KR20170040477A - 포토레지스트 박리액 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 환원력을 가지는 특정 화합물에 의해 변성된 포토레지스트의 제거 속도를 향상시키고 기판 상에 잔류하는 포토레지스트 없도록 높은 박리력을 가지는 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 환원력을 가지는 특정 화합물을 포함함으로써, 변성된 포토레지스트의 제거 속도를 향상시키고 기판 상에 잔류하는 포토레지스트가 없도록 높은 박리력을 가지는 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
포토리소그래피 공정은 마스크(mask)에 설계된 패턴을 가공할 박막이 형성된 기판 상에 전사시키는 일련의 사진 공정이다. 포토리소그래피 공정은 집적회로, 고집적회로 등을 제조하는데 이용된다.
포토리소그래피 공정에서는 감광성 물질인 포토레지스트를 박막이 형성된 유리 기판 상에 도포(coating)하고, 상기 포토레지스트가 도포된 기판 상에 마스크를 배치하고 노광(exposure)한 후, 상기 포토레지스트를 현상(develop)하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 박막은 예를 들어, 금속막, 절연막 등 일 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 습식 또는 건식으로 에칭하여 미세 회로 패턴을 전사하여 식각할 수 있다. 이후 불필요해진 포토레지스트 패턴을 포토레지스트 패턴 제거용 조성물인 박리제(stripper)를 이용하여 제거하는 공정으로 진행된다.
그 중에서 디스플레이 및 반도체용 전극회로를 형성하는 공정에서 이용되는 포토레지스트 박리액은 저온에서 짧은 시간 내에 포토레지스트를 박리할 있어야 하며, 세척(rinse)후 기판 상에 포토레지스트 잔류물을 남기지 않아야 하고, 동시에 유기 절연막 및 금속 배선에 대한 손상 없이 박리할 수 있는 능력을 가져야 한다. 상기 포토레지스트 박리액은 기본적으로 알칸올 아민 화합물, 알킬렌글리콜 알킬에테르 화합물, 비양자성 극성 용매 및 부식방지제와 같은 유기화합물을 포함할 수 있다. 상기와 같은 다양한 박리액 조성물들은 구성 성분과 조성물의 함량비에 따라 포토레지스트 박리성, 금속 부식성, 박리 후의 세정 공정의 다양성, 작업 재현성, 보관 안정성 및 경제성의 현저한 차이를 가져올 수 있다. 따라서 다양한 공정 조건에 대하여 적합한 성능을 가지는 경제적인 포토레지스트 박리액 조성물의 개발이 계속 요구되고 있다.
특히, 최근 미세 회로 패턴이 증가되면서 패턴화된 포토레지스트 막을 마스크로 하여 상기 도전성 금속막이나 절연막을 건식 또는 습식으로 에칭하여 미세 회로 패턴의 포토레지스트 하부층에 전사하는 공정 및 불필요해진 포토레지스트 층을 박리액으로 제거하는 공정이 무엇보다 중요하게 진행된다. 건식 또는 습식으로 에칭하는 과정에서 포토레지스트는 변성 과정을 겪게 되고 기존에 사용하던 박리액 조성물로는 박리력이 충분하지 않았다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2006-0117667호(특허문헌 1)에는 수용성 유기 아민 화합물, 비점이 적어도 150°C인 양자성 알킬렌글리콜 모노알킬렌에테르 화합물, 극성 비양자성 용매 및 부식방지제를 포함하는 포토레지스트용 스트리퍼 조성물에 관하여 개시하고 있다.
그러나 상기와 같은 스트리퍼 조성물은 가혹한 고온 공정, 건식 식각, 에칭, 및 이온 주입공정에 의해 변질되며, 가교 경화된 포토레지스트막과 식각공정에서 금속성 부산물과 반응하여 생성되는 포토레지스트 식각 잔류물에 대한 박리력 및 금속 배선의 부식방지 성능면에서 충분하지 못하며, 여전히 포토레지스트막이 충분히 제거되지 않고, 이물 및 얼룩이 발생하는 문제가 여전히 남아있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 변성된 포토레지스트의 제거 속도를 향상시킬 수 있는 포토레지스트 박리액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로, 높은 환원력을 가지는 특정의 히드록실아민 화합물을 포함함으로써, 건식 또는 습식 에칭 후에도 변성된 포토레지스트를 신속하게 박리시킬 수 있으며, 기판 상에 잔류하는 포토레지스트가 없도록 이물 및 얼룩이 잔류하지 않는 포토레지스트 박리액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상술한 포토레지스트 박리액 조성물을 이용하여 포토레지스트의 박리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비점이 100°C 이상이며 하기 화학식 1로 표시되는 2차 아민; 알코올 화합물; 비양자성 극성 용매; 및 알칸올 아민 화합물;을 포함하는 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 3 내지 5의 직쇄 또는 분지형 알킬이며, 상기 R1 또는 R2 중에서 적어도 하나는 수소가 아니다.)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민은 N-이소프로필 히드록실아민 또는 N-이소부틸 히드록실아민 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 박리액 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 2차 아민 0.1 내지 10 중량%, 알코올 화합물 30 내지 80 중량%, 비양자성 극성 용매 10 내지 60 중량% 및 알칸올 아민 화합물 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알코올 화합물은 디메틸렌 글리콜 모노에틸에테르(dimethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(diethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노프로필에테르(diethylene glycol monopropyl ether), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether), 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르(dipropylene glycol monoethyl ether), 디프로필렌모노프로필 에테르(dipropylene glycol monopropyl ether), 디프로필렌글리콜 모노부틸 에테르(dipropylene glycol monobutyl ether), 에틸렌 글리콜 프로필에테르 (Ethylene Glycol Propyl Ether), 테트라히드로퓨릴알콜 (Tetrahydrofurylalcohol), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(Ethylene Glycol Mono-tert-butyl Ether)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알칸올 아민 화합물은 모노에탄올 아민(MEA), 모노이소프로판올아민(MIPA), 이미다졸리딘에탄올(IME), 2-아미노-1-프로판올(AP), 아미노이소프로판올(AIP), N-메틸아미노에탄올(N-MAE), 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 아미노에톡시에탄올(AEE), 2-(2-아미노에틸아미노)-1-에탄올, 디에탄올아민(DEA), 1-(2-하이드로에틸)피페라진(HEP) 및 트리에탄올아민(TEA) 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비양자성 극성 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP), N-메틸포름아마이드(NMF), 에틸피롤리돈(NEP), 디메틸이미다졸리디논(DMI), 디메틸설폭사이드(DMSO), N-디메틸프로피온아마이드(DMPA), N, N-디메틸락타아마이드(DMLA), N-메틸프로피온아마이드(NMPA) 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 박리액 조성물은 트리아졸 화합물 및 탈이온수 중에서 선택되는 1종 또는 2종을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 박리액 조성물은 트리아졸 화합물 0.01 내지 5 중량% 및 탈이온수 1 내지 10 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물은 화학식 1로 표시되는 특정의 히드록실아민 화합물을 포함함으로써, 건식 또는 습식 에칭 후에도 변성된 포토레지스트를 신속하게 박리시킬 수 있으며, 기판 상에 이물 및 얼룩이 잔류하지 않아 공정상 효율성을 현저히 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 비점이 100°C 이상인 2차 아민을 사용함으로써, 공정시 포토레지스트 박리액 조성물의 휘발을 감소함으로써, 공정상 효율성을 현저히 증가 시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 박리액 조성물을 이용하여 건식 에칭 공정 후 기판 표면의 전계방사주사전자현미경(Field Emission scanning electron microscope, FE-SEM) 사진을 나타낸 것이다.
이하, 포토레지스트 박리액 조성물에 대하여 바람직한 실시형태 및 물성측정 방법을 상세히 설명한다. 본 발명은 디스플레이 및 반도체 제조에 사용되는 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것으로 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 발명자들은 변성된 포토레지스트의 제거 속도를 향상시킬 수 있는 박리액 조성물을 개발하지 위해 연구한 결과, 비점이 100°C 이상인 특정의 히드록실아민 화합물을 포함함으로써 증가된 환원력으로 포토레지스트 제거에 소모되는 시간을 단축시킬 수 있고, 비점이 높아 공정 중에도 조성물의 휘발을 방지할 수 있으며, 기판 상에 이물 및 얼룩의 잔류를 최소화하여 공정상 효율성을 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 관하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 포토레지스트 박리액 조성물은
비점이 100°C 이상이며 하기 화학식 1로 표시되는 2차 아민; 알코올 화합물; 비양자성 극성 용매; 및 알칸올 아민 화합물;을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 3 내지 5의 직쇄 또는 분지형 알킬이며, 상기 R1 또는 R2 중에서 적어도 하나는 수소가 아니다.)
상기 R1 및 R2가 모두 수소인 히드록실아민이거나, 상기 R1 및 R2가 모두 알킬인 3차 아민의 경우 종래 박리액 조성물의 박리력 향상시키기 위하여 채용되었으나, 비점이 낮아 휘발성이 높고, 조성물의 안정성이 저하되어 박리력이 충분히 향상되지 않는 문제가 남아있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민을 채택하였다. 상기 화학식 1로 표시되는 특정의 히드록실아민 화합물은 강한 친핵성 물질로 건식 식각에 의해 변성된 포토레지스트를 제거하는데 용이하다. 또한, 비점이 100℃ 이상, 바람직하게는 비점이 100내지 200℃으로 공정 중에 박리액 조성물이 휘발되는 문제가 발생하지 않아 효과적이다.
건식 식각 공정을 거친 포토레지스트는 카르복실기 그룹을 갖게되고, 상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민의 강한 친핵성의 특성에 의해 변성된 포토레지스트의 카르복실기 그룹과 반응하게 된다. 이 반응물은 알칼리 상태에서 쉽게 용해되는 타입으로 바뀌게 되어 변성된 포토레지스트 제거력을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 건식 공정을 거친 포토레지스트가 하부막의 금속들과 메탈 할라이드(metal-halide)을 형성하게 되고, 상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민의 강한 환원력에 의해 메탈 할라이드는 환원반응을 거치게 되며, 이러한 반응에 의해서 변성된 포토레지스트는 박리가 용이한 상태가 되어 포토레지스트 제거에 소모되는 시간을 단축시킬 수 있으며, 박리력을 향상시켜 공정 효율을 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 휘발성 및 조성물 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 2차 아민의 함량은 제한되지 않으나, 0.1 내지 10 중량% 포함할 수 있다. 보다 바람직하게 0.1 내지 5 중량% 포함할 수 있다. 상술한 범위로 포함함으로써, 박리력을 향상시켜 포토레지스트 제거 시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 휘발성 및 안정성이 증가되는 장점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 박리력 향상이 미미하여 포토레지스트 제거에 오랜 시간이 소요되고, 기판 상에 이물 및 얼룩 등이 잔류하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 10 중량% 초과일 경우에는 하부막이 부식되는 문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물은 알코올 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 알코올 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민과의 조합으로 변성된 포토레지스트의 박리력을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 알코올 화합물은 당해 기술분야에 자명하게 공지된 알코올 화합물이면 제한되지 않으나, 예를 들면, 디메틸렌 글리콜 모노에틸에테르 (dimethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(diethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노프로필에테르(diethylene glycol monopropyl ether), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether), 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르(dipropylene glycol monoethyl ether), 디프로필렌모노프로필 에테르(dipropylene glycol monopropyl ether), 디프로필렌글리콜 모노부틸 에테르(dipropylene glycol monobutyl ether), 에틸렌 글리콜 프로필에테르 (Ethylene Glycol Propyl Ether), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(Ethylene Glycol Mono-tert-butyl Ether), 및 테트라히드로퓨릴알콜 (Tetrahydrofurylalcohol) 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
보다 바람직하게, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르(diethylene glycol monomethyl ether), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol mono-tert-butyl ether), 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol mono-tert-butyl ether) 및 테트라 에틸하이드로 퓨릴알콜(Tetrahydrofurylalcohol) 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알코올 화합물은 포토레지스트 박리액 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 80중량% 포함할 수 있다. 보다 바람직하게 40 내지 70중량% 포함할 수 있다. 상술한 범위로 포함됨으로써, 변성된 포토레지스트에 대한 박리력을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 알코올 화합물의 함량이 30 중량% 미만일 경우에는 변성된 포토레지스트에 대한 박리력이 저하되어 기판에 얼룩 또는 이물이 잔류할 우려가 있으며, 80 중량% 초과일 경우에는 공통 전극 하부의 유기 절연막에 대한 손상이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물은 알칸올 아민 화합물을 포함할 수 있다. 상기 알칸올 아민 화합물은 변성된 포토레지스트의 표면 중 비교적 약한 부분에 작용함으로써 용제 성분의 침투를 용이하게 하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 알칸올 아민 화합물은 당해 기술분야에 자명하게 공지된 화합물이며 제한되지 않는다. 예를 들면, 모노에탄올아민(MEA), 이미다졸리딘 에탄올(IME), 모노이소프로판올아민(MIPA), 아미노이소프로판올(AIP), 2-아미노-1-프로판올, N-메틸아미노에탄올(N-MAE), 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 아미노에톡시에탄올(AEE), 2-(2-아미노에틸아미노)-1-에탄올, 디에탄올 아민(DEA), 1-(2-하이드로에틸)피페라진(HEP) 및 트리에탄올 아민(TEA)중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
보다 바람직하게, 모노에탄올아민(MEA), 트리에탄올 아민(TEA),1-(2-하이드로에틸)피페라진(HEP), 아미노에톡시에탄올(AEE), 디에탄올 아미(DEA), 모노이소프로판올아민(MIPA) 및 N-메틸아미노에탄올(N-MAE) 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칸올 아민 화합물은 포토레지스트 박리액 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게 3 내지 15 중량% 포함할 수 있다. 상술한 범위로 포함됨으로써, 변성된 포토레지스트에 대한 박리력을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 알칸올 아민 화합물의 함량이 1 중량% 미만일 경우에는 변성된 포토레지스트에 대한 박리력이 저하되어 기판에 얼룩 또는 이물이 잔류할 우려가 있으며, 30 중량% 초과일 경우에는 포토레지스트 하부의 알루미늄 및 구리 배선의 부식이 발생할 우려가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물은 비양자성 극성용매를 포함할 수 있다. 상기 비양자성 극성용매는 포토레지스트 패턴을 단위 분자로 분리시켜 포토레지스트 박리액에 용해시킬 수 있다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민 및 알칸올 아민 화합물이 포토레지스트 내부로 침투하여 패턴을 제거하는 것을 보조할 수 있으며, 공정 중의 휘발성을 제어하여 조성물의 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 비양자성 극성용매는 당해 기술분야에 자명하세 공지된 화합물이면 제한되지 않는다. 예를 들면, N-메틸피롤리돈(NMP), N-메틸포름아마이드(NMF), 에틸피롤리돈(NEP), 디메틸이미다졸리디논(DMI), 디메틸설폭사이드(DMSO), N-디메틸프로피온아마이드(DMPA), N, N-디메틸락타아마이드(DMLA) 및 N-메틸프로피온아마이드(NMPA) 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
보다 바람직하게 디메틸설폭사이드(DMSO),N-메틸포름아마이드(NMF), N-메틸피롤리돈(NMP), N-디메틸프로피온아마이드(DMPA), 에틸피롤리돈(NEP) 및 디메틸이미다졸리디논(DMI) 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비양자성 극성용매는 포토레지스트 박리액 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 60 중량% 포함할 수 있다. 보다 바람직하게 20 내지 50 중량% 포함할 수 있다. 상술한 범위로 포함됨으로써, 변성된 포토레지스트에 대한 용해력이 증가되어 박리 속도를 현저히 증가시킬 수 있다.
상기 비양자성 극성용매의 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 포토레지스트에 대한 용해력이 저하되어 포토레지스트의 박리력이 저하될 우려가 있으며 60 중량% 초과일 경우에는 공통전극 하부의 유기 절연막에 대한 손상이 증가될 우려가 있다.
본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물은 상기 성분 외에 이 분야에 잘 알려진 수계 또는 비수계 조성물일 수 있으므로, 포토레지스트 박리액 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 탈이온수를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 1 내지 10 중량% 포함할 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일 실시양태로서 포토레지스트 박리액 조성물은 비점이 100°C 이상인 2차 아민 0.5 내지 5중량%; 알코올 화합물 40 내지 70중량%; 비양자성 극성 용매 25 내지 50중량%; 알칸올 아민 화합물 3 내지 10중량%; 및 잔부의 탈이온수를 포함함으로써 고온에서 하드베이크하는 시간을 현격히 감소시킬 수 있는 동시에 유기 절연막의 손상을 최소화할 수 있는 점에서 유리할 수 있다. 특히 비점이 100°C 이상인 2차 아민은 조성물 내에 함께 사용되는 알코올 화합물 및 알칸올 아민 화합물과 수소결합을 형성하여 고온에서 휘발량을 최소화할 수 있고, 휘발의 억제를 통해 포토레지스트를 신속하게 제거할 수 있으며, 얼룩이 남지 않아 신뢰성을 높일 수 있어 특히 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물은 상기 성분 외에 필요에 따라 1종 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 부식방지제로 트리아졸 화합물일 수 있다. 상기 트리아졸 화합물은 당해 기술분야에 자명하게 공지된 화합물이면 제한되지 않으며, 구체적으로 벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 카복시벤조트리아졸, 1-하이드록실벤조트리아졸, 니트로벤조트리아졸, 디하이드록실프로필벤조트리아졸 등을 예로 들 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 1-하이드록실벤조트리아졸 또는 디하이드록실프로필벤조트리아졸이 본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물과 상호작용하여 휘발성을 보다 효과적으로 감소시키고 포토레지스트 제거시 얼룩이 남지않는 점에서 더욱 유리할 수 있다.
상기 포토레지스트 박리액 조성물에서 상기 트리아졸 화합물은 0.01 내지 5 중량% 포함할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 박리액 조성물을 처리하는 포토레지스트의 박리방법을 제공할 수 있다.
상기 포토레지스트의 박리 방법은 유기절연막, 금속 배선, 또는 금속 배선과 무기 재료층을 포함하는 기판상에 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판을 에칭 처리하고, 상기 포토레지스트 박리액 조성물로 박리(stripping)하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트용 박리액 조성물을 이용하여 미세회로 패턴이 새겨진 기판으로부터 포토레지스트를 박리하는 방법은 많은 양의 박리액에 박리하고자 하는 기판을 동시에 여러 장 침지(dipping)하는 딥 방식과 한장씩 박리액을 기판에 스프레이(분무)시켜 포토레지스트를 제거하는 매엽식 방식 모두 사용할 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다
본 발명의 포토레지스트용 박리액 조성물을 이용하여 박리할 수 있는 포토레지스트의 종류로는 예를 들어, 포지티브형 포토레지스트, 네가티브형 포토레지스트, 포지티브형/네가티브형 겸용 포토레지스트(dual tone photoresist)를 포함할 수 있고, 그 구성 성분에 제한이 없으나, 특히 효과적으로 적용될 수 있는 포토레지스트는 노볼락계 페놀 수지와 디아조나프토퀴논을 포함하는 광 활성 화합물로 구성된 포토레지스트일 수 있다.
상기 포토레지스트 박리액 조성물을 적용할 수 있는 금속 배선은 예를 들어, 하부막으로 Au/Al/Ni/Cr 사중막과 Cu/이종금속합금, 은 또는 은 합금 등을 포함하는 것일 수 있으며, 이는 p 전극 및 n 전극으로 사용할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 박리액 조성물을 처리하여 제조되는 액정표시장치 또는 반도체 소자를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명은 상술한 바와 같은 박리 방법을 포함하여 통상적인 방법으로 제조되는 액정 표시 장치 또는 반도체 소자, 즉, p-n 접합(Junction) 소자를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 포토레지스트 박리액 조성물에 대하여 바람직한 실시형태 및 물성 측정 방법에 관하여 상세히 설명한다.
물성측정
1) 포토레지스트 박리 속도 평가
하기 표 1과 같이 제조된 포토레지스트 박리액 조성물에 대하여 포토레지스트 박리 성능을 평가하기 위해, 유리 기판에 포토레지스트 조성물을 1.5μm의 두께로 도포한 후 160°C 및 170°C 에서 각각 10분 간 하드 베이크(hard bake;H/B)를 함으로써, 실험 시편을 준비하였다. 60°C 온도가 유지되는 매엽식 분무형태의 박리 장비를 이용하여 0.4kgf의 분무 압력 조건하에서 포토레지스트가 박리액에 의해 완전히 박리되는데 걸리는 시간을 측정하였으며, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
2) 절연막 손상 평가
유리 기판에 포토레지스트 조성물을 1.5μm의 두께로 도포한 후 160°C 및 170°C 에서 각각 10분간 하드 베이크(hard bake)를 함으로써, 실험 시편을 준비하였다. 60°C 온도가 유지되는 매엽식 분무형태의 박리 장비를 이용하여 0.4kgf의 분무 압력 조건하에서 포토레지스트가 박리액에 의해 완전히 박리 후 건조된 시편을 200배율의 광학 현미경과 10K~50K 배율의 FE-SEM으로 절연막 손상 정도를 확인하였다. 확인 후 절연막 손상 정도에 따라 절연막 손상이 없을 경우, “양호”로, 절연막 손상이 발견될 경우, “불량”으로 기재하였다.
3) 휘발량
포토토레지스트 조성물의 휘발량을 확인하기 위해 1L 비커에 포토레지스트 조성물 500g 투입 후 항온상태의 수조에 보관하여 48시간 후의 무게를 측정하여 휘발량을 확인하였다. 휘발량의 정도가 20% 이상일 경우,”과다”라고 표기하였으며 20% 미만일 경우 “적정”이라고 표기하였다.
[실시예 1-16, 비교예 1-5]
하기 표 1에 기재된 성분 및 조성을 혼합하여 포토레지스트 박리액 조성물을 제조하였다. 이때, 혼합은 상온에서 진행하였으며, 충분히 용해될 수 있도록 1시간 이상 혼합한 뒤 테프론 필터에 의해 필터링하여 사용하였다.
[표 1]
<화학식 1로 표시되는 2차 아민>
IPHA: 이소프로필 히드록실아민 (비점 : 104℃)
IBHA: 이소부틸 히드록실아민 (비점 :129℃)
<알코올 화합물>
MDG: 디에틸렌글리콜모노메틸 에테르
BDG : 디에틸렌글리콜모노부틸 에테르
EDG: 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르
THFA : 테트라에틸하이드로퓨릴알코올
EGtBE: 에틸렌글리콜 모노부틸에테르
DGtBE:디에틸렌글리콜 모노부틸에테르
<비양자성 극성용매>
DMSO: 디메틸설폭사이드
NMP : N-메틸피롤리돈
DMPA : N-디메틸프로피온아마이드
DMLA : N-디메틸락타아마이드
NEP : 에틸피롤리돈
DMI : 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논
<알칸올 아민 화합물>
MEA : 모노에탄올아민
MIPA: 모노이소프로판올아민
AEE: 2-(2-아미노에톡시)-1-에탄올
DEA : 디에탄올아민
TEA : 트리에탄올아민
NMEA : N-메틸아미노에탄올
HEP : 1-(2-하이드로에틸)피페라진
<첨가제>
CHDM: 1,4-사이클로헥산디메탄올
TT: 톨리트리아졸.
<기타 아민>
DEHA : N,N-디에틸 히드록실아민(비점 : 127℃)
HA : 히드록실 아민(비점 : 70℃)
[표 2]
상기 표 2 및 도 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 포토레지스트 박리액 조성물은 건식 에칭에 의하여 변성된 포토레지스트에 대하여 박리력이 현저히 우수함을 확인할 수 있었다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민의 강한 친핵성과 환원력에 의하여 단시간에 변성된 포토레지스트를 제거할 수 있었으며 유기 절연막에 대한 손상이 발생하지 않았음을 알 수 있었다.
비교예 1, 2, 4의 경우 160℃에서 하드베이크한 시편의 포토레지스트 제거에 소요되는 시간이 60초로 실시예들 보다 약 6배 이상의 시간이 더 소요되는 것으로 나타났으며, 170℃에서 하드베이크한 시편의 역시 약 4배 이상의 시간이 더 소요되는 것으로 나타났다. 또한, 비교예 2와 같이 과량의 알코올 화합물을 사용할 경우, 유기 절연막의 손상이 발생하는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 포토레지스트 박리액 조성물에 의하면 유기 절연막의 손상 없이 포토레지스트를 신속하게 제거 할 수 있으며, 제거시 이물 및 얼룩이 남지 않아 공정의 효율성 및 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서, 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
Claims (8)
- 비점이 100°C 이상이고 하기 화학식 1로 표시되는 2차 아민; 알코올 화합물; 비양자성 극성 용매; 및 알칸올 아민 화합물;을 포함하는 포토레지스트 박리액 조성물.
[화학식 1]
(상기 화학식 1의 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 3 내지 5의 직쇄 또는 분지형 알킬이며, 상기 R1 또는 R2 중에서 적어도 하나는 수소가 아니다.) - 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 2차 아민은 N-이소프로필 히드록실아민 또는 N-이소부틸 히드록실아민 중에서 선택되는 1종 또는 2종인 포토레지스트 박리액 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 포토레지스트 박리액 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는
2차 아민 0.1 내지 10 중량%, 알코올 화합물 30 내지 80 중량%, 비양자성 극성 용매 10 내지 60 중량% 및 알칸올 아민 화합물 1 내지 30 중량%를 포함하는 포토레지스트 박리액 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 알코올 화합물은 디메틸렌 글리콜 모노에틸에테르(dimethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르(diethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌글리콜 모노프로필에테르(diethylene glycol monopropyl ether), 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(diethylene glycol monobutyl ether), 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르(dipropylene glycol monomethyl ether), 디프로필렌글리콜 모노에틸에테르(dipropylene glycol monoethyl ether), 디프로필렌모노프로필 에테르(dipropylene glycol monopropyl ether), 디프로필렌글리콜 모노부틸 에테르(dipropylene glycol monobutyl ether), 에틸렌 글리콜 프로필에테르 (Ethylene Glycol Propyl Ether), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(Ethylene Glycol Mono-tert-butyl Ether), 및 테트라히드로퓨릴알콜(Tetrahydrofurylalcohol)중에서 1종 또는 2종 이상 선택되는 포토레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 알칸올 아민 화합물이 모노에탄올 아민(MEA), 모노이소프로판올아민(MIPA), 이미다졸리딘 에탄올(IME), 2-아미노-1-프로판올, 아미노이소프로판올(AIP), N-메틸아미노에탄올(N-MAE), 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 아미노에톡시에탄올(AEE), 2-(2-아미노에틸아미노)-1-에탄올, 디에탄올 아민(DEA), 1-(2-하이드로에틸)피페라진(HEP) 및 트리에탄올 아민(TEA) 중에서 1종 또는 2종 이상 선택되는 포토레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 비양자성 극성 용매가 N-메틸피롤리돈(NMP), N-메틸포름아마이드(NMF), 에틸피롤리돈(NEP), 디메틸이미다졸리디논(DMI), 디메틸설폭사이드(DMSO), N-디메틸프로피온아마이드(DMPA), N, N-디메틸락타아마이드(DMLA) 및 N-메틸프로피온아마이드(NMPA) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 포토레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 포토레지스트 박리액 조성물은 트리아졸 화합물 및 탈이온수 중에서 선택되는 1종 또는 2종을 더 포함하는 포토레지스트 박리액 조성물. - 제 7항에 있어서,
상기 포토레지스트 박리액 조성물은 트리아졸 화합물 0.01 내지 5 중량% 또는 탈이온수 1 내지 10 중량%를 더 포함하는 포토레지스트 박리액 조성물.
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