | - | - | - | 40 | 42 | 3 | - | 15 |
| 비교예1 | 100 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 비교예2 | 50 | - | - | - | 50 | - | - | - | - |
| 비교예3 | 97 | - | - | - | - | - | 3 | - | - |
| 비교예4 | 97 | - | - | - | - | - | - | 3 | - |
| 비교예5 | - | 97 | - | - | - | - | - | - | 3 |
| 비교예6 | - | - | 97 | - | - | - | - | - | 3 |
| 비교예7 | - | 94 | - | - | - | - | - | 3 | 3 |
| 비교예8 | - | - | 94 | - | - | - | - | 3 | 3 |
| 비교예9 | - | - | - | 94 | - | - | - | 3 | 3 |
| 비교예10 | 67 | - | - | - | - | - | - | 3 | 30 |
| 비교예11 | 94 | - | - | - | - | - | - | 3 | HF 3 |
| 비교예12 | 94 | - | - | - | - | - | - | 3 | AF 3 |
MIBK : Methylisobutylketone
MEK : Methylethylketone
NMP : N-methylpyrrolidone
DMAC : Dimethylacetamide
PGMEA : Propylene glycol monomethyl ether acetate
n-BA : n-Butylacetate
DBN : 1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene
[화학식 1]
[화학식 2]
TBAF : Tetrabutylammonium fluoride
HF : Hydrofluoric acid
AF : Ammonium fluoride
실험예
1. 경화 고분자 제거용 조성물의 경화 고분자 용해속도 측정
경화된 실리콘계 수지가 80㎛의 두께로 코팅된 웨이퍼 시료를 2 X 2㎠의 크기로 잘라서 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 12의 경화 고분자 제거용 조성물에 1분간 침지시켰다. 상기 침지시 상기 조성물의 온도는 25℃로 조절하였으며, 교반기를 350rpm의 속도로 회전시켜 교반하였다. 상기 침지시킨 웨이퍼 시료를 꺼내어 IPA로 세정하고 건조시킨 후, SEM으로 경화 실리콘계 수지의 막두께를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실험예
2. 경화 고분자 제거용 조성물의 금속 패드
디펙
(Defect) 확인
알루미늄 패드가 형성된 웨이퍼를 2X2㎠의 크기로 잘라 제조된 시료를 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 12의 경화 고분자 제거용 조성물에 1분간 침지시켰다. 상기 침지시 상기 조성물의 온도는 25℃로 조절하였으며, 교반기를 350rpm의 속도로 회전시켜 교반하였다. 상기 침지시킨 웨이퍼 시료를 꺼내어 IPA로 세정하고 건조시킨 후, 광학현미경으로 알루미늄 패드에 디펙(Defect)여부를 확인하고, 하기 기준으로 평가하여 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
| 경화실리콘용해속도 (㎛/min) |
금속 패드 손상여부 |
|
| 실시예 1 | 21.5 | 손상 없음 |
| 실시예 2 | 22.8 | 손상 없음 |
| 실시예 3 | 19.6 | 손상 없음 |
| 실시예 4 | 21.2 | 손상 없음 |
| 실시예 5 | 18.7 | 손상 없음 |
| 실시예 6 | 28.3 | 손상 없음 |
| 실시예 7 | 35.0 | 손상 없음 |
| 실시예 8 | 25.7 | 손상 없음 |
| 실시예 9 | 36.2 | 손상 없음 |
| 실시예 10 | 22.7 | 손상 없음 |
| 실시예 11 | 25.0 | 손상 없음 |
| 실시예 12 | 24.3 | 손상 없음 |
| 실시예 13 | 34.5 | 손상 없음 |
| 실시예 14 | 46.9 | 손상 없음 |
| 비교예 1 | 0.6 | 손상 없음 |
| 비교예 2 | 0.8 | 손상 없음 |
| 비교예 3 | 1.3 | 손상 없음 |
| 비교예 4 | 1.7 | 손상 없음 |
| 비교예 5 | 10.5 | 손상 없음 |
| 비교예 6 | 9.4 | 손상 없음 |
| 비교예 7 | 16.5 | 손상 없음 |
| 비교예 8 | 15.2 | 손상 없음 |
| 비교예 9 | 12.7 | 손상 없음 |
| 비교예 10 | 62.4 | 손상 |
| 비교예 11 | 2.5 | 손상 |
| 비교예 12 | AF 불용으로 평가 불가 | |
상기 표 2의 결과에서, 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물을 포함하는 실시예 1 내지 14의 경화 고분자 제거용 조성물은 실리콘 용해속도가 우수하고, 금속 패드에 손상을 가하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
반면, 아민 화합물과 불화알킬암모늄을 포함하지 않은 비교예 1 내지 2와, 불화알킬암모늄을 포함하지 않는 비교예 3 내지 4는 실리콘에 대한 용해성을 나타내지 않았으며, 아민화합물을 포함하지 않은 비교예 5 내지 6의 경화 고분자 제거용 조성물은 경화 실리콘에 대한 용해성을 나타냈지만, 용해 속도가 우수하지 못하였다.
아민 화합물을 포함하였으나, 7각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물을 포함한 비교예 7 내지 9의 경화 고분자 제거용 조성물은 비교예 1 내지 6보다 용해속도가 우수하였으나, 실시예 1 내지 14보다는 우수하지 못한 결과를 보였다.
또한, 불화알킬암모늄이 과량으로 첨가된 비교예 10은 용해속도가 매우 우수하였으나, 금속 패드에 손상을 발생시켰으며, 불화알킬암모늄 대신 불산을 사용한 비교예 11은 실리콘에 대한 용해성이 거의 나타나지 않았으며, 불화암모늄을 사용한 비교예 12는 불화암모늄이 용해되지 않는 문제점이 있었음을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 경화 고분자 제거용 조성물은 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물을 포함함으로써, 경화 고분자를 보다 빠르게 용해시키며, 웨이퍼 회로면을 손상시키지 않는다는 것을 알 수 있었다.
Claims (6)
- 불화알킬암모늄, 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물 및 유기용매를 포함하는 경화 고분자 제거용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 불화알킬암모늄은 테트라메틸암모늄플루오라이드, 테트라에틸암모늄플루오라이드, 테트라부틸암모늄플루오라이드, 벤질트리메틸암모늄플루오라이드로 및 테트라부틸암모늄바이플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화 고분자 제거용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물은 하기 화학식 1의 1,5-다이아자바이사이클로[4.3.0]논-5-엔인 것을 특징으로 하는 경화 고분자 제거용 조성물.
[화학식 1]
- 청구항 1에 있어서, 상기 유기용매는 케톤계, 알코올계, 아민계 및 아세테이트계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 경화 고분자 제거용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 경화 고분자 제거용 조성물 총 중량에 대하여, 상기 불화알킬암모늄 0.5 내지 25 중량%, 5각형 고리를 포함하는 이고리식 아민 화합물 0.1 내지 30 중량% 및 경화 고분자 제거용 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 유기용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화 고분자 제거용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 경화 고분자는 실리콘 고분자인 것을 특징으로 하는 경화 고분자 제거용 조성물.
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2015
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