KR20170106815A - 신너 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 신너 조성물로서, 부틸아세테이트 30~50 중량%; 프로필렌글리콜모노메틸에테르 20~40 중량%; 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 10~30 중량%를 포함한다.
Description
본 발명은 포토리소그래피 공정 중 포토레지스트 막을 제거하는 공정에 사용되는 신너 조성물에 관한 것이다.
박막트랜지스터 액정소자 제조공정에서 전자회로 또는 RGB 색상을 구현하기 위한 화소를 제작하기 위하여 포토리소그래피 기술을 이용한다. 포토리소그래피 공정은, 감광 성질이 있는 포토레지스트를 기판 위에 올리고, 이를 이용해 원하는 전자 회로를 그리는 작업으로 반도체 소자 및 박막트랜지스터 액정소자 제조 공정에 필수적으로 사용되는 기술이다.
이러한 포토리소그래피 공정은 1) 기판 위에 포토레지스트를 도포하는 공정, 2) 포토레지스트의 부착력을 증가시키는 소프트 베이킹 공정, 3) 마스크의 패턴을 포토레지스트로 전사하기 위해 노광하는 공정, 4) 노광으로 인해 변질된 포토레지스트를 제거하기 위한 현상공정, 5) 잔류하는 포토레지스트의 부착력을 더욱 상승시키는 하드 베이킹 공정, 6) 기록한 패턴에 따라 포토레지스트 하부에 있는 불필요한 부분을 제거하는 식각 공정, 7) 마지막으로 포토레지스트를 제거하는 박리 공정으로 구성되어 있다.
상기 포토리소그래피 공정에서 포토레지스트를 균일하게 도포하는 방법은 회전 도포방식과 선형 도포방식이 있다. 회전 도포방식으로 포토레지스트를 도포하는 경우 원심력으로 인해 기판 가장자리로 이동한 포토레지스트 중 일부가 표면장력으로 인해 기판 가장자리에 두껍게 형성되게 되는데, 이렇게 형성된 포토레지스트는 후속 공정에 기판 이동 시 장비의 오염 원인이 된다.
한편, 선형 도포방식은 노즐을 통해 기판 상에 포토레지스트를 반복 도포하다 보면 노즐 끝 부분과 주변부분이 포토레지스트로 오염된다. 반복 공정이 진행되면서 누적된 오염으로 인해, 포토레지스트 표면에 얼룩이 생기거나, 스크래치 등 공정 불량이 발생하게 된다. 또한, 최근 노즐에서 염이 뭉친 형태로 나타나는 백화현상이 발생하고 있으나, 이를 제거할 수 있는 신너가 없어 공정 시간이 증가하는 문제가 있다.
포토레지스트 제거용 조성물 관련선행 특허와 관련하여, 미국 등록특허 제4983490호, 일본 등록특허 제5229025호, 대한민국 공개특허 제 1999-0062169호 및 대한민국 공개특허 제2012-0155551호가 있다.
상기와 같이 회전 도포방식으로 형성된 제거대상인 포토레지스트와 선형 도포방식으로 형성된 제거대상인 포토레지스트의 성격이 달라 각 도포 방식에 맞는 신너 조성물을 사용하고 있다. 이로 인하여, 도포방식에 맞는 신너 보관 탱크, 공급장치 등 별개의 설비가 요구되기 때문에 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 회전 도포방식으로 형성되는 기판 가장자리의 포토레지스트를 효과적으로 제거하는 동시에, 선형 도포방식에서 형성되는 노즐 끝 부분의 포토레지스트를 효과적으로 제거하면서도 백화현상을 발생시키지 않는 신너 조성물에 대한 필요성이 증가하고 있다.
본 발명의 목적은 반도체 소자 및 박막트랜지스터 액정표시소자 제조 공정에 사용되는 포토레지스트에 대해 우수한 세정력 및 EBR(Edge Bead Remove) 특성을 가지고, 특히 백화현상이 일어나지 않는 신너 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 조성물 총 100중량%를 기준으로, 부틸아세테이트 30~50 중량%; 프로필렌글리콜모노메틸에테르 20~40 중량%; 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 10~30 중량%를 포함하는 신너 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 신너 조성물은 반도체 소자 혹은 박막트랜지스터 액정소자 제조 공정에서, 회전 도포방식과 선형 도포방식 두 공정 모두에 적용할 수 있다. 특히, 백화현상을 일으키지 않으며 우수한 EBR(Edge Bead Remove) 특성을 갖는다. 또한, 인체에 대한 독성 및 냄새로 인한 불쾌감이 없어 작업 안정성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은, 포토리소그래피 공정의 효율 향상 방안에 대한 연구를 거듭하는 과정에서 신너 조성물 성분의 각각의 역할을 규명할 수 있었다.
포토레지스트의 구성 성분은 일반적으로 감광재, 수지, 첨가제, 용제 등을 포함하여 구성될 수 있는데, 이러한 포토레지스트를 제거하는 데 있어서, 신너 조성물의 각 구성 성분 함량에 대한 시너지 효과로 인하여, 포토레지스트 제거용 신너 조성물 최적의 성분비가 있다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 신너 조성물은 부틸아세테이트(nBA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 상기 신너 조성물은 조성물 총 100중량%를 기준으로, nBA 30~50 중량%; PGME 20~40 중량%; 및 PGMEA 10~30 중량%를 포함한다.
일 실시예에 따르면, nBA 38 내지 48 중량%, PGME 30 내지 40 중량% 및 PGMEA 15 내지 25 중량% 일 수 있다.
상기 신너 조성물의 성분 중 상기 nBA 는 포토레지스트에 대하여 젖음성과 침투성이 우수하며, 휘발성이 뛰어난 특성을 이용할 수 있다. 상기 nBA의 함량이 상기 기재 범위 미만일 경우에는 포토레지스트에 대한 침투성과 휘발성이 부족해 포토레지스트의 제거력이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 기재 범위 이상일 경우 포토레지스트에 대한 과한 침투성으로 인하여 포토레지스트의 제거면이 상승하는 빌드-업(build-up) 현상과 빠른 휘발도로 인한 포토레지스트 잔사 현상이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 신너 조성물의 구성 성분 중 상기 PGME 는 포토레지스트 구성 성분 중 상기 수지에 대한 용해력에 대하여 매우 뛰어나게 작용할 수 있다. 상기 PGME 함량이 상기 기재 범위 미만일 경우에는 백화현상의 원인 물질인 K2SO4 + PAC(Photo active compound) + 노볼락수지(novolac resin)의 백화물질에 대한 용해력이 저하되어 백화현상이 단 시간 내에 나타나는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 기재 범위를 초과하는 경우에는 상대적으로 nBA 와 PGMEA 의 함량이 감소하므로 신너 조성물이 포토레지스트에 대한 젖음성과 휘발성이 공정 조건에 부적합하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 신너 조성물의 구성 성분 중 상기 PGMEA 는 포토레지스트 구성 성분 중 상기 감광재에 대한 용해력이 매우 뛰어나게 작용할 수 있다. 상기 PGMEA 함량이 상기 기재 범위 미만일 경우에는 포토레지스트의 용해력이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 기재 범위 이상일 경우에는 신너 조성물의 휘발도가 낮아져 포토레지스트를 제거한 후 포토레지스트의 끌림 현상이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 신너 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 신너 조성물 총 100중량%에 대하여 0.001 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다.
상기 첨가제는 예를 들어, 크라운 에테르류(crown ether), 이차 알코올 에톡시레이트류(secondary alcohol ethoxylates)가 사용될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 회전 도포방식에서의 불필요한 포토레지스트의 제거 방법은 회전하는 기판의 가장자리를 노즐로 제거하는 기구부를 이용할 수 있다. 상기 기구부는 질소와 신너를 함께 토출하며 왕복운동을 할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 선형 도포방식에서 노즐 끝 부분의 포토레지스트 제거 방법은 노즐이 기판의 끝 부분을 왕복 운동하여 제거하는 기구부를 이용할 수 있다. 상기 기구부는 질소와 신너를 함께 토출하며 왕복운동을 할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하고자 하지만, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 10: 신너 조성물 제조
평가 조성물을 하기 표 1과 같이 제조하였다.
첨가제 1로는 18-crown-6을 사용하였으나, 15-crown-5로 대체할 수 있다.
| 신너 조성물 | 신너 조성물의 조성(중량%) | ||||
| nBA | PGME | PGMEA | 첨가제1 | 첨가제2 | |
| 실시예 1 | 48 | 32 | 20 | - | - |
| 실시예 2 | 45 | 35 | 20 | - | - |
| 실시예 3 | 40 | 35 | 25 | - | - |
| 실시예 4 | 38 | 37 | 25 | - | - |
| 실시예 5 | 35 | 40 | 25 | - | - |
| 실시예 6 | 45 | 40 | 15 | - | - |
| 실시예 7 | 48 | 31.95 | 20 | 0.05 | - |
| 실시예 8 | 48 | 31.95 | 20 | - | 0.05 |
| 비교예 1 | 60 | 20 | 20 | - | - |
| 비교예 2 | 70 | 20 | 10 | - | - |
| 비교예 3 | 30 | 65 | 5 | - | - |
| 비교예 4 | 30 | 60 | 10 | - | - |
| 비교예 5 | 35 | 60 | 5 | - | - |
| 비교예 6 | 35 | 55 | 10 | - | - |
| 비교예 7 | 10 | 80 | 10 | - | - |
| 비교예 8 | 5 | 90 | 5 | - | - |
| 비교예 9 | 5 | 55 | 40 | - | - |
| 비교예 10 | 30 | 20 | 50 | - | - |
nBA : n-부틸 아세테이트
PGME : 프로필렌글리콜모노메틸에테르(Propylene glycol monomethyl ether)
PGMEA : 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(Propylene Glycol monomethyl Ether Acetate)
첨가제 1: 18-crown-6
첨가제 2: Softanol 류, Nippon shokubai 사(이차 알코올 에톡시레이트류)
실험예 1 내지 2
회전 도포방식에서의 포토레지스트 제거평가는 전주 전자부품연구원에 보유하고 있는 370*470mm LCD 포토공정 장비를 이용하여 다음과 같이 진행하였다;
1) 370*470mm 유리기판에 스핀 코터로 1000rpm/60sec의 조건에서 포토레지스트를 코팅(막 두께 : 2.0um) 한다.
2) 이 기판을 0.3torr 에서 60sec 동안 건조시킨다.
3) Scan EBR 장비로 포토레지스트 제거 평가를 진행하였다.
4) Scan EBR 장비의 조건은 기구부의 이동 속도 200mm/sec, 신너 조성물 유량 20cc/min 으로 평가를 진행하였다.
선형 도포방식에서의 포토레지스트 제거평가 및 백화현상 발생 평가는 다이닛뽄스크린사 (DAINIPPON SCREEN MFG. Co. Ltd)의 7세대 TFT-LCD 선형 도포 코팅기를 사용하여 다음과 같이 진행하였다;
1) 1870×2200mm 유리기판에 포토레지스트를 반복 도포한다.
2) 포토레지스트를 도포 후 노즐은 노즐 세정 위치에서 세정 기구부가 왕복운동을 하며 노즐을 세정한다.
3) 세정 후 노즐은 포토레지스트를 프리토출하여 노즐 Gap 사이에 포토레지스트를 균일하게 한 다음 기판에 포토레지스트를 도포한다.
4) 위 과정을 반복하여 노즐 세정 상태를 확인하고, 백화현상 발생을 육안 확인함과 동시에 포토레지스트 코팅하여 얼룩발생 현상을 관찰한다.
실험예 1: 포토레지스트 제거 성능 및 백화현상 평가
Scan EBR 장비의 기구부 이동 속도는 200mm/sec 이며, 신너 조성물 유량은 20cc/min 으로 평가를 진행하였다.
포토레지스트 제거 결과는 현미경으로, 노즐 청결상태, 건조상태, 백화현상은 육안으로 관찰하였다. 백화현상은 8000장에 대해 세정을 진행한 후 백화 발생 여부를 확인하였다.
실시예 1, 실시예 2, 실시예 6에서 최고의 효과가 나타나는 결과를 얻었다.
| 신너 조성물 |
포토레지스트 제거 결과 |
노즐 청결상태 |
노즐 건조상태 |
세정 횟수 | 백화현상(세정 횟수 8,000 기준) |
| 실시예 1 | ◎ | 양호 | 양호 | 8,000 | 미발생 |
| 실시예 2 | ◎ | 양호 | 양호 | 8,500 | 미발생 |
| 실시예 3 | ◎ | 양호 | 양호 | 8,000 | 미발생 |
| 실시예 4 | ◎ | 양호 | 양호 | 8,500 | 미발생 |
| 실시예 5 | ◎ | 양호 | 양호 | 8,500 | 미발생 |
| 실시예 6 | ◎ | 양호 | 양호 | 8,500 | 미발생 |
| 실시예 7 | ◎ | 양호 | 양호 | 9,000 | 미발생 |
| 실시예 8 | ◎ | 양호 | 양호 | 9,000 | 미발생 |
| 비교예 1 | △ | 불량 | 양호 | 5,000 | 발생 |
| 비교예 2 | △ | 불량 | 양호 | 4,500 | 발생 |
| 비교예 3 | △ | 불량 | 양호 | 5,000 | 발생 |
| 비교예 4 | ○ | 불량 | 불량 | 5,000 | 발생 |
| 비교예 5 | △ | 불량 | 불량 | 5,000 | 발생 |
| 비교예 6 | ○ | 불량 | 불량 | 7,000 | 발생 |
| 비교예 7 | △ | 불량 | 불량 | 7,000 | 발생 |
| 비교예 8 | △ | 불량 | 불량 | 7,000 | 발생 |
| 비교예 9 | △ | 불량 | 불량 | 5,500 | 발생 |
| 비교예 10 | ○ | 양호 | 불량 | 6,500 | 발생 |
실험예 2: PAC 용해도 평가 및 휘발도, 밀도 평가
포토레지스트 구성 성분 중 용해가 잘 되지 않는 PAC(Photo active compound)에 대한 용해력 평가를 진행하였다. 또한, 휘발도와 밀도에 대해 측정하여 표 3에 나타내었다.
PAC(Photo active compound) 용해도 평가는 PAC 50g을 각 신너 100ml에 혼합한 다음 일정 시간 동안 용해 후 0.5um 필터를 이용하여 필터에 남아있는 PAC의 무게를 측정하여, 각 신너별 PAC에 대한 용해도를 확인하여 측정하였다. 평가는 항온 항습 조건인 클린룸에서 진행하였다.
휘발도는 스핀코터(spin coater)에 웨이퍼(wafer)를 고정하고, 상기 웨이퍼 상에 각 신너 조성물을 동일한 양으로 분산시킨 후, 1000rpm으로 회전시켜 육안으로 휘발되는 시간을 확인하였다.
밀도는 메스실린더 250mL에 각 신너 조성물을 100mL씩 담아 비중계를 이용하여, 측정하였다.
밀도가 높아질수록 신너의 투입에 대한 저항이 커져 신너의 토출 조절에 용이하지 못하고, 휘발 속도가 빠르면 용해된 포토레지스트가 재석출될 수 있어 불량의 원인이 될 수 있다.
| 신너 조성물 | PAC 용해도(g/50g) | 휘발 완료 시간(sec) (1000rpm 회전 시) |
밀도(g/mL) |
| 실시예 1 | 0.544 | 11.6 | 0.88 |
| 실시예 2 | 0.545 | 11.8 | 0.87 |
| 실시예 3 | 0.617 | 12.2 | 0.86 |
| 실시예 4 | 0.617 | 12.3 | 0.87 |
| 실시예 5 | 0.618 | 12.5 | 0.90 |
| 실시예 6 | 0.535 | 10.6 | 0.89 |
| 실시예 7 | 0.549 | 10.9 | 0.88 |
| 실시예 8 | 0.542 | 10.8 | 0.88 |
| 비교예 1 | 0.491 | 9.3 | 0.80 |
| 비교예 2 | 0.398 | 9.0 | 0.79 |
| 비교예 3 | 0.338 | 16.5 | 0.95 |
| 비교예 4 | 0.408 | 17.2 | 0.98 |
| 비교예 5 | 0.337 | 16.1 | 0.94 |
| 비교예 6 | 0.407 | 16.9 | 0.95 |
| 비교예 7 | 0.414 | 18.5 | 1.25 |
| 비교예 8 | 0.345 | 17.9 | 1.37 |
| 비교예 9 | 0.712 | 19.3 | 1.01 |
| 비교예 10 | 0.801 | 17.9 | 1.03 |
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (3)
- 조성물 총 100중량%를 기준으로,
부틸아세테이트 30~50 중량%;
프로필렌글리콜모노메틸에테르 20~40 중량%; 및
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 10~30 중량%를 포함하는 신너 조성물. - 제1항에 있어서, 크라운 에테르류, 이차 알코올 에톡시레이트류 및 이들의 혼합을 첨가제로서 더 포함하는 것인 신너 조성물.
- 제1항에 있어서, 밀도가 1g/mL 이하인 것인 신너 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160030437A KR102527635B1 (ko) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | 신너 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160030437A KR102527635B1 (ko) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | 신너 조성물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170106815A true KR20170106815A (ko) | 2017-09-22 |
| KR102527635B1 KR102527635B1 (ko) | 2023-05-02 |
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ID=60034826
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020160030437A KR102527635B1 (ko) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | 신너 조성물 |
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| KR (1) | KR102527635B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100019935A (ko) * | 2008-08-11 | 2010-02-19 | 삼성전자주식회사 | 신너 조성물 및 이를 이용한 감광막의 형성 방법 |
| KR20110007828A (ko) * | 2009-07-17 | 2011-01-25 | 동우 화인켐 주식회사 | 구리 또는 구리합금 배선용 박리액 조성물 |
| KR20110053557A (ko) * | 2009-11-16 | 2011-05-24 | 동우 화인켐 주식회사 | 레지스트 박리액 조성물 |
| KR20110127816A (ko) * | 2010-05-20 | 2011-11-28 | 동우 화인켐 주식회사 | 감광성 수지 및 반사방지막 제거용 신너 조성물 |
-
2016
- 2016-03-14 KR KR1020160030437A patent/KR102527635B1/ko active IP Right Grant
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| KR102527635B1 (ko) | 2023-05-02 |
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