KR102528302B1 - 레지스트 박리액 조성물 및 이를 이용한 레지스트 박리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 N-에틸포름아마이드, 2차 아민 화합물 및 양자성 극성 용매를 포함한 레지스트 박리액 조성물로서, 상기 2차 아민 화합물은 피페라진 유도체를 포함하지 않고, 상기 양자성 극성 용매는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 24 내지 30 중량부로 포함되고, 상기 양자성 극성 용매는 화학식 1로 표시되는, 레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 레지스트 박리액 조성물 및 이를 이용한 레지스트 박리 방법에 관한 것이다.
포토리소그래피(photolithography) 공정은 마스크(mask)에 설계된 패턴을 가공할 박막이 형성된 기판 상에 전사시키는 일련의 사진 공정이다. 포토리소그래피 공정은 집적회로, 고집적회로, 초고집적회로 등을 포함하는 반도체 장치 및 반도체를 포함하는 액정 표시 장치 및 평판 표시 장치 등과 같은 화상 구현 장치 등의 제조에 이용된다.
포토리소그래피 공정은 감광성 물질인 레지스트를 박막, 예를 들어 금속막 또는 절연막이 형성된 기판 상에 도포(coating)하고, 상기 레지스트가 도포된 기판 상에 마스크를 배치하고 노광(exposure)한 후, 상기 레지스트를 현상(develop)하여 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 박막을 식각(etch)한 후, 기판 상에 잔존하는 레지스트 패턴을 레지스트 패턴 제거용 조성물인 박리제(stripper)를 이용하여 제거한다. 이에 따라, 기판 상에 패턴을 형성할 수 있다.
그 중에서 디스플레이 및 반도체용 전극회로를 형성하는 공정에서 이용되는 레지스트 박리액은 저온에서 짧은 시간 내에 레지스트를 박리할 수 있어야 하며, 세척(rinse)후 기판 상에 레지스트 잔류물을 남기지 않아야 하고, 동시에 유기 절연막 및 금속 배선에 대한 손상 없이 박리할 수 있는 능력을 가져야 한다. 상기 레지스트 제거용 박리액은 기본적으로 아민 화합물, 비양자성 극성 용매 및 부식방지제와 같은 유기화합물을 포함할 수 있다. 상기와 같은 다양한 박리액 조성물들 중에서 박리성 및 부식성을 고려하여 주용매로 N-메틸포름아미드(N-methylforamide; NMF), N-메틸피롤리돈(Nmethylpyrrolidone; NMP) 등의 비양자성 용매를 주로 사용하여 왔다. 이러한 용매류는 뛰어난 박리력을 가지고 있는 장점은 있으나, 환경과 인체에 유해한 단점을 갖고 있어 이를 대체하기 위한 비양자성 극성 용매의 대체 용매의 개발이 계속 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 환경과 인체에 유해하지 않은 용매류를 사용하고도 우수한 박리력을 확보할 수 있고, 금속 부식이 방지된 레지스트 박리액 조성물 및 이를 이용한 레지스트 박리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 따르면, N-에틸포름아마이드, 2차 아민 화합물 및 양자성 극성 용매를 포함한 레지스트 박리액 조성물로서,
상기 2차 아민 화합물은 피페라진 유도체를 포함하지 않고,
상기 양자성 극성 용매는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 24 내지 30 중량부로 포함되고,
상기 양자성 극성 용매는 하기 화학식 1로 표시되는, 레지스트 박리액 조성물이 제공된다.
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
R1는 메틸기 또는 에틸기이고,
m은 1, 2 또는 3이다.
다른 측면에 따르면, 레지스트 박리 방법으로서,
유기막, 금속 배선, 또는 금속 배선과 무기 재료층을 포함하는 기판상에 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판을 에칭 처리하는 단계; 및
상기 레지스트 박리액 조성물로 상기 레지스트 패턴을 박리(stripping)하는 단계를 포함하는, 레지스트 박리 방법이 제공된다.
본 발명의 레지스트 박리액 조성물은 레지스트 박리력이 우수하여 레지스트를 효과적으로 제거할 수 있고, 기판 상에 이물 및 얼룩이 잔류하지 않아 공정상 효율성을 현저히 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, N-메틸포름아미드 또는 N-메틸피롤리돈을 주용매로 사용하지 않으므로 환경과 인체에 무해하다. 또한, 본 발명의 레지스트 박리액 조성물은 하부막 부식을 최소화하는 효과를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레지스트 박리액 조성물 및 이를 이용한 레지스트 박리 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
일 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 N-에틸포름아마이드, 2차 아민 화합물 및 양자성 극성 용매를 포함하고,
상기 2차 아민 화합물은 피페라진 유도체를 포함하지 않고,
상기 양자성 극성 용매는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 24 내지 30 중량부로 포함되고,
상기 양자성 극성 용매는 하기 화학식 1로 표시된다.
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
R1는 메틸기 또는 에틸기이고,
m은 1, 2 또는 3이다.
상기 N-에틸포름아마이드는 상기 2차 아민 화합물에 의해 겔화된 레지스트 고분자를 용해시키는 역할을 한다. 또한, 상기 N-에틸포름아마이드는 수용성이기 때문에 탈이온수에 의한 린스 과정에서 레지스트 박리액의 제거를 수월하게 하여 박리액 및 용해된 레지스트의 재흡착 및 재부착을 최소화 한다. 상기 N-에틸포름아마이드는 과량의 레지스트를 용해할 수 있어 기판의 처리매수를 향상시킬 수 있다. 또한, 낮은 휘발성으로 인해 공정상 소실되는 박리액의 양을 줄일 수 있어 경제적이다.
상기 N-에틸포름아마이드의 함량은 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 70 중량부일 수 있다. 함량이 60 중량부 미만일 경우 레지스트 용해력이 저하되어 처리매수를 향상 시키기 어려우며, 70 중량부를 초과할 경우 다른 구성 성분의 함량이 상대적으로 적어져 박리 성능 및 린스력을 확보할 수 없게 된다.
일 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 상기 N-에틸포름아마이드와 함께 2차 아민 화합물을 포함할 수 있다. 상기 2차 아민 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
<화학식 2>
상기 화학식 2 중,
R2 및 R3는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C5히드록시알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C5아미노알킬기 중에서 선택되고,
R2 및 R3는 선택적으로 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있고,
단, R2 및 R3가 서로 연결되어 피페라진 유도체를 형성하는 경우는 제외한다.
상기 2차 아민 화합물은 건식 또는 습식 식각, 애싱(ashing) 또는 이온주입 공정(ion implant processing) 등의 여러 공정 조건하에서 변질되거나 가교된 레지스트의 고분자 매트릭스에 강력하게 침투하여 분자 내 또는 분자간에 존재하는 결합을 깨는 역할을 한다. 또한, 기판에 잔류하는 레지스트 내의 구조적으로 취약한 부분에 빈 공간을 형성하여 레지스트를 무정형의 고분자 겔(gel)덩어리 상태로 변형시킴으로써 쉽게 제거될 수 있게 한다.
상기 2차 아민 화합물은 상술한 N-에틸포름아마이드와 함께 사용할 경우, 1차 아민 화합물만을 사용하는 경우와 달리 박리력 저하의 문제를 야기하지 않는다. 따라서, 우수한 박리력을 갖는 레지스트 박리액을 제공할 수 있다.
상기 2차 아민 화합물의 구체적인 예로서, N,N-디메틸아민, N,N-디에틸 아민, N,N-디프로필아민, 디에틸렌트리아민, 2-(히드록시메틸)아미노에탄올, 2-(메틸아미노)에탄올, 2-(에틸아미노)에탄올, N,N-디에탄올아민, 피페리딘, N-(2-아미노에틸)메탄올아민, N-(2-아미노에틸)에탄올아민, N-(2-아미노에틸)프로판올아민, N-(2-아미노에틸)부탄올아민, N-(3-아미노프로필)에탄올아민 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 이로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 2차 아민 화합물은 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여, 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 2차 아민 화합물 함량이 5 중량부 미만인 경우에는, 레지스트 박리액의 박리력 저하로 인해 빠른 박리 성능을 확보하기 어렵다. 또한, 10 중량부를 초과하는 경우 금속 배선의 부식을 야기할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 양자성 극성 용매를 포함할 수 있다.
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
R1는 메틸기 또는 에틸기이고,
m은 1, 2 또는 3일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 양자성 극성 용매는 레지스트가 용해된 레지스트 박리액 조성물이 침적된 기판에 대해 탈이온수로 린스 후 잔사 제거력을 향상시키는 역할을 한다. 기판 처리매수 증가에 따라 레지스트 박리액 조성물에 레지스트 농도가 증가하게 되며 레지스트 농도가 증가 할수록 탈이온수에 의한 린스 후 기판에 잔사가 남게 된다. 상기 화학식 1로 표시되는 양자성 극성 용매를 사용할 경우 높은 농도의 레지스트를 포함하는 레지스트 박리액 조성물을 탈이온수로 제거할 수 있어, 탈이온수 건조 후 잔사가 없는 원하는 기판을 얻을 수 있다.
상기 양자성 극성 용매의 예로는 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 등을 들을 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다.
상기 양자성 극성 용매는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 24 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 함량이 24 중량부 미만인 경우에는 탈이온수에 의한 린스 시 기판 상에 잔존하는 레지스트 박리액 조성물 제거성 확보가 어려우며, 30 중량부를 초과하는 경우에는 상대적으로 N-에틸포름아마이드 및 2차 아민 화합물의 함량이 감소하게 되어 레지스트 용해력 및 박리성능을 확보하기 어렵게 된다.
일 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 부식 방지제 및 탈이온수 중에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 부식 방지제 0 초과 내지 5 중량부; 및 탈이온수 0 초과 내지 30 중량부; 중에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 부식 방지제는, 아졸계 화합물일 수 있다. 상기 아졸계 화합물의 예로는 벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 메틸 톨리트리아졸, 2,2’-[[[벤조트리아졸]메틸]이미노]비스에탄올, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스메탄올, 2,2’-[[[에틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스에탄올, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스에탄올, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스카르복시산, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스메틸아민 및 2,2’-[[[아민-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스에탄올 4-메틸-1-수소-벤조트리아졸, 6-메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸, 4-메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸, 5-메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸, 5,6-디메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸 및 4,6-디메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸 및 5-메틸-1-수소-벤조트리아졸 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 1종 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다.
상기 부식 방지제는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여, 0 초과 내지 5 중량부로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 0 초과 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 예를 들어, 0.001 내지 5 중량부로 포함될 수 있고, 다른 예로서, 0.001 초과 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기와 같은 범위로 포함되는 경우, 박리 혹은 탈이온수 린스 공정에서 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 구리 또는 구리 합금 및 이에 한정하지 않는 다른 금속 배선에 발생하는 부식을 방지할 수 있으며, 잔류물을 남기지 않아 바람직하다.
추가적으로 포함될 수 있는 탈이온수는 상기 2차 아민 화합물의 활성화를 촉진하여 박리 속도를 증가시키며, 상기 N-에틸포름아마이드 및 상기 양자성 극성 용매에 혼합되어 탈이온수에 의한 린스 공정 시 기판상에 잔존하는 유기 오염물 및 레지스트 박리액을 빠르고 완전하게 제거할 수 있다.
상기 탈이온수의 함량은 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 0 초과 내지 30 중량부가 바람직하다. 예를 들어, 0.001 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 탈이온수의 함량이 30 중량부를 초과하면 레지스트의 용해 용량을 감소시켜 처리 매수의 감소를 야기할 수 있으며, 기판을 장시간 침적할 경우 금속 배선의 부식을 유발할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 레지스트 박리액 총 중량에 대하여, 상기 N-에틸포름아마이드 60 내지 70 중량부; 상기 2차 아민 화합물 5 내지 10 중량부; 및 상기 양자성 극성 용매 24 내지 30 중량부;를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여, 상기 N-에틸포름아마이드 60 내지 70 중량부; 상기 2차 아민 화합물 5 내지 10 중량부; 상기 양자성 극성 용매 24 내지 30 중량부; 및 상기 부식 방지제 0 초과 내지 5 중량부;를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물은 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여, 상기 N-에틸포름아마이드 60 내지 70 중량부; 상기 2차 아민 화합물 5 내지 10 중량부; 상기 양자성 극성 용매 24 내지 30 중량부; 상기 부식 방지제 0 초과 내지 5 중량부; 및 상기 탈이온수 0 초과 내지 30 중량부;를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 언급한 화합물의 함량은 레지스트 박리액 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 하여 나타낸 것이다.
본 발명의 레지스트 박리액 조성물은 상기에서 언급한 화합물을 일정량으로 유리하게 혼합하여 제조할 수 있으며, 혼합 방법은 특별히 제한되지 않으며 본 발명의 범위를 해치지 않는 범위 내에서 여러 가지 공지 방법을 적용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 레지스트 박리액 조성물을 처리하는 레지스트 박리 방법을 제공할 수 있다.
상기 레지스트 박리 방법은 유기막, 금속 배선, 또는 금속 배선과 무기 재료층을 포함하는 기판상에 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판을 에칭 처리하는 단계; 및 상기 레지스트 박리액 조성물로 상기 레지스트 패턴을 박리(stripping)하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레지스트 박리액 조성물을 이용하여 미세회로 패턴이 새겨진 기판으로부터 레지스트를 박리하는 방법은 많은 양의 박리액에 박리하고자 하는 기판을 동시에 여러 장 침지(dipping)하는 침적 방식과 한장씩 박리액을 기판에 스프레이(분무)시켜 레지스트를 제거하는 매엽식 방식 모두 사용할 수 있으며, 이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 레지스트 박리액 조성물을 처리하여 제조되는 디스플레이 장치 또는 반도체 소자를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 비교예에 의해 한정되지 않는다.
<실시예 및 비교예>
실시예
1 내지 10 및
비교예
1 내지 11:
레지스트
박리액 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분과 함량을 혼합하여 레지스트 박리액 조성물을 제조하였다.
| 구분 | 비양자성 용매 | 2차 아민화합물 | 양자성 극성 용매 | 부식방지제 | 탈이온수 | ||||
| 실시예 1 | NEF | 70 | AEEA | 5 | MDG | 25 | - | - | - |
| 실시예 2 | NEF | 65 | AEEA | 5 | MDG | 30 | - | - | - |
| 실시예 3 | NEF | 60 | MAE | 10 | EDG | 30 | - | - | - |
| 실시예 4 | NEF | 67 | APEA | 8 | MTG | 24 | BTA | 1 | - |
| 실시예 5 | NEF | 64 | AEEA | 5 | EDG | 30 | TTA | 1 | - |
| 실시예 6 | NEF | 65 | MAE | 9 | EDG | 25 | TTA BTA |
0.5 0.5 |
- |
| 실시예 7 | NEF | 64.5 | HMAE | 5 | EDG MTG |
25 5 |
BTA | 0.5 | - |
| 실시예 8 | NEF | 64.9 | MAE | 10 | EDG | 25 | MTBT | 0.1 | - |
| 실시예 9 | NEF | 64.9 | AEEA | 5 | MDG | 30 | DMTBT | 0.1 | - |
| 실시예 10 | NEF | 60 | AEEA | 5 | EDG | 24 | BTA | 1 | 10 |
| 비교예 1 | NEF | 94.5 | MEA | 5 | - | - | - | - | - |
| 비교예 2 | NEF | 65 | AEE | 5 | BDG | 30 | - | - | - |
| 비교예 3 | NEF | 64 | MIPA | 5 | BDG | 30 | TTA | 1 | - |
| 비교예 4 | - | - | AEEA | 5 | BTG | 94 | TTA | 1 | - |
| 비교예 5 | NEF | 80 | - | - | BDG | 20 | - | - | - |
| 비교예 6 | DEF | 75 | AEEA | 5 | BDG | 20 | - | - | - |
| 비교예 7 | DMPA | 95 | AEEA | 5 | - | - | TTA | 1 | - |
| 비교예 8 | DMAC | 75 | AEEA | 5 | BDG | 20 | - | - | - |
| 비교예 9 | NEF | 65 | AEEA | 5 | HMDM | 30 | - | - | - |
| 비교예 10 | NEF | 50 | MAE | 5 | EDG | 44.9 | TTA | 0.1 | |
| 비교예 11 | NEF | 85 | MAE | 5 | EDG | 10 | |||
AEEA: N-(2-아미노에틸)에탄올아민
APEA: N-(3-아미노프로필)에탄올아민
MAE: 2-(메틸아미노)에탄올
HMAE: 2-(히드록시메틸)아미노에탄올
MEA: 모노에탄올아민
AEE: 2-(2-아미노에톡시)에탄올
MIPA: 모노아이소프로판올아민
BTA: 벤조트리아졸
TTA: 톨리트리아졸
MTBT: 4-메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸
DMTBT: 5,6-디메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸
MDG: 디에틸렌글리콜모노메틸에테르
MTG: 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르
EDG: 디에틸렌글리콜모노에틸에테르
BDG: 디에틸렌글리콜모노부틸에테르
BTG: 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르
NEF: N-에틸포름아마이드
DMAC: N,N-디메틸아세트아마이드
DEF: N,N-디에틸포름아마이드
DMPA: N,N-디메틸프로피온아마이드
HMDM: 4-하이드록시메틸-2,2-디메틸-1,3-디옥솔란
<실험예> 레지스트 박리액 조성물의 특성 평가
<실험예 1> 박리액의 박리력 평가
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 11의 레지스트 박리액 조성물의 박리효과를 확인하기 위하여 하기와 같이 실험을 진행하였다. 통상적인 방법에 따라 유리 기판상에 스핀코터를 이용하여 레지스트를 도포하였다. 레지스트가 도포된 기판을 170℃에서 10분 동안 하드베이킹을 실시하여 2cm x 2cm로 시편을 준비하였다. 레지스트 박리액 조성물을 50℃로 온도를 일정하게 유지시킨 후 상기 시편을 침적하여 박리되는 시간을 육안관찰 하는 방법으로 박리력을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타냈으며 레지스트 제거시간이 3분 미만은 ◎, 3분 이상 ~ 5분미만 ○, 5분이상 ~ 8분 미만은 △, 8분 이상은 X로 표시하였다.
<
실험예
2> 경시에 의한
박리력
유지 평가
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 11의 레지스트 박리액 조성물의 경시에 의한 박리력 유지를 평가하기 위해 하기와 같이 실험을 진행하였다. 박리액을 제조 후 10일 동안 상온에서 보관 후 박리력을 평가 하였다. 상기 <실험예 1>에서 사용한 기판을 50℃로 일정하게 유지시킨 레지스트 박리액 조성물에 침적하여 박리되는 시간을 육안관찰 하는 방법으로 박리력을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타냈으며 레지스트 제거시간이 3분 미만은 ◎, 3분 이상 ~ 5분미만 ○, 5분이상 ~ 8분 미만은 △, 8분 이상은 X로 표시하였다.
<
실험예
3> 박리액 금속 배선
부식방지력
평가
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 11의 레지스트 박리액 조성물의 금속 배선에 대한 부식 방지 능력을 평가하기 위하여 하기와 같이 실험을 진행하였다. Mo/Al/Mo과 Cu/Ti 배선이 노출된 기판을 사용하였으며 레지스트 박리액 조성물의 온도를 50℃로 일정하게 유지시키고 상기 기판을 30분간 침적시킨 후, 세정 및 건조를 거쳐 주사 전자현미경(SEM, Hitach S-4700)을 이용하여 평가하였다. 그 결과를 하기의 표 2에 나타냈으며 매우 양호는 ◎, 양호는 ○, 보통은 △, 불량은 X로 표시 하였다.
<
실험예
4>
용해력
평가(처리매수)
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 11의 레지스트 박리액 조성물의 용해력(처리매수) 정도를 평가하기 위해 하기와 같이 실험을 진행하였다. 고형화된 레지스트 5중량%를 박리액 조성물에 투입하고 300rpm에서 30분 동안 용해 시킨 후 남은 잔량의 레지스트를 거름종이에 거른 후 무게를 측정하여 용해된 정도를 계산하였다. 레지스트 5중량%가 완전히 용해되어 잔량이 측정되지 않을 경우 100%이며 높은 값을 가질수록 많은 양의 레지스트를 녹일 수 있어 처리매수가 높다고 할 수 있다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
<
실험예
5>
잔사
제거력
평가
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 11의 레지스트 박리액 조성물의 잔사 제거력을 평가하기 위해 하기와 같이 실험을 진행하였다. 고형화된 레지스트(130℃에서 1일간 열처리를 통해 용매를 모두 제거시켜 고형화 시킨 레지스트) 1~5 중량%를 순차적으로 용해시킨 박리액 조성물을 준비한다. Mo/Al, Cu/Mo-Ti 기판을 레지스트 패턴을 형성시킨 이후, 습식 식각 및 건식 식각 방식에 의해 금속막을 에칭한 Mo/Al, Cu/Mo-Ti 배선 기판을 제작하여 50℃에서 상기 레지스트가 용해된 박리액 조성물에 10분간 침적시켰다. 이후, 세정 및 건조를 거쳐 주사 전자현미경(SEM, Hitach S-4700)을 이용하여 잔사가 발행하는 시점을 확인하였다. 그 결과를 하기의 표 2에 나타냈으며 잔사 없음은 ◎, 미세한 잔사는 보이나 공정 적용가능은 ○, 잔사가 확인 되며 추가 세정이 필요함은 △, 잔사가 심하게 발생하여 추후 공정이 어려움은 X로 표시 하였다.
<
실험예
6> 휘발량 평가
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 11의 레지스트 박리액의 장시간 사용에 의한 휘발되어 소실된 정도를 평가하기 위해 하기와 같이 실험을 진행하였다. 레지스트 박리액 조성물의 온도를 50℃로 일정하게 유지시키고 24시간 후 휘발된 양을 측정하여 소실된 정도, 휘발도를 계산하였다. 수치가 낮을수록 소실 정도가 낮으며, 공정상 손실을 줄일 수 있어 레지스트 박리액의 안정성 및 경제성을 도모할 수 있다. 그 결과를 하기의 표 2에 수치로 나타냈다.
휘발도(%)= {(초기 레지스트 박리액 질량)-(24시간 후 레지스트 박리액 질량)/초기 레지스트 박리액 질량} * 100
| 구분 | 박리력 | 박리력 유지 |
부식방지력 | 용해력 (%) |
잔사제거력(레지스트 농도) | 휘발도 (%) |
|||||||
| Al | Mo | Cu | Ti | 1중량% | 2중량% | 3중량% | 4중량% | 5중량% | |||||
| 실시예 1 | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | 97.5 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | X | 2.4 |
| 실시예 2 | ○ | ○ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | 90.0 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | X | 2.3 |
| 실시예 3 | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | 90.8 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | X | 2.4 |
| 실시예 4 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 94.5 | ◎ | ◎ | ○ | △ | X | 2.2 |
| 실시예 5 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 94.0 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | X | 2.2 |
| 실시예 6 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 92.6 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | X | 2.6 |
| 실시예 7 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 94.9 | ◎ | ◎ | ○ | △ | X | 2.1 |
| 실시예 8 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 96.6 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | X | 2.1 |
| 실시예 9 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 96.9 | ◎ | ◎ | ○ | △ | X | 2.2 |
| 실시예 10 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 90.3 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | △ | 23.8 |
| 비교예 1 | ◎ | X | X | ◎ | X | ◎ | 96.5 | △ | X | X | X | X | 2.3 |
| 비교예 2 | ◎ | X | △ | ◎ | △ | ◎ | 93.6 | ○ | △ | X | X | X | 2.3 |
| 비교예 3 | ○ | X | △ | ◎ | ◎ | ◎ | 93.7 | ○ | △ | X | X | X | 2.9 |
| 비교예 4 | △ | △ | △ | ◎ | ◎ | ◎ | 64.2 | △ | X | X | X | X | 2.1 |
| 비교예 5 | X | X | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | 75.4 | X | X | X | X | X | 2.3 |
| 비교예 6 | ◎ | ◎ | △ | ◎ | X | ◎ | 86.8 | ○ | △ | X | X | X | 33.5 |
| 비교예 7 | ◎ | ◎ | △ | ◎ | ◎ | ◎ | 88.9 | △ | X | X | X | X | 37.6 |
| 비교예 8 | ◎ | ◎ | △ | ◎ | X | ◎ | 82.5 | ○ | △ | X | X | X | 35.2 |
| 비교예 9 | ◎ | X | △ | ◎ | X | ◎ | 89.7 | ○ | △ | X | X | X | 3.2 |
| 비교예 10 | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | 76.2 | ○ | ○ | △ | X | X | 2.5 |
| 비교예 11 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | X | ◎ | 92.5 | ○ | △ | X | X | X | 2.8 |
상기 표 2의 실험 결과에 나타난 바와 같이, 본 발명의 레지스트 박리액 조성물인 실시예 1 내지 10의 경우, 박리력 및 박리력 유지 정도가 모두 적합한 수준으로 확인되었다. 처리매수를 평가하는 용해력 및 잔사제거력, 휘발도 평가도 우수한 수준임을 확인하였다. 금속 배선의 부식 방지력 평가에서는 Al, Mo, Cu, Ti에 대하여 우수한 방식력을 가지는 것을 확인하였다.
반면, 비교예 1 내지 11의 박리액 조성물은 박리력 및 박리력 유지 정도가 대부분 불량하거나 적합하지 못한 수준이었다. 금속 배선의 부식 방지력 평가에서도 Al 및 Cu 배선에 대하여 특히 부식방지 능력이 불량함을 확인하였다. 처리매수 평가 결과에서 비교예 4, 5 및 10의 경우는 용해력이 80% 이하로 특히 매우 불량한 결과를 나타내었다. 특히 잔사제거력, 휘발도 평가에서 실시예와 비교해 결과가 우수하지 못하거나, 일부는 특히 매우 적합하지 못한 수준의 결과를 나타내었다.
Claims (21)
- N-에틸포름아마이드, 2차 아민 화합물 및 양자성 극성 용매를 포함한 레지스트 박리액 조성물로서,
상기 2차 아민 화합물은 피페라진 유도체를 포함하지 않고,
상기 양자성 극성 용매는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 24 내지 30 중량부로 포함되고,
상기 양자성 극성 용매는 하기 화학식 1로 표시되는, 레지스트 박리액 조성물:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
R1는 메틸기 또는 에틸기이고,
m은 1, 2 또는 3이다. - 제1항에 있어서,
상기 2차 아민 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는, 레지스트 박리액 조성물:
<화학식 2>
상기 화학식 2 중,
R2 및 R3는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C5알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C5히드록시알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C5아미노알킬기 중에서 선택되고,
R2 및 R3는 선택적으로 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있고,
단, R2 및 R3가 서로 연결되어 피페라진 유도체를 형성하는 경우는 제외한다. - 제1항에 있어서,
상기 2차 아민 화합물은 N,N-디메틸아민, N,N-디에틸 아민, N,N-디프로필아민, 디에틸렌트리아민, 2-(히드록시메틸)아미노에탄올, 2-(메틸아미노)에탄올, 2-(에틸아미노)에탄올, N,N-디에탄올아민, 피페리딘, N-(2-아미노에틸)메탄올아민, N-(2-아미노에틸)에탄올아민, N-(2-아미노에틸)프로판올아민, N-(2-아미노에틸)부탄올아민 및 N-(3-아미노프로필)에탄올아민 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 2차 아민 화합물은 2-(메틸아미노)에탄올을 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 양자성 극성 용매는 에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 및 트리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 양자성 극성 용매는 디에틸렌글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 및 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여,
상기 N-에틸포름아마이드를 60 내지 70 중량부로 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여,
상기 2차 아민 화합물을 5 내지 10 중량부로 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여,
상기 N-에틸포름아마이드 60 내지 70 중량부; 및
상기 2차 아민 화합물 5 내지 10 중량부를 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
부식 방지제 및 탈이온수 중에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
부식 방지제를 더 포함하고, 상기 부식 방지제는 아졸계 화합물인, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
부식 방지제를 더 포함하고, 상기 부식 방지제는 벤조트리아졸, 톨리트리아졸, 메틸 톨리트리아졸, 2,2’-[[[벤조트리아졸]메틸]이미노]비스에탄올, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스메탄올, 2,2’-[[[에틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스에탄올, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스에탄올, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스카르복시산, 2,2’-[[[메틸-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스메틸아민 및 2,2’-[[[아민-1수소-벤조트리아졸-1-일]메틸]이미노]비스에탄올 4-메틸-1-수소-벤조트리아졸, 6-메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸, 4-메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸, 5-메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸, 5,6-디메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸 및 4,6-디메틸-4,5,6,7-테트라히드로-1H-벤조[1,2,3]트리아졸 및 5-메틸-1-수소-벤조트리아졸 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여,
부식 방지제 0 초과 내지 5 중량부; 및 탈이온수 0 초과 내지 30 중량부; 중에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
부식 방지제를 더 포함하고, 상기 부식 방지제는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 0 초과 내지 5 중량부로 포함되는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
부식 방지제를 더 포함하고, 상기 부식 방지제는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 0 초과 내지 3 중량부로 포함되는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
탈이온수를 더 포함하고, 상기 탈이온수는 레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여 0 초과 내지 30 중량부로 포함되는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
부식 방지제를 더 포함하고,
레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여,
상기 N-에틸포름아마이드 60 내지 70 중량부;
상기 2차 아민 화합물 5 내지 10 중량부; 및
상기 부식 방지제 0 초과 내지 5 중량부;를 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 제1항에 있어서,
부식 방지제 및 탈이온수를 더 포함하고,
레지스트 박리액 조성물 총 중량에 대하여,
상기 N-에틸포름아마이드 60 내지 70 중량부;
상기 2차 아민 화합물 5 내지 10 중량부;
상기 부식 방지제 0 초과 내지 5 중량부; 및
상기 탈이온수 0 초과 내지 30 중량부;를 포함하는, 레지스트 박리액 조성물. - 레지스트 박리 방법으로서,
유기막, 금속 배선, 또는 금속 배선과 무기 재료층을 포함하는 기판상에 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판을 에칭 처리하는 단계; 및
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 레지스트 박리액 조성물로 상기 레지스트 패턴을 박리(stripping)하는 단계를 포함하는, 레지스트 박리 방법. - 제1항 내지 제18항의 레지스트 박리액 조성물을 처리하여 제조되는 디스플레이 장치.
- 제1항 내지 제18항의 레지스트 박리액 조성물을 처리하여 제조되는 반도체 소자.
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|---|---|---|---|
| KR1020180014171A KR102528302B1 (ko) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 레지스트 박리액 조성물 및 이를 이용한 레지스트 박리 방법 |
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| KR1020180014171A KR102528302B1 (ko) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 레지스트 박리액 조성물 및 이를 이용한 레지스트 박리 방법 |
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Citations (1)
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| JP2008003594A (ja) | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Dongjin Semichem Co Ltd | レジスト除去用組成物 |
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| JP4405767B2 (ja) * | 2003-08-28 | 2010-01-27 | ソニー株式会社 | 銀及び／又は銀合金を含む基板のフォトレジスト剥離液組成物、それを用いたパターンの製造方法ならびにそれを含む表示装置 |
| KR101403515B1 (ko) * | 2006-06-22 | 2014-06-09 | 주식회사 동진쎄미켐 | 포토레지스트 제거용 조성물 |
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2018
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