KR101763170B1 - Etching Composition - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식각 조성물, 구체적으로 반도체 제조용 식각 조성물에 관한 것으로, 제1무기산; 및 우레아;를 함유하며, N수소 ≤ N아민기(N수소는 식각 조성물에 함유되는 제1무기산의 총 수소 몰수이며, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수)을 만족하는 식각 조성물이다.The present invention relates to an etching composition, in particular to an etching composition for the production of semiconductors, which comprises a first inorganic acid; And urea, wherein the N hydrogen ≤ N amine group (N hydrogen is the total number of moles of the first inorganic acid contained in the etching composition and the N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea) .

Description

식각 조성물{Etching Composition}Etching composition {

본 발명은 식각 조성물에 관한 것으로, 상세하게, 산의 휘발이 방지되고, 작업 안전성이 우수하며, 현저하게 높은 식각 선택비를 갖는 식각 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to an etching composition, and more particularly, to an etching composition which prevents volatilization of an acid, is excellent in work safety, and has a remarkably high etch selectivity.

전자기기 및 디스플레이 기기의 경박화 및 고집적화라는 기술 발전 방향에 따라, 서로 다른 식각 특성을 보이는 다양한 종류의 막이 반도체 기판 상에 함께 존재하게 되었으며, 배선들이 더욱 입체적인 형태를 가지며 다층으로 형성되고 있다. Various kinds of films showing different etching characteristics are present together on a semiconductor substrate in accordance with the development direction of electronic devices and display devices such as lightening and high integration, and wirings have more three-dimensional shapes and are formed in multiple layers.

따라서, 더 좁은 공간에 더욱 효율적인 식각이 가능한 기술이 필요하며, 기판상에 존재하는 산화막, 질화막, 폴리실리콘막, 금속막 등 다양한 막을 습식 식각으로 처리할 때 각각의 식각 대상 막을 높은 식각 선택비로 제거할 수 있는 식각액이 중요할 뿐 아니라 이는 앞으로 더욱 세밀해지는 반도체의 집적도를 다투는 기술 경쟁에서 중요한 요인이 될 것이다. Therefore, a technique capable of more efficient etching in a narrower space is required. When various films such as an oxide film, a nitride film, a polysilicon film, and a metal film existing on a substrate are treated by wet etching, each etching target film is removed with a high etch selectivity ratio Not only are the etchants that can be important, but it will be an important factor in the technological competition to contend with the degree of integration of semiconductors in the future.

예를 들어 3D NAND의 습식 식각에서 질화물 막질을 효과적으로 박리하기 위해서는 산화물과 질화물간의 높은 선택비를 갖는 고 선택비의 식각액이 요구되고 있다. 산업적으로 요구되는 고 선택비의 식각액은 선택비가 200 정도 수준에 이르는데, 질화물을 식각 대상물질로 상술하면, 200의 선택비는 질화물이 200Å 식각될 때 산화물은 1Å만 식각된다는 의미이다. For example, in order to effectively strip nitride films in wet etching of 3D NAND, a high selectivity etchant with a high selectivity ratio between oxide and nitride is required. An industrially desirable etchant of a high selectivity has a selectivity of about 200, which means that when the nitride is etched, the selectivity of 200 means that the oxide is only etched by 1 Å when the nitride is etched to 200 Å.

일반적으로 이런 질화물 식각에는 에천트로 인산이 주로 사용되고, 실리콘 식각에는 에천트로 질산과 불화수소가, 그리고 알루미늄과 같은 배선 식각에는 에천트로 인산과 초산 그리고 질산 등이 사용된다. Generally, etchanturophosphoric acid is mainly used for this nitride etch, nitric acid and hydrogen fluoride are used for etchant etching, and etchronurophosphoric acid, acetic acid and nitric acid are used for wiring etching such as aluminum.

고집적화 및 경박화를 위해 지속적으로 보다 높은 선택비를 갖는 식각 조성물의 요구에 따라, 대한민국 공개특허 제2005-0054015호 또는 미국 공개특허 제2004-0077168호와 같이 유기산이나 약산등의 첨가를 통해 선택비를 향상시키고자 하는 연구가 진행되었으나, 그 선택비가 50 내외에 이를 뿐이며, 이는 산업적으로 요구되는 선택비에 크게 미치지 못하고 있는 실정이다. In accordance with the demand of the etch composition having a higher selectivity ratio continuously for high integration and lightening, it is preferable to add an organic acid or a weak acid such as an organic acid or a weak acid, However, the selection ratio is only around 50, which is far less than the industrial selection ratio.

나아가, 식각 조성물에 식각능을 부여하는 에천트가 주로 휘발성이 강한 강산임에 따라, 인체에 위해하여 작업자의 안전을 위협할 뿐만 아니라, 취급 및 사용상 안전성이 떨어지고, 까다로운 공정 관리가 요구되어, 공정 구축 비용의 증가 및 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.
Furthermore, since the etchant that imparts the etching ability to the etching composition is a strong acid which is highly volatile, it poses a risk to the human body and poses a threat to the safety of the operator. Moreover, safety in handling and use is inferior, There is a problem that the construction cost is increased and the productivity is lowered.

대한민국 공개특허 제2005-0054015호Korea Patent Publication No. 2005-0054015 미국 공개특허 제2004-0077168호U.S. Published Patent Application No. 2004-0077168

본 발명의 목적은 극히 우수한 식각 선택비를 갖는 식각 조성물을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an etching composition having an extremely good etch selectivity.

본 발명의 다른 목적은 강산의 휘발이 방지되고, 작업 안전성이 우수하며, 취급이 용이한 식각 조성물 및 세정 조성물을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an etching composition and a cleaning composition which are capable of preventing the volatilization of strong acids, having excellent work safety, and being easy to handle.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 제1무기산; 및 우레아;를 함유하며, 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.An etching composition according to an embodiment of the present invention comprises a first inorganic acid; And urea, and may satisfy the following relational expression (1).

(관계식 1)(Relational expression 1)

N수소 ≤ N아민기 N hydrogen < = N amine group

관계식 1에서, N수소는 식각 조성물에 함유되는 제1무기산의 총 수소 몰수, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수이다.In relation 1, N hydrogen is the total molar number of moles of the first inorganic acid contained in the etching composition, and N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물에 있어, 제1무기산은 pKa가 -10 내지 7일 수 있다.In the etching composition according to an embodiment of the present invention, the first inorganic acid may have a pKa of -10 to 7.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물에 있어, 제1무기산은 황산, 질산, 붕산, 불화수소, 인산 또는 염산의 단일산; 또는 황산, 질산, 인산, 염산, 붕산 및 불화수소에서 둘 이상 선택되는 혼산;일 수 있다.In an etching composition according to an embodiment of the present invention, the first inorganic acid may be selected from the group consisting of mono-acid of sulfuric acid, nitric acid, boric acid, hydrogen fluoride, phosphoric acid or hydrochloric acid; Or a mixture of two or more selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid and hydrogen fluoride.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 유기산, 제1무기산과 상이한 무기산 또는 이들의 혼합산인 제2산을 더 함유할 수 있다.The etching composition according to an embodiment of the present invention may further contain a second acid which is an organic acid, a different inorganic acid from the first inorganic acid, or a mixed acid thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 관계식 1-1을 만족할 수 있다.The etching composition according to an embodiment of the present invention can satisfy Relation 1-1.

(관계식 1-1)(Relational expression 1-1)

N수소 ≤ N아민기 ≤ 4 N수소 N Hydrogen ≤ N Amine group ≤ 4 N Hydrogen

관계식 1-1에서, N수소 및 N아민기는 관계식 1의 정의와 동일하다.In the relational expression 1-1, N hydrogen and N amine groups are the same as defined in relation 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 물을 더 포함할 수 있다. The etching composition according to an embodiment of the present invention may further comprise water.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.The etching composition according to an embodiment of the present invention can satisfy the following relational expression (2).

(관계식 2)(Relational expression 2)

Pacid(es-ref) < 0.1*Pacid(ac-ref)P acid (es-ref) < 0.1 * P acid (ac-ref)

관계식 2에서 Pacid(es-ref)는 식각 조성물과 동량의 제1무기산, 우레아 및 용매로 이루어진 기준 식각 조성물 중 제 1무기산의 25℃ 분압이며, Pacid(ac-ref)는 식각 조성물과 동량의 제1무기산 및 용매로 이루어진 기준 무기산 조성물 중 제 1무기산의 25℃ 분압이다.In equation 2, P acid (es-ref) is the 25 ° C partial pressure of the first inorganic acid in the reference etch composition comprising the same amount of first inorganic acid, urea and solvent as the etch composition, and P acid (ac- Of the first inorganic acid in the reference inorganic acid composition composed of the first inorganic acid and the solvent.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 질화물 식각용일 수 있으며, 인산, 우레아 및 물을 함유하며, 인산 1몰 기준 1몰 이상의 우레아를 함유할 수 있다.The etch composition according to an embodiment of the present invention may be for nitride etch, containing phosphoric acid, urea, and water, and may contain urea at 1 mole or more per mole of phosphoric acid.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.The etching composition according to an embodiment of the present invention may further include an additive.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 금속 식각용 또는 무기물 식각용일 수 있다.The etching composition according to an embodiment of the present invention may be for metal etching or inorganic etching.

본 발명은 상술한 식각 조성물을 이용한 식각 방법을 포함한다.The present invention includes an etching method using the etching composition described above.

본 발명은 무기산; 우레아; 및 물을 함유하며, 하기 관계식 1´을 만족하는 반도체 공정용 세정액을 포함한다.The present invention relates to an inorganic acid; Urea; And a cleaning liquid for semiconductor processing which contains water and satisfies the following relational expression (1 ').

(관계식 1´)(Relational expression 1 ')

N수소 ≤ N아민기 N hydrogen &lt; = N amine group

관계식 1´에서, N수소는 세정액에 함유되는 제1무기산의 총 수소 몰수이며, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수이다.
In the relational formula 1, N hydrogen is the total moles of hydrogen of the first inorganic acid contained in the cleaning liquid, and N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 무기산과 우레아의 극성 결합에 의해, 무기산이 억제 및/또는 완충된 상태로 존재하며, 식각 대상 물질과의 접촉에 의해 우레아와의 극성 결합이 동적 평형 상태에서 순간적으로 깨어지는 무기산에 의해 식각이 수행됨에 따라, 해당 무기산에 식각이 잘 일어나는 대상 물질과 식각이 잘 일어나지 않는 기재 물질 간의 차이가 더 증폭됨으로 인해 극히 높은 식각 선택비를 갖는 장점이 있으며, 무기산의 휘발성이 현저하게 감소하고, 무기산의 독성이 나타나지 않아, 인체에 안전하고, 무기산들의 흄 발생 현상이 없어져서 작업 환경이 크게 개선되고 설비의 부식 현상이 현저히 낮아지며, 작업성 및 안전성이 크게 향상되는 장점이 있다.
The etching composition according to an embodiment of the present invention is characterized in that the polar acid of the inorganic acid and the urea exists in a state in which the inorganic acid is suppressed and / or buffered, and the polarity with the urea is in a dynamic equilibrium state It is advantageous to have an extremely high etch selectivity because the difference between the target material in which the inorganic acid is well etched and the base material in which the etch is hard to occur is further amplified, The volatility of the inorganic acid is remarkably reduced and the toxicity of the inorganic acid is not shown so that the human body is safe and the fumes of the inorganic acids are not generated and the working environment is greatly improved and the corrosive phenomenon of the equipment is remarkably decreased and the workability and safety are greatly improved .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 구리막에 대한 식각 성능을 보여주는 그래프이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 실리콘 산화막에 대한 식각성능을 보여주는 그래프이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 인체 안전성을 보여주는 사진이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 실리콘 산화막에 대한 식각성능을 보여주는 다른 그래프이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 실리콘 질화막에 대한 식각 선택성을 보여주는 그래프이며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 실리콘에 대한 식각성능을 보여주는 그래프이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 실리콘 식각 선택성을 보여주는 그래프이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 실리콘 질화물 식각성능을 보여주는 그래프이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 실리콘 산화물 식각성능을 보여주는 그래프이다.
FIG. 1 is a graph showing the etching performance of a copper film of an etching composition according to an embodiment of the present invention,
2 is a graph showing etching performance of a silicon oxide film of an etching composition according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a photograph showing the human safety of the etching composition according to an embodiment of the present invention,
4 is another graph showing the etching performance of the etching composition for a silicon oxide film according to an embodiment of the present invention,
FIG. 5 is a graph showing etch selectivity for a silicon nitride film of an etching composition according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a graph showing the etching performance of the etching composition for silicon according to an embodiment of the present invention,
7 is a graph showing silicon etch selectivity of the etching composition according to an embodiment of the present invention,
8 is a graph showing the silicon nitride etch performance of the etch composition according to an embodiment of the present invention,
9 is a graph showing the silicon oxide etching performance of the etching composition according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 식각 조성물을 상세히 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the etching composition of the present invention will be described in detail. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 출원인은 높은 식각 선택비를 갖는 식각 조성물에 대해, 장기간동안 많은 연구를 수행한 결과, 염기성이 매우 약하고 무독성인 우레아를 에천트로 사용되는 무기산의 염기짝으로 사용하는 경우, 무기산에 의한 에칭능은 훼손되지 않으면서도 식각 선택비가 극히 현저하게 향상되는 것을 발견하였으며, 이러한 우레아에 의한 식각 선택비의 증진이 무기산의 종류와 무관하게 무기산 대비 우레아의 함량에 의해 발현되는 것을 발견함과 동시에, 무기산 대비 특정 함량 이상의 우레아를 첨가하는 경우, 무기산의 휘발이 현저하게 방지되는 것을 발견하여 본 발명을 출원하기에 이르렀다. Applicants have conducted extensive research on etch compositions having a high etch selectivity over a long period of time and found that when the urea, which is very weak and nontoxic, is used as a base pair of an inorganic acid used as an etchant, It is found that the etch selectivity ratio is remarkably improved without being damaged, and that the enhancement of the etch selectivity by the urea is expressed by the content of urea relative to the inorganic acid regardless of the kind of the inorganic acid, It has been found that volatilization of inorganic acid is remarkably prevented when urea in an amount of not less than the above amount is added, and thus the present invention has been filed.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 제1무기산; 및 우레아를 함유하며, 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.An etching composition according to an embodiment of the present invention comprises a first inorganic acid; And urea, and can satisfy the following relational expression (1).

(관계식 1)(Relational expression 1)

N수소 ≤ N아민기 N hydrogen &lt; = N amine group

관계식 1에서, N수소는 식각 조성물에 함유되는 제1무기산의 총 수소 몰수이며, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수이다. 즉, N수소는 식각 조성물에 함유되는 제1무기산의 총 수소 몰수이며, N아민기는 식각 조성물에 함유되는 우레아의 총 아민기 몰수이다.In relation 1, N hydrogen is the total moles of hydrogen of the first inorganic acid contained in the etching composition, and N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea. That is, N hydrogen is the total number of moles of hydrogen of the first inorganic acid contained in the etching composition, and N amine group is the total amine group moles of urea contained in the etching composition.

관계식 1은 식각 조성물에서, 제1무기산의 수소가 모두 우레아의 아민기와 약하게 극성 결합한 상태로 존재할 수 있는 조건이다. 우레아의 약한 염기성 특성에 의해, 식각 대상물질과 미접촉상태인 정적 상태에서는 제1무기산과 우레아간의 느슨한 극성 결합이 유지되나, 식각 대상물질과 접하는 경우 제1무기산과 우레아간의 극성 결합이 동적 평형 상태에서 순간적으로 깨어지며 제1 무기산이 유리됨으로써 제1무기산 자체의 에칭능이 발현되며, 이때 제1 무기산에 식각이 잘 일어나는 대상 물질과 식각이 잘 되지 않는 기재 물질 간의 식각에 대한 차이가 증폭됨으로 인해 현저하게 향상된 식각 선택비를 가질 수 있다.Relation 1 is a condition in which in the etching composition, the hydrogen of the first inorganic acid may be present in a state of weakly polar bonding with the amine group of urea. Due to the weak basicity of urea, loose polar bonds between the first inorganic acid and urea are maintained in the static state, which is not in contact with the material to be etched, but when the material is in contact with the material to be etched, the polar bonding between the first inorganic acid and the urea is in a dynamic equilibrium state The first inorganic acid itself is released and the etching ability of the first inorganic acid itself is manifested. At this time, since the difference in etching between the target material in which the first inorganic acid is well etched and the substrate material in which the etching is not good is amplified, It is possible to have an improved etching selectivity ratio.

상세하게, 제1무기산과 우레아간의 극성 결합은 식각 대상 물질에 접촉될 때, 그 결합이 동적 평형에 의해 순간적으로 깨지면서 제1무기산에 의한 식각능이 발현될 수 있는데, 즉 식각 대상 물질과의 접촉에 의해, 식각 대상물질 표면에서 제1무기산과 우레아간의 극성 결합이 깨어지며 순간적으로 자유로운 무기산이 형성되어 식각을 일으키는데, 식각 대상물질에 대해서는 제1무기산 자체의 식각능이 그대로 발현되지만 제1무기산에 식각이 잘 되지 않는 기재물질에는 식각 조성물 내에 존재하며 화학 평형을 이루고 있는 우레아에 의해 억제 효과가 나타난다. 따라서 결과적으로 본 발명의 이러한 식각 조성물은 식각 대상 물질과 기재 물질에 대한 높은 식각 선택비를 나타낼 수 있다. 즉, 제 1무기산은 우레아와 극성 결합이 순간적으로 깨지는 것과, 우레아와 재결합되는 동적 평형 상태로 존재하면서 식각 대상물질 표면에서 식각을 일으킨다. 따라서 제1무기산에 의해 용이하게 식각되는 물질의 경우 우레아와의 재결합이라는 동적 평형의 영향을 거의 받지 않으며, 제1무기산 자체(우레아를 함유하지 않고 제1무기산을 함유하는 에칭액)와 동일 내지 유사한 정도로 에칭되나, 제1무기산에 잘 식각되지 않는 물질일수록 자유로운 제1무기산과 접하는 시간이 현저하게 감소하여, 높은 식각 선택비를 가지는 것으로 해석할 수 있다. In detail, when a polar bond between the first inorganic acid and urea is brought into contact with an object to be etched, the bond can be instantaneously broken by the dynamic equilibrium so that the etching ability by the first inorganic acid can be expressed, The polar bonding between the first inorganic acid and the urea is broken at the surface of the material to be etched and the free inorganic acid is instantly formed to cause the etching. In the etching target material, the etching ability of the first inorganic acid itself is expressed as it is, The poor substrate material is present in the etching composition and exhibits an inhibitory effect by chemical equilibrium urea. Consequently, this etching composition of the present invention can exhibit a high etch selectivity for the etch target material and the substrate material. That is, the first inorganic acid is etched at the surface of the material to be etched while being in a dynamic equilibrium state in which polar bonds with urea are momentarily broken and recombined with urea. Therefore, in the case of a substance which is easily etched by the first inorganic acid, it is hardly influenced by the dynamic equilibrium of recombination with urea, and is almost the same as or similar to the first inorganic acid itself (etchant containing no urea and containing the first inorganic acid) A material which is etched but is not well etched with the first inorganic acid remarkably decreases in contact with the free first inorganic acid and can be interpreted as having a high etch selectivity.

본 발명을 상술함에 있어, 제1무기산은 식각하고자 하는 물질인 식각 대상물과 반응하여 식각 대상물을 식각 제거하는 작용을 수행하는 에천트를 의미할 수 있다. 구체적으로, 제1무기산은 식각하고자 하는 물질인 식각 대상물과 직접 반응하여, 식각 대상물과는 상이한 반응 산물을 생성하는 산을 의미할 수 있다. 즉, 실질적인 식각 대상물질의 식각 제거가, 식각 대상물질과 일 무기산(A)에 의해 일 반응생성물(A1)로 변화한 뒤, 일 반응 생성물(A1)이 다른 일 무기산(B)에 의해 다른 일 반응 생성물(B1)로 변화하는 이단계 이상의 반응에 의해 이루어지는 경우, 제1무기산은 식각 대상물질과 직접적으로 반응하여 반응생성물을 생성하는 무기산(A)을 의미할 수 있다. 식각 대상물의 종류에 따라, 제1무기산은 단일산 또는 둘 이상의 산으로 이루어진 혼산일 수 있다. 제1무기산이 혼산인 경우, N수소는 제1무기산을 이루는 각 산의 수소 몰수를 모두 합한 몰수일 수 있다. In describing the present invention, the first inorganic acid may mean an etchant that performs an action of etching an object to be etched by reacting with the object to be etched. Specifically, the first inorganic acid may mean an acid which reacts directly with an object to be etched, which produces a reaction product different from that of the object to be etched. That is, after the etching removal of the substance to be etched actually is changed to the one reaction product A1 by the substance to be etched and the inorganic acid (A), the one reaction product A1 is changed to another one by the other one inorganic acid (B) In the case where the reaction is carried out by a reaction of two or more steps which changes into the reaction product (B1), the first inorganic acid may mean an inorganic acid (A) which reacts directly with the substance to be etched to produce a reaction product. Depending on the type of object to be etched, the first inorganic acid may be a mono-acid or a mixed acid composed of two or more acids. When the first inorganic acid is a mixed acid, the N hydrogen may be the number of moles of all the moles of hydrogen forming each of the first inorganic acids.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 식각 대상물질과 식각 조성물이 접촉하는 식각 조건에서, 에천트가 우레아와의 극성 결합이 깨어져 식각능이 발현됨과 동시에 에천트와 우레아가 재결합되는 동적 평형 상태에 의해 식각 대상물질의 식각이 이루어짐에 따라, 식각 대상물질의 선택적 식각이 이루어지며 원치 않는 다른 물질(비 식각 대상물질 또는 기재물질)의 식각이 방지될 수 있다. The etchant composition according to an embodiment of the present invention is a dynamic equilibrium state in which the etchant is broken due to the breakage of the polar bond between the etchant and the urea and the etchability is manifested and the etchant and the urea are recombined under the etching condition, As the etching target material is etched, selective etching of the etching target material is performed, and etching of other unwanted materials (non-etching target material or base material) can be prevented.

구체적으로, 관계식 1 미만의 우레아를 함유하는 경우, 식각 조성물은 우레아와 극성 결합하지 않는 자유로운 제1무기산이 존재하게 된다. 이러한 자유로운 제1무기산은 식각 조건에서 그 물질 자체의 식각 선택비를 나타내게 되어, 식각 조성물의 식각 선택비를 떨어뜨릴 수 있다. 상세하게, 식각 조성물 내 우레아와 극성 결합하지 않는 자유로운 제1무기산의 농도를 M이라 할 때, 식각 조성물은 우레아가 존재하지 않고 M의 농도를 갖는 제1무기산을 함유하는 조성물의 식각 선택비 특성을 내제하게 되어, 관계식 1을 만족하는 식각 조성물 대비 현저하게 낮은 식각 선택비를 가질 수 밖에 없다.Specifically, when containing urea of less than 1, the etchant composition will have free first inorganic acid that does not polar bond with urea. This free primary inorganic acid exhibits the etch selectivity of the material itself under the etch conditions, which can lower the etch selectivity of the etch composition. Specifically, when the concentration of the free first inorganic acid that does not polarize with the urea in the etching composition is M, the etch composition has the etch selectivity characteristic of the composition containing the first inorganic acid with no concentration of urea, It is inevitably required to have a remarkably low etch selectivity with respect to the etching composition satisfying the relational expression (1).

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 우레아 및 식각 대상 물질의 에천트인 제1무기산을 함유하되, 관계식 1을 만족함으로써, 150 이상의 극히 높은 식각 선택비, 특히 반도체 산화물 또는 반도체 질화물용 식각 조성물인 경우, 현저하게는 200 이상의 극히 높은 식각 선택비를 가질 수 있다. 200 이상의 고 식각 선택비는 현재까지 보고된 바 없는 수치이다. The etch composition according to an embodiment of the present invention comprises a first inorganic acid which is an etchant of urea and a substance to be etched, and satisfies Relation 1, thereby achieving an extremely high etch selectivity ratio of 150 or more, particularly an etchant composition for semiconductor oxide or semiconductor nitride Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 200, &lt; / RTI &gt; High etch selectivity ratios over 200 are not reported to date.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 관계식 1을 만족하되, 식각 조성물에 함유되는 제1무기산에 의한 총 수소 몰수 대비 우레아에 의한 아민기 총 몰수의 비(N아민기/N수소)에 의해, 식각 대상 물질의 식각 속도 및/또는 선택비가 제어될 수 있다. 구체적으로, 식각 대상 물질과 접하여 우레아와의 극성 결합이 순간적으로 깨어진 제1무기산이 형성되나, N아민기/N수소가 증가할수록, 우레아의 함량이 증가할수록 식각 작용을 하는 제1무기산은 보다 빠르게 우레아와 재결합할 수 있으며, 이에 따라 극성 결합이 깨어진 제1무기산의 절대량 및/또는 제1무기산이 극성 결합이 깨어진 상태로 유지되는 시간이 감소할 수 있다. 이에 따라, 식각 조성물에 함유되는 N아민기/N수소를 조절함으로써, 식각 대상물질의 식각 속도를 정밀하게 조절할 수 있으며, 및/또는 식각 선택비를 더욱 더 향상시킬 수 있다. 즉, N아민기/N수소를 증가시켜 식각 대상물질의 식각 속도를 감소시거나 및/또는 식각 대상 물질에 대한 식각 선택비를 향상시킬 수 있다.The etching composition according to one embodiment of the present invention satisfies the relationship (1), wherein the ratio of the total number of moles of amine groups by urea (N amine group / N hydrogen ) to the total number of moles of hydrogen by the first inorganic acid contained in the etching composition , The etch rate and / or selectivity of the etch target material can be controlled. More specifically, but the polarity coupling of a urea and in contact with the etching substance momentarily forming a broken first inorganic acid, N amine / N As the hydrogen is increased, the first mineral acid the more the content of the urea increases the etching action is faster than Urea, whereby the absolute amount of the first inorganic acid in which the polar bonds are broken and / or the time during which the first inorganic acid is maintained in a state where the polar bonds are broken can be reduced. Accordingly, by controlling the N- amine group / N- hydrogen contained in the etching composition, the etching rate of the material to be etched can be precisely controlled and / or the etch selectivity can be further improved. That is, it is possible to increase the N- amine group / N- hydrogen to reduce the etching rate of the material to be etched and / or to improve the etch selectivity to the material to be etched.

상술한 바와 같이, 관계식 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물이 제1무기산을 모두 억제 및/또는 완충하는데 필요한 우레아의 양 이상을 함유함을 의미할 수 있다. 이때, 제1무기산을 모두 억제 및/또는 완충하는데 필요한 양을 초과하여 존재하여도, 이러한 과량의 우레아에 의한 악영향이 나타나지 않을 뿐만 아니라, N아민기/N수소에 의해 식각 선택비 및/또는 식각 속도가 제어될 수 있음에 따라, 식각 조성물에 함유되는 우레아의 상한은 제조 비용과 용매나 희석제(일 예로, 물)에 대한 용해도과 같은 현실적 제조 가능성에 의해 규정될 수 있는 값일 뿐이며, 우레아의 상한에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 스톡 용액의 권리가 한정되어 해석될 수 없다. 그러나, 식각 조성물이 구체적인 조성 범위의 제시 측면에서, 식각 조성물은 하기 관계식 1-1을 만족할 수 있다.As noted above, Equation 1 may mean that the etching composition according to an embodiment of the present invention contains more than the amount of urea needed to inhibit and / or buffer all of the first inorganic acid. At this time, the inhibition both the first inorganic acid and / or be present in excess of the amount needed to buffer, as well as the adverse effects caused by such an excess of the urea be missing, N amine / N etch selectivity by the hydrogen ratio and / or etching As the rate can be controlled, the upper limit of the urea contained in the etch composition is only a value that can be defined by the manufacturing cost and the realistic manufacturability, such as solubility in solvents or diluents (e. G., Water) The right of the stock solution according to an embodiment of the present invention can not be construed to be limited. However, in view of presenting the specific composition range of the etching composition, the etching composition may satisfy the following relational expression 1-1.

(관계식 1-1)(Relational expression 1-1)

N수소 ≤ N아민기 ≤ 4 N수소 N Hydrogen ≤ N Amine group ≤ 4 N Hydrogen

관계식 1-1에서, N수소 및 N아민기는 관계식 1의 정의와 동일하다.In the relational expression 1-1, N hydrogen and N amine groups are the same as defined in relation 1.

상술한 바와 같이, 에칭 조건에서의 동적 평형에 의해 식각 선택비의 증진이 발생함에 따라, 이러한 우레아에 의한 식각 선택비의 증진은 무기산의 종류와 무관하게 상술한 관계식 1을 만족하는 경우 달성될 수 있다.As described above, as the etch selectivity ratio is enhanced by the dynamic equilibrium in the etching condition, the increase of the etch selectivity by the urea can be achieved when the above-described relation 1 is satisfied regardless of the kind of the inorganic acid have.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물에 있어, 제1무기산은 식각 대상물질에 따라, 해당 식각 대상물질과 반응하여 제거 또는 식각 대상물질과 상이한 반응생성물을 생성하는 에천트로 기 알려진 어떠한 무기산이든 무방하다.In the etching composition according to an embodiment of the present invention, the first inorganic acid may be any inorganic acid known as an etchant, which reacts with the substance to be etched according to the substance to be etched to produce a reaction product different from the substance to be etched or etched Do.

구체적인 일 예로, 제1무기산은 pKa가 -10 내지 7일 수 있다.As a specific example, the first inorganic acid may have a pKa of -10 to 7.

구체적인 일 예로, 제1무기산은 황산, 질산, 붕산, 불화수소, 인산 또는 염산의 단일산; 또는 황산, 질산, 인산, 염산, 붕산 및 불화수소에서 둘 이상 선택되는 혼산;일 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 황산, 질산, 붕산, 인산 또는 염산의 단일산; 또는 황산, 질산, 인산, 염산, 붕산 및 불화수소에서 둘 이상 선택되는 혼산;일 수 있다.As a specific example, the first inorganic acid may be selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, boric acid, hydrogen fluoride, phosphoric acid, or hydrochloric acid; Or a mixture of two or more selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid and hydrogen fluoride. More specific examples include monoacids of sulfuric acid, nitric acid, boric acid, phosphoric acid or hydrochloric acid; Or a mixture of two or more selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid and hydrogen fluoride.

보다 구체적인 일 예로, 식각 대상물질이 산화물인 경우, 제1무기산은 불화수소의 단일산 또는 불화수소와 질산의 혼산일 수 있다. 이때, 산화물은 반도체산화물을 포함할 수 있으며, 비 한정적인 일 예로, 실리콘산화물을 포함할 수 있다.More specifically, when the substance to be etched is an oxide, the first inorganic acid may be a mono-acid of hydrogen fluoride or a mixture of hydrogen fluoride and nitric acid. Here, the oxide may include a semiconductor oxide, and may include, by way of non-limiting example, silicon oxide.

보다 구체적인 일 예로, 식각 대상물질이 질화물인 경우, 제1무기산은 인산의 단일산 또는 인산과 염산의 혼산일 수 있다. 이때, 질화물은 반도체질화물을 포함할 수 있으며, 비 한정적인 일 예로, 실리콘질화물을 포함할 수 있다.More specifically, when the substance to be etched is a nitride, the first inorganic acid may be mono-acid of phosphoric acid or a mixture of phosphoric acid and hydrochloric acid. At this time, the nitride may include a semiconductor nitride, and may include, for example, silicon nitride.

보다 구체적인 일 예로, 식각 대상물질이 반도체인 경우, 제1무기산은 질산의 단일산 또는 질산과 불화수소의 혼산일 수 있다. 이때, 반도체는 결정질 또는 비정질 실리콘을 포함할 수 있다.More specifically, when the substance to be etched is a semiconductor, the first inorganic acid may be monoacidic acid of nitric acid or a mixture of nitric acid and hydrogen fluoride. At this time, the semiconductor may include crystalline or amorphous silicon.

보다 구체적인 일 예로, 식각 대상물질이 금속(합금을 포함함)인 경우, 제1무기산은 인산의 단일산 또는 인산, 초산 및 질산의 혼산일 수 있다. 이때, 금속은 알루미늄, 구리같은 금속 또는 알루미늄 네오디뮴 합금과 몰리브덴 텅스텐 합금과 같은 배선용 합금 등을 포함할 수 있다.More specifically, when the substance to be etched is a metal (including an alloy), the first inorganic acid may be a mono-acid of phosphoric acid or a mixture of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid. At this time, the metal may include a metal such as aluminum, copper, or an alloy for wiring such as an aluminum neodymium alloy and a molybdenum tungsten alloy.

그러나, 본 발명이 제시된 식각 대상 물질과 제1무기산의 구체적인 일 예에 한정될 수 없음은 당업자에게 자명하다. 이는, 식각 대상 물질과의 접촉에 의해 제1무기산과 우레아간 극성 결합이 깨어지고, 또 화학 평형의 이동에 의해 완충 용액 상태에서 지속적으로 자유로운 제1무기산이 방출되며, 자유로운 제1무기산과 우레아간의 재결합이 동적으로 이루어지는 상태에서, 제1무기산에 의한 식각 대상 물질의 식각이 이루어짐으로써, 식각 선택비를 현저하게 향상시키는 본 발명의 사상, 및 우레아가 극히 약한 염기성을 가져 우레아와 식각 조성물에 통상적으로 첨가되는 첨가제간의 원치 않는 부반응이 발생하지 않는 점에 의해, 에칭 대상 물질의 종류와 무관하게, 무기산을 에천트로 사용하는 종래의 기 알려진 다양한 식각 조성물에 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물을 단순 변형 또는 채용함으로써, 해당 식각 조성물의 식각 선택비를 향상시킬 수 있기 때문이다.However, it is apparent to those skilled in the art that the present invention can not be limited to the specific example of the present invention and the first inorganic acid to be etched. This is because the polar bonds between the first inorganic acid and the urea are broken by the contact with the substance to be etched and the first inorganic acid continuously released in the buffer solution state is released by the movement of the chemical equilibrium, It is an object of the present invention to provide a method of etching an object to be etched by a first inorganic acid in a state in which recombination is dynamically performed and thereby remarkably improving an etching selectivity ratio, The etching composition according to one embodiment of the present invention can be applied to various known etchant compositions using inorganic acid as an etchant regardless of the kind of the substance to be etched because the undesired side reaction between the additive to be added does not occur. It is possible to improve the etch selectivity of the etching composition to be.

즉, 본 발명의 사상에 따라, 반도체 제조 공정에 종사하는 당업자는 종래에 기 알려진 다양한 식각 조성물의 에천트(식각 반응에 관여하는 무기산)를 본 발명의 일 실시예에 따라, 관계식 1을 만족하는 제1무기산과 우레아의 혼합물로 대체함으로써, 식각 조성물의 선택비를 현저하게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.That is, according to the teachings of the present invention, those skilled in the art of semiconductor manufacturing will recognize that etchants (inorganic acids involved in the etch reaction) of various known etch compositions can, according to one embodiment of the present invention, It can be seen that the selection ratio of the etching composition can be remarkably improved by replacing it with a mixture of the first inorganic acid and urea.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 우레아 또는 우레아와 제1무기산을 용해할 수 있는 용매를 더 함유할 수 있으며, 이러한 용매는 제1무기산의 농도를 조절하기 위한 희석제의 역할 또한 수행할 수 있다. 식각 조성물의 용매는 통상의 식각 분야에서 용매나 희석제로 사용되며 우레아를 용해시킬 수 있는 물질이면 무방하다. 구체적인 일 예로, 용매는 물, 저급 알코올(메탄올, 에탄올등의 C1~C3 알코올) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 식각 조성물의 제조비용, 원료의 구입 용이성, 안전성과 같은 산업적 측면에서 용매는 물을 포함할 수 있다. The etching composition according to an embodiment of the present invention may further comprise a solvent capable of dissolving urea or urea and a first inorganic acid which may also act as a diluent for controlling the concentration of the first inorganic acid have. The solvent of the etching composition may be used as a solvent or a diluent in a conventional etching field and may be a material capable of dissolving urea. As a specific example, the solvent may include water, a lower alcohol (C1-C3 alcohol such as methanol or ethanol), or a mixture thereof. However, the solvent is not limited thereto and may be selected from the group consisting of the manufacturing cost of the etching composition, In an industrial aspect, the solvent may comprise water.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 0.01 내지 20M(몰농도)의 제1무기산(혼산의 경우, 혼산을 이루는 각 산의 몰농도를 모두 합한 농도)을 함유할 수 있으며, 구체적으로 1M 내지 20M의 제1무기산, 보다 구체적으로 5M 내지 20M의 무기산, 보다 더 구체적으로, 10M 내지 20M의 무기산을 함유할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 식각 대상 물질 및 해당 식각 공정에서 요구되는 공정 조건에 따라, 제1무기산의 농도가 적절히 조절될 수 있음은 물론이며, 무기산을 에천트로 사용하는 종래의 기 알려진 다양한 식각 조성물에서, 해당 에천트의 물질 및 몰농도를 고려하여, 관계식 1을 만족하도록 우레아를 더 함유하도록 하여, 식각 조성물의 선택비를 현저하게 향상시킬 수 있음은 물론이다. The etching composition according to an embodiment of the present invention may contain 0.01 to 20 M (molar concentration) of a first inorganic acid (in the case of mixed acid, a concentration of all the molar concentrations of the acids forming the mixed acid) More preferably from 5M to 20M of inorganic acid, more specifically from 10M to 20M of inorganic acid. However, as described above, the concentration of the first inorganic acid can be appropriately controlled according to the material to be etched and the process conditions required in the etching process. In addition, It is of course possible to remarkably improve the selection ratio of the etching composition by further containing urea so as to satisfy the relational expression 1 in consideration of the substance and the molar concentration of the etchant.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 제2산을 더 포함할 수 있으며, 제2산은 유기산, 제1무기산과 상이한 무기산 또는 이들의 혼합산일 수 있다.The etching composition according to an embodiment of the present invention may further include a second acid, and the second acid may be an organic acid, an inorganic acid different from the first inorganic acid, or a mixed acid thereof.

구체적으로, 제2산은 식각 대상 물질의 용해 제거에 관여하는 산이거나, 식각 선택비 향상, 식각 효율 증가, 식각 표면의 거칠기 저하, 식각 속도 조절, 식각 등방성이나 방향성(결정인 경우 특정 결정면의 노출을 가능하게 하는 등의 방향성), 에칭과정에서 에칭능을 떨어뜨리는 부반응 방지등의 역할을 하는 산일 수 있다.Specifically, the second acid is an acid involved in the dissolution removal of the substance to be etched, or may be an acid which increases the etching selectivity ratio, increases the etching efficiency, decreases the roughness of the etched surface, controls the etching rate, etch isotropy or directionality Or the like), and to prevent side reactions that degrade etching ability in the etching process.

보다 구체적인 일 예로, 일 무기산이 식각 대상 물질과 반응하여, 식각 대상물질을 제1반응생성물로 변화시키고, 제1반응생성물이 다른 일 산과 반응하여 용해 제거되는 경우와 같이, 실질적인 식각 대상물질의 식각 제거가 서로 상이한 둘 이상의 산에 의한 순차적 반응에 의해 발생하는 경우, 제1무기산은 식각 대상물질과 직접적으로 반응하여, 제1반응생성물을 생성하는 일 무기산일 수 있고, 다른 일 산은 제2산일 수 있다. 이는, 제1무기산에 의한 반응이 식각 제거 여부 및 식각 제거 반응의 속도를 결정하는 선행 반응이기 때문이다. 비한정적인 일 예로, 식각 대상 물질이 실리콘인 경우, 실리콘과 직접적으로 반응하여 실리콘을 산화시키는 질산등이 제1무기산일 수 있으며, 산화된 실리콘(실리카)를 용해 제거하는 불화수소가 제2산으로 분류될 수 있다. 알루미늄의 경우, 알루미늄을 산화시키는 질산등의 산이 제1무기산으로 분류될 수 있으며, 산화된 알루미늄(알루미나)을 용해 제거하는 인산이 제2산으로 분류될 수 있다. More specifically, the first inorganic acid reacts with the substance to be etched to change the substance to be etched into the first reaction product, and when the first reaction product is dissolved and removed by reacting with the other monoacid, If the elimination is caused by a sequential reaction with two or more different acids, the first inorganic acid may be an inorganic acid that reacts directly with the material to be etched to produce a first reaction product, and the other monoacid may be a second acid have. This is because the reaction with the first inorganic acid is a preliminary reaction that determines the etching removal rate and the rate of the etching removal reaction. In a non-limiting example, when the material to be etched is silicon, nitric acid or the like which directly reacts with silicon to oxidize silicon may be the first inorganic acid, and hydrogen fluoride, which dissolves and removes oxidized silicon (silica) . &Lt; / RTI &gt; In the case of aluminum, an acid such as nitric acid which oxidizes aluminum may be classified as a first inorganic acid, and phosphoric acid which dissolves and removes oxidized aluminum (alumina) may be classified as a second acid.

제2산은 상술한 바와 같이 식각 반응에 관여하는 산 뿐만 아니라, 실질적인 식각 대상 물질의 식각 제거 과정(반응)에 관여하지 않더라도, 식각선택비 향상, 식각 표면의 거칠기 조절, 식각 속도 조절, 식각 등방성이나 방향성(결정인 경우 특정 결정면의 노출을 가능하게 하는 등의 방향성), 에칭과정에서 에칭능을 떨어뜨리는 부반응의 방지등을 위해 사용되는 산, 구체적으로 무기산 및/또는 유기산을 포함할 수 있다. 무기산은 제1무기산과 상이한 무기산이며, 황산, 질산, 인산, 염산, 붕산 및 불화수소에서 하나 또는 둘 이상 선택된 산일 수 있다. 유기산은 통상의 식각 조성물에 사용되는 것으로 알려진 모든 유기산을 포함할 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 유기산은 아세트산(acetic acid), 시트르산(citiric acid), 포름산(formic acid), 옥살산(oxalic acid), 숙신산(Succinic acid), 글리콜산(glycolic acid), 유산(lactic acid), 말론산(malonic acid) 및 말산(malic acid)에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. 식각 반응에 직접적으로 관여하지 않는 제2산의 비 한정적인 일 예로, ITO(인듐-틴-산화물)가 식각 대상 물질인 경우, 제1무기산은 인듐산화물과 반응하여 인듐산화물을 용해 제거하는 염산일 수 있고, 제2산으로 분류되는 무기산은 ITO와 PR(포토레지스트)와의 계면에 침투하는 질산일 수 있다. 알루미늄이 식각 대상 물질인 경우, 상술한 바와 같이, 질산이 제1무기산으로 분류될 수 있으며, 인산이 식각 대상 물질의 식각 제거 반응에 관여하는 제2산으로 분류될 수 있고, 질산을 보완하는 초산이 식각 대상 물질의 식각 제거 반응에 관여하지 않는 제2산으로 분류될 수 있다. 또한 반도체 결정질 또는 비정질 실리콘의 경우 질산이 제1무기산으로 식각대상물질을 산화시키며 이 산화물의 제거에 관여하는 불화수소가 제 2산으로 분류될 수 있다. 그러나, 본 발명이 제2산의 종류에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. 또한, 식각 대상 물질 및 요구되는 식각 조건을 고려한 단순 반복 실험을 통해 제2산의 종류별 적절한 함량을 함유할 수 있음은 물론이다. 그러나, 보다 구체적인 이해를 위해, 비 한정적인 일 예를 제공하면, 제1무기산 : 제2산의 몰비는 1 : 0 내지 4, 구체적으로 1: 0.1 내지 4일 수 있고, 더욱 구체적으로, 식각 대상 물질의 식각 반응에 관여하는 제2산의 경우, 제1무기산 : 제2산의 몰비가 1: 0.1 내지 2일 수 있으며, 식각 대상 물질의 식각 반응에 관여하지 않는 제2산의 경우 제1무기산 : 제2산의 몰비가 1 : 0.1 내지 4일 수 있다. As described above, the second acid is effective not only in the acid involved in the etching reaction, but also in the etching selectivity ratio, the roughness control of the etching surface, the etching rate control, the etching isotropy May include an acid, specifically, an inorganic acid and / or an organic acid, which is used for orientation (directionality such as allowing a specific crystal face to be exposed in the case of crystal), prevention of side reactions that degrade the etching ability in the etching process, and the like. The inorganic acid is an inorganic acid different from the first inorganic acid, and may be one or more selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid, and hydrogen fluoride. The organic acid may comprise any organic acid known to be used in conventional etching compositions. Specific and non-limiting examples include organic acids such as acetic acid, citric acid, formic acid, oxalic acid, succinic acid, glycolic acid, lactic acid, acid, malonic acid, and malic acid may be selected. As a non-limiting example of a secondary acid that is not directly involved in the etching reaction, when ITO (indium-tin-oxide) is the substance to be etched, the first inorganic acid reacts with the indium oxide to dissolve and remove the indium oxide. And the inorganic acid classified as the second acid may be nitric acid which penetrates the interface between ITO and PR (photoresist). When aluminum is the substance to be etched, as described above, nitric acid can be classified as the first inorganic acid, phosphoric acid can be classified as the second acid involved in the etching removal reaction of the substance to be etched, May be classified as a second acid which does not participate in the etching removal reaction of the substance to be etched. Also, in the case of semiconductor crystalline or amorphous silicon, nitric acid oxidizes a substance to be etched with a first inorganic acid, and hydrogen fluoride involved in the removal of the oxide can be classified as a second acid. However, it goes without saying that the present invention can not be limited by the kind of the second acid. It goes without saying that it is possible to contain an appropriate content for each kind of the second acid through a simple repetitive experiment taking into consideration the substance to be etched and the required etching conditions. However, for a more specific understanding, given a non-limiting example, the molar ratio of first inorganic acid: secondary acid may be 1: 0 to 4, specifically 1: 0.1 to 4, and more specifically, In the case of the second acid involved in the etching reaction of the material, the molar ratio of the first inorganic acid: the second acid may be 1: 0.1 to 2, and in the case of the second acid not participating in the etching reaction of the substance to be etched, : The molar ratio of the second acid may be 1: 0.1 to 4.

선택적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 관계식 1을 만족함과 동시에, 제2산으로 함유되는 무기산에 대해, 관계식 1-2를 만족하도록 우레아를함유할 수 있다. Alternatively, the etching composition according to an embodiment of the present invention may contain urea so as to satisfy the relational expression 1 and satisfy the relational expression 1-2 with respect to the inorganic acid contained in the second acid.

(관계식 1-2)(Relational expression 1-2)

N(2)수소 ≤ N아민기 ≤ 4 N(2)수소 N (2) hydrogen ≤ N amine group ≤ 4 N (2) hydrogen

관계식 1-2에서, N(2)수소는 제2산으로 함유되는 무기산에 의한 수소의 총 몰수이며, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수이다. 즉, N수소는 식각 조성물에 함유되는 제2산 중 무기산의 총 수소 몰수이며, N아민기는 식각 조성물에 함유되는 우레아의 총 아민기 몰수이다.In the relational expression 1-2, N (2) hydrogen is the total number of moles of hydrogen by the inorganic acid contained in the second acid, and N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea. That is, N hydrogen is the total number of moles of the inorganic acid in the second acid contained in the etching composition, and the N amine group is the total amine group moles of the urea contained in the etching composition.

보다 정밀한 식각 속도의 조절을 위해 관계식 1-2를 만족하도록 우레아를 함유할 수 있으나, 이와 별도로, 제2산으로 함유되는 무기산이 불화수소와 같은 맹독성의 물질인 경우, 관계식 1과 함께, 관계식 1-2를 만족하도록 우레아를 함유함으로써, 제2산으로 함유되는 무기산의 독성이 발현되지 않도록 할 수 있다. 불화수소를 일 예로, 상술하면, 관계식 1-2를 만족하도록 우레아를 함유하는 경우, 불화수소는 우레아와 결합하여, 우레아하이드로플루오라이드(Urea hydrofluoride) 및/또는 우레아바이플루오라이드(Urea bifluoride)와 같은 우레아플루오라이드 화합물의 형태로 존재하게 되어, 불화수소의 독성이 발현되지 않으며 휘발이 방지될 수 있다. 이러한 우레아플루오라이드 화합물은 제1무기산에 의해 생성되는 반응생성물(일 예로, 산화물)과 접하는 경우 우레아와의 결합이 순간적으로 깨어지며, 불화수소 자체의 에칭능을 발현할 수 있다. In order to control the etching rate more precisely, urea may be contained so as to satisfy the relational expression 1-2. Alternatively, in the case where the inorganic acid contained in the second acid is a highly toxic substance such as hydrogen fluoride, -2, it is possible to prevent the toxicity of the inorganic acid contained in the second acid from being expressed. In the case of containing hydrogen fluoride as an example, in the case of containing urea so as to satisfy the relational expression (1-2), hydrogen fluoride is combined with urea to form urea hydrofluoride and / or urea bifluoride It is present in the form of the same urea fluoride compound, so that the toxicity of hydrogen fluoride is not expressed and the volatilization can be prevented. When the urea fluoride compound is in contact with a reaction product (for example, an oxide) produced by the first inorganic acid, the bond with urea is momentarily broken and the ability to etch hydrogen fluoride itself can be exhibited.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 식각 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상세하게, 식각 조성물은 제1무기산과 함께, 또는 제1무기산 및 제2산과 함께, 해당 식각 대상물질의 식각에 사용되는 식각액에 통상적으로 사용되는 식각 첨가제를 더 포함할 수 있다. The etching composition according to an embodiment of the present invention may further include an etching additive. In detail, the etching composition may further comprise, together with the first inorganic acid or the first inorganic acid and the second acid, an etchant commonly used in an etchant used for etching the material to be etched.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 식각 대상물질과의 접촉시, 제1 무기산과 우레아와의 극성 결합이 순간적으로 깨어지며 에천트인 제1무기산 본연의 에칭능이 발현되며, 우레아에 의해 어떠한 심각한 부반응도 발생하지 않음에 따라, 종래 해당 식각 대상 물질의 식각을 위해 사용되는 식각액의 에천트(제1무기산)를 관계식 1을 만족하도록 에천트(제1무기산)와 우레아의 조성물로 대체하는 것에 의하여 현저하게 향상된 식각 선택비를 가질 수 있다. 이에 따라, 해당 식각 대상물질의 식각을 위해 종래에 사용되는 식각액에 통상적으로 사용하는 것으로 알려진 어떠한 첨가제 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물에 사용 가능함을 알 수 있으며, 식각 대상 물질 및 요구되는 식각 조건을 고려한 단순 반복 실험을 통해 첨가제 종류별 적절한 함량을 첨가할 수 있음은 물론이다. In the etching composition according to an embodiment of the present invention, the polar bonding between the first inorganic acid and the urea momentarily breaks upon contact with the substance to be etched, and the etching ability of the first inorganic acid as an etchant is expressed. Since the side reaction does not occur, the etchant (first inorganic acid) of the etchant conventionally used for etching the substance to be etched is replaced with a composition of the etchant (first inorganic acid) and urea so as to satisfy the relational expression 1 Can have significantly improved etch selectivity. It will thus be appreciated that any additive known to be commonly used in etchants conventionally used for etching the etch target material can also be used in the etchant composition according to one embodiment of the present invention, It is needless to say that it is possible to add an appropriate content for each additive type through a simple repetitive experiment taking into consideration etching conditions.

구체적이며 비 한정적인 일 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 함유할 수 있으며, 첨가제는 산화제, 계면활성제(습윤제), 금속염, 소포제, 부식방지제, 유기용제 등을 들 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 또는 비이온성 계면활성제를 들 수 있다. 양이온성 계면활성제의 대표적인 일 예로, C8H17NH2 등의 아민류를 들 수 있고, 음이온성 계면활성제로 C8H17COOH 등의 탄화수소계 카르복시산, C8H17SO3H 등의 탄화수소계 설폰산, H(CF2)6COOH 등의 불소계 카르복시산 등을 들 수 있으며, 비이온성 계면활성제로 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등의 에테르류를 들 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 산화제는 오존, 과산화수소, 수산화암모늄, 퍼옥소이황산암모늄등을 들 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 소포제(부식방지제를 겸할 수 있음)는 실리콘 오일 또는 알코올 화합물이나 에테르 화합물과 같은 수용성 유기 용제 등을 들 수 있으며, 수용성 유기 용제는 메틸 알코올, 에틸 알코올, 1-프로필 알코올, 2-프로필 알코올, 1-부탄올, 2-부탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디올, 소르비톨, 자일리톨, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 1,3-부탄디올 및 1,4-부탄디올 등의 알코올계 용제; 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜, 폴리(에틸렌 글리콜), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르를 포함하는 알킬렌 글리콜 알킬 에테르 등의 에테르계 용제; 포름아미드, 모노메틸포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세트아미드, 모노메틸아세트아미드, 디메틸아세트아미드, 모노에틸아세트아미드, 디에틸아세트아미드 및 N-메틸피롤리돈 등의 아미드계 용제; 디메틸 술폰, 디메틸 술폭시드 및 술포란 등의 술폰 함유 용제; 및 γ-부티로락톤 및 δ-발레로락톤 등의 락톤계 용제를 포함할 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 부식방지제는 금속의 부식을 방지하는 첨가제로 사용되는 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 시트릭산(citric acid), 갈릭산(galic acid), 아세트산(acetic acid) 등을 포함하는 카르복실산계 화합물이나 벤조트리아졸(benzotriazole) 등을 포함하는 트리아졸계 화합물 등을 들 수 있다. 물과 상용성을 가지며 식각 선택성을 향상시키는 유기용제의 일 예로, 메틸-2-하이드록시이소부티레이트, 에틸-2-하이드록시이소부티레이트, 프로필-2-하이드록시이소부티레이트 및 부틸-2-하이드록시이소부티레이트 등을 들 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 유기산염은 초산암모늄(CH3CO2NH4), 초산나트륨(CH3CO2Na) 및 초산칼륨(CH3CO2K), 금속염으로는 CuSO4, CuO, Cu(NO3)2, CuCl, CuF2, FeSO4, Fe(NO3)2, AgNO3, NiSO4, Rh2O3, 그리고 무기염으로 KF, LiF, NaF, CsF, NH4BF4, AlF3 등을 들 수 있다. 그러나, 본 발명이 상술한 첨가제 종류나 첨가제의 양에 의해 한정될 수 없음은 물론이다.As a specific, non-limiting example, the etching composition according to an embodiment of the present invention may further contain additives commonly used in the art to improve the etching performance, wherein the additives include oxidizing agents, surfactants (wetting agents) Metal salts, antifoaming agents, corrosion inhibitors, organic solvents and the like. As a specific, non-limiting example, the surfactant can be a cationic surfactant, an anionic surfactant, or a nonionic surfactant. Examples of the cationic surfactant include amines such as C 8 H 17 NH 2. Examples of the anionic surfactant include hydrocarbon-based carboxylic acids such as C 8 H 17 COOH, hydrocarbon-based ones such as C 8 H 17 SO 3 H Sulfonic acid, and fluorocarboxylic acids such as H (CF 2 ) 6 COOH. Nonionic surfactants include ethers such as polyoxyalkylene alkyl ethers. Specific and non-limiting examples of the oxidizing agent include ozone, hydrogen peroxide, ammonium hydroxide, ammonium peroxosulfate, and the like. Specific examples of the antifoaming agent (which may also serve as a corrosion inhibitor) include silicone oils, water-soluble organic solvents such as alcohol compounds and ether compounds, and water-soluble organic solvents include methyl alcohol, ethyl alcohol, Butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 1 , 3-butanediol, and 1,4-butanediol; Propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol, poly (ethylene glycol), propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol, dipropylene glycol, Ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether and alkylene glycol alkyl ether including diethylene glycol monobutyl ether; Amide solvents such as formamide, monomethylformamide, dimethylformamide, acetamide, monomethylacetamide, dimethylacetamide, monoethylacetamide, diethylacetamide and N-methylpyrrolidone; Sulfone-containing solvents such as dimethylsulfone, dimethylsulfoxide and sulfolane; And lactone-based solvents such as? -Butyrolactone and? -Valerolactone. Specific and non-limiting examples of the corrosion inhibitor include iminodiacetic acid, citric acid, galic acid, and acetic acid, which are used as additives to prevent metal corrosion. And triazole-based compounds including benzotriazole and the like. Examples of organic solvents having compatibility with water and improving etching selectivity include methyl-2-hydroxyisobutyrate, ethyl-2-hydroxyisobutyrate, propyl-2-hydroxyisobutyrate and butyl- Isobutyrate and the like. Specific examples of the organic acid salt include ammonium acetate (CH 3 CO 2 NH 4 ), sodium acetate (CH 3 CO 2 Na) and potassium acetate (CH 3 CO 2 K), metal salts such as CuSO 4 , CuO, Cu (NO 3) 2, CuCl , CuF 2, FeSO 4, Fe (NO 3) 2, AgNO 3, NiSO 4, Rh 2 O 3, and the inorganic salts KF, LiF, NaF, CsF, NH 4 BF 4, AlF 3 , and the like. However, it is needless to say that the present invention can not be limited by the kind of the additive and the amount of the additive.

반도체 공정에서 식각에 주로 사용되는 산은 강산으로, 휘발성이 매우 강하여 유독한 흄을 발생한다. 이러한 강산은 작업자의 안전을 위협할 뿐만 아니라, 그 위험성에 의해 반도체 공정의 보다 까다롭고 엄격한 공정 관리가 필요하며, 사고에 대비하기 위한 안전 장치가 구축되어야 하는 등, 생산성을 저하시키고, 제조비용을 증가시키며, 산업 재해의 위험을 내제하고 있다.The acid used for etching in semiconductor processing is strong acid, and it is very volatile and generates toxic fumes. This strong acid not only threatens the safety of the workers, but also requires a more rigorous and strict process control of the semiconductor process due to the danger thereof, and a safety device must be built to prepare for the accident. And the risk of industrial accidents.

본 출원인은 맹독성이 강하며 취급이 까다로운 강산에 대한 안전성 향상을 위한 연구를 지속적으로 수행한 결과, 관계식 1을 만족하도록 우레아를 함유하는 경우, 강산인 무기산의 휘발성이 현저하게 저감됨을 발견하였다.The inventors of the present invention have continuously conducted studies to improve the safety of strong acids which are highly toxic and difficult to handle. As a result, it has been found that the volatility of strong inorganic acid is remarkably reduced when urea is contained to satisfy Relation 1.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 관계식 1을 만족하도록 제1무기산과 우레아를 함유하고 물을 더 함유할 수 있으며, 제1무기산, 우레아 및 물을 함유하는 식각 조성물은 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.Specifically, the etching composition according to an embodiment of the present invention may contain water and may further contain a first inorganic acid and urea to satisfy Relation 1, and the etching composition containing the first inorganic acid, urea, 2 can be satisfied.

(관계식 2)(Relational expression 2)

Pacid(es-ref) < 0.1*Pacid(ac-ref)P acid (es-ref) < 0.1 * P acid (ac-ref)

관계식 2에서 Pacid(es-ref)는 본 발명의 식각 조성물과 동량의 제1무기산, 우레아 및 물로 이루어진 기준 식각 조성물 중 제1 무기산의 분압 (25℃, 1atm 기준)이며, Pacid(ac-ref)는 본 발명의 식각 조성물과 동량의 제1무기산 및 물로 이루어진 기준 무기산 조성물 중 제1 무기산의 분압 (25℃, 1atm 기준)이다. 즉, 기준 무기산 조성물은 기준 식각 조성물과 동량의 제1무기산 및 물로 이루어진 조성물이다. 이때, 기준 식각 조성물 및 기준 무기산 조성물의 분압은 각각 ASTM D2879:10 에 따라 측정된 값일 수 있다.In the relational expression P 2 acid (es-ref) is a partial pressure (25 ℃, 1atm basis) of the first mineral acid in the etching composition in the same amount of the first inorganic acid, urea and water formed based etching composition of the present invention, acid P (ac- ref) is the partial pressure (based on 25 캜, 1 atm) of the first inorganic acid in the reference inorganic acid composition composed of the same amount of the first inorganic acid and water as the etching composition of the present invention. That is, the reference inorganic acid composition is a composition comprising the same amount of the first inorganic acid and water as the reference etching composition. At this time, the partial pressures of the reference etch composition and the reference inorganic acid composition may be values measured according to ASTM D2879: 10, respectively.

관계식 2와 같이, 제1무기산의 분압을 고려하는 경우, 기준 식각 조성물의 제1무기산 분압은 기준 무기산 조성물의 제1무기산 분압 대비 현저하게 낮은 값을 가질 수 있는데, 일 예로, 기준 식각 조성물의 제1무기산 분압은 실질적으로 거의 0에 이르는 값일 수 있으며 이에 따라 제1 무기산의 흄 발생이 거의 없이 제어될 수 있다.When the partial pressure of the first inorganic acid is taken into account, the first inorganic acid partial pressure of the reference etching composition may have a significantly lower value than the first inorganic acid partial pressure of the reference inorganic acid composition, 1 The inorganic acid partial pressure can be a value substantially close to zero and thus the fume generation of the first inorganic acid can be controlled with little or no fume generation.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 관계식 1을 만족하도록 제1무기산과 우레아를 함유함으로써, 제1무기산의 유독한 흄(fume) 생성이 방지되며, 강산의 맹독성에 의한 치명적인 사고 등을 미연에 방지할 수 있고, 공정 설계 및 관리의 안정성과 유연성을 확보할 수 있다. 나아가, 식각 공정 중, 제1무기산이 완전히 유리된 상태의 자유로운 것이 아닌, 즉 식각 대상 물질과의 접촉시 우레아와 제1무기산 간 극성 결합의 깨어짐 및 우레아와 재결합이라는 동적 평형 상태를 이룸에 따라, 상이한 식각 대상물질에 대한 식각 선택성이 높게 효율적으로 나타나게 됨과 동시에 식각 공정 중에도 제1 무기산의 분압이 상술한 관계식 2를 만족할 수 있어, 공정 안전성을 보다 향상시킬 수 있다. The etching composition according to one embodiment of the present invention contains the first inorganic acid and the urea so as to satisfy the relational expression 1, thereby preventing the generation of toxic fumes of the first inorganic acid and preventing the fatal occurrence due to the toxicity of the strong acid It is possible to secure the stability and flexibility of the process design and management. Further, in the etching process, since the first inorganic acid is not freely free in a free state, that is, upon dynamic contact between the urea and the first inorganic acid, and a dynamic equilibrium state of urea and recombination, The etching selectivity with respect to the different etching target materials is exhibited highly efficiently, and the partial pressure of the first inorganic acid can satisfy the above-described relational expression 2 even during the etching process, thereby further improving the process safety.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 금속 식각용; 또는 무기물 식각용;일 수 있다. 식각 대상 물질인 무기물은 금속산화물, 금속질화물, 반도체, 반도체산화물 및 반도체질화물에서 하나 이상 선택될 수 있다. 금속은 단일 금속, 둘 이상의 금속의 고용체 또는 금속간 화합물을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 의도적인 불순물을 포함할 수 있다. The etching composition according to an embodiment of the present invention may be used for metal etching; Or for inorganic etching. The inorganic substance, which is a substance to be etched, may be selected from one or more of metal oxides, metal nitrides, semiconductors, semiconductor oxides and semiconductor nitrides. The metal may include a single metal, a solid solution of two or more metals or an intermetallic compound, and may contain intentionally impurities as required.

상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 금속 식각용일 수 있으며, 금속은 귀금속을 포함하는 전이금속, 금속 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이때, 전이금속은 Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Te, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In detail, the etching composition according to an embodiment of the present invention may be for metal etching, and the metal may be a transition metal including a noble metal, a metal, or a mixture thereof. The transition metal may be at least one selected from the group consisting of Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Te, Re, Fe, Ru, Os, Ba, Ba, Ra, Zn, Cd, Pd, Pt, Cu, Ag, Au or a mixture thereof. The metal may be Li, Na, K, Rb, Cs, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po or a mixture thereof.

상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Te, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi 및 Po에서 하나 또는 둘 이상 선택된 금속의 산화물이나 이(들) 금속의 질화물을 포함하는 무기물 식각용 조성물일 수 있다. The etching composition according to an embodiment of the present invention may include at least one of Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Te, Re, Ba, Ra, Zn, Cd, Al, Fe, Fe, Fe, Ba, Ba, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Li, And a nitride of an oxide of one or more selected metals selected from Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi and Po or a nitride of the metal (s).

상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함하는 4족 반도체; 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 또는 갈륨인(GaP)을 포함하는 3-5족 반도체; 황화카드뮴(CdS) 또는 텔루르화아연(ZnTe)을 포함하는 2-6족 반도체; 및 황화납(PbS)을 포함하는 4-6족 반도체;에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 반도체 식각용 조성물일 수 있다. 이때, 반도체는 결정질 또는 비정질일 수 있으며, 결정질은 단결정 또는 다결정체일 수 있다.In detail, the etching composition according to an embodiment of the present invention is a quaternary semiconductor including silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors including gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or gallium phosphide (GaP); Group 2-6 semiconductors including cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); And a group IV-VI semiconductor containing lead sulfide (PbS). Here, the semiconductor may be crystalline or amorphous, and the crystalline may be monocrystalline or polycrystalline.

상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함하는 4족 반도체; 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 또는 갈륨인(GaP)을 포함하는 3-5족 반도체; 황화카드뮴(CdS) 또는 텔루르화아연(ZnTe)을 포함하는 2-6족 반도체; 및 황화납(PbS)을 포함하는 4-6족 반도체;에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 반도체의 산화물 또는 질화물인 무기물 식각용 조성물일 수 있다. 이때, 산화물 또는 질화물은 결정질 또는 비정질일 수 있으며, 결정질은 단결정 또는 다결정체일 수 있다.In detail, the etching composition according to an embodiment of the present invention is a quaternary semiconductor including silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors including gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or gallium phosphide (GaP); Group 2-6 semiconductors including cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); And a group IV-VI semiconductor containing lead sulfide (PbS). The composition may be an oxide or nitride of a semiconductor selected from one or more selected from the group consisting of: At this time, the oxide or nitride may be crystalline or amorphous, and the crystalline may be single crystal or polycrystalline.

상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 포토레지스트를 포함하는 유기물 식각용 조성물일 수 있다. In detail, the etching composition according to an embodiment of the present invention may be a composition for etching an organic material including a photoresist.

무기산 중, 예외적으로 인산은 산해리도가 각각 pKa1 = 2.12, pKa2 = 7.21, pKa3 = 12.67 로서 두 번째와 세번째 산해리도, 즉 H2PO4 -(Dihydrogen phosphate anion)와 HPO4 2-(Hydrogen phosphate anion)의 해리도가 너무 낮아서 실제로 우레아와 혼합된 식각액 조성물 중에서 식각에 기여하지 않는다. 따라서 인산의 경우 우레아와 혼합 조성물을 만들 때 인산 : 우레아가 1:1 이상의 몰비를 가지는 조성이면 본 발명의 사상에 따른 선택적 식각 특성을 나타내게 된다., With the exception of phosphoric acid is the acid dissociation degree of each pK a1 = 2.12, pK a2 = 7.21, pK a3 = two even second and third acid dissociation, that is H 2 PO 4 as a mineral acid of 12.67 - and (Dihydrogen phosphate anion) HPO 4 2- ( Hydrogen phosphate anion is too low to contribute to etching in the etchant composition actually mixed with urea. Therefore, in the case of phosphoric acid, a composition having a molar ratio of phosphoric acid: urea of 1: 1 or more when forming the mixed composition with urea exhibits selective etching characteristics according to the present invention.

즉, 제1무기산이 인산인 경우, 상술한 이유에 의해, 제1무기산이 인산인 경우, 관계식 1보다 작은 양의 우레아를 함유하여도, 관계식 1을 기준한 우레아를 함유하는 경우와 동등한 식각 선택비의 향상이 이루어질 수 있다.That is, when the first inorganic acid is phosphoric acid, even if the first inorganic acid is phosphoric acid and the amount of urea is smaller than that of the relational formula 1, etching selectivity equivalent to that in the case of containing urea based on the relational expression 1 The improvement of the ratio can be achieved.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물(II)은 인산, 우레아 및 물을 함유하며, 인산 1몰 기준 1몰 이상의 우레아를 함유할 수 있다. 구체적인 일 예로, 인산 1몰 기준 1몰 내지 3몰의 우레아를 함유할 수 있다. Accordingly, the etching composition (II) according to one embodiment of the present invention contains phosphoric acid, urea, and water, and may contain urea of at least 1 mole based on 1 mole of phosphoric acid. As a specific example, it may contain 1 to 3 moles of urea based on 1 mole of phosphoric acid.

인산 1몰 기준 1몰 이상의 우레아를 함유하는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물(II) 또한, 인산과 우레아간의 극성 결합, 식각 대상 물질과의 접촉에 의한 극성 결합의 순간적인 깨어짐 및 결합이 깨져 유리된 인산과 우레아와의 재결합 등의 동적 평형 상태에서 식각 대상 물질을 식각함으로 인해 200 이상이라는 극히 높은 식각 선택비를 가질 수 있고, 관계식 2를 만족하는 휘발 방지 특성을 가질 수 있다.The etching composition (II) according to one embodiment of the present invention containing urea in an amount of 1 mole or more based on 1 mole of phosphoric acid. The etching composition (II) according to one embodiment of the present invention is also characterized in that polar bonding between phosphoric acid and urea, It is possible to have an extremely high etch selectivity of over 200 due to the etching of the material to be etched in a dynamic equilibrium state such as the breakaway of free phosphoric acid and the urea recombination and to have the anti-volatility characteristics satisfying the relation (2).

인산이 식각 대상 물질과 직접적으로 반응하여 반응생성물을 생성하는 산임에 따라, 식각 대상 물질은 질화물일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물(II)은 질화물 식각용 조성물일 수 있다. 식각 대상물질인 질화물은 Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Te, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi 및 Po에서 하나 또는 둘 이상 선택된 금속의 질화물 또는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 또는 실리콘게르마늄(SiGe)을 포함하는 4족 반도체; 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP) 또는 갈륨인(GaP)을 포함하는 3-5족 반도체; 황화카드뮴(CdS) 또는 텔루르화아연(ZnTe)을 포함하는 2-6족 반도체; 및 황화납(PbS)을 포함하는 4-6족 반도체;에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 반도체의 질화물일 수 있다. Depending on the acid reacting directly with the phosphoric acid etching target substance to form a reaction product, the etching target material may be a nitride, and the etching composition (II) according to an embodiment of the present invention may be a nitride etching composition. The nitride of the object to be etched may be any one selected from the group consisting of Sc, Y, La, Ac, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Te, Re, Fe, Ru, Os, In order to solve the above problems, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: A quaternary semiconductor including a nitride of one or more selected metals selected from Sn, Pb, Sb, Bi, and Po, or silicon (Si), germanium (Ge), or silicon germanium (SiGe); Group 3-5 semiconductors including gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), or gallium phosphide (GaP); Group 2-6 semiconductors including cadmium sulfide (CdS) or zinc telluride (ZnTe); And a group IV-VI semiconductor containing lead sulfide (PbS).

인산을 에천트로 질화물을 식각 제거하는 경우, 통상적으로 165℃ 정도의 비교적 고온에서 식각 공정이 수행되고 있다. 이러한 고온 공정은 웨이퍼 불량률을 증가시킬 뿐만 아니라, 유기 기판을 이용하는 플렉시블 소자와 같이 열에 취약한 소자의 제조를 어렵게 하고 있다.When nitrides of phosphoric acid are etched away by etching, the etching process is usually performed at a relatively high temperature of about 165 ° C. Such a high-temperature process not only increases the wafer defect rate, but also makes it difficult to manufacture a device susceptible to heat, such as a flexible device using an organic substrate.

그러나, 놀랍게도 인산 1몰 기준 1몰 이상의 우레아를 함유하는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물(II)의 경우, 100℃ 미만의 저온, 구체적으로 25 내지 70℃의 온도, 보다 구체적으로 50 내지 70℃의 온도에서 식각을 수행하여도, 100 내지 500Å/분의 우수한 식각 속도를 가질 수 있다. 이에 따라, 플렉시블 고분자 기재를 그 구성요소로 포함하는 전자제품이나 디스플레이제품의 제조시 질화물 식각용으로 사용 가능하며, 식각 공정에서 플렉시블 기재의 열적 손상이 방지될 수 있다. 이때, 플랙시블 기재의 비한정적인 일 예로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.However, surprisingly, in the case of the etching composition (II) according to one embodiment of the present invention containing urea in an amount of 1 mole or more based on 1 mole of phosphoric acid, it is preferable to use a low temperature of less than 100 캜, specifically a temperature of 25 to 70 캜, Even when the etching is performed at a temperature of 70 캜, it is possible to have an excellent etching rate of 100 to 500 Å / min. Accordingly, it can be used for nitride etching in the production of an electronic product or a display product including a flexible polymer substrate as its constituent element, and the thermal damage of the flexible substrate in the etching process can be prevented. As a non-limiting example of the flexible substrate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), triacetylcellulose (TAC) , Polyethersulfone (PES), polydimethylsiloxane (PDMS), or mixtures thereof.

상술한 바와 같이, 인산 1몰 기준 1몰 이상, 구체적으로 인산 1몰 기준 1 내지 4몰의 우레아를 함유하는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물(II) 또한, 앞서 제1무기산을 기반으로 상술한 조성물과 기술적 사상을 공유하며, 제1무기산을 기반으로 상술한 조성물과 동등한 발명의 효과를 나타냄에 따라, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 일 예로, 제1무기산을 기반으로 상술한 바와 유사하게, 제2산, 첨가제등을 더 포함할 수 있으며, 제1무기산을 기반으로 상술한 바와 동일 내지 유사한 몰농도를 가질 수 있음은 물론이다. As described above, the etching composition (II) according to one embodiment of the present invention containing urea of 1 mole or more based on 1 mole of phosphoric acid, specifically 1 to 4 moles of urea based on 1 mole of phosphoric acid is also based on the first inorganic acid The composition shares the technical idea with the above-mentioned composition and shows the effect of the present invention on the basis of the first inorganic acid. Thus, a detailed description thereof will be omitted. As an example, it is of course possible to further include a second acid, an additive and the like, analogous to those described above on the basis of the first inorganic acid, and may have the same or similar molar concentration as described above based on the first inorganic acid.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 정적 상태에서 우레아와 제1무기산이 극성 결합하여 제1무기산 자체의 특성 발현이 억제되면서도, 식각 대상 물질과 접하는 습식 식각 조건에서, 우레아와 제1무기산간의 극성 결합이 순간적으로 깨어지며, 식각 대상 물질의 식각이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 종래의 반도체 공정에 통상적으로 사용되는 식각 조건의 범위 내에서, 식각 대상 물질의 식각이 이루어질 수 있음에 따라, 식각 시 반도체 공정의 통상적인 식각 단계에서 사용되는 공정 조건(기 확립된 식각 공정)이 그대로 적용되거나 큰 기술적 변경 없이 적용될 수 있다. The etching composition according to an embodiment of the present invention is characterized in that in the static state, the urea and the first inorganic acid are polarly bonded to each other to inhibit the first inorganic acid itself from being manifested, And the etching of the substance to be etched can be performed. Accordingly, the etching composition according to an embodiment of the present invention can be used to etch the object to be etched within a range of etching conditions conventionally used in conventional semiconductor processes, The process conditions used in the step (pre-established etching process) may be applied as is or without significant technical modifications.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 방법은 상술한 식각 조성물(조성물(II)를 포함함)을 이용한 식각 방법을 포함한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 종래의 에천트로 사용되는 무기산을 무기산과 우레아의 혼합물로 전적으로 대체할 수 있으며, 종래에 기 확립된 식각 조건에서 무기산에 의한 식각능이 발현됨에 따라, 기 확립된 제조 공정상 설계 변경이 불필요한 장점이 있다.  An etching method according to an embodiment of the present invention includes an etching method using the above-described etching composition (including composition (II)). As described above, the etching composition according to an embodiment of the present invention can completely replace the inorganic acid used as a conventional etchant with a mixture of an inorganic acid and urea, and the etching ability of inorganic acid is exhibited in the conventionally established etching conditions There is an advantage that design change in the established manufacturing process is unnecessary.

본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물 제조방법은 상술한 식각 조성물을 만족하도록, 제1무기산, 우레아 및 물을 포함하는 원료를 혼합 교반함으로써 제조될 수 있다. The etching composition manufacturing method according to an embodiment of the present invention can be manufactured by mixing and stirring the raw materials including the first inorganic acid, urea, and water so as to satisfy the etching composition described above.

반도체 공정에서, 식각 조성물은 통상적으로 세정액으로도 사용된다. 이에 따라, 상술한 식각 조성물은 반도체 공정용 세정액일 수 있다. 구체적인 일 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정용 세정액은 무기산; 우레아; 및 물을 함유하며, 하기 관계식 1´을 만족할 수 있다.In semiconductor processes, etching compositions are also commonly used as cleaning fluids. Accordingly, the above-described etching composition may be a cleaning liquid for semiconductor processing. As a specific example, a cleaning liquid for semiconductor processing according to an embodiment of the present invention comprises inorganic acid; Urea; And water, and can satisfy the following relational expression (1 ').

(관계식 1´)(Relational expression 1 ')

N수소 ≤ N아민기 N hydrogen &lt; = N amine group

관계식 1´에서, N수소는 세정액에 함유된 무기산의 수소 총 몰수이며, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수이다.In relation 1, N hydrogen is the total number of moles of hydrogen of the inorganic acid contained in the cleaning liquid, and the N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea.

관계식 1´에서, 무기산은 반도체 공정의 세정액에 통상적으로 사용되는 무기산일 수 있으며, 구체적인 일 예로, 황산, 질산, 붕산, 불화수소, 인산 또는 염산의 단일산; 또는 황산, 질산, 인산, 염산, 붕산 및 불화수소에서 둘 이상 선택되는 혼산;일 수 있다. In the relational formula 1 ', the inorganic acid may be an inorganic acid ordinarily used in a cleaning liquid of a semiconductor process, and specific examples thereof include monoesters of sulfuric acid, nitric acid, boric acid, hydrogen fluoride, phosphoric acid or hydrochloric acid; Or a mixture of two or more selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid and hydrogen fluoride.

본 발명의 일 실시예에 따른 세정액은 상술한 반도체 공정용 식각 조성물에서, 식각이 아닌 세정으로 그 용도 변경을 한 것일 뿐임에 따라, 관계식 1-1, 관계식 2를 모두 만족할 수 있으며, 상술한 식각 조성물과 유사한 조성 및 첨가제를 함유할 수 있다. 다만, 첨가제의 경우, 식각에 사용되는 통상적인 첨가제 대신, 반도체 공정의 세정액에 통상적으로 사용되는 첨가제가 첨가될 수 있음은 물론이다.The cleaning liquid according to an embodiment of the present invention can satisfy all of relational expression 1-1 and relational expression 2 because the cleaning liquid used in the above-described etching process for semiconductor processing is changed from cleaning to etching instead of etching. Compositions and additives similar to the composition. However, in the case of additives, it is needless to say that, in place of conventional additives used for etching, additives commonly used in cleaning liquids of semiconductor processing may be added.

본 발명은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 공정용 세정액을 이용한 세정 방법을 포함한다.
The present invention includes a cleaning method using a cleaning liquid for semiconductor processing according to an embodiment of the present invention.

이하, 반도체 산업에서 가장 많은 사용되는 에칭 공정인 실리콘 산화막의 에칭의 일 예, 고집적화와 미세화라는 기술 개발 방향에서 가장 중요한 식각 특성으로 여겨지며 제조 공정상 매우 높은 선택비가 요구되는 실리콘 질화물의 에칭의 일 예, 본 발명의 식각 조성물이 단지 무기산의 종류를 달리함으로써 극히 다양한 식각 대상 물질의 식각이 가능함을 보이는 측면에서 대표적인 배선 재료인 구리의 에칭의 일 예를 주로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물의 우수함을 실험적으로 보이나, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물이 종래의 식각 조성물의 에천트인 무기산을 무기산과 우레아로 전적으로 대체할 수 있으며, 무기산 자체의 식각 특성이 훼손되지 않을 뿐만 아니라, 현저하게 우수한 선택비를 가지고 , 공정 안전성을 향상시킬 수 있음을 실험적으로 보이기 위함이며, 본 발명이 제시된 실시예에 의해 한정되어 해석될 수 없음은 물론이다.
Hereinafter, an example of etching of a silicon oxide film, which is the etching process most commonly used in the semiconductor industry, is considered to be the most important etching characteristic in a technology development direction of high integration and miniaturization, and an example of etching of silicon nitride which requires a very high selection ratio in the manufacturing process , An etching of copper, which is a typical wiring material, in view of the fact that the etching composition of the present invention can etch a very wide variety of etching target materials by simply changing the kind of inorganic acid, Experiments have shown that the composition is excellent, but the etching composition according to an embodiment of the present invention can completely replace the inorganic acid, which is the etchant of the conventional etching composition, with inorganic acid and urea, and the etching property of the inorganic acid itself is not impaired , A remarkably good selectivity ratio, It should be understood that the present invention can not be construed as being limited by the illustrated embodiments.

(실시예 1)(Example 1)

투명전극 식각액 조성물Transparent Electrode Etchant Composition

제1무기산인 황산(H2SO4), 제2산인 염산(HCl), 우레아(Urea, H2NCONH2, 분자량 60.06) 및 물을 혼합하여 식각 조성물을 제조하였다.An etching composition was prepared by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ) as a first inorganic acid, hydrochloric acid (HCl) as a second acid, urea (Urea, H 2 NCONH 2 , molecular weight 60.06) and water.

95중량%의 진한 황산수용액 103.2g(황산 1몰, 황산에 의한 수소 2몰)에 증류수 96.8g 및 우레아 60.06g(우레아 1몰, 우레아에 의한 아민기 2몰)을 투입한 후 교반하여 황산-우레아 수용액을 제조하였다. 제조한 황산-우레아 수용액 260.06g과 35 중량%의 진한 염산 수용액 260.06g 및 증류수 2080.48g을 혼합하여, 투명전극 식각 조성물을 제조하였다. 96.8 g of distilled water and 60.06 g of urea (1 mole of urea and 2 moles of amine group by urea) were added to 103.2 g of a 95 wt% concentrated sulfuric acid aqueous solution (1 mol of sulfuric acid and 2 mol of hydrogen by sulfuric acid) Urea aqueous solution. 260.06 g of the prepared sulfuric acid-urea aqueous solution, 260.06 g of a 35 wt% concentrated hydrochloric acid aqueous solution and 2080.48 g of distilled water were mixed to prepare a transparent electrode etching composition.

제조한 투명전극 식각 조성물과 동량의 물, 황산 및 우레아로 이루어진 기준 식각 조성물을 제조하였다. 상세하게, 제조한 황산-우레아 수용액 260.06g과 증류수 2249.52g을 혼합하여 기준 식각 조성물을 제조하였다. A reference etching composition consisting of water, sulfuric acid and urea in the same amount as the transparent electrode etching composition was prepared. In detail, 260.06 g of the produced sulfuric acid-urea aqueous solution and 2249.52 g of distilled water were mixed to prepare a reference etching composition.

제조한 투명전극 식각 조성물과 동량의 물 및 황산으로 이루어진 기준 식각 조성물을 제조하였다. 상세하게, 95중량%의 진한 황산수용액 103.2g 및 증류수 2346.32g을 혼합하여, 기준 무기산 조성물을 제조하였다. A reference etching composition consisting of the same amount of water and sulfuric acid as the prepared transparent electrode etching composition was prepared. In detail, 103.2 g of 95% by weight concentrated sulfuric acid aqueous solution and 2346.32 g of distilled water were mixed to prepare a reference inorganic acid composition.

ASTM D2879:10에 따라, 25℃, 1atm 기준, 기준 식각 조성물 중 황산의 분압과 기준 무기산 조성물 중 황산의 분압을 측정한 결과, 기준 식각 조성물 중 황산의 분압은 0.432E-18 mmHg이었으며, 기준 무기산 조성물 중 황산의 분압은 0.441E-16 mmHg이었다. 이를 통해, 우레아와 무기산의 결합에 의해, 무기산의 휘발이 현저하게 방지됨을 알 수 있다. 체감적으로는 기준 무기산 조성물의 경우는 약한 황산의 냄새를 느낄 수 있으나, 황산에 우레아가 함유된 기준 식각 조성물의 경우는 전혀 냄새가 나지 않는 무취였다. The partial pressure of sulfuric acid in the reference etching composition and the partial pressure of sulfuric acid in the reference inorganic acid composition were measured according to ASTM D2879: 10 at 25 캜 and 1 atm. As a result, the partial pressure of sulfuric acid in the reference etching composition was 0.432E- 18 mmHg, The partial pressure of sulfuric acid in the composition was 0.441E- 16 mmHg. From this, it can be seen that the volatilization of the inorganic acid is remarkably prevented by the combination of the urea and the inorganic acid. In the case of the reference inorganic acid composition, the smell of weak sulfuric acid can be sensed sensibly, but in the case of the reference etching composition containing urea in sulfuric acid, it was odorless at all.

(실시예 2) (Example 2)

산화물 식각 조성물Oxide etch composition

상온에서, 55중량%의 불산(55중량% HF 수용액) 531g에 469g의 우레아를 혼합하여 불화수소-우레아 수용액을 제조하였다. 불화수소-우레아 수용액 131.57g에 868.43g의 물을 추가로 혼합하여 산화물 식각용 식각 조성물을 제조하였다. 제조된 산화물 식각용 식각 조성물의 pH는 2.6이었으며, 식각 조성물 중 불화수소의 25oC 분압은 0.021 mmHg이었다. At room temperature, 531 g of 55% by weight of hydrofluoric acid (55% by weight of HF aqueous solution) was mixed with 469 g of urea to prepare a hydrogen fluoride-urea aqueous solution. And 868.43 g of water was further mixed with 131.57 g of the hydrogen fluoride-urea aqueous solution to prepare an oxide etching etch composition. The pH of the etch composition for etching the oxide produced was 2.6, 25 o C partial pressure in the etching composition of hydrogen fluoride was 0.021 mmHg.

제조한 산화물 식각용 식각 조성물과 동량의 물 및 불산으로 이루어진 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 상세하게, 55중량%의 불산(55중량% HF 수용액) 69.864g과 868.43g의 물을 혼합하여 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 기준 무기산 조성물 중 불화수소의 분압은 0.324 mmHg이었다. 이 경우도 기준 무기산 조성물은 불화수소 특유의 자극적인 냄새가 나나, 불화수소-우레아 수용액인 식각 조성물은 거의 무취인 특성이 나타나며, 그 독성도 없어진 것을 알 수 있다.
A standard inorganic acid composition consisting of water and hydrofluoric acid in the same amount as that of the etched oxide etching composition was prepared. Specifically, a reference inorganic acid composition was prepared by mixing 69.864 g of 55% by weight of hydrofluoric acid (55% by weight of HF aqueous solution) and 868.43 g of water. The partial pressure of hydrogen fluoride in the reference inorganic acid composition was 0.324 mmHg. In this case, too, the reference inorganic acid composition shows irritating odor peculiar to hydrogen fluoride, but the etching composition which is an aqueous solution of hydrogen fluoride-urea shows almost no odor and its toxicity is also lost.

(실시예 3) (Example 3)

산화물 식각 조성물Oxide etch composition

상온에서, 55중량%의 불산(55중량% HF 수용액) 364g에 636g의 우레아를 혼합하여 불화수소-우레아 수용액을 제조하였다. 불화수소-우레아 수용액 135.13g에 864.87g의 물을 추가로 혼합하여 산화물 식각용 식각 조성물을 제조하였다. 제조된 산화물 식각용 식각 조성물의 pH는 2.9이었으며, 식각 조성물 중 불화수소의 25oC 분압은 0.003 mmHg이었다.At room temperature, 364 g of 55% by weight of hydrofluoric acid (55% by weight of HF aqueous solution) was mixed with 636 g of urea to prepare an aqueous hydrogen fluoride-urea solution. To 135.13 g of the hydrogen fluoride-urea aqueous solution, 864.87 g of water was further mixed to prepare an etching composition for oxide etching. The prepared oxide etch composition had a pH of 2.9 and a 25 ° C partial pressure of hydrogen fluoride in the etch composition was 0.003 mmHg.

제조한 산화물 식각용 식각 조성물과 동량의 물 및 불산으로 이루어진 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 55중량%의 불산(55중량% HF 수용액) 49.19g과 868.43g의 물을 혼합하여 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 기준 무기산 조성물 중 불화수소의 분압은 0.279 mmHg이었다.
A standard inorganic acid composition consisting of water and hydrofluoric acid in the same amount as that of the etched oxide etching composition was prepared. 49.19 g of 55% by weight of hydrofluoric acid (55% by weight of HF aqueous solution) and 868.43 g of water were mixed to prepare a reference inorganic acid composition. The partial pressure of hydrogen fluoride in the reference inorganic acid composition was 0.279 mmHg.

(실시예 4) (Example 4)

산화물 식각 조성물Oxide etch composition

상온에서, 55중량%의 불산(55중량% HF 수용액) 531g에 469g의 우레아를 혼합하여 불화수소-우레아 수용액을 제조하였다. 불화수소-우레아 수용액 100g에 메틸-2-하이드록시이소부티레이트(methyl-2-hydroxy isobutyrate) 50g, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 30g, 벤조트리아졸(benzotriazole) 20g 및 증류수 800g을 상온 혼합하여 산화물 식각용 식각 조성물을 제조하였다.
At room temperature, 531 g of 55% by weight of hydrofluoric acid (55% by weight of HF aqueous solution) was mixed with 469 g of urea to prepare a hydrogen fluoride-urea aqueous solution. A mixture of 50 g of methyl-2-hydroxy isobutyrate, 30 g of iminodiacetic acid, 20 g of benzotriazole and 800 g of distilled water was mixed with 100 g of a hydrogen fluoride-urea aqueous solution at room temperature to perform an oxide etching Lt; / RTI &gt;

(실시예 5) (Example 5)

산화물 식각 조성물Oxide etch composition

상온에서, 55중량%의 불산(55중량% HF 수용액) 364g에 636g의 우레아를 혼합하여 불화수소-우레아 수용액을 제조하였다. 불화수소-우레아 수용액 100g에 메틸-2-하이드록시이소부티레이트(methyl-2-hydroxy-isobutyrate) 50g, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 30g, 벤조트리아졸(benzotriazole) 20g 및 증류수 800g을 상온 혼합하여 산화물 식각용 식각 조성물을 제조하였다.
At room temperature, 364 g of 55% by weight of hydrofluoric acid (55% by weight of HF aqueous solution) was mixed with 636 g of urea to prepare an aqueous hydrogen fluoride-urea solution. 50 g of methyl-2-hydroxy-isobutyrate, 30 g of iminodiacetic acid, 20 g of benzotriazole and 800 g of distilled water were mixed at room temperature with 100 g of a hydrogen fluoride-urea aqueous solution to prepare an oxide To prepare an etching composition for etching.

(실시예 6)(Example 6)

실리콘 식각 조성물Silicon etching composition

제1무기산인 인산(H3PO4), 제2산인 질산(HNO3), 우레아(Urea, H2NCONH2, 분자량 60.06) 및 물을 혼합하여 식각 조성물을 제조하였다.An etching composition was prepared by mixing phosphoric acid (H 3 PO 4 ) as a first inorganic acid, nitric acid (HNO 3 ) as a second acid, urea (Urea, H 2 NCONH 2 , molecular weight 60.06) and water.

85 중량%의 진한 인산수용액 115.3g(인산 1몰, 인산에 의한 수소 1몰)에 증류수 84.64g 및 우레아 60.06g(우레아 1몰, 우레아에 의한 아민기 2몰)을 투입하고 교반하여 인산-우레아 수용액을 제조하였다. 제조한 인산-우레아 수용액 260g과 70 중량%의 질산 수용액 9.0g을 혼합하여 실리콘 식각용 식각 조성물을 제조하였다.84.64 g of distilled water and 60.06 g of urea (1 mole of urea and 2 moles of amine group by urea) were added to 115.3 g of a 85% by weight aqueous concentrated phosphoric acid solution (1 mol of phosphoric acid and 1 mol of hydrogen by phosphoric acid) Aqueous solution. 260 g of the prepared phosphoric acid-urea aqueous solution and 9.0 g of a 70 wt% nitric acid aqueous solution were mixed to prepare an etching composition for silicon etching.

제조한 실리콘 식각용 식각 조성물과 동량의 물, 인산 및 우레아로 이루어진 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 상세하게, 제조한 인산-우레아 수용액 260g과 증류수 2.7 g을 혼합하여, 기준 식각 조성물을 제조하였다. A standard inorganic acid composition composed of the same amount of water, phosphoric acid and urea as the etching composition for silicon etching was prepared. In detail, 260 g of the prepared phosphoric acid-urea aqueous solution and 2.7 g of distilled water were mixed to prepare a reference etching composition.

제조한 실리콘 식각용 식각 조성물과 동량의 물 및 인산으로 이루어진 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 상세하게, 85 중량%의 진한 인산수용액 115.3g과 증류수 86.74g을 혼합하여 기준 무기산 조성물을 제조하였다. A standard inorganic acid composition composed of the same amount of water and phosphoric acid as the etching composition for silicon etching was prepared. Specifically, 115.3 g of a 85% by weight aqueous concentrated phosphoric acid solution and 86.74 g of distilled water were mixed to prepare a reference inorganic acid composition.

ASTM D2879:10에 따라, 25℃, 1atm 기준, 기준 식각 조성물 중 인산의 분압과 기준 무기산 조성물 중 인산의 분압을 측정한 결과, 기준 식각 조성물 중 인산의 분압은 4.755E-13 mmHg이었으며, 기준 무기산 조성물 중 인산의 분압은 3.558E-11 mmHg 이었다. 이 경우도 체감적으로는 기준 무기산 조성물의 경우는 약한 인산의 냄새를 느낄 수 있으나, 우레아가 함유된 식각 조성물의 경우는 전혀 냄새가 나지 않는 무취였으며, 피부 자극성 등이 훨씬 없어진 것을 알 수 있다.
The partial pressure of phosphoric acid in the reference etching composition and the partial pressure of phosphoric acid in the reference inorganic acid composition were measured according to ASTM D2879: 10 at 25 캜 and 1 atm. As a result, the partial pressure of phosphoric acid in the reference etching composition was 4.755E- 13 mmHg, The partial pressure of phosphoric acid in the composition was 3.558E- 11 mmHg. In this case also, the user can feel the smell of weak phosphoric acid in the case of the reference inorganic acid composition, but in the case of the etching composition containing urea, the smell is odorless at all, and the skin irritation is much lost.

(실시예 7)(Example 7)

질화물 식각 조성물Nitride etch composition

제1무기산인 인산(H3PO4), 제2산인 염산(HCl), 우레아(Urea, H2NCONH2, 분자량 60.06) 및 물을 혼합하여 식각 조성물을 제조하였다.An etching composition was prepared by mixing phosphoric acid (H 3 PO 4 ) as a first inorganic acid, hydrochloric acid (HCl) as a second acid, urea (Urea, H 2 NCONH 2 , molecular weight 60.06) and water.

상세하게, 85 중량%의 진한 인산수용액 115.3g(인산 1몰, 인산에 의한 수소 1몰)에 증류수 84.64g 및 우레아 60.06g(우레아 1몰, 우레아에 의한 아민기 2몰)을 투입하고 교반하여 인산-우레아 수용액을 제조하였다. 제조한 인산-우레아 수용액 260g과 35 중량%의 진한 염산 수용액 260g을 혼합하여 질화막 식각용 식각 조성물을 제조하였다.Specifically, 84.64 g of distilled water and 60.06 g of urea (1 mole of urea and 2 moles of amine group by urea) were added to 115.3 g of a 85% by weight aqueous concentrated phosphoric acid solution (1 mol of phosphoric acid and 1 mol of hydrogen by phosphoric acid) Phosphoric acid-urea aqueous solution. 260 g of the prepared phosphoric acid-urea aqueous solution and 260 g of a 35% by weight concentrated hydrochloric acid aqueous solution were mixed to prepare an etching composition for a nitride film etching.

제조한 질화막 식각용 식각 조성물과 동량의 물, 인산 및 우레아로 이루어진 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 상세하게, 제조한 인산-우레아 수용액 260g과 증류수 169g을 혼합하여, 기준 식각 조성물을 제조하였다. A reference inorganic acid composition consisting of water, phosphoric acid and urea in the same amount as that of the etching composition for nitride etching was prepared. In detail, 260 g of the prepared phosphoric acid-urea aqueous solution and 169 g of distilled water were mixed to prepare a reference etching composition.

제조한 실질화막 식각용 식각 조성물과 동량의 물 및 인산으로 이루어진 기준 무기산 조성물을 제조하였다. 상세하게, 85 중량%의 진한 인산수용액 115.3g과 증류수 253.64g을 혼합하여 기준 무기산 조성물을 제조하였다. A standard inorganic acid composition composed of the same amount of water and phosphoric acid as that of the etching composition for etching the nitrided film was prepared. Specifically, a reference inorganic acid composition was prepared by mixing 115.3 g of a 85% by weight aqueous concentrated phosphoric acid solution and 253.64 g of distilled water.

이때 기준 식각 조성물 중 인산의 분압은 3.511E-15 mmHg이었으며, 기준 무기산 조성물 중 인산의 분압은 5.407E-13 mmHg 이었다.
At this time, the partial pressure of phosphoric acid in the reference etching composition was 3.511E- 15 mmHg, and the partial pressure of phosphoric acid in the reference inorganic acid composition was 5.407E- 13 mmHg.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

과산화수소(H2O2) 3.4 중량%, 아세트산(CH3CO2H) 10 중량% 및 증류수 86.6 중량%의 식각액을 사용하였다.
An etching solution of 3.4 wt% hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), 10 wt% acetic acid (CH 3 CO 2 H), and 86.6 wt% distilled water was used.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

2.75 중량%의 불화수소 수용액을 식각액으로 사용하였다.
2.75 wt% aqueous hydrogen fluoride solution was used as an etchant.

(비교예 3) (Comparative Example 3)

30 중량%의 암모늄 바이플루오라이드(NH4HF2, Ammonium bifluoride) 수용액을 에칭 조성물로 사용하였다.
An aqueous solution of 30% by weight of ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ) was used as the etching composition.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

5중량%의 염산 수용액을 에칭 조성물로 사용하였다.
A 5% by weight aqueous hydrochloric acid solution was used as the etching composition.

(비교예 5) (Comparative Example 5)

55중량%의 불산 용액 50g에 메틸-2-하이드록시이소부티레이트(methyl-2-hydroxy-isobutyrate) 50g, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 30g, 벤조트리아졸(benzotriazole) 20g 및 증류수 850g을 상온에서 혼합하여 에칭 조성물(2.75중량%의 불화수소 함유)을 제조하였다.
50 g of a 55% by weight hydrofluoric acid solution was mixed with 50 g of methyl-2-hydroxy-isobutyrate, 30 g of iminodiacetic acid, 20 g of benzotriazole and 850 g of distilled water at room temperature To prepare an etching composition (containing 2.75 wt% hydrogen fluoride).

(비교예 6) (Comparative Example 6)

암모늄 바이플루오라이드(ammonium bifluoride) 300g에 메틸-2-하이드록시이소부티레이트(methyl-2-hydroxy-isobutyrate) 50g, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 30g, 벤조트리아졸(benzotriazole) 20g 및 증류수 600g을 상온에서 혼합하여 에칭 조성물(30 중량%의 암모늄 바이플루오라이드 함유)을 제조하였다. 50 g of methyl-2-hydroxy-isobutyrate, 30 g of iminodiacetic acid, 20 g of benzotriazole and 600 g of distilled water were added to 300 g of ammonium bifluoride at room temperature To prepare an etching composition (containing 30% by weight ammonium bifluoride).

(비교예 7) (Comparative Example 7)

10 중량%의 불화수소 수용액을 식각액으로 사용하였다.
An aqueous 10 wt% hydrogen fluoride solution was used as the etchant.

(비교예 8) (Comparative Example 8)

85중량%의 인산 수용액을 식각액으로 사용하였다.
An aqueous 85% by weight phosphoric acid solution was used as the etchant.

(비교예 9) (Comparative Example 9)

85 중량%의 진한 인산수용액 115.3g과 질산 9g, 증류수 253.64g을 혼합하여 무기산 조성물을 제조하였다.
115.3 g of an aqueous 85% by weight concentrated phosphoric acid solution, 9 g of nitric acid, and 253.64 g of distilled water were mixed to prepare a mineral acid composition.

(시험예 1)(Test Example 1)

투명 전극의 식각Etching of transparent electrode

식각 속도를 평가하기 위하여 기 패터닝된 약 두께 1500Å인 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, 이하 'ITO'로 칭함) 기판(이하, 투명 전극 시편)과, 구리 식각을 평가하기 위한 기 식각된 Cu/Ti 2중막 기판(이하, 구리 시편)을 준비한 후, 실시예 1에서 제조된 식각 조성물을, 투명 전극 시편 및 구리 시편 각각에 대해서 온도 45℃에서 10분간 스프레이하는 방식으로 식각하고 평가하였다. In order to evaluate the etch rate, an indium tin oxide (hereinafter referred to as "ITO") substrate (hereinafter referred to as a transparent electrode sample) having a thickness of about 1500 Å and a patterned Cu / Ti After preparing a double-layer film substrate (hereinafter referred to as a copper specimen), the etching composition prepared in Example 1 was etched by spraying each of the transparent electrode specimen and the copper specimen at 45 ° C for 10 minutes.

도 1(a)는 45℃에서 실시예 1에서 제조된 식각 조성물에 투명 전극 시편과 구리 시편을 식각하고 평가한 결과이다. 또한 도 1(b)는 45℃에서 비교예 1에서 제조된 식각액에 투명 전극 시편과 구리 시편을 각각 동일한 방법으로 식각하고 평가한 결과이다. FIG. 1 (a) is a result of etching and evaluation of a transparent electrode specimen and a copper specimen in the etching composition prepared in Example 1 at 45.degree. 1 (b) is a result of etching and evaluation of the transparent electrode specimen and the copper specimen, respectively, in the etchant prepared in Comparative Example 1 at 45 ° C. by the same method.

도 1(a) 및 도 1(b)의 비교에서 알 수 있듯이, 실시예 1의 식각 조성물은 투명 전극 대 구리에 대한 식각 속도가 740Å/min 대 4.5Å/min으로 현저히 차이가 나고, 이 때의 식각 선택비가 164로 매우 높다. 따라서 이는 반도체 박막 트랜지스터 제조 등의 복잡한 공정에서 원하는 막에 대한 식각 공정의 선택성을 높임으로, 식각 공정시 포토레지스트 등을 손상시키지 않고 식각 공정 후 잔사 발생이 없으며 하부막으로 사용되는 알루미늄과 구리에 영향이 없기 때문에, 평판디스플레이 등의 생산성을 향상시킬 수 있다.
As can be seen from the comparison between Fig. 1 (a) and Fig. 1 (b), the etch rate of the etching solution for the transparent electrode to copper differs markedly from 740 Å / min to 4.5 Å / min, Etch selectivity ratio of 164 is very high. Therefore, it enhances the selectivity of the etching process for the desired film in complicated processes such as the manufacture of semiconductor thin film transistor, so that there is no residue after the etching process without damaging the photoresist in the etching process and the influence on aluminum and copper used as the bottom film It is possible to improve the productivity of a flat panel display or the like.

(시험예 2)(Test Example 2)

산화물 식각Oxide etching

두께 1.8 ㎛인 실리콘 산화막(SiO2)이 노출되어 있는 실리콘 기판을 준비한 후, 실시예 2, 실시예 3, 비교예2, 비교예 3 또는 비교예 4에서 제조된 식각 조성물에 침지하여, 상온 상압 하, 실리콘 산화막의 식각을 수행하였다. 도 2는 식각 시간에 따른 실리콘 산화막의 두께 변화를 측정 도시한 도면으로, 도 2에서 알 수 있듯이, 실시예 2 및 실시예 3의 에칭 조성물의 경우, 매우 효율적이고 빠른 식각성을 나타내는 것을 알 수 있다. 특히 실시예 2의 에칭 조성물은 2.75중량% 불화수소 용액(비교예 2)과 거의 동일한 효율성과 빠른 식각 속도를 가짐을 알 수 있다. 또한, 실시예 2 및 실시예 3을 통해, 우레아의 함량을 조절함으로써, 식각 속도의 정밀한 제어가 가능함을 알 수 있으며, 우레아의 함량이 변화하여도 시간에 따른 식각량이 우수한 선형성을 가짐을 알 수 있다. 또한, 불화염인 암모늄바이플루오라이드 기반 에칭 조성물인 비교예 3과 비교하면, 실시예에서 제조된 에칭 조성물의 농도가 현저하게 낮음에도 불구하고, 비교예 3의 암모늄바이플루오라이드 기반 에칭 조성물보다도 거의 2배에 이르는 식각 효율과 빠르기를 갖는 것을 알 수 있다.A silicon substrate having a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 1.8 탆 was exposed and then immersed in the etching composition prepared in Example 2, Example 3, Comparative Example 2, Comparative Example 3 or Comparative Example 4, The silicon oxide film was etched. FIG. 2 is a graph showing changes in the thickness of the silicon oxide film according to the etching time. As can be seen from FIG. 2, the etching compositions of Examples 2 and 3 exhibit a very efficient and quick- have. In particular, it can be seen that the etching composition of Example 2 has almost the same efficiency and fast etching rate as the 2.75 wt% hydrogen fluoride solution (Comparative Example 2). It can be seen from the results of Examples 2 and 3 that the etching rate can be precisely controlled by controlling the content of urea, and it can be seen that even when the content of urea is changed, the etching amount with time has excellent linearity have. Compared with Comparative Example 3, which is an ammonium bifluoride-based etching composition that is a flame retardant, even though the concentration of the etching composition prepared in the Example is remarkably low, it is almost equal to that of the ammonium bifluoride- Which is twice as high as the etching efficiency.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭 조성물의 안전성을 단적으로 보여주는 광학 사진으로, 55중량%의 불산(55중량% HF 수용액) 531g에 469g의 우레아를 혼합하여 제조된 불화수소-우레아 수용액에 손가락을 담그고 10초 이상을 유지한 후, 에칭 조성물에 의한 피부 손상을 살핀 결과, 불화수소-우레아 수용액에 의해 어떠한 영구적 또는 일시적 피부 손상이 발생하지 않음을 확인하였다.
3 is an optical photograph showing the safety of an etching composition according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, a hydrogen fluoride-urea aqueous solution prepared by mixing 461 g of urea in 531 g of 55% by weight of hydrofluoric acid (55% by weight of HF aqueous solution) After immersing the fingers for at least 10 seconds, the skin damage caused by the etching composition was examined and it was confirmed that no permanent or temporary skin damage was caused by the hydrogen fluoride-urea aqueous solution.

두께 1.8㎛인 실리콘 산화막(SiO2)과 두께 0.15㎛인 실리콘 질화막(SiNx)이 동시에 노출되어 있는 실리콘 기판을 준비한 후, 실시예 4, 실시예 5, 비교예 5 또는 비교예 6에서 제조된 에칭 조성물을 이용하여, 상온 상압 하 실리콘 산화막의 식각을 수행하였다.A silicon substrate having a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 1.8 탆 and a silicon nitride film (SiN x) having a thickness of 0.15 탆 was exposed at the same time was prepared and etched in Example 4, Example 5, Comparative Example 5 or Comparative Example 6 The composition was used to etch the silicon oxide film under normal temperature and normal pressure.

도 4는 실시예 4, 실시예 5, 비교예 5 또는 비교예 6의 에칭 조성물을 이용한 식각 시, 식각 시간에 따른 산화막의 두께 변화를 측정 도시한 도면이며, 도 5는 식각 시간에 따른 질화막의 두께 변화를 측정 도시한 도면이다. FIG. 4 is a graph showing a change in thickness of an oxide film with respect to etching time during etching using the etching compositions of Example 4, Example 5, Comparative Example 5, or Comparative Example 6. FIG. And the change in thickness is measured.

도 4 및 도 5를 통해 알 수 있듯이, 실시예 4는 비교예 5의 에칭 조성물만큼 상당히 빠르고 효율적인 식각 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 5는 비교예 5의 에칭 조성물과 비교예 6의 에칭 조성물의 중간 정도의 식각 성능을 보이기 때문에 어느 정도 완충이 필요하면서도 효율적인 식각이 요구되는 공정에 효과적으로 사용 가능함을 알 수 있다. 도 4를 참고하면, 전체적으로 실시예에서 제조된 에칭 조성물들은 두께 1.8㎛인 실리콘 산화막(SiO2)을 80∼150초 만에 식각을 완결할 정도로 매우 빠른 식각 속도와 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. As can be seen from FIGS. 4 and 5, it can be seen that Example 4 exhibits significantly faster and more efficient etching performance than the etching composition of Comparative Example 5. In addition, since the etching performance of the etching composition of Comparative Example 5 and the etching composition of Comparative Example 6 is shown in Example 5, it can be effectively used in a process requiring efficient etching while requiring a certain degree of buffering. Referring to FIG. 4, it can be seen that the etching compositions prepared in the example of the present invention exhibit a very rapid etching rate and efficiency to a degree that the etching of the silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 1.8 μm is completed within 80 to 150 seconds.

한편, 도 5는 실시예 4, 실시예 5, 비교예 5 또는 비교예 6의 에칭 조성물에 의한 실리콘 질화막의 두께변화를 보여주는 그래프로서, 본 발명의 일 실시예에서 제조된 에칭 조성물의 경우, 실리콘 산화막(SiO2)에 대한 식각량 보다, 두께 0.15㎛인 실리콘 질화막(SiNx)에 대한 식각량이 상당히 낮은 것을 알 수 있으며, 도 4 및 도 5를 통해, 실시예 4의 에칭 조성물의 경우, 식각 시작 시점에서 초기 2분 동안의 실리콘 질화막 대비 실리콘 산화막에 대한 식각 선택비가 210 임을 알 수 있으며, 실시예 5의 에칭 조성물의 경우, 실리콘 질화막 대비 실리콘 산화막에 대한 식각 선택비가 317 임을 알 수 있고, 결과적으로 불화수소 기반 에칭 조성물보다도 현저하게 우수한 식각 선택성을 가짐을 알 수 있다. 나아가, 실시예 4와 실시예 5의 에칭 조성물의 경우, 우레아의 함량에 따라 실리콘 산화막에 대해 제어된 식각 속도를 가지나, 실리콘 질화막의 식각에서 큰 차이를 보이지 않는 특성을 나타냄을 알 수 있다. 비교예 5의 불화수소 기반 에칭 조성물의 경우, 상대적으로 실리콘 질화막에 대해 여전히 빠른 식각 성능을 나타내고 있어서 결과적으로 불화수소가 식각 선택비가 낮은 것과 반대로, 본 발명의 식각 조성물은 상대적으로 훨씬 효율적이고 큰 고 비율의 식각 선택비를 갖는 것을 알 수 있다.
Meanwhile, FIG. 5 is a graph showing changes in the thickness of the silicon nitride film by the etching compositions of Examples 4, 5, 5, and 6, and in the case of the etching composition prepared in one embodiment of the present invention, It can be seen that the etching amount for the silicon nitride film (SiN x ) having a thickness of 0.15 μm is significantly lower than the etching amount for the oxide film (SiO 2 ). Through the FIGS. 4 and 5, It can be seen that the etching selectivity ratio of the silicon nitride film to the silicon oxide film in the initial two minutes is 210 and that in the etching composition of Example 5 is 317 in the etching selectivity ratio to the silicon oxide film compared to the silicon nitride film, The etching selectivity is remarkably higher than that of the hydrogen fluoride-based etching composition. Further, in the case of the etching compositions of Examples 4 and 5, although the etch rate is controlled for the silicon oxide film according to the content of urea, it can be seen that there is no significant difference in the etching of the silicon nitride film. In the case of the hydrogen fluoride-based etching composition of Comparative Example 5, the etching composition still exhibited rapid etching performance relative to the silicon nitride film, and consequently, the etching selectivity ratio of hydrogen fluoride was low. In contrast, the etching composition of the present invention is relatively more efficient Etch selectivity of the etch selectivity.

(시험예 3)(Test Example 3)

실리콘 식각Silicon etching

실리콘 질화막 기판에 두께 2.5 ㎛인 실리콘막(Si)이 노출되어 있는 시편과 실리콘 질화막 기판에 두께 2.5 ㎛인 실리콘 산화막 기판을 각각 준비한 후, 실시예 6의 실리콘 식각용 식각 조성물과 비교예 9의 무기산 조성물을 이용하여 각 시편의 식각을 수행하였다. 도 6은 식각 시간에 따른 실리콘막의 두께 변화를 측정 도시한 도면으로, 실시예 6의 실리콘 식각용 식각 조성물 및 비교예 9의 무기산 조성물의 경우, 모두 실리콘막에 대한 빠른 식각성을 나타내는 것을 알 수 있다. A specimen having a silicon film (Si) having a thickness of 2.5 占 퐉 exposed on the silicon nitride film substrate and a silicon oxide film substrate having a thickness of 2.5 占 퐉 were prepared on the silicon nitride film substrate. Then, the etching composition for silicon etching of Example 6 and the inorganic acid The composition was used to etch each specimen. FIG. 6 is a graph showing the change in thickness of the silicon film with respect to the etching time. In the case of the etching composition for silicon etching of Example 6 and the inorganic acid composition of Comparative Example 9, have.

한편 실리콘 산화막의 식각에서는 실시예 6의 실리콘 식각용 식각 조성물의 경우 실리콘 산화막에 대한 식각량이 낮아지는 반면 비교예 9의 무기산 조성물은 실리콘 산화막에 대한 식각량이 크게 낮아지지 않음을 알 수 있다. 이를 통해 실시예 6의 실리콘 식각용 식각 조성물은 실리콘 산화막에 대비 실리콘막에 대한 식각 선택비가 55로서, 비교예 9의 무기산의 실리콘 산화막 대비 실리콘 막에 대한 식각 선택비 27보다 높음을 알 수 있다.
On the other hand, in the etching of the silicon oxide film, the etching amount for the silicon oxide film in the case of the etching composition for silicon etching of Example 6 is lowered, while the etching amount for the silicon oxide film in the inorganic acid composition of Comparative Example 9 is not significantly lowered. As a result, it can be seen that the etch selectivity ratio of the silicon oxide film to the silicon nitride film of Example 6 is higher than that of the silicon oxide film of the inorganic acid of Comparative Example 9,

(시험예 4)(Test Example 4)

질화물 식각Nitride etch

박막 유리판에 두께 5000Å인 실리콘 산화막(SiO2)이 노출되어 있는 시편(이하, 산화막 시편)과 박막 유리판에 두께 5000Å인 실리콘 질화막(Si3N4)이 노출되어 시편(질화막 시편)을 각각 준비한 후, 각각의 시편을 실시예 7, 비교예 7 또는 비교예 8에서 제조된 식각 조성물에 침지하여, 식각을 수행하였다. 이때, 식각은 65℃에서 수행되었다.After the silicon nitride samples (or less, the oxide film specimen) that is in the exposed silicon oxide film (SiO 2) thickness of 5000Å on a thin glass plate and the thickness of 5000Å on a thin glass plate (Si 3 N 4) is exposed prepare the specimen (nitride film specimens) each , And each of the specimens was immersed in the etching composition prepared in Example 7, Comparative Example 7 or Comparative Example 8 to perform etching. At this time, the etching was performed at 65 ° C.

도 8은 식각 시간에 따른 질화막 시편의 두께 변화를, 도 9는 식각 시간에 따른 산화막 시편의 두께 변화를 나노미터를 이용하여 측정 도시한 도면이다. FIG. 8 is a graph showing a change in thickness of a nitride film sample with respect to an etching time, and FIG. 9 is a graph showing a change in thickness of an oxide film sample measured with an etching time using a nanometer.

도 8에서 알 수 있듯이, 실시예 7의 식각 조성물의 경우, 65℃라는 매우 낮은 온도에서도 질화막의 식각 속도가 480Å/min이상인 것을 알 수 있으며, 비교예 8의 인산 수용액의 경우 식각 속도가 21Å/min에 불과함을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 8, the etch rate of the nitride film was not less than 480 Å / min even at a very low temperature of 65 ° C. in the case of the etching composition of Example 7. In the case of the phosphoric acid aqueous solution of Comparative Example 8, min. &lt; / RTI &gt;

도 8 및 도 9를 통해 알 수 있듯이, 질화막은 효율적으로 식각하면서도 산화막에는 거의 식각성이 없으며 그 선택비가 240(질화물 240Å 식각시 산화물 1Å 식각)으로 매우 고 비율인 것을 알 수 있으며, 반면 비교예 8의 인산 용액은 선택비가 30(질화물 21Å 식각시 산화물 0.7Å 식각) 이하로 매우 낮음을 알 수 있다.8 and 9, it can be seen that the nitride film is efficiently etched, and the oxide film has almost no etching effect, and its selectivity is very high at 240 (nitrate 240 Å etched, 1 Å oxide etched) 8 phosphoric acid solution is very low at a selectivity of less than 30 (0.7 A etch of oxide at 21 A of nitride).

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (12)

제1무기산; 및 우레아;를 함유하며,
하기 관계식 1을 만족하는 식각 조성물.
(관계식 1)
N수소 ≤ N아민기 ≤ 4N수소
(관계식 1에서, N수소는 식각 조성물에 함유되는 제1무기산의 총 수소 몰수이며, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수이다)
A first inorganic acid; And urea,
1. An etching composition which satisfies the following relationship (1).
(Relational expression 1)
N hydrogen ≤ N amine group ≤ 4N hydrogen
(In the relationship 1, N hydrogen is the total number of moles of hydrogen of the first inorganic acid contained in the etching composition and N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea)
제 1항에 있어서,
상기 제1무기산은 pKa가 -10 내지 7인 식각 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the first inorganic acid has a pKa of -10 to 7.
제 1항에 있어서,
상기 제1무기산은 황산, 질산, 붕산, 불화수소, 인산 또는 염산의 단일산; 또는 황산, 질산, 인산, 염산, 붕산 및 불화수소에서 둘 이상 선택되는 혼산;인 식각 조성물.
The method according to claim 1,
The first inorganic acid is selected from the group consisting of mono-acid of sulfuric acid, nitric acid, boric acid, hydrogen fluoride, phosphoric acid or hydrochloric acid; Or a mixture of at least two selected from sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid and hydrogen fluoride.
제 1항에 있어서,
상기 조성물은 유기산, 제1무기산과 상이한 무기산 또는 이들의 혼합산인 제2산을 더 포함하는 식각 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the composition further comprises an organic acid, a secondary acid which is a mineral acid different from the first inorganic acid or a mixed acid thereof.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 식각 조성물은 물을 더 포함하는 식각 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the etching composition further comprises water.
제 6항에 있어서,
상기 조성물은 하기 관계식 2를 만족하는 식각 조성물.
(관계식 2)
Pacid(es-ref) < 0.1*Pacid(ac-ref)
(상기 관계식 2에서 Pacid(es-ref)는 상기 식각 조성물과 동량의 제1무기산, 우레아 및 물로 이루어진 기준 식각 조성물 중 제1 무기산의 25℃ 분압이며, Pacid(ac-ref)는 상기 식각 조성물과 동량의 제1무기산 및 물로 이루어진 기준 무기산 조성물 중 제1 무기산의 25℃ 분압이다)
The method according to claim 6,
Wherein the composition satisfies the following relationship (2).
(Relational expression 2)
P acid (es-ref) < 0.1 * P acid (ac-ref)
(In the equation 2 P acid (es-ref) is 25 ℃ partial pressure of the first inorganic acids of the etch composition in the same amount of the first inorganic acid, urea and water formed based etching composition, P acid (ac-ref) is the etch Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 25 C &lt; / RTI &gt; of the first inorganic acid in the reference inorganic acid composition consisting of the first inorganic acid and water in the same amount as the composition)
인산, 우레아 및 물을 함유하며, 인산 1몰 기준 1 내지 3몰의 우레아를 함유하는 질화물 식각용 식각 조성물.Phosphoric acid, urea, and water, and containing 1 to 3 moles of urea based on 1 mole of phosphoric acid. 제 1항 내지 제 4항 및 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물은 산화제, 계면활성제, 금속염, 소포제, 부식방지제 및 수용성 유기 용제에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 첨가제를 더 포함하는 식각 조성물.
The method according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 8,
Wherein the composition further comprises one or more additives selected from an oxidizing agent, a surfactant, a metal salt, a defoamer, a corrosion inhibitor and a water-soluble organic solvent.
제 1항 내지 제 4항 및 제 6항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물은 금속 식각용 또는 무기물 식각용인 식각 조성물.
The method according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 7,
Wherein the composition is a metal etchant or an inorganic etchant.
제 1항 내지 제 4항 및 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 식각 조성물을 이용한 식각 방법.A method of etching using the etching composition according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 8. 무기산; 우레아; 및 물을 함유하며, 하기 관계식 1´을 만족하는 반도체 공정용 세정액.
(관계식 1´)
N수소 ≤ N아민기 ≤ 4N수소
(관계식 1´에서, N수소는 세정액에 함유되는 제1무기산의 총 수소 몰수이며, N아민기는 우레아에 의해 제공되는 아민기의 총 몰수이다)
Inorganic acids; Urea; And water, and satisfies the following relational expression (1 ').
(Relational expression 1 ')
N hydrogen ≤ N amine group ≤ 4N hydrogen
(In the relational formula 1, N hydrogen is the total number of moles of hydrogen of the first inorganic acid contained in the cleaning liquid and N amine group is the total number of moles of amine groups provided by urea)
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