KR20120027685A

KR20120027685A - 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

Info

Publication number: KR20120027685A
Application number: KR1020100089422A
Authority: KR
Inventors: 유동국; 김기수; 임현태
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-22
Also published as: US20120064455A1

Abstract

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은 60 내지 90중량%의 노볼락계 수지와, 디아지드계 화합물과, 유기용매와, 방청제를 포함한다.

Description

포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{PHOTORESIST COMPOSITION AND METHOD FOR MAKING PATTERN USING THEREOF}

본 발명은 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 기판에 패턴을 형성하기 위해 사용되는 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

각종 패턴 형성을 위한 사진식각공정(photholithography)에서는 포토레지스트(photoresist)가 사용된다. 포토레지스트라 함은, 광의 작용에 의해 현상액에 대한 용해성이 변화하여 노광 패턴에 대응하는 화상을 얻는 것이 가능한 감광성 수지를 가리키는 것으로서, 노광부의 현상액에 대한 용해성이 증가하여 상기 노광부가 현상 과정에서 제거됨으로써 소망하는 패턴을 얻을 수 있는 포지티브형 포토레지스트(positive photoresist)와 노광부의 현상액에 대한 용해성이 크게 저하되어 비노광부가 현상 과정에서 제거됨으로써 소망하는 패턴을 얻을 수 있는 네가티브형 포토레지스트(negative photoresist)로 분류할 수 있다.

상기 포토레지스트를 용매 등과 혼합하여 기판 상에 도포한 후, 노광 및 현상 과정을 거침으로써, 소정의 패턴을 갖는 구조물을 형성할 수 있다. 이와 같이 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 기술은 현재 다양한 기술 분야에 폭넓게 응용되고 있다.

일반적으로, 기판 상에 회로를 형성하는 방법으로서 포토레지스트를 이용하여 마스크를 만들고 에칭용액을 도포하여 원하는 패턴으로 회로를 형성한다. 원하는 패턴의 피치에 따라 다양한 에칭용액을 적용하여 에칭하게 된다. 특히 패턴의 피치가 30㎛ 이하는 그 간격이 미세하기 때문에 일반적인 에칭용액을 사용한 에칭공법으로는 회로를 형성하는데 한계를 지니고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 에칭 용액은 금속층(20)에 침투 및 식각함에 있어서 등방성을 나타내므로, 금속층(20)에 미세 패턴을 형성하도록 기재(10)에 대해 수직한 방향으로만 식각(비등방성 식각)하기 곤란하다. 즉, 포토레지스트로 패턴 마스크(30)를 형성한 후 에칭액을 기재(10)에 제공하면, 포토레지스트 패턴 마스크(30) 사이로 에칭액이 침투하여 모든 방향으로 균일하게 확산되어 금속층(20)을 식각하기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이 반구 형태로 식각이 이루어진다. 따라서, 금속층(20)에 인접하여 형성된 미세한 홈 사이가 연통되거나 홈 사이의 두께가 얇아져서, 금속층(20)에 형성하고자 하는 패턴의 피치를 미세화 하는데 한계가 있다.

따라서, 일반 에칭 용액과 다른 성분으로 구성하거나 에칭 용액에 첨가제를 혼합하여 미세 패턴을 형성하게 된다. 특히, 미세회로 형성을 위해서 에칭용액에 방청제를 첨가하여 등방성으로 식각되는 것을 방지함으로써 기판의 두께 방향 즉, 기판에 수직한 방향으로 기판이 협소한 피치로 식각되도록 한다.

그러나, 에칭용액에 혼합되는 방청제 성분이 에칭용액의 주 성분인 물과 친화력이 없기 때문에 방청 성분을 보호하기 위해 분산안정제 및 유화제와 같은 유기물을 더 첨가하여 사용하게 되는데, 이와 같이 첨가된 유기물은 후속 세척 공정에 의해서도 완전히 제거하지 않는 경우가 있다. 이는 생산수율 저하 또는 불량 발생 요인으로 작용을 하게 된다.

반면, 방청제 및 유기물을 첨가하지 않고 미세 패턴을 형성하는 방법인 세미 어디티브(Semi-additive) 공법은 DFR(Dry Film Photoresist)을 적용하여 15㎛이하 피치를 갖는 회로를 형성하고 도금을 통하여 제품을 제조하는 방법이지만, 공정이 복잡하고 공정수가 증가하여 원가측면 및 생산성 측면에서 바람직하지 못하다.

본 발명은 이와 같은 점으로부터 착안된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 방청제 및 유기물이 포함되지 않은 일반 에칭액으로도 비등방성 식각이 가능하여 피치가 협소한 미세 패턴을 형성할 수 있는 포토레지스트 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 유기물이 제거된 일반 에칭용액으로 미세 패턴을 형성함으로써, 기판에 잔류하는 유기물이 없기 때문에 수율이 향상되고 불량율이 감소되어, 생산비용 및 원가절감에 유리한 효과를 가지는 패턴 형성 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은, 60 내지 90중량%의 노볼락계 수지와, 디아지드계 화합물과, 유기용매와, 방청제를 포함한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법은, 방청제를 포함하며, 일정한 패턴으로 개구부를 가지는 포토레지스트층을 기재 위에 형성하는 단계와, 상기 기재에 에칭액을 제공하는 단계와, 상기 에칭액에 의해 상기 개구부 하방으로 에칭되는 홈의 측면에 방청제 막이 형성되는 단계를 포함한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법은, 기재 위에 방청제를 도포하여 방청제 막을 형성하는 단계와, 상기 방청제 막 위에 일정한 패턴으로 개구부를 가지는 포토레지스트층을 기재 위에 형성하는 단계와, 상기 기재에 에칭액을 제공하는 단계와, 상기 에칭액에 의해 상기 개구부 하방으로 에칭되는 홈의 측면에 방청제 막이 형성되는 단계를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

도 1은 종래의 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법에 의한 식각 형태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법에 의한 식각 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 구성 요소들 상호 간의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법에 의한 식각 형태가 순차적으로 도시되어 있다. 즉, 기재(100) 상에 형성된 패턴층(200)의 위에 본 실시예에 따른 포토레지스트 조성물로 식각 마스크(300)를 형성한 후, 첨가제가 혼합되지 않은 일반적인 에칭액을 혼합하면 , 비등방성 식각으로 인해, 식각 홈(210)은 반구 형태를 나타내지 않고, 기재(100)를 향해 수직한 기둥 형태로 형성된다.

따라서, 별도의 유기물과 같은 첨가제가 혼합되지 않기 때문에 세척 과정이 종료된 후 잔류하는 이물질이 감소하게 되므로 패턴이 형성된 완제품 기재의 수율이 향상되고 불량율이 감소되어, 생산비용 및 원가절감에 유리한 효과가 있다.

위와 같은 효과를 나타내는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 조성물은 60 내지 90중량%의 노볼락계 수지와, 디아지드계 화합물과, 유기용매와, 방청제 를 포함한다.

노볼락계 수지는, 페놀계 화합물을 포함할 수 있으며, 폐놀계 화합물, 알데히드계 화합물 및 케톤계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 폐놀계 화합물, 알데히드계 화합물 및 케톤계 화합물 중 둘 이상을 산성 촉매의 존재 하에서 반응시켜 얻은 것일 수 있다.

노볼락계 수지는 메타 크레졸과 파라 크레졸을 포함할 수 있는데, 노볼락계 수지 전체의 중량에서 60 중량% 이상의 메타 크레졸과 나머지 중량%의 파라 크레졸을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 60 중량% 내지 90 중량%의 메타 크레졸과 나머지 중량%의 파라 크레졸을 포함할 수 있다. 상기 노볼락계 수지의 메타 크레졸의 함량이 대략 60중량% 미만인 경우에는, 포토레지스트층(300)에 균일하게 광이 조사되더라도 광에 의해 포토레지스트가 반응하는 정도의 차이가 커져 현상 후에 포토레지스트 패턴(300)의 두께가 균일하게 형성되지 않는다. 특히, 반노광부의 잔막 균일도가 떨어진다. 포토레지스트 패턴(300)의 두께가 균일하지 않은 경우, 포토레지스트 패턴(300)을 식각 방지막으로 이용하여 하부 금속층(200)에 형성되는 미세 패턴의 신뢰성을 저하시킨다. 한편, 상기 노볼락계 수지의 메타 크레졸의 함량이 대략 90중량% 이상인 경우에는, 상대적으로 노볼락계 수지에 포함되는 파라 크레졸의 함량이 적어지기 때문에, 노볼락계 수지를 포함하는 포토레지스트 조성물의 감도를 제어하기 어려울 수 있다.

노볼락계 수지에 포함될 수 있는 페놀계 화합물에는, 오르토크레졸, 메타크레졸, 파라크레졸, 2,3-디메틸페놀, 3,4-디메틸페놀, 3,5-디메틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 2,6-디메틸페놀, 2,3,6-트리메틸페놀, 2-t-부틸페놀, 3-t-부틸페놀, 4-t-부틸 페놀, 2-메틸레졸시놀, 4-메틸레졸시놀, 5-메틸레졸시놀, 4-t-부틸카테콜, 2-메톡시페놀, 3-메톡시페놀, 2-프로 필페놀, 3-프로필페놀, 4-프로필페놀. 2-이소프로필페놀, 2-메톡시-5-메틸페놀, 2-t-부틸-5-메틸페놀, 티몰 및 이소티몰 중에서 하나 이상이 포함될 수 있다.

노볼락계 수지에 포함될 수 있는 알데히드계 화합물에는, 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부틸알데히드, 발레르알데히드, 글리옥살, 글루탈알데히드 및 디알데히드전분 중에서 하나 이상이 포함될 수 있다.

노볼락계 수지에 포함될 수 있는 케톤계 화합물에는, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 메틸 이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논 중에서 하나 이상이 포함될 수 있다.

디아지드계 화합물은, 감광제 및 페놀계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 감광제 및 페놀계 화합물이 모두 포함될 경우, 감광제와 페놀계 화합물은 페놀계 화합물이 밸러스트로서 결합된 화합물일 수 있다. 페놀계 화합물이 밸러스트로서 결합된 화합물의 평균 분자량은 대략 1,000 내지 4,000인 것이 바람직하다.

감광제는 포토레지스트층(300)에 광이 조사될 때 감광속도롤 조절한다. 디아지드계 화합에 포함될 수 있는 감광제에는 1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트, 2,3,4-트리하이드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트 및 2,3,4,4'-테트라하이드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트 중에서 하나 이상이 포함될 수 있다. 즉, 이들을 각각 단독으로 또는 혼합하여 감광제로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 바람직하게 2,3,4-트리하이드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트가 감광제로서 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

페놀계 화합물은 기재(100)의 금속층(200)과 노볼락계 수지간의 인력을 증가시키는 부착성 증가제로서 작용한다. 즉, 페놀계 화합물은 본 실시예의 포토레지스트 조성물 내에서 앞서 설명한 노볼락계 수지를 유기 용매 내에 골고루 분산시킴으로써 금속층(200)과, 패턴 마스크로 작용하는 포토레지스트층(300)과의 접착력을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 페놀계 화합물은 밸러스트로서도 작용하여 감광제와 페놀계 화합물이 안정적으로 결합될 수 있도록 한다.

디아지드계 화합물에 포함될 수 있는 페놀계 화합물에는, 오르토크레졸, 메타크레졸, 파라크레졸, 2,3-디메틸페놀, 3,4-디메틸페놀, 3,5-디메틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 2,6-디메틸페놀, 2,3,6-트리메틸페놀, 2-t-부틸페놀, 3-t-부틸페놀, 4-t-부틸 페놀, 2-메틸레졸시놀, 4-메틸레졸시놀, 5-메틸레졸시놀, 4-t-부틸카테콜, 2-메톡시페놀, 3-메톡시페놀, 2-프로 필페놀, 3-프로필페놀, 4-프로필페놀. 2-이소프로필페놀, 2-메톡시-5-메틸페놀, 2-t-부틸-5-메틸페놀, 티몰 및 이소티몰 중에서 하나 이상이 포함될 수 있다.

본 실시예에 사용되는 유기 용매에는 제한이 없으며, 구체적으로 사용될 수 있는 유기용매는 알코올류, 에테르류, 글리콜에테르류, 아세테이트류, 디에틸렌글리콜류, 프로필렌글리콜 모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류 및 에스테르류가 사용될 수 있으며, 이들 중 하나 이상을 혼합하여 본 실시예의 유기용매를 구성할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 실시예의 유기 용매는, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 테트라히드로퓨란 등의 에테르류; 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 등의 글리콜에테르류; 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로 솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르 아세테이트류; 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르 등의 디에틸렌글리콜류; 프로필렌글리콜 메틸에테르, 프로필렌글 리콜 에틸에테르, 프로필렌글리콜 프로필에테르, 프로필렌글리콜 부틸에테르 등의 프로필렌글리콜 모노알킬에테르류; 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 프로필에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 부틸에테르아세테이트 등의 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 프로필렌 글리콜 메틸에테르프로피오네이트, 프로필렌글리콜 에틸에테르프로피오네이트, 프로필렌글리콜 프로필에테르프로 피오네이트, 프로필렌글리콜 부틸에테르프로피오네이트의 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논 등의 케톤류; 및 초산 메틸, 초산 에틸, 초산 프로필, 초산 부틸, 2-하이드록시 프로피온산 에틸, 2-하이드록시-2-메틸프로피온산 메틸, 2-하이드록시-2-메틸프로피온산 에틸, 하이드록시초산 메틸, 하이드록시초산 에틸, 하이드록시초산부틸, 유산 메틸, 유산 에틸, 유산 프로필, 유산 부틸, 3-하이드록시프로피온산 메틸, 3-하이드록시프로피온산 에틸, 3-하이드록시프로피온산 프로필, 3-하이드록시프로피온산 부틸, 2-하이드록시-3-메틸부탄산 메틸, 메톡시 초산 메틸, 메톡시초산 에틸, 메톡시초산 프로필, 메톡시초산 부틸, 에톡시초산 메틸, 에톡시초산 에틸, 에톡시 초산 프로필, 에톡시초산 부틸, 프로폭시초산 메틸, 프로폭시초산에틸, 프로폭시초산 프로필, 프로폭시초산 부틸, 부톡시초산 메틸, 부톡시초산 에틸, 부톡시초산 프로필, 부톡시초산 부틸, 2-메톡시프로피온산 메틸, 2-메톡시프로피온산 에틸, 2-메톡시프로피온산 프로필, 2-메톡시프로피온산 부틸, 2-에톡시프로피온산 메틸, 2-에톡시프로피온산 에틸, 2-에톡시프로피온산 프로필, 2-에톡시프로피온산 부틸, 2-부톡시프로피온산 메틸, 2-부톡시 프로피온산 에틸, 2-부톡시프로피온산 프로필, 2-부톡시프로피온산 부틸, 3-메톡시프로피온산 메틸, 3-메톡시프로피온산 에틸, 3-메톡시프로피온산 프로필, 3-메톡시프로피온산 부틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 3-에톡시프로피온산 프로필, 3-에톡시프로피온산 부틸, 3-프로폭시프로피온산 메틸, 3-프로폭시프로피온산 에틸, 3-프로폭시프로피온산 프로필, 3-프로폭시프로피온산 부틸, 3-부톡시프로피온산 메틸, 3-부톡시프로피온산 에틸, 3-부톡시프로피온산 프로필, 3-부톡시프로피온산 부틸 등의 에스테르류 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

방청제는 금속이 에칭되는 것을 방지하는 물질로서, 식각 홈(210)의 측면으로의 식각을 방지하여, 식각 홈(210)이 기재(100)에 대해 수직한 방향으로 형성되도록 한다. 이로 인해, 기재(100) 상에 인접한 식각 홈(210) 간의 거리가 협소한 미세 패턴을 가지는 기판을 제공할 수 있다.

방청제는 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물, 삼중결합을 가지는 글리콜류 화합물, 알킬살코신 금속염 화합물, 방향족 카리본산 무수물 화합물 및 티아졸과 트리아졸계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게 상기 방청제는 티아졸과 트라이졸계 화합물 및 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물을 포함할 수 있다.

카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물은 쿠마린, 우라실, 니코틴산, 이소신코메론산 및 시드리진산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

삼중결합을 가지는 글리콜류 화합물은 2-부틴-1,4-디올 및 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

알킬살코신 금속염 화합물은 N-라우로일살코신, N-라우로일살코신의 Na 또는 K염, N-오이렐살코신 및 N-오이렐살코신의 Na 또는 K염 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

방향족 카르본산 무수물 화합물은 무수프탈산, 무수트리메리트산 및 무수피로메리트산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

티아졸과 트라이졸계 화합물은 벤조트리아졸 및 2-아미노벤조티아졸 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예의 포토레지스트 조성물은 필요에 따라 착색제, 염료, 찰흔 방지제, 가소제 및 계면 활성제 등의 첨가제를 더 포함함으로써 사진 식각 공정의 개별 단계의 특성에 따른 성능을 개선할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법은, 방청제를 포함하며, 일정한 패턴으로 개구부를 가지는 포토레지스트층을 기판 위에 형성하는 단계와, 상기 기판에 에칭액을 제공하는 단계와, 상기 에칭액에 의해 상기 개구부 하방으로 에칭되는 홈의 측면에 방청제 막이 형성되는 단계를 포함한다.

먼저 기판을 준비한다(S110). 기판은 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 기재(100)와 그 일면에 형성된 금속층(200)을 포함한다.

기재(100)의 종류에는 제한이 없으며, 완성된 기판의 용도에 따라 다양한 재질로 제작될 수 있다. 특히, 액정표시장치에 사용되는 COF(Chip On Film) 기판의 경우에 기재(100)는 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질 즉, 글래스 또는 투명 플라스틱 필름 또는 시트와 같은 투명 재질일 수 있다. 구체적으로 투명 플라스틱 필름은 폴리카보네이트(poly carbonate) 계열, 폴리술폰(poly sulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 계열, 폴리스티렌(poly styrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride) 계열, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(poly norbornene) 계열, 폴리에스테르(poly ester) 계열의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 구체적인 예를 들면, 기재(100)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylene terephtalate) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(poly ethylene naphthalate) 등으로 이루어질 수 있다. 한편, 플렉서블 디스플레이 장치에 적용 가능하도록 투명하면서도 가요성 재질인 폴리카보네이트(polycarbonate) 계열, 폴리에테르술폰(polyethersulfone) 계열 또는 폴리아릴레이트(polyarylate) 계열의 재질로 기재(100)를 제작할 수 있다.

금속층(200)은 회로를 구성하기 위한 패턴이 형성되는 층으로서, 전도성이 뛰어난 금속 예를 들어 구리 또는 은과 같은 물질로 제작될 수 있다.

이어서, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 기판을 구성하는 금속층(200)의 위에 포토레지스트 조성물을 도포한 후 베이크 공정을 수행하여 포토레지스트층(300)을 형성한다(S120).

금속층(200) 상부에 도포되는 포토레지스트 조성물(300)은 방청제(310) 성분을 포함할 수 있으며, 방청제(310)는 앞서 설명한 바와 같이, 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물, 삼중결합을 가지는 글리콜류 화합물, 알킬살코신 금속염 화합물, 방향족 카리본산 무수물 화합물 및 티아졸과 트리아졸계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

이외에도, 포토레지스트 조성물(300)은 노볼락계 수지와 디아지드계 화합물과, 유기용매를 더 포함할 수 있다. 상기 나열한 물질에 대해서는 앞서 설명하였기 때문에, 중복 설명은 생략한다.

포토레지스트 조성물은 스핀 코팅에 의해 금속층(200) 상에 도포될 수 있으며, 포토레지스트층(300)의 두께를 조절하기 위하여 다양한 회전 속도로 수행될 수 있다. 스핀 코팅 이외에도, 롤러 코팅, 바 코팅, 슬롯 코팅, 딥 코팅, 그라비어 코팅, 분무 코팅 등과 같은 다른 코팅법을 사용하여 포토레지스트 조성물을 기판에 도포할 수도 있다.

도포된 포토레지스트 조성물에서 용매를 증발시켜 포토레지스트 조성물이 점성 없는 감광성 필름 형태인 포토레지스트층(300)을 형성하도록 건조 베이크를 수행한다. 일반적인 포토레지스트 조성물의 건조 조건은 핫플레이트를 사용하여 65℃에서 1분 내지 5분, 이어서 95℃에서 5분 내지 30분 또는 필요시 그 이상이며, 이 때 기판은 핫플레이트의 표면과 접촉시키거나 근접시킨다. 이와 같은 건조 베이크는 컨벡션 오븐에서 수행될 수도 있다.

이어서, 포토레지스트층(300)을 노광 및 현상하여, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 개구부가 형성된 패턴 마스크(300)로 제작한다(S130).

구체적으로, 기재(100) 위에 형성된 포토레지스트층(300) 위에 원하는 패턴이 역상으로 형성되어 있는 패턴마스크를 적층한 후, 중간 또는 고압의 수은 램프로부터의 300㎚ 내지 500㎚의 근자외선 방사선 또는 표준 또는 싱크로트론 광원으로부터의 x-선 방사선을 사용하여 불투명 및 투명 영역을 갖는 패턴마스크를 통해 노광시키거나, 직접 또는 패턴화 노광을 통한 전자선에 의해 사진 화상처리할 수 있다. 접촉식, 근접식 또는 투영식 인쇄법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 노광에 사용되는 빛은 자외선(UV) 광선, X선 및 전자 빔 방사선일 수 있다. 구체적으로 자외선 및 X선은 활성 광선일 수 있고, 365nm, 405nm 및 436nm의 파장에서 수은등 램프로부터 방출된 자외선이 사용될 수 있다. 적합한 광학 필터를 사용하여, 포토마스크를 통해 단일 파장의 광을 제공할 수 있다. 상기의 노광 과정은 예시적인 것이며, 노광에 사용되는 빛의 파장 또는 구체적인 조건은 수정될 수 있다.

노광 후, 포토레지스트층(300)의 광에 노출된 영역의 산 촉매 중합 반응을 촉진시키기 위하여 노광 후 베이크를 수행할 수 있다. 전형적인 베이크는 핫플레이트를 사용하여 65℃에서 1분간 및 95℃에서 5분간 수행될 수 있으며, 이와 같은 온도 및 시간 조건은 제품에 따라 변경될 수 있다. 다음으로, 중합되지 않은 영역을 용해시키기 위하여 원하는 포토레지스트층(300)의 소정의 두께와 현상제 용매의 용매 강도에 따라 전형적으로는 2분 내지 5분간 포토레지스트층(300)을 유기 용매 현상제에 함침시킨다. 현상된 화상을 세정 용매로 씻음으로써 잔류하는 현상제를 제거한다.

위와 같은 과정을 거치면, 도 4(c)에 도시된 바와 같이 개구부가 형성된 포토레지스트층(300)을 식각 마스크로 사용할 수 있다. 이때, 노광 및 현상을 통해 개구부가 형성된 위치에는, 포토레지스트 조성물 중 방청제(310)가 잔류하여 얇은 막을 형성한다.

이어서, 기판 상에 에칭액을 제공하여, 금속층(200)을 식각한다(S130). 이때, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 개구부가 형성된 포토레지스트층(300)이 식각 마스크로 사용되어, 개구부에 의해 외부로 노출된 금속층(200)에만 선택적으로 에칭액이 도달하여 반응하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 에칭액에는 물과 친화력이 없는 방청제 및 유기물이 포함되어 있지 않을 수 있다.

이어서, 에칭액에 의한 금속층(200) 식각이 진행되면서, 개구부에 얇은 막을 형성하던 방청제(310)가 식각홈(210)의 양 측면에 방청제 막을 형성하여, 측면으로의 식각을 방지한다(S150). 즉, 에칭액은 일반적으로 등방성을 지니기 때문에, 금속층에 제공된 에칭액은 반구형으로 진행하게 된다. 따라서, 앞선 도 1에 도시된 바와 같이 반구형태의 식각홈이 형성되어 미세 패턴 형성이 곤란해질 수 있다.

이를 방지하기 위해, 포토레지스트 조성물에 포함된 방청제(310)가 에칭액에 의해 식각이 진행되어 형성된 식각홈(210)의 측면(측벽)으로 얇은 막을 형성하도록 하여 비등방성 식각을 유도하게 된다. 이는 방청제(310)가 일반적인 에칭액의 주성분인 물과 잘 섞이지 않기 때문에, 에칭액과 멀어지는 방향인 식각홈(210)의 측면으로 이동하는 것에 기인한다. 이와 같은 원리에 의해 에칭액에 방청제 및 별도의 유기물을 첨가하지 않고, 포토레지스트 조성물에 방청제만을 포함시켜 수직 방향으로의 균일한 식각홈(210)을 형성하도록 하여 생산수율을 증가시키고, 불량율을 감소시킬 수 있다.

상기와 같은 과정이 지속되면, 도 4(e)에 도시된 바와 같이, 기재(100)와 수직한 방향으로 균일한 폭을 가지는 식각홈(210)이 형성됨으로써, 비등방성 식각이 완료된다(S160).

이어서, 도 4(f)에 도시된 바와 같이, 금속층(200)이 원하는 형태대로 식각되어 소정의 패턴을 형성하게 된다. 특히, 본 실시예에 따른 패턴 형성 방법으로 인해 15㎛ 이하의 피치를 가지는 미세 패턴을 정밀하게 형성할 수 있다(S170).

이후, 탈이온수와 같은 세척액을 분사하는 세척 공정을 통해 잔류 포토레지스트 및 방청제를 제거한 후, 이소프로필알콜(IPA)과 같은 건조액을 분사하는 건조 공정을 통해 기판을 건조하여 공정을 마무리하게 된다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법을 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법은, 기판 위에 방청제를 도포하여 방청제 막을 형성하는 단계와, 상기 방청제 막 위에 일정한 패턴으로 개구부를 가지는 포토레지스트층을 기판 위에 형성하는 단계와, 상기 기판에 에칭액을 제공하는 단계와, 상기 에칭액에 의해 상기 개구부 하방으로 에칭되는 홈의 측면에 방청제 막이 형성되는 단계를 포함한다.

즉, 도 5 및 도 6 (b) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 앞서 살펴본 일 실시예와는 달리, 금속층(200) 위에 먼저 방청제막(310)을 형성한 후, 그 위에 포토레지스트층(300)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 조성물에는 방청제가 포함될 수도 있으나, 별도의 방청제막(310)이 형성되어 있기 때문에, 포토레지스트 조성물에는 방청제가 포함되지 않을 수도 있다.

나머지 공정은 앞선 일 실시예와 동일하게 진행된다. 즉, 기판을 준비하고(S210), 기판 위에 방청제막(310)을 형성하고(S220), 그 위에 포토레지스트층(300)을 형성하고(S230), 노광 및 현상하여 식각 패턴 마스크로 사용할 포토레지스트층(300)을 형성하고(S240), 에칭액을 제공하여 금속층(200)을 식각하고(S250), 에칭액에 의한 금속층(200) 식각이 진행되면서 개구부에 얇은 막을 형성하던 방청제(310)가 식각홈(210)의 측면(측벽)으로 이동하여 방청제 막을 형성하여 측면으로의 식각을 방지하고(S260), 비등방성 식각이 완료하여(S270), 금속층(200)이 원하는 형태대로 식각된 소정의 패턴이 형성된 기판을 완성한다(S280).

앞선 일 실시예와 마찬가지로, 방청제막(310)이 에칭액의 측면 식각을 방지하기 때문에 수직한 미세 패턴 형성이 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 기재
200: 금속층
210: 식각홈
300: 포토레지스트층
310: 방청제 막

Claims

60 내지 90중량%의 노볼락계 수지와,
디아지드계 화합물과,
유기용매와,
방청제를 포함하는 포토레지스트 조성물.
제1항에 있어서,
상기 노볼락계 수지는 페놀계 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제2항에 있어서,
상기 노볼락계 수지는 상기 페놀계 화합물에 알데히드계 화합물 또는 케톤계 화합물을 반응시켜 제조되는 포토레지스트 조성물.
제3항에 있어서,
상기 반응은 산성 촉매를 더 포함하는 포토레지스트 조성물.
제2항에 있어서,
상기 페놀계 화합물은 오르토크레졸, 메타크레졸, 파라크레졸, 2,3-디메틸페놀, 3,4-디메틸페놀, 3,5-디메틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 2,6-디메틸페놀, 2,3,6-트리메틸페놀, 2-t-부틸페놀, 3-t-부틸페놀, 4-t-부틸 페놀, 2-메틸레졸시놀, 4-메틸레졸시놀, 5-메틸레졸시놀, 4-t-부틸카테콜, 2-메톡시페놀, 3-메톡시페놀, 2-프로 필페놀, 3-프로필페놀, 4-프로필페놀. 2-이소프로필페놀, 2-메톡시-5-메틸페놀, 2-t-부틸-5-메틸페놀, 티몰 및 이소티몰 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제2항에 있어서,
상기 노볼락계 수지는 60 중량% 이상의 메타 그레졸과 나머지 중량%의 파라 크레졸을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제1항에 있어서,
상기 디아지드계 화합물은 감광제 및 페놀계 화합물 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제7항에 있어서,
상기 감광제는, 1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트, 2,3,4-트리하이드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트 및 2,3,4,4'-테트라하이드록시벤조페논-1,2-나프토퀴논디아지드-5-설포네이트 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제7항에 있어서,
상기 디아지드계 화합물은 감광제와 페놀계 화합물을 포함하고, 상기 페놀계 화합물은 밸러스트로 작용하여 상기 감광제와 결합하는 포토레지스트 조성물.
제7항에 있어서,
상기 디아지드계 화합물의 평균분자량은 1000 내지 4000인 포토레지스트 조성물.
제1항에 있어서,
상기 유기용매는 알코올류, 에테르류, 글리콜에테르류, 아세테이트류, 디에틸렌글리콜류, 프로필렌글리콜 모노알킬에테르류, 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 프로필렌글리콜 알킬에테르아세테이트류, 방향족 탄화수소류, 케톤류 및 에스테르류 중 하나 이상의 물질을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제1항에 있어서,
상기 방청제는 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물, 삼중결합을 가지는 글리콜류 화합물, 알킬살코신 금속염 화합물, 방향족 카리본산 무수물 화합물 및 티아졸과 트리아졸계 화합물 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제12항에 있어서,
상기 방청제는 티아졸과 트라이졸계 화합물 및 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제12항에 있어서,
상기 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물은 쿠마린, 우라실, 니코틴산, 이소신코메론산 및 시드리진산 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제12항에 있어서,
상기 삼중결합을 가지는 글리콜류 화합물은 2-부틴-1,4-디올 및 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제12항에 있어서,
상기 알킬살코신 금속염 화합물은 N-라우로일살코신, N-라우로일살코신의 Na 또는 K염, N-오이렐살코신 및 N-오이렐살코신의 Na 또는 K염 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제12항에 있어서,
상기 방향족 카르본산 무수물 화합물은 무수프탈산, 무수트리메리트산 및 무수피로메리트산 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
제12항에 있어서,
상기 티아졸과 트라이졸계 화합물은 벤조트리아졸 및 2-아미노벤조티아졸 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트 조성물.
방청제를 포함하며, 일정한 패턴으로 개구부를 가지는 포토레지스트층을 기판 위에 형성하는 단계와,
상기 기판에 에칭액을 제공하는 단계와,
상기 에칭액에 의해 상기 개구부 하방으로 에칭되는 홈의 측면에 방청제 막이 형성되는 단계를 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
기판 위에 방청제를 도포하여 방청제 막을 형성하는 단계와,
상기 방청제 막 위에 일정한 패턴으로 개구부를 가지는 포토레지스트층을 기판 위에 형성하는 단계와,
상기 기판에 에칭액을 제공하는 단계와,
상기 에칭액에 의해 상기 개구부 하방으로 에칭되는 홈의 측면에 방청제 막이 형성되는 단계를 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 에칭액은 방청제 또는 유기물 첨가제가 혼입되지 않은 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제19항 또는 제20항에 있어서,
상기 방청제는 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물, 삼중결합을 가지는 글리콜류 화합물, 알킬살코신 금속염 화합물, 방향족 카리본산 무수물 화합물 및 티아졸과 트리아졸계 화합물 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제22항에 있어서,
상기 방청제는 티아졸과 트라이졸계 화합물 및 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물을 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제22항에 있어서,
상기 카르보닐기를 가지는 복소환식 화합물은 쿠마린, 우라실, 니코틴산, 이소신코메론산 및 시드리진산 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제22항에 있어서,
상기 삼중결합을 가지는 글리콜류 화합물은 2-부틴-1,4-디올 및 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제22항에 있어서,
상기 알킬살코신 금속염 화합물은 N-라우로일살코신, N-라우로일살코신의 Na 또는 K염, N-오이렐살코신 및 N-오이렐살코신의 Na 또는 K염 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제22항에 있어서,
상기 방향족 카르본산 무수물 화합물은 무수프탈산, 무수트리메리트산 및 무수피로메리트산 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.
제22항에 있어서,
상기 티아졸과 트라이졸계 화합물은 벤조트리아졸 및 2-아미노벤조티아졸 중 하나 이상을 포함하는 포토레지스트를 이용한 패턴 형성 방법.