KR20220150134A - 포토레지스트 박리 조성물과 이를 이용하는 반도체 소자 및 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

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김문영
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Abstract

포토레지스트 박리 조성물은 극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함한다. 반도체 소자를 제조하기 위하여, 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 박리 조성물을 상기 포토레지스트 패턴에 인가한다. 반도체 패키지를 제조하기 위하여, 기판 상에 복수의 비아홀을 포함하는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 한다. 상기 복수의 비아홀 내에 금속을 함유하는 복수의 도전성 포스트를 형성하고, 상기 포토레지스트 박리 조성물을 상기 포토레지스트 패턴에 인가하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 복수의 도전성 포스트 각각의 사이의 공간에서 상기 기판 상에 반도체 칩을 부착한다.

Description

포토레지스트 박리 조성물과 이를 이용하는 반도체 소자 및 반도체 패키지의 제조 방법 {Composition for removing photoresist and methods of manufacturing semiconductor device and semiconductor package}
본 발명의 기술적 사상은 포토레지스트 박리 조성물과 이를 이용하는 반도체 소자 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 단위 소자 제조 공정에 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하기 위한 포토레지스트 박리 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 패키지 제조 공정에서 포토레지스트 패턴을 다양한 용도로 사용된 후, 상기 포토레지스트 패턴을 다시 제거할 필요가 있다. 상기 포토레지스트 패턴을 제거할 때, 주변의 금속 함유 구조물에 부식 등과 같은 악영향을 미치지 않으면서 상기 포토레지스트 패턴의 잔류물이 남지 않도록 깨끗하게 제거할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 단위 소자의 제조 공정에서 사용된 포토레지스트 패턴을 그 주변의 금속 함유 구성 요소들에 부식 등과 같은 악영향을 미치지 않고 깨끗하게 제거할 수 있는 포토레지스트 박리 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 단위 소자의 제조 공정에서 사용된 포토레지스트 패턴을 그 주변의 금속 함유 구조물에 부식 등과 같은 악영향을 미치지 않고 깨끗하게 제거함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 제조 방법 및 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 포토레지스트 박리 조성물은 극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서는 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함하는 포토레지스트 박리 조성물을 상기 포토레지스트 패턴에 인가하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 반도체 패키지의 제조 방법에서는 기판 상에 복수의 비아홀을 포함하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 복수의 비아홀 내에 금속을 함유하는 복수의 도전성 포스트를 형성한다. 극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함하는 포토레지스트 박리 조성물을 상기 포토레지스트 패턴에 인가하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거한다. 상기 복수의 도전성 포스트 각각의 사이의 공간에서 상기 기판 상에 반도체 칩을 부착한다. 상기 반도체 칩 및 상기 복수의 도전성 포스트 각각의 사이의 공간에서 상기 반도체 칩을 몰딩하는 몰딩층을 형성한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 포토레지스트 박리 조성물을 반도체 소자의 제조 공정 또는 반도체 패키지의 제조 공정에 사용하였을 때, 제거 대상의 포토레지스트 패턴과 함께 금속 함유 구조물이 상기 포토레지스트 박리 조성물에 노출되어도 상기 금속 함유 구조물의 상기 포토레지스트 박리 조성물에 의한 부식이 억제됨으로써 상기 금속 함유 구조물의 손상을 방지할 수 있으며, 통상의 박리 조성물로는 제거하기 어려운 가교된 상태의 네가티브 타입 포토레지스트 패턴 또는 매우 두꺼운 포토레지스트 패턴도 잔류물을 남기지 않고 깨끗하게 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토레지스트 박리 조성물을 사용함으로써 반도체 소자의 제조 공정 및 반도체 패키지의 제조 공정에서 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 2a 내지 도 2m은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물은 극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에서, 상기 극성 유기 용매는 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 표면에 접촉되었을 때 상기 포토레지스트 패턴의 표면의 젖음성(wettability)을 향상시키는 역할과, 상기 포토레지스트 패턴 내부로 침투하여 상기 포토레지스트 패턴을 팽윤(swelling) 시키는 역할과, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에 의해 분해된 상기 포토레지스트 패턴의 분해 결과물을 용해시키는 역할을 할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 극성 유기 용매는 디메틸설폭사이드(DMSO) 등의 설폭사이드류 용매; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르(EGEE), 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 글리콜에테르류 용매; 디메틸술폰, 디에틸술폰, 테트라메틸렌술폰 등의 술폰류 용매; 설포란; N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N-에틸-2-피롤리돈 등의 락탐류 용매; 감마-부티로락톤 등의 락톤류 용매; 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(DMI) 등의 이미다졸리디논류 용매; 아세트아마이드, N-메틸포름아마이드, N,N-디메틸포름아마이드, N,N-디메틸 아세트아마이드, N,N-디메틸프로피온아마이드, N,N-비스(2-하이드록시에틸)포름아마이드 등의 아마이드류 용매; 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 극성 유기 용매는 디메틸설폭사이드, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, N-메틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 극성 유기 용매는 디메틸설폭사이드와 N-메틸-2-피롤리돈과의 조합으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 극성 유기 용매 내에서 디메틸설폭사이드와 N-메틸-2-피롤리돈의 부피비는 약 7:3 내지 9:1일 수 있으나, 상기 예시한 바에 한정되는 것은 아니다.
상기 극성 유기 용매는 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로 약 65 중량% 내지 약 90 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 극성 유기 용매의 함량이 65 중량% 미만인 경우에는 상기 포토레지스트 박리 조성물에 의한 포토레지스트 패턴의 용해도가 저하되어 포토레지스트 패턴이 깨끗하게 제거되지 않을 수 있다. 상기 극성 유기 용매의 함량이 90 중량%를 초과하는 경우에는 상기 포토레지스트 박리 조성물을 구성하는 다른 구성 성분의 함량이 상대적으로 감소되어 포토레지스트 패턴의 박리 성능이 저하되거나 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 주변에 있는 금속 함유 구조물의 부식 현상이 나타날 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에서, 상기 수산화 알킬 암모늄은 제거 대상의 포토레지스트 패턴 내부로 침투하여 상기 포토레지스트 패턴을 구성하는 분자들의 결합을 파괴하고 분해하는 역할을 할 수 있다.
상기 수산화 알킬 암모늄은 C1-C4의 알킬기를 포함하는 테트라 알킬 암모늄하이드록사이드로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 수산화 알킬 암모늄은 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH), 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAH), 또는 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(TBAH)로 이루어질 수 있으나, 상기 예시한 바에 한정되는 것은 아니다.
상기 수산화 알킬 암모늄은 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 수산화 알킬 암모늄의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 상기 포토레지스트 박리 조성물에 의한 포토레지스트 패턴의 박리 성능이 저하될 수 있다. 상기 수산화 알킬 암모늄의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 주변에 있는 금속 함유 구조물의 부식 현상이 나타날 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에서, 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민은, 상기 수산화 알킬 암모늄의 역할과 유사하게, 제거 대상의 포토레지스트 패턴 내부로 침투하여 상기 포토레지스트 패턴을 구성하는 분자들의 결합을 파괴하고 분해하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민은 상기 포토레지스트 패턴의 박리를 촉진하는 역할을 할 수 있다.
상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민은 에틸아민, 이소프로필아민, 디메틸부틸아민(DMBA), 디이소프로필에틸아민(diisopropylethylamine), 및 지방족 폴리아민으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 지방족 폴리아민은 적어도 2 개의 아미노기, 예를 들면 2 개 내지 10 개의 아미노기를 가지는 아민 화합물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 지방족 폴리아민은 적어도 3 개 내지 5 개의 아미노기를 가지는 아민 화합물로 이루어질 수 있다.
상기 지방족 폴리아민은 선형 또는 분기형 탄화수소기를 가지는 폴리아민으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 지방족 폴리아민은 에틸렌디아민(EDA), 디메틸아미노에틸메틸아민, 1,2-프로필렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, 1,4-부탄디아민, 1,3-디아미노펜탄, 헥사메틸렌디아민, 2-메틸-펜타메틸렌디아민, 네오펜탄디아민, (2,2,4)-트리메틸헥사메틸렌디아민(TMD), (2,4,4)-트리메틸헥사메틸렌디아민(TMD), 1,6-헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라민(TETA), 테트라에틸렌펜타민(TEPA), 펜타에틸렌 헥사민, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민은 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 상기 포토레지스트 박리 조성물에 의한 포토레지스트 패턴의 박리 성능이 저하될 수 있다. 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 주변에 있는 금속 함유 구조물의 부식 현상이 나타날 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에서, 상기 1가 알코올은 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 표면에 접촉되었을 때 상기 포토레지스트 패턴의 표면의 표면 장력을 낮추고 젖음성을 향상시켜 상기 포토레지스트 패턴의 분해 속도를 증가시키는 역할과, 상기 포토레지스트 패턴 내부로 침투하여 상기 포토레지스트 패턴을 팽윤시키는 역할과, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에 의해 분해된 상기 포토레지스트 패턴의 분해 결과물의 용해 속도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 1가 알코올은 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH), 프로판올, 부탄올, 이소프로필알코올(IPA), 이소부탄올, 에틸렌글리콜(EG), 프로필렌글리콜(PG), 벤조트리아졸(BTA), 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 상기 예시한 바에 한정되는 것은 아니다.
상기 1가 알코올은 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 1가 알코올의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 상기 포토레지스트 박리 조성물에 의한 포토레지스트 패턴의 용해 속도가 충분하지 않아 비교적 큰 두께를 가지는 포토레지스트 패턴, 예를 들면 약 50 μm 내지 약 400 μm의 두께를 가지는 포토레지스트 패턴의 리프트오프(lift-off)가 발생될 수 있다. 이와 같이 리프트오프된 포토레지스트 패턴 조각들은 제거 대상의 상기 포토레지스트 패턴을 지지하고 있던 기판 상에 부유되어 있거나 분리된 상태로 잔존함으로써 상기 기판상의 단위 소자들을 물리적으로 손상시키는 원인이 될 수 있다. 상기 1가 알코올의 함량이 15 중량%를 초과하는 경우에는 상기 포토레지스트 박리 조성물을 구성하는 다른 구성 성분의 함량이 상대적으로 감소되어 포토레지스트 패턴의 박리 성능이 저하되거나 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 주변에 있는 금속 함유 구조물의 부식 현상이 나타날 수 있다.
비교예로서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에 에틸렌 글리콜 등과 같은 2가 알코올, 또는 글리세린(glycerin) 등과 같은 3가 알코올이 포함되는 경우에는, 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 표면 장력을 증가시켜 상기 포토레지스트 패턴의 젖음성을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 상기 2가 알코올 또는 상기 3가 알코올은, 상기 1가 알코올과 달리, 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 표면 용해 속도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물은 부식 방지제를 더 포함할 수 있다.
상기 부식 방지제는 제거 대상의 포토레지스트 패턴의 주변에 있는 금속 함유 구조물의 부식을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 부식 방지제는 아졸계 화합물, 다가 알코올 화합물, 및 하이드록실아민으로부터 선택되는 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 아졸계 부식 방지제는 벤조트리아졸, 톨리트리아졸(tolytriazole), 카르복실릭벤조트리아졸, 1,2,3,4-테트라졸, 5-아미노 테트라졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 6-아미노퓨린, 아데닌 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 다가 알코올류 부식 방지제는 자일리톨, 솔비톨, 피로갈롤, 카테콜, 글리콜산, 갈산, 글리옥시산, 살리실산, 아스코르브산, 1,4-시클로헥산디올, 메틸갈레이트(methyl gallate) 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 하이드록실아민류 부식 방지제는 디에틸하이드록실아민으로 이루어질 수 있다.
상기 부식 방지제는 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.001 중량% 내지 약 1 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물은 물을 더 포함할 수 있다. 상기 물은 순수(deionized water)일 수 있다.
상기 포토레지스트 박리 조성물이 상기 극성 유기 용매, 상기 수산화 알킬 암모늄, 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 상기 1가 알코올, 및 상기 물로 이루어지는 경우, 상기 포토레지스트 박리 조성물 내에서 물의 함량은 상기 극성 유기 용매, 상기 수산화 알킬 암모늄, 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 상기 1가 알코올 각각의 함량을 제외한 잔량일 수 있다.
상기 포토레지스트 박리 조성물이 상기 극성 유기 용매, 상기 수산화 알킬 암모늄, 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 상기 1가 알코올, 상기 부식 방지제, 및 상기 물로 이루어지는 경우, 상기 포토레지스트 박리 조성물 내에서 물의 함량은 상기 극성 유기 용매, 상기 수산화 알킬 암모늄, 상기 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 상기 1가 알코올, 및 상기 부식 방지제 각각의 함량을 제외한 잔량일 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 1의 공정 P110에서, 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
상기 기판은 캐리어 기판 또는 반도체 기판을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 상기 캐리어 기판은 유리, 폴리이미드, 폴리(에테르에테르케톤)(poly(etheretherketone), PEEK), 폴리(에테르술폰)(poly(ethersulfone), PES), 폴리(페닐렌 설파이드)(poly(phenylene sulfide), PPS) 등으로 이루어질 수 있다. 상기 반도체 기판은 실리콘(Si), 저머늄(Ge) 등과 같은 반도체 원소, 또는 SiC(silicon carbide), GaAs(gallium arsenide), InAs(indium arsenide), InP (indium phosphide) 등과 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시예들에서, 상기 포토레지스트 패턴은 가교 결합 반응에 의해 경화된 네가티브 타입 포토레지스트 패턴으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 포토레지스트 패턴은 (메트)아크릴레이트 공중합체, 스티렌계 공중합체, 노볼락 수지 등을 베이스로 하는 염기 가용성 수지(바인더 수지)와, 가교제와, 광-라디칼 발생제를 포함하는 네가티브 타입 포토레지스트를 이용하여 형성된 포토레지스트막의 적어도 일부 영역에서 노광에 의해 가교 반응이 이루어짐으로써 얻어진 경화된 포토레지스트 패턴일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 포토레지스트 패턴은 약 50 μm 내지 약 400 μm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 포토레지스트 패턴은 약 100 μm 내지 약 300 μm의 두께를 가질 수 있다.
상기 기판 상에는 상기 포토레지스트 패턴에 인접하게 배치된 금속 함유 구조물이 형성되어 있을 수 있다. 상기 금속 함유 구조물은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.
도 1의 공정 P120에서, 공정 P110에서 형성한 포토레지스트 패턴의 표면에 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물인 극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함하는 포토레지스트 박리 조성물을 인가할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 포토레지스트 패턴의 표면에 상기 포토레지스트 박리 조성물을 인가하기 위하여 딥핑(dipping), 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 등과 같은 공정을 이용할 수 있으나, 상기 포토레지스트 박리 조성물의 인가 방법이 상기 예시한 바에 한정되는 것은 아니다.
상기 포토레지스트 패턴의 표면에 상기 포토레지스트 박리 조성물을 인가하는 동안, 상기 금속 함유 구조물도 상기 포토레지스트 박리 조성물에 노출될 수 있다.
도 1의 공정 P130에서, 상기 포토레지스트 박리 조성물이 포토레지스트 패턴에 접촉하고 있는 상태에서 상기 포토레지스트 박리 조성물을 이용하여 상기 포토레지스트 패턴의 젖음성(wettability)을 증가시킬 수 있다.
상기 포토레지스트 박리 조성물에 포함된 구성 요소들 중 특히 극성 유기 용매 및 1가 알코올이 상기 포토레지스트 패턴의 젖음성을 증가시키는 데 기여할 수 있다.
도 1의 공정 P140에서, 상기 포토레지스트 박리 조성물이 포토레지스트 패턴에 접촉하고 있는 상태에서 상기 포토레지스트 박리 조성물을 상기 포토레지스트 패턴 내부로 침투(penetrating)시킬 수 있다.
상기 포토레지스트 박리 조성물에 포함된 구성 요소들 중 특히 극성 유기 용매는 상기 포토레지스트 패턴 내부로 침투하여 상기 포토레지스트 패턴을 팽윤(swelling) 시키고, 1가 알코올은 극성 유기 용매에 의한 팽윤 속도를 향상시키고, 수산화 알킬 암모늄은 상기 포토레지스트 패턴의 구성 요소들의 결합을 파괴하여 분해시키고, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민은 수산화 알킬 암모늄에 의한 포토레지스트 패턴의 분해 역할을 보조할 수 있다. 상기 포토레지스트 박리 조성물이 상기 포토레지스트 패턴 내부로 침투됨으로써, 상기 포토레지스트 패턴의 내부에서 상기 포토레지스트 박리 조성물의 구성 요소들과 상기 포토레지스트 패턴의 구성 요소들과의 화학 반응이 이루어지고, 그 결과 상기 포토레지스트 패턴의 분해가 촉진될 수 있다.
도 1의 공정 P150에서, 상기 포토레지스트 박리 조성물을 이용하여 상기 포토레지스트 패턴을 용해(dissolution) 시킬 수 있다.
상기 포토레지스트 박리 조성물에 포함된 구성 요소들 중 특히 극성 유기 용매 및 1가 알코올이 상기 포토레지스트 박리 조성물을 용해시키는 데 기여할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴이 용해됨으로써 상기 포토레지스트 패턴의 적어도 일부가 상기 포토레지스트 박리 조성물 내에 용해된 상태로 존재할 수 있다. 상기 포토레지스트 박리 조성물에 의해 완전히 용해되지 않은 포토레지스트 패턴 조각들은 상기 포토레지스트 박리 조성물 내에서 미세한 크기로 분산되어 있어, 상기 기판 상의 다른 단위 소자들에 악영향을 미치지 않을 수 있다.
상기 기판 상에 금속 함유 구조물, 예를 들면 구리를 포함하는 구조물이 배치된 경우, 상기 포토레지스트 박리 조성물로서 부식 방지제를 더 포함하는 조성물을 사용할 수 있다. 이 때, 도 1의 공정 P120 내지 공정 P150이 수행되는 동안, 상기 부식 방지제는 상기 금속 함유 구조물의 부식을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 1의 공정 P160에서, 상기 기판을 세정하여 상기 기판으로부터 용해된 포토레지스트 조성물을 제거할 수 있다.
상기 포토레지스트 박리 조성물은 수용성으로서, 순수(deionized water)에 의해 용이하게 씻겨 나갈 수 있다. 따라서, 도 1의 공정 P120 내지 공정 P150을 거친 포토레지스트 패턴의 분해 결과물은 공정 P160에 따라 순수를 이용하는 세정 공정에 의해 상기 기판으로부터 깨끗하게 제거될 수 있다. 순수를 이용하여 상기 기판으로부터 상기 포토레지스트 패턴의 분해 결과물을 제거한 후, 상기 기판 상에는 상기 포토레지스트 패턴의 잔류물이 남아 있지 않을 수 있다.
도 2a 내지 도 2m은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 캐리어 기판(210), 이형 필름(release film)(212), 및 커버층(214)의 적층 구조물을 형성할 수 있다.
캐리어 기판(210)은 유리, 폴리이미드, 폴리(에테르에테르케톤)(poly(etheretherketone), PEEK), 폴리(에테르술폰)(poly(ethersulfone), PES), 폴리(페닐렌 설파이드)(poly(phenylene sulfide), PPS) 등으로 이루어질 수 있다.
이형 필름(212)은 후속 공정에서 레이저 조사에 반응하여 기화됨으로써 캐리어 기판(210)을 분리시키도록 구성된 레이저 반응층일 수 있다. 이형 필름(212)은 탄소 함유막으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 이형 필름(212)은 ACL(amorphous carbon layer) 막, 또는 SOH(spin-on hardmask) 막으로 이루어질 수 있다. 상기 SOH 막은 탄소 함량이 약 85 중량% 내지 약 99 중량%인 비교적 높은 탄소 함량을 가지는 탄화수소 화합물 또는 그 유도체를 포함할 수 있다.
커버층(214)은 감광성 폴리이미드, 산화물, 질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 커버층(214) 상에 복수의 외부 전극 패드(220)를 형성할 수 있다.
외부 전극 패드(220)는 외부 연결 단자, 예를 들면, 도 2m에 예시한 외부 연결 단자(290)에 연결되는 언더 범프 메탈(UBM, under bump metallurgy)로 기능할 수 있다. 외부 전극 패드(220)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 인듐(In), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 코발트(Co), 주석(Sn), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 갈륨(Ga), 루테늄(Ru) 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 외부 전극 패드(220)는 단일의 금속 물질을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에서, 외부 전극 패드(220)는 각 층이 서로 다른 금속 물질로 이루어진 다층 구조를 가질 수 있다. 복수의 외부 전극 패드(220)를 형성하기 위하여, 커버층(214) 상에 도전성 물질막을 형성하고, 상기 도전성 물질막을 패터닝할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 도 2b의 결과물 상에 하부 재배선 구조물(230)을 형성할 수 있다.
하부 재배선 구조물(230)은 수직 방향(Z 방향)으로 적층된 복수의 절연막(232)과, 복수의 절연막(232) 중 하나를 관통하는 복수의 하부 재배선 패턴(234)을 포함할 수 있다. 복수의 하부 재배선 패턴(234)은 각각 도전성 비아 패턴(234A) 및 복수의 도전 라인 패턴(234B)을 포함할 수 있다. 복수의 도전성 비아 패턴(234A) 및 복수의 도전 라인 패턴(234B) 중 일부는 수직 방향으로 서로 연결될 수 있다. 복수의 도전성 비아 패턴(234A) 및 복수의 도전 라인 패턴(234B) 중 일부는 복수의 절연막(232)에 의해 상호 절연될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 절연막(232)은 각각 감광성 폴리이미드(photosensitive polyimide, PSPI), 실리콘 산화물, 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 하부 재배선 패턴(234)은 구리(Cu), 티타늄(Ti), 티타늄 텅스텐(TiW), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨(Ta), 탄탈륨 질화물(TaN), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 인듐(In), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 코발트(Co), 주석(Sn), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 갈륨(Ga), 루테늄(Ru), 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 하부 재배선 패턴(234)은 무전해 도금 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2c에는 하부 재배선 구조물(230)이 수직 방향(Z 방향)으로 적층된 3 개의 절연막(232)과, 3 층 구조의 복수의 하부 재배선 패턴(234)을 포함하는 것으로 도시 되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 절연막(232) 및 하부 재배선 패턴(234) 각각의 적층 수는 하부 재배선 구조물(230)에 포함되는 회로 배선의 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 도 2c의 결과물 상에 포토레지스트막(240)을 형성하고, 포토레지스트막(240)의 일부 영역에 광(248)을 조사하여, 포토레지스트막(240)을 노광 영역(242) 및 비노광 영역(244)으로 구분할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 포토레지스트막(240)은 수 십 μm 내지 수 백 μm의 비교적 큰 두께를 가질 수 있다. 일 예에서, 포토레지스트막(240)은 약 50 μm 내지 약 400 μm의 두께를 가질 수 있다. 다른 예에서, 포토레지스트막(240)은 약 100 μm 내지 약 300 μm의 두께를 가질 수 있다.
포토레지스트막(240)은 포지티브 타입 포토레지스트, 또는 네가티브 타입 포토레지스트로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 포토레지스트막(240)은 네가티브 타입 포토레지스트로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 포토레지스트막(240)은 (메트)아크릴레이트 공중합체, 스티렌계 공중합체, 노볼락 등을 베이스로 하는 염기 가용성 수지(바인더 수지)와, 가교제와, 광-라디칼 발생제를 포함할 수 있다. 포토레지스트막(240)이 노광되면 노광 영역(242)에 있는 상기 광-라디칼 발생제는 반응성 라디칼을 생성하여 노광 영역(242)에서의 가교 반응을 야기할 수 있다. 이에 따라, 노광 영역(242)은 현상액에 대하여 불용성으로 될 수 있다.
광(248)은 i-라인(365 nm), 248 nm 조사선, 193 nm 조사선, 극자외선, 또는 전자 빔으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2e를 참조하면, 도 2d의 결과물에서 포토레지스트막(240)을 현상하여 비노광 영역(244)을 제거할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 포토레지스트막(240)을 현상하기 위하여 염기성 수용액으로 이루어지는 현상액을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 현상액은 2.38 중량%)의 수산화테트라메틸암모늄(TMAH: tetramethylammonium hydroxide) 수용액으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2d의 결과물에서 포토레지스트막(240)의 비노광 영역(244)이 제거된 후, 포토레지스트막(240)의 노광 영역(242)은 포토레지스트 패턴(240P)으로 남을 수 있다. 포토레지스트 패턴(240P)은 하부 재배선 패턴(234)의 상면을 노출시키는 복수의 비아홀(240H)을 포함할 수 있다.
포토레지스트 패턴(240P)에 포함된 복수의 비아홀(240H) 각각의 아스펙트비(aspect ratio)는 1 보다 클 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 비아홀(240H) 각각의 아스펙트비는 약 3 내지 약 20 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2f를 참조하면, 도 2e의 결과물에서 포토레지스트 패턴(240P)에 포함된 복수의 비아홀(240H) 내에 복수의 도전성 포스트(250)를 형성한 후, 포토레지스트 패턴(240P) 및 복수의 도전성 포스트(250) 각각의 상면을 평탄화 할 수 있다.
도전성 포스트(250)는 구리(Cu)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 평탄화 공정은 에치백(etch-back) 공정 또는 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 포함할 수 있다. 상기 평탄화 공정이 수행된 후, 포토레지스트 패턴(240P)의 높이가 낮아질 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 상기 평탄화 공정은 생략 가능하다.
도 2g를 참조하면, 도 2f의 결과물에서 포토레지스트 패턴(240P)을 제거하기 위하여, 포토레지스트 패턴(240P)에 포토레지스트 박리 조성물(252)을 인가할 수 있다.
포토레지스트 박리 조성물(252)은 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토레지스트 박리 조성물에 대하여 전술한 바와 같은 구성을 가질 수 있다. 포토레지스트 패턴(240P)에 포토레지스트 박리 조성물(252)을 인가하기 위하여 딥핑, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 등과 같은 공정을 이용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 2g를 참조하여 설명한 바와 같이 포토레지스트 패턴(240P)에 포토레지스트 박리 조성물(252)을 인가함으로써, 도 1의 공정 P120 내지 공정 P150을 참조하여 설명한 바와 유사한 과정에 따라 포토레지스트 패턴(240P)이 제거될 수 있다. 포토레지스트 패턴(240P)이 제거된 결과물을 도 1의 공정 P160을 참조하여 설명한 바와 같은 방법으로 세정할 수 있다.
포토레지스트 박리 조성물(252)을 사용하여 포토레지스트 패턴(240P)을 제거하는 동안, 포토레지스트 박리 조성물(252)에 노출되는 금속 함유 구조물, 예를 들면, 복수의 도전성 포스트(250) 및 복수의 하부 재배선 패턴(234) 각각의 부식이 억제될 수 있다.
도 2h는 도 2g를 참조하여 설명한 바와 같은 방법으로 포토레지스트 박리 조성물(252)을 사용하여 포토레지스트 패턴(240P)을 제거한 결과물을 예시한 단면도이다.
도 2h에 예시한 바와 같이, 포토레지스트 박리 조성물(252)을 이용하여 포토레지스트 패턴(240P)을 제거한 결과물에는 포토레지스트 패턴(240P)의 잔류물이 남아 있지 않을 수 있으며, 복수의 도전성 포스트(250) 및 복수의 하부 재배선 패턴(234) 각각의 노출 표면은 부식이 없거나, 복수의 도전성 포스트(250) 및 복수의 하부 재배선 패턴(234) 각각의 기능에 악영항을 미치지 않을 정도로 최소화된 상태를 유지할 수 있다.
도 2i를 참조하면, 하부 재배선 구조물(230) 상에 제1 반도체 칩(260)을 부착할 수 있다.
제1 반도체 칩(260)은 제1 반도체 소자(262)와, 제1 반도체 소자(262)의 일면에 배치된 복수의 칩 패드(264)를 포함할 수 있다. 제1 반도체 칩(260)은 복수의 칩 패드(264)가 하부 재배선 구조물(230)을 향하도록 하부 재배선 구조물(230) 상에 부착될 수 있다. 제1 반도체 칩(260)에 포함된 복수의 칩 패드(264)는 복수의 칩 연결 단자(266)를 통해 복수의 하부 재배선 패턴(234)에 연결될 수 있다.
제1 반도체 칩(260)이 하부 재배선 구조물(230) 상에 부착된 상태에서 제1 반도체 칩(260)과 하부 재배선 구조물(230)과의 사이의 공간을 채우는 언더필 물질층(268)을 형성할 수 있다. 언더필 물질층(268)은 복수의 칩 연결 단자(266)를 감쌀 수 있다.
제1 반도체 칩(260)은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 상기 반도체 기판은 Si, Ge 등과 같은 반도체 원소, 또는 SiC, GaAs, InAs, InP 등과 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 제1 반도체 칩(260)은 활성면과 상기 활성면에 반대되는 비활성면을 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 반도체 칩(260)의 상기 활성면은 하부 재배선 구조물(230)을 향하도록 배치될 수 있다. 제1 반도체 칩(260)은 다양한 종류의 복수의 개별 소자(individual devices)를 포함할 수 있다.
칩 연결 단자(266)는 필라 구조, 솔더 범프, 솔더볼, 솔더층, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
제1 반도체 칩(260)은 칩 연결 단자(266), 하부 재배선 구조물(230), 및 외부 전극 패드(220)를 통해, 제1 반도체 칩(260)의 동작을 위한 제어 신호, 전원 신호, 및 접지 신호 중 적어도 하나를 외부로부터 제공받거나, 제1 반도체 칩(260)에 저장될 데이터 신호를 외부로부터 제공받거나, 제1 반도체 칩(260)에 저장된 데이터를 외부로 제공하도록 구성될 수 있다.
언더필 물질층(268)은 에폭시 수지로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 언더필 물질층(268)은 NCF(non-conductive film)로 이루어질 수 있다.
도 2j를 참조하면, 도 2i의 결과물에서 제1 반도체 칩(260)을 몰딩하는 하부 몰딩층(269)을 형성할 수 있다.
하부 몰딩층(269)은 제1 반도체 칩(260)과 복수의 도전성 포스트(250) 각각의 사이의 공간들을 채우도록 형성될 수 있다. 하부 몰딩층(269)은 에폭시 계열 물질, 열경화성 물질, 열가소성 물질, 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 하부 몰딩층(269)은 EMC(epoxy molding compound)로 이루어질 수 있다. 하부 몰딩층(269)이 형성된 후, 복수의 도전성 포스트(250) 각각의 상면이 노출될 수 있다.
도 2k를 참조하면, 도 2j의 결과물에서 복수의 도전성 포스트(250) 및 하부 몰딩층(269)을 덮는 상부 재배선 구조물(270)을 형성할 수 있다.
상부 재배선 구조물(270)은 수직 방향(Z 방향)으로 적층된 복수의 절연막(272)과, 복수의 절연막(272) 중 하나를 관통하는 복수의 상부 재배선 패턴(274)을 포함할 수 있다. 복수의 상부 재배선 패턴(274)은 각각 도전성 비아 패턴(274A) 및 복수의 도전 라인 패턴(274B)을 포함할 수 있다. 복수의 도전성 비아 패턴(274A) 및 복수의 도전 라인 패턴(274B) 중 일부는 수직 방향으로 서로 연결될 수 있다. 복수의 도전성 비아 패턴(274A) 및 복수의 도전 라인 패턴(274B) 중 일부는 복수의 절연막(272)에 의해 상호 절연될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 절연막(272)은 감광성 폴리이미드(photosensitive polyimide, PSPI), 실리콘 산화물, 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 상부 재배선 패턴(274)은 구리(Cu), 티타늄(Ti), 티타늄 텅스텐(TiW), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈륨(Ta), 탄탈륨 질화물(TaN), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 인듐(In), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 코발트(Co), 주석(Sn), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 레늄(Re), 베릴륨(Be), 갈륨(Ga), 루테늄(Ru), 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 상부 재배선 패턴(274)은 무전해 도금 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2l을 참조하면, 상부 재배선 구조물(270) 상에 제2 반도체 칩(280)을 부착할 수 있다. 제2 반도체 칩(280)은 제2 반도체 소자(282)와, 제2 반도체 소자(282)의 일면에 배치된 복수의 칩 패드(284)를 포함할 수 있다. 제2 반도체 칩(280)은 복수의 칩 패드(284)가 상부 재배선 구조물(270)을 향하도록 상부 재배선 구조물(270) 상에 부착될 수 있다. 제2 반도체 칩(280)에 포함된 복수의 칩 패드(284)는 복수의 칩 연결 단자(286)를 통해 복수의 상부 재배선 패턴(274)에 연결될 수 있다.
제2 반도체 칩(280)이 상부 재배선 구조물(270) 상에 부착된 상태에서 제2 반도체 칩(280)과 상부 재배선 구조물(270)과의 사이의 공간을 채우는 언더필 물질층(288)을 형성할 수 있다. 언더필 물질층(288)은 복수의 칩 연결 단자(286)를 감쌀 수 있다. 그 후, 제2 반도체 칩(280)을 몰딩하는 상부 몰딩층(289)을 형성할 수 있다.
제2 반도체 칩(280), 제2 반도체 소자(282), 복수의 칩 패드(284), 복수의 칩 연결 단자(286), 및 언더필 물질층(288)에 대한 보다 상세한 설명은 도 2i를 참조하여 제1 반도체 칩(260), 제1 반도체 소자(262), 복수의 칩 패드(264), 복수의 칩 연결 단자(266), 및 언더필 물질층(268)에 대하여 설명한 바와 대체로 동일하다.
예시적인 실시예들에서, 제1 반도체 칩(260) 및 제2 반도체 칩(280)은 서로 다른 기능을 수행하는 소자일 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체 칩(260)은 로직 칩이고, 제2 반도체 칩(280)은 메모리 칩일 수 있다. 상기 로직 칩은 마이크로 프로세서(microprocessor)일 수 있다. 예를 들면, 상기 로직 칩은 중앙처리장치(central processing unit, CPU), 컨트롤러(controller), 주문형 반도체(application specific integrated circuit, ASIC) 등일 수 있다. 상기 메모리 칩은 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 또는 SRAM(Static Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 칩, 또는 PRAM(Phase-change Random Access Memory), MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory), FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory), 또는 RRAM(Resistive Random Access Memory)과 같은 비휘발성 메모리 칩일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 상기 메모리 칩은 HBM(High Bandwidth Memory) DRAM 반도체 칩일 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 제1 반도체 칩(260) 및 제2 반도체 칩(280)은 서로 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 소자일 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체 칩(260) 및 제2 반도체 칩(280) 중 적어도 하나는 모바일 시스템, 예를 들면 모바일 폰, MP3 플레이어, 네비게이션, PMP 등에 이용되는 SoC(System on Chip) 타입의 AP(Application Processor) 칩, 또는 모바일 시스템에서 이용되는 DDR(Double Data Rate) SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory) 칩(이하, "DDR 칩"이라 한다.)일 수 있다.
도 2m을 참조하면, 도 2l의 결과물에서 이형 필름(212)이 부착된 캐리어 기판(210)을 분리하고, 커버층(214)을 제거하여 복수의 외부 전극 패드(220)과 절연막(232)의 일부를 노출시킬 수 있다. 그 후, 복수의 외부 전극 패드(150)에 복수의 외부 연결 단자(290)를 부착할 수 있다. 복수의 외부 연결 단자(290)는 솔더볼 또는 범프일 수 있다.
그 후, 도 2m의 결과물에 대하여 싱귤레이션 공정을 수행하여, 개별화된 반도체 패키지(200)를 완성할 수 있다.
다음에, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물들의 구체적인 제조예들을 설명한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물로서 다양한 조성을 가지는 조성물들을 제조하였으며, 그 구체적인 제조 예들을 표 1에서 실시예 1 내지 실시예 15로서 나타내었다. 표 1에는, 비교 평가를 위한 비교예 1 내지 6에 따른 조성물들의 조성도 함께 나타내었다.
극성
유기용매
[중량%]		 수산화
알킬
암모늄
[중량%]		 아민
[중량%]		 알코올
[중량%]		 부식
방지제
[중량%]		 물
[중량%]
실시예 1 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 2 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 EtOH 5 - - 6
실시예 3 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 Propanol 5 - - 6
실시예 4 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 Butanol 5 - - 6
실시예 5 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 IPA 5 - - 6
실시예 6 DMSO 80 TEAH 3.5 DETA 5 MeOH 5 - - 6.5
실시예 7 DMSO 85 TBAH 4 DETA 5 MeOH 5 - - -
실시예 8 DMSO 82 TMAH 2 TETA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 9 DMSO 82 TMAH 2 TEPA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 10 DMSO 82 TMAH 2 EDA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 11 DMSO 82 TMAH 2 DMBA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 12 EGEE 82 TMAH 2 DETA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 13 NMP 82 TMAH 2 DETA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 14 DMI 82 TMAH 2 DETA 5 MeOH 5 - - 6
실시예 15 DMSO 81 TMAH 2 DETA 5 MeOH 5 BTA 1 6
비교예 1 DMSO 87 TMAH 2 DETA 5 - - - - 6
비교예 2 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 EG 5 - - 6
비교예 3 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 PG 5 - - 6
비교예 4 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 1,3-Butandiol 5 - - 6
비교예 5 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 1,3-Pentandiol 5 - - 6
비교예 6 DMSO 82 TMAH 2 DETA 5 Glycerin 5 - - 6
표 1에서 약자로 표시된 화합물들은 다음과 같다.
DMSO: 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide)
EGEE: 에틸렌글리콜모노에틸에테르 (ethylene glycol monoethyl ether)
NMP: N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone)
DMI: 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)
TMAH: 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide)
TEAH: 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide)
TBAH: 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(tetrabutylammonium hydroxide)
DETA: 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine)
TETA: 트리에틸렌테트라민(triethylenetetramine)
TEPA: 테트라에틸렌펜타민 (tetraethylenepentamine)
EDA: 에틸렌디아민(ethylenediamine)
DMBA: 디메틸부틸아민(dimethylbutylamine)
MeOH: 메탄올(methanol)
EtOH: 에탄올(ethanol)
IPA: 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)
EG: 에틸렌글리콜(ethyleneglycol)
PG: 프로필렌글리콜(propyleneglycol)
BTA: 벤조트리아졸 (benzotriazole)
(평가예 1)
(네가티브 타입 포토레지스트 박리 평가)
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물의 박리 능력을 평가하기 위하여, 스퍼터링 공정에 의해 형성된 Cu 막을 포함하는 웨이퍼 상에 네가티브 타입 포토레지스트(JSR THB-170N)를 200 μm의 두께로 도포하여 포토레지스트막을 형성하고, 상기 포토레지스트막을 노광하여 경화시켰다. 경화된 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼를 2 ㎝ × 2 ㎝ 크기로 잘라 평가용 시편들을 만들었다.
표 1에 나타낸 실시예 1 내지 실시예 15 및 비교예 1 내지 비교예 6 각각의 조성물에 상기 평가용 시편들을 70 ℃의 온도에서 10 분간 침적한 후, 순수(deionized water)로 1 분간 세정하고, 질소로 건조하였다. 얻어진 결과물들에서 경화된 포토레지스트막의 박리 여부를 SEM(scanning electron microscope)으로 확인하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(평가예 2)
(Cu 막 부식 평가)
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에 의한 Cu 막의 부식 여부를 평가하기 위하여, 웨이퍼 상에 스퍼터링 공정에 의해 Cu 막을 3000 Å의 두께로 형성하였다. 상기 Cu 막이 형성된 평가용 웨이퍼를 2 ㎝ × 2 ㎝ 크기로 잘라 평가용 시편들을 만들었다.
표 1에 나타낸 실시예 1 내지 실시예 15 및 비교예 1 내지 비교예 6 각각의 조성물에 상기 평가용 시편들을 70 ℃의 온도에서 30 분간 침적한 후, 순수로 1 분간 세정하고, 질소로 건조하였다. 얻어진 결과물들에서 Cu 막의 부식 여부를 평가하기 위하여 AFM(atomic force microscope)을 이용하여 상기 Cu 막 표면의 평균 거칠기(average roughness)(Ra)를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(평가예 3)
(SnAg 막 부식 평가)
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에 의한 SnAg 막의 부식 여부를 평가하기 위하여, 도금 공정을 이용하여 웨이퍼 상에 SnAg 막을 약 220 μm의 두께로 형성하였다. 상기 SnAg 막이 형성된 평가용 웨이퍼를 2 ㎝ × 2 ㎝ 크기로 잘라 평가용 시편들을 만들었다.
표 1에 나타낸 실시예 1 내지 실시예 15 및 비교예 1 내지 비교예 6 각각의 조성물에 상기 평가용 시편들을 70 ℃의 온도에서 30 분간 침적한 후, 순수로 1 분간 세정하고, 질소로 건조하였다. 얻어진 결과물들에서 SnAg 막의 부식 여부를 SEM으로 확인하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
포토레지스트 박리 Cu 막 부식 SnAg 막 부식
실시예 1 ◎ ◎ ◎
실시예 2 ◎ ○ ◎
실시예 3 ○ ○ ◎
실시예 4 ○ ○ ◎
실시예 5 ◎ ◎ ◎
실시예 6 ◎ ◎ ◎
실시예 7 ◎ ◎ ◎
실시예 8 ◎ ○ ◎
실시예 9 ◎ ○ ◎
실시예 10 ○ ○ ◎
실시예 11 ◎ ◎ ◎
실시예 12 ○ ◎ ◎
실시예 13 ○ ◎ ◎
실시예 14 ◎ ○ ◎
실시예 15 ○ ◎ ◎
비교예 1 △ △ ◎
비교예 2 X ○ ◎
비교예 3 X ○ ◎
비교예 4 X ○ ◎
비교예 5 X ○ ◎
비교예 6 X ○ ◎
표 2에서, 포토레지스트 박리 평가 결과로서 표시된 각 기호들의 의미는 다음과 같다.
◎: 100 % 제거.
○: 90 % 이상 100 % 미만 제거.
△: 리프트오프(lift-off) 발생.
X: 70 % 미만 제거.
표 2에서, Cu 막의 부식 평가 결과로서 표시된 각 기호들의 의미는 다음과 같다.
◎: 관찰되지 않음 (Ra = 1.40).
○: 미량 관찰됨 (Ra = 1.50).
△: 부분적 관찰됨 (Ra = 1.69).
X: 전체적 관찰됨 (Ra = 3.2).
표 2에서, SnAg 막의 부식 평가 결과로서 표시된 각 기호들의 의미는 다음과 같다.
◎: 관찰되지 않음.
○: 미량 관찰됨.
△: 부분적 관찰됨.
X: 전체적 관찰됨.
표 2의 평가 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물은 제거 대상의 포토레지스트막의 리프트오프를 발생시키기 않고, Cu 막 및 SnAg 막의 부식 없이 네가티브 타입 포토레지스트막을 효과적으로 제거할 수 있다. 반면, 비교예 1에 따른 조성물은 1가 알코올을 포함하지 않는 것으로서, 비교예 1에 따른 조성물을 사용하여 포토레지스트막을 박리하였을 때, 상기 포토레지스트막의 리프트오프가 발생되었다. 비교예 2 내지 비교예 6에 따른 조성물들은 각각 1가 알코올 대신 2가 알코올 또는 3가 알코올을 포함하는 것으로서, 비교예 2 내지 비교예 6에 따른 조성물들을 사용하여 포토레지스트막을 박리하였을 때, 포토레지스트막의 박리 성능이 저하되었다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 포토레지스트 박리 조성물에 의하면, 수 십 μm 내지 수 백 μm의 비교적 큰 두께로 형성된 포토레지스트막을 깨끗하게 제거할 수 있으며, 가교 반응에 의해 경화된 네가티브 타입 포토레지스트막이 수 백 μm의 비교적 큰 두께를 가지는 경우에도 상기 네가티브 타입 포토레지스트 패턴을 리프트오프 발생 없이 용해시킴으로써 깨끗하게 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토레지스트 박리 조성물을 반도체 패키지 제조 공정에 사용하였을 때, 포토레지스트 패턴과 함께 상기 포토레지스트 박리 조성물에 노출되는 금속 함유 구조물을 부식시키지 않는다. 따라서, 상기 포토레지스트 박리 조성물에 노출된 금속 함유 구조물의 손상 없이, 통상의 수단으로는 제거하기 어려운 가교된 상태의 두꺼운 네가티브 타입 포토레지스트 패턴도 잔류물을 남기지 않고 깨끗하게 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의한 포토레지스트 박리 조성물을 사용하는 반도체 패키지 제조 공정에서의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
210: 캐리어 기판, 240P: 포토레지스트 패턴, 250: 도전성 포스트, 252: 포토레지스트 박리 조성물, 230: 하부 재배선 구조물, 260: 제1 반도체 칩, 270: 상부 재배선 구조물, 280: 제2 반도체 칩.

Claims (20)

  1. 극성 유기 용매,
    수산화 알킬 암모늄,
    하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및
    1가 알코올을 포함하는 포토레지스트 박리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 극성 유기 용매는 65 중량% 내지 90 중량%, 상기 수산화 알킬 암모늄은 1 중량% 내지 10 중량%, 상기 지방족 아민은 1 중량% 내지 10 중량%, 상기 1가 알코올은 1 중량% 내지 15 중량%의 양으로 포함되는 포토레지스트 박리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    물을 더 포함하는 포토레지스트 박리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    아졸계 화합물, 다가 알코올 화합물, 및 하이드록실아민으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어지는 부식 방지제를 더 포함하고,
    상기 부식 방지제는 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로 0.001 중량% 내지 1 중량%의 양으로 포함되는 포토레지스트 박리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 아민은 적어도 3 개의 아미노기를 가지는 포토레지스트 박리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 아민은 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라민(TETA), 테트라에틸렌펜타민(TEPA), 또는 이들의 조합을 포함하는 포토레지스트 박리 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 극성 유기 용매는 설폭사이드류 용매, 글리콜에테르류 용매, 술폰류 용매, 설포란, 락탐류 용매, 락톤류 용매, 이미다졸리디논류 용매, 아마이드류 용매, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 포토레지스트 박리 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 극성 유기 용매는 디메틸설폭사이드, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, N-메틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 또는 이들의 조합으로 이루어지고,
    상기 극성 유기 용매의 함량은 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로 65 중량% 내지 90 중량%인 포토레지스트 박리 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수산화 알킬 암모늄은 C1-C4의 알킬기를 포함하는 테트라 알킬 암모늄하이드록사이드로 이루어지는 포토레지스트 박리 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 1가 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로필알코올, 이소부탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 벤조트리아졸, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 포토레지스트 박리 조성물.
  11. 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함하는 포토레지스트 박리 조성물을 상기 포토레지스트 패턴에 인가하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 포토레지스트 패턴은 경화된 네가티브 타입 포토레지스트 패턴으로 이루어지는 반도체 소자의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 포토레지스트 패턴은 50 μm 내지 400 μm의 두께를 가지는 반도체 소자의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 기판 상에는 상기 포토레지스트 패턴에 인접하게 배치된 금속 함유 구조물이 형성되어 있고,
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계에서, 상기 금속 함유 구조물은 상기 포토레지스트 박리 조성물에 노출되는 반도체 소자의 제조 방법.
  15. 기판 상에 복수의 비아홀을 포함하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 복수의 비아홀 내에 금속을 함유하는 복수의 도전성 포스트를 형성하는 단계와,
    극성 유기 용매, 수산화 알킬 암모늄, 하이드록시기를 포함하지 않는 지방족 아민, 및 1가 알코올을 포함하는 포토레지스트 박리 조성물을 상기 포토레지스트 패턴에 인가하여 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와,
    상기 복수의 도전성 포스트 각각의 사이의 공간에서 상기 기판 상에 반도체 칩을 부착하는 단계와,
    상기 반도체 칩 및 상기 복수의 도전성 포스트 각각의 사이의 공간에서 상기 반도체 칩을 몰딩하는 몰딩층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는
    상기 기판 상에 네가티브 타입 포토레지스트막을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트막의 일부 영역에 광을 조사하여 상기 포토레지스트막을 가교 반응에 의해 경화된 노광 영역과 비노광 영역으로 구분하는 단계와,
    상기 포토레지스트막으로부터 상기 비노광 영역을 제거하여 상기 경화된 노광 영역으로 이루어지는 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 포토레지스트 패턴은 50 μm 내지 400 μm의 두께를 가지고,
    상기 복수의 비아홀 각각의 아스펙트비(aspect ratio)는 3 내지 20 인 반도체 패키지의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 포토레지스트 박리 조성물에서, 상기 포토레지스트 박리 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 극성 유기 용매는 65 중량% 내지 90 중량%, 상기 수산화 알킬 암모늄은 1 중량% 내지 10 중량%, 상기 지방족 아민은 1 중량% 내지 10 중량%, 상기 1가 알코올은 1 중량% 내지 15 중량%의 양으로 포함되는 반도체 패키지의 제조 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 포토레지스트 박리 조성물은 아졸계 화합물, 다가 알코올 화합물, 및 하이드록실아민으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어지는 부식 방지제를 더 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 지방족 아민은 적어도 3 개의 아미노기를 가지는 반도체 패키지의 제조 방법.
KR1020210057482A 2021-05-03 2021-05-03 포토레지스트 박리 조성물과 이를 이용하는 반도체 소자 및 반도체 패키지의 제조 방법 KR20220150134A (ko)

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