KR102583609B1 - Etching solution composition for copper-based metal layer, manufacturing method of an array substrate for crystal display using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과산화수소, 아졸계 화합물, 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, 인산염, 초산염, 다가알코올형 계면활성제 및 물을 일정 함량으로 포함하는 구리계 금속막용 식각액 조성물, 및 상기 조성물을 이용하는 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an etchant composition for a copper-based metal film containing a certain amount of hydrogen peroxide, an azole-based compound, a water-soluble compound having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule, a phosphate, acetate, a polyhydric alcohol-type surfactant, and water, and a method using the composition. It relates to a method of manufacturing an array substrate for a display device.

Description

구리계 금속막용 식각액 조성물, 이를 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조방법 {ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR COPPER-BASED METAL LAYER, MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}Etching solution composition for copper-based metal film, manufacturing method of array substrate for display device using the same {ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR COPPER-BASED METAL LAYER, MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}

본 발명은 구리계 금속막용 식각액 조성물 및 상기 조성물을 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an etchant composition for copper-based metal films and a method of manufacturing an array substrate for a display device using the composition.

반도체 장치에서 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정 및 식각공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식식각 또는 식각액 조성물을 이용하는 습식식각이 사용된다.The process of forming metal wiring on a substrate in a semiconductor device typically consists of a metal film formation process by sputtering, photoresist application, a photoresist formation process in a selective area by exposure and development, and an etching process, Includes cleaning processes before and after individual unit processes. This etching process refers to a process of leaving a metal film in a selective area using a photoresist as a mask, and typically dry etching using plasma or the like or wet etching using an etchant composition is used.

종래에는 게이트와 소스/드레인 전극용 배선 재료로 알루미늄 또는 이의 합금과 다른 금속이 적층된 금속막이 사용되었다. 알루미늄은 가격이 저렴하고 저항이 낮은 반면, 내화학성이 좋지 못하고 후 공정에서 힐락(hillock)과 같은 불량에 의해 다른 전도층과 쇼트(short) 현상을 일으킬 수 있다. 또한, 산화물층과의 접촉에 의한 절연층을 형성시키는 등 액정패널의 동작 불량을 유발시킨다.Conventionally, a metal film in which aluminum or an alloy thereof and another metal is laminated has been used as a wiring material for gate and source/drain electrodes. While aluminum is inexpensive and has low resistance, it has poor chemical resistance and can cause short circuits with other conductive layers due to defects such as hillock in post-processing. In addition, it causes malfunction of the liquid crystal panel, such as formation of an insulating layer due to contact with the oxide layer.

이러한 점을 고려하여, 게이트와 소스/드레인 전극용 배선 재료로 구리계 금속막과 몰리브덴막, 구리막과 몰리브덴 합금막, 구리합금막과 몰리브덴 합금막 등의 구리계 금속막의 다층막이 제안되었다 (대한민국 공개특허 10-2007-0055259호).Considering this, multilayer films of copper-based metal films such as copper-based metal films and molybdenum films, copper films and molybdenum alloy films, and copper alloy films and molybdenum alloy films have been proposed as wiring materials for gate and source/drain electrodes (Republic of Korea) Publication Patent No. 10-2007-0055259).

그러나, 이러한 구리계 금속막의 다층막을 식각하기 위해서는 각 금속막을 식각하기 위한 서로 다른 2종의 식각액을 이용해야 하며, 그렇지 않을 경우 식각 프로파일 불량이 발생하고, 잔사 등이 발생하는 문제가 있다. However, in order to etch such a multilayer of copper-based metal films, two different types of etchants must be used to etch each metal film. Otherwise, there is a problem of defective etch profiles and residues.

또한, 식각하고자 하는 막 외에 보호하고자 하는 금속 산화물막 등에 대한 데미지 발생을 막기 어려웠다.In addition, it was difficult to prevent damage to the metal oxide film to be protected in addition to the film to be etched.

대한민국 공개특허 10-2007-0055259호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0055259

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서,The present invention was devised to solve the problems of the prior art,

구리계 금속막을 식각함에 있어서, 식각하고자 하는 구리계 금속막에 대한 우수한 식각 성능을 가지면서도, 보호하고자 하는 하부 금속 산화물막을 어택(attack)하지 않는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.When etching a copper-based metal film, the purpose is to provide an etchant composition that has excellent etching performance for the copper-based metal film to be etched, but does not attack the underlying metal oxide film to be protected.

또한, 식각 프로파일 및 식각 직진성이 우수하고, 금속막의 잔사 발생이 없는 구리계 금속막용 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an etchant composition for copper-based metal films that has excellent etch profile and etch straightness, and does not generate metal film residues.

또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하여 표시장치용 어레이 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an array substrate for a display device using the etchant composition.

본 발명은This invention

조성물 총 중량에 대하여, (A) 과산화수소 5 내지 25 중량%, (B) 아졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%, (C) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.1 내지 5 중량%, (D) 인산염 0.1 내지 5 중량%, (E) 초산염 0.1 내지 5 중량%, (F) 다가알코올형 계면활성제 0.01 내지 5 중량%, 및 (G) 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물을 제공한다.Based on the total weight of the composition, (A) 5 to 25% by weight of hydrogen peroxide, (B) 0.1 to 5% by weight of an azole compound, (C) 0.1 to 5% by weight of a water-soluble compound having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule, (D) ) 0.1 to 5% by weight of phosphate, (E) 0.1 to 5% by weight of acetate, (F) 0.01 to 5% by weight of polyhydric alcohol-type surfactant, and (G) the remaining amount of water. A composition is provided.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;a) forming gate wiring on the substrate;

b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;

c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;

d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; and

e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode; In the method of manufacturing an array substrate for a display device comprising:

상기 a) 단계는 기판상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 본 발명의 구리계 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,Step a) includes forming a copper-based metal film on a substrate, etching the copper-based metal film with the etchant composition for a copper-based metal film of the present invention to form a gate wiring,

상기 d) 단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 본 발명의 구리계 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.The step d) includes forming a copper-based metal film on the semiconductor layer and etching the copper-based metal film with the etchant composition for a copper-based metal film of the present invention to form source and drain electrodes. Provides a method for manufacturing an array substrate.

본 발명의 식각액 조성물로 구리계 금속막을 식각 시, 보호하고자 하는 하부 금속 산화물막에 어택이 발생하지 않으면서도 식각 프로파일, 식각 직진성이 우수하고, 식각 잔사가 발생하지 않는 효과를 제공할 수 있다. When etching a copper-based metal film with the etchant composition of the present invention, the etch profile and etch straightness are excellent without causing attack on the underlying metal oxide film to be protected, and the effect of not generating etch residues can be provided.

도 1은 실시예 1의 식각액 조성물을 이용하여 Cu/MoNb 막에 대한 식각을 진행하여 기판 위에 금속 잔사가 없음을 나타내는 사진이다.
도 2는 비교예 1의 식각액 조성물을 이용하여 Cu/MoNb 막에 대한 식각을 진행하여 기판 위에 금속 잔사가 발생함을 나타내는 사진이다.
Figure 1 is a photograph showing that there is no metal residue on the substrate after etching the Cu/MoNb film using the etchant composition of Example 1.
Figure 2 is a photograph showing that metal residue is generated on the substrate when etching the Cu/MoNb film using the etchant composition of Comparative Example 1.

본 발명은 구리계 금속막용 식각액 조성물 및 이를 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an etchant composition for copper-based metal films and a method of manufacturing an array substrate for a display device using the same.

본 발명의 식각액 조성물은 과산화수소, 아졸계 화합물, 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, 인산염, 초산염, 다가알코올형 계면활성제 및 물을 일정 함량으로 함유함으로써, 보호하고자 하는 하부 금속 산화물막에 대한 어택이 발생하지 않고, 식각 직진성, 식각 프로파일이 우수하며, 금속의 식각 잔사가 없는 특징을 제공할 수 있다.The etchant composition of the present invention contains a certain amount of hydrogen peroxide, an azole compound, a water-soluble compound having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule, a phosphate, acetate, a polyhydric alcohol-type surfactant, and water, so that it can be applied to the lower metal oxide film to be protected. It can provide features such as no attack, excellent etch straightness, excellent etch profile, and no metal etch residue.

상기 구리계 금속막은 막의 구성 성분 중에 구리(Cu)를 포함하는 것으로, 단일막 및 이중막 이상의 다층막을 포함하는 개념이다. 보다 상세하게 상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리 합금(Cu alloy)의 단일막; 또는 상기 구리막 및 구리 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막과 몰리브덴막, 몰리브덴 합금막, 티타늄막 및 티타늄 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막을 포함하는 다층막을 포함하는 개념이다. 여기서, 합금막이라 함은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이다.The copper-based metal film contains copper (Cu) as a component of the film, and is a concept that includes a single film and a multilayer film of a double film or more. More specifically, the copper-based metal film is a single film of copper or copper alloy (Cu alloy); Alternatively, the concept includes a multilayer film including one or more films selected from the copper film and copper alloy film and one or more films selected from the molybdenum film, molybdenum alloy film, titanium film, and titanium alloy film. Here, the term alloy film refers to a concept that also includes a nitride film or an oxide film.

상기 구리계 금속막은 특별히 한정하지 않으나, 상기 단일막의 구체적인 예로서 구리(Cu)막 또는 구리를 주성분으로 하며 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 은(Ag), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W) 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 구리 합금막 등을 들 수 있다.The copper-based metal film is not particularly limited, but specific examples of the single film include a copper (Cu) film or a copper-based film including aluminum (Al), magnesium (Mg), calcium (Ca), titanium (Ti), and silver (Ag). ), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), palladium (Pd), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and tungsten (W). ) and a copper alloy film containing one or more types of metal selected from the like.

또한, 다층막의 예로는 구리/몰리브덴막, 구리/몰리브덴 합금막, 구리 합금/몰리브덴막, 구리 합금/몰리브덴 합금막 등의 2중막, 또는 구리/몰리브덴/구리막 3중막을 들 수 있다. Additionally, examples of multilayer films include double films such as copper/molybdenum films, copper/molybdenum alloy films, copper alloy/molybdenum films, and copper alloy/molybdenum alloy films, or triple films of copper/molybdenum/copper films.

또한, 상기 몰리브덴 합금막은 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 및 인듐(In)으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴의 합금으로 이루어진 층을 의미한다.In addition, the molybdenum alloy film is, for example, an alloy of molybdenum and one or more metals selected from titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr), nickel (Ni), neodymium (Nd), and indium (In). It means a layer made up of.

이하, 본 발명의 식각액 조성물을 구성하는 각 성분을 설명한다.Hereinafter, each component constituting the etchant composition of the present invention will be described.

(A) 과산화수소(A) Hydrogen peroxide

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 과산화수소(H2O2)는 주산화제로 사용되는 성분으로서, 구리계 금속막의 식각 속도에 영향을 준다 (구리계 금속막에 포함되는 합금막의 식각 속도에도 영향을 준다).Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) contained in the etchant composition of the present invention is a component used as the main oxidizing agent, and affects the etching rate of the copper-based metal film (it also affects the etching rate of the alloy film included in the copper-based metal film) ).

상기 과산화수소는 조성물 총 중량에 대하여, 5 내지 25 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하며, 15 내지 23 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 과산화수소의 함량이 5 중량% 미만인 경우 구리계 금속막의 단일막, 또는 상기 단일막과 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막으로 이루어진 다층막에 대한 식각력 저하를 야기하여 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 식각 속도가 느려질 수 있다. 반면 25 중량%를 초과할 경우 구리 이온 증가에 따른 발열 안정성이 크게 저하될 수 있고, 식각 속도가 전체적으로 빨라져 공정을 컨트롤하는 것이 어려워질 수 있다.The hydrogen peroxide is characterized in that it is contained in an amount of 5 to 25% by weight, and is more preferably contained in an amount of 15 to 23% by weight, based on the total weight of the composition. If the content of hydrogen peroxide is less than 5% by weight, etching may not occur and the etching rate may slow down due to a decrease in the etching power of a single film of a copper-based metal film or a multilayer film composed of the single film and molybdenum or molybdenum alloy film. there is. On the other hand, if it exceeds 25% by weight, the thermal stability may be greatly reduced due to the increase in copper ions, and the overall etching rate may become faster, making it difficult to control the process.

(B) (B) 아졸계Azole series 화합물 compound

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 아졸계 화합물은 구리계 금속막의 식각 속도를 조절하며, 패턴의 시디로스(CD loss)를 줄여주어 공정상의 마진을 높이는 역할을 한다.The azole-based compound included in the etchant composition of the present invention controls the etching speed of the copper-based metal film and reduces CD loss of the pattern, thereby increasing process margins.

상기 아졸계 화합물은 당해 분야에서 사용되는 것이면 특별히 한정하지 않으며, 탄소수 1 내지 30인 아졸계 화합물인 것이 바람직하다.The azole-based compound is not particularly limited as long as it is used in the relevant field, and is preferably an azole-based compound having 1 to 30 carbon atoms.

구체적인 예로서, 트리아졸(triazole)계, 아미노테트라졸(aminotetrazole)계, 이미다졸(imidazole)계, 인돌(indole)계, 푸린(purine)계, 피라졸(pyrazole)계, 피리딘(pyridine)계, 피리미딘(pyrimidine)계, 피롤(pyrrole)계, 피롤리딘(pyrrolidine)계 및 피롤린(pyrroline)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있다. As specific examples, triazole-based, aminotetrazole-based, imidazole-based, indole-based, purine-based, pyrazole-based, pyridine-based , it may be more preferable to include at least one selected from the group consisting of pyrimidine-based, pyrrole-based, pyrrolidine-based, and pyrroline-based compounds.

상기 아졸계 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 포함되며, 0.2 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 아졸계 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 구리의 식각 속도가 빨라 시디로스가 지나치게 크게 발생할 수 있다. 반면, 함량이 5 중량%를 초과하는 경우, 구리의 식각 속도가 느려져 공정 시간이 길어지는 문제가 발생한다. The azole compound is included in an amount of 0.1 to 5% by weight, and more preferably 0.2 to 1.5% by weight, based on the total weight of the composition. If the content of the azole compound is less than 0.1% by weight, the etching rate of copper is fast and excessively large sid loss may occur. On the other hand, if the content exceeds 5% by weight, the etching speed of copper becomes slow, resulting in a longer process time.

(C) 한 분자 내에 (C) within one molecule 질소원자와nitrogen atom and 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 Water-soluble compounds with carboxyl groups

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 한 분자 내에 질소 원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은, 많은 수의 기판을 식각할 시 식각 특성이 변하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 식각액 조성물의 보관 시 발생할 수 있는 과산화수소의 자체 분해 반응을 막아준다.The water-soluble compound having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule included in the etchant composition of the present invention serves to prevent etching characteristics from changing when etching a large number of substrates. In addition, it prevents the self-decomposition reaction of hydrogen peroxide that may occur when storing the etchant composition.

일반적으로 과산화수소를 포함하는 식각액 조성물의 경우, 보관 시 과산화수소의 자체 분해로 인해 보관기간이 짧아지고, 용기 폭발의 위험도 있다. 그러나 상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물이 포함될 경우, 과산화수소수의 분해 속도가 10배 가까이 줄어들어 보관기간 및 안정성 확보에 유리하다. 특히 구리층의 경우, 식각액 조성물 내에 구리 이온이 다량 잔존하게 되면, 패시베이션(passivation) 막을 형성하여 까맣게 산화된 후 더 이상 식각되지 않는 경우가 많이 발생할 수 있다. 그러나 상기 화합물을 포함할 경우 이러한 현상을 방지할 수 있다.In general, in the case of an etchant composition containing hydrogen peroxide, the storage period is shortened due to self-decomposition of hydrogen peroxide during storage, and there is a risk of container explosion. However, when a water-soluble compound having a nitrogen atom and a carboxyl group is included in one molecule, the decomposition rate of hydrogen peroxide is reduced by nearly 10 times, which is advantageous in ensuring storage period and stability. In particular, in the case of the copper layer, if a large amount of copper ions remain in the etchant composition, a passivation film may be formed and the layer may be oxidized to black and then no longer etched. However, this phenomenon can be prevented if the above compound is included.

상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물의 구체적인 예로서는 알라닌(alanine), 아미노부티르산 (aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 글리신(glycine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 및 사르코신(sarcosine) 등을 들 수 있으며, 이로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. Specific examples of water-soluble compounds having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule include alanine, aminobutyric acid, glutamic acid, glycine, iminodiacetic acid, and nitrilotriacetic acid ( nitrilotriacetic acid) and sarcosine, and one or more types selected from these may be used.

상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은, 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되며, 1 내지 3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기한 기준으로, 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 약 500매 이상의 다량의 기판 식각 후에 패시베이션 막이 형성되어 충분한 공정 마진을 얻기 어렵다. 반면, 5 중량%를 초과하는 경우 금속 산화물막의 식각 속도가 느려지므로 공정 시간의 손실이 발생한다. The water-soluble compound having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule is included in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight, based on the total weight of the composition. Based on the above criteria, if the content is less than 0.1% by weight, a passivation film is formed after etching a large amount of about 500 or more substrates, making it difficult to obtain sufficient process margin. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, the etching rate of the metal oxide film slows down, resulting in loss of process time.

(D) 인산염(D) Phosphate

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 인산염은 패턴의 테이퍼 프로파일을 양호하게 만들어 주는 성분이다.Phosphate included in the etchant composition of the present invention is an ingredient that improves the taper profile of the pattern.

상기 인산염은 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 인산에서 수소가 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 등으로 하나 내지 세 개 치환된 염 등을 들 수 있다. 상기 인산염의 보다 구체적인 예로서 제1 인산나트륨(NaH2PO4), 제2 인산나트륨(Na2HPO4), 제3 인산나트륨(Na3PO4), 제1 인산칼륨(KH2PO4), 제2 인산칼륨(K2HPO4), 제1 인산암모늄((NH4)H2PO4), 제2 인산암모늄((NH4)2HPO4) 및 제3 인산암모늄((NH4)3PO4) 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 이로부터 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.The type of the phosphate is not particularly limited, and examples include salts in which one to three hydrogens in phosphoric acid are substituted with alkali metals or alkaline earth metals. More specific examples of the phosphate include sodium phosphate monobasic (NaH 2 PO 4 ), sodium phosphate dibasic (Na 2 HPO 4 ), sodium phosphate tribasic (Na 3 PO 4 ), and potassium phosphate monobasic (KH 2 PO 4 ). , potassium dibasic phosphate (K 2 HPO 4 ), ammonium monophosphate ((NH 4 )H 2 PO 4 ), ammonium dibasic phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) and ammonium tertiary phosphate ((NH 4 ). 3 PO 4 ), etc., but are not limited thereto, and one or more types selected from these may be used.

상기 인산염은 본 발명의 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 포함되며, 바람직하게는 1 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 인산염의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우, 식각 프로파일 불량이 발생할 수 있다. 반면, 함량이 5 중량%를 초과하는 경우에는 식각 속도가 저하되어 원하는 식각 속도를 구현할 수 없으며, 이로 인해 공정 시간이 길어지는 등 공정 효율이 저하될 수 있다.The phosphate may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight, based on the total weight of the etchant composition of the present invention. If the phosphate content is less than 0.1% by weight, a defective etch profile may occur. On the other hand, if the content exceeds 5% by weight, the etching rate decreases and the desired etching rate cannot be achieved, which may result in a decrease in process efficiency, such as a longer process time.

(E) 초산염(E) Acetate

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 초산염(E)은 금속막의 보조산화제인 동시에 잔사가 발생하지 않도록 역할 하는 성분이다. Acetate (E) included in the etchant composition of the present invention is an auxiliary oxidizing agent for the metal film and is also an ingredient that prevents residues from being generated.

상기 초산염은 예컨대, 초산칼륨(CH3COOK), 초산나트륨(CH3COONa) 및 초산암모늄(CH3COONH4) 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 이로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.Examples of the acetate include, but are not limited to, potassium acetate (CH 3 COOK), sodium acetate (CH 3 COONa), and ammonium acetate (CH 3 COONH 4 ), and one or more types may be selected and used. there is.

상기 초산염(E)은 본 발명의 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상기 초산염의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 식각 잔사가 발생할 우려가 있다. 반면, 함량이 5 중량%를 초과하는 경우에는 식각 프로파일 불량이 발생하거나, 식각 공정의 컨트롤이 어려울 수 있다. The acetate (E) may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, based on the total weight of the etchant composition of the present invention. If the acetate content is less than 0.1% by weight, there is a risk of etching residues occurring. On the other hand, if the content exceeds 5% by weight, etch profile defects may occur or control of the etch process may be difficult.

(F) (F) 다가알코올형Polyhydric alcohol type 계면활성제 Surfactants

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 다가알코올형 계면활성제는 표면 장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 구리막을 식각한 후 식각액에 녹아져 나오는 구리 이온을 둘러쌈으로써, 구리 이온의 활동도를 낮추어 식각액을 사용하는 동안 안정적으로 공정을 진행할 수 있도록 한다.The polyhydric alcohol-type surfactant included in the etchant composition of the present invention serves to increase the uniformity of etching by reducing surface tension. In addition, by surrounding the copper ions dissolved in the etchant after etching the copper film, the activity of the copper ions is lowered, allowing the process to proceed stably while using the etchant.

상기 다가알코올형 계면활성제의 구체적인 예로서는 글리세롤(glycerol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 등을 들 수 있으며, 이로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. Specific examples of the polyhydric alcohol-type surfactant include glycerol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol. You can select and use more than one type.

상기 다가알코올형 계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 포함되며, 1 내지 3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기한 기준으로 함량이 0.01 중량% 미만일 경우 식각 균일성이 저하되고, 과산화수소의 분해가 가속화 되는 문제점이 생길 수 있다. 반면, 5 중량%를 초과하는 경우 거품이 많이 발생되는 단점이 있다.The polyhydric alcohol-type surfactant is included in an amount of 0.01 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight, based on the total weight of the composition. Based on the above-mentioned standards, if the content is less than 0.01% by weight, the etching uniformity may deteriorate and the decomposition of hydrogen peroxide may accelerate. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, there is a disadvantage in that a lot of foam is generated.

(G) 물(G) water

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정하지 않으나, 반도체 공정용으로서 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하며, 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 비저항값이 18 ㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 보다 바람직하다.The water included in the etchant composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use deionized water for semiconductor processing, and it is better to use deionized water with a resistivity value of 18 mΩ/cm or more, which shows the degree to which ions have been removed from the water. desirable.

상기 물은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함된다.The water is included in the remaining amount so that the total weight of the composition is 100% by weight.

본 발명의 구리계 금속막용 식각액 조성물은 상기에 언급한 성분들 외에 첨가제로서 식각 조절제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제, pH 조절제 및 이에 국한되지 않는 다른 첨가제로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당해 분야에서 통상적으로 사용하는 첨가제들로부터 선택하여 사용할 수 있다.The etchant composition for a copper-based metal film of the present invention may further include one or more additives selected from the group consisting of an etch regulator, a metal ion sequestering agent, a corrosion inhibitor, a pH regulator, and other additives, but are not limited thereto, in addition to the ingredients mentioned above. You can. The additive may be selected from additives commonly used in the field in order to further improve the effect of the present invention within the scope of the present invention.

본 발명의 구리계 금속막용 식각액 조성물에 포함되는 각 구성 성분들은 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하며, 각 구성 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조가 가능하다.Each component included in the etchant composition for a copper-based metal film of the present invention preferably has a purity suitable for semiconductor processing, and each component can be manufactured by a commonly known method.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

(1) 기판 상에 금속 산화물막을 형성하는 단계;(1) forming a metal oxide film on a substrate;

(2) 상기 금속 산화물막 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;(2) forming a copper-based metal film on the metal oxide film;

(3) 상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및(3) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal film; and

(4) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 형성 방법을 제공한다.(4) A method of forming a wire is provided, comprising the step of etching the copper-based metal film using the etchant composition of the present invention.

상기 금속 산화물막은 산화물 반도체층을 형성할 수 있는 막으로서, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 금속 산화물막이 사용될 수 있으며, 예를 들면 AxByCzO(A, B 및 C는 서로 독립적으로 아연(Zn), 티타늄(Ti), 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr) 및 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고; x, y 및 z는 각각의 금속의 비를 나타내는 것으로, 0 이상의 정수 또는 소수임)로 표시되는 삼성분계 또는 사성분계 산화물일 수 있다. 상기 금속 산화물막의 구체적인 예로서 산화인듐막(ITO), 산화인듐 합금막, 갈륨산화아연막(IGZO) 등을 들 수 있다. The metal oxide film is a film capable of forming an oxide semiconductor layer, and a metal oxide film commonly used in the field may be used, for example, AxByCzO (A, B, and C are independently of each other zinc (Zn), titanium ( It is a metal selected from the group consisting of Ti), cadmium (Cd), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), and tantalum (Ta); z represents the ratio of each metal and may be a ternary or quaternary oxide expressed as an integer or decimal number greater than or equal to 0. Specific examples of the metal oxide film include indium oxide film (ITO), indium oxide alloy film, and gallium zinc oxide film (IGZO).

본 발명의 식각액 조성물을 사용하는 식각 공정에서, 하부에 금속 산화물막이 형성되고 상기 막 상에 구리계 금속막이 형성된 구리계 금속막의 식각 시 하부 금속 산화물막에 대한 어택 발생이 없다. 즉, 상기 배선 형성 방법의 (4) 단계에서 구리계 금속막 만을 식각할 수 있으며, 이때 하부 금속 산화물막의 데미지 발생이 없다.In the etching process using the etchant composition of the present invention, there is no attack on the lower metal oxide film when etching the copper-based metal film in which a metal oxide film is formed on the lower part and the copper-based metal film is formed on the film. That is, in step (4) of the wiring forming method, only the copper-based metal film can be etched, and at this time, no damage occurs to the lower metal oxide film.

상기 배선 형성 방법에서, 상기 광반응 물질은 바람직하게는 통상적인 포토레지스트 물질일 수 있으며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.In the wiring forming method, the photoreactive material may preferably be a conventional photoresist material, and may be selectively left behind by conventional exposure and development processes.

또한, 본 발명은In addition, the present invention

a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;a) forming gate wiring on the substrate;

b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;

c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;

d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; and

e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode; In the method of manufacturing an array substrate for a display device comprising:

상기 a) 단계는 기판상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,Step a) includes forming a copper-based metal film on a substrate and etching the copper-based metal film with the etchant composition of the present invention to form a gate wiring,

상기 d) 단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.Step d) includes forming a copper-based metal film on the semiconductor layer and etching the copper-based metal film with the etchant composition of the present invention to form source and drain electrodes. A manufacturing method is provided.

상기 구리계 금속막에 대해서는 상술한 설명을 동일하게 적용할 수 있다. The above description can be equally applied to the copper-based metal film.

상기 표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다. The array substrate for the display device may be a thin film transistor (TFT) array substrate.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법으로 제조된 표시장치용 어레이 기판을 제공한다.Additionally, the present invention provides an array substrate for a display device manufactured by the above manufacturing method.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples. However, the following examples and comparative examples are for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by the following examples and may be modified and changed in various ways.

<< 실시예Example and 비교예Comparative example > > 식각액etchant 조성물의 제조 Preparation of composition

하기 표 1의 성분 및 함량에 따라 실시예 1~7 및 비교예 1~8의 식각액 조성물 6kg을 각각 제조하였다.6 kg of the etchant compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8 were prepared according to the ingredients and contents in Table 1 below.

주) 상기 표 1에서Note) In Table 1 above

ATZ: 아미노테트라졸ATZ: aminotetrazole

NHP: 제1인산나트륨NHP: sodium phosphate monobasic

APM: 제1인산암모늄APM: Ammonium monobasic phosphate

PA: 초산칼륨PA: Potassium acetate

AA: 초산암모늄AA: ammonium acetate

SA: 초산나트륨SA: Sodium acetate

TEG: 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol)TEG: triethylene glycol

IDA: 이미노디아세트산IDA: iminodiacetic acid

<< 실험예Experiment example > > 식각액etchant 조성물의 성능 테스트 Performance testing of compositions

상기 실시예 1~7 및 비교예 1~8의 식각액 조성물의 성능 테스트에는 100mmX100mm의 유리(SiO2)기판 상에 금속 산화물막으로 IGZO막을 증착시키고, 상기 막 상에 Cu/MoNb 3,000Å/300Å이 증착된 박막 기판을 시편으로 사용하였다. 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 기판 상에 소정의 패턴을 가진 포토레지스트가 형성되도록 하고, 실시예 1~7 및 비교예 1~8의 조성물로 식각하여 하기와 같이 성능 테스트를 진행하였다.In the performance test of the etchant compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8, an IGZO film was deposited as a metal oxide film on a 100mm The deposited thin film substrate was used as a specimen. A photoresist with a predetermined pattern was formed on the substrate through a photolithography process, etched with the composition of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8, and performance tests were performed as follows.

실험예Experiment example 1. One. 식각etching 프로파일, 직진성 및 Profile, straightness and 잔사residue 평가 evaluation

분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1~7 및 비교예 1~8의 식각액 조성물을 각각 넣고, 식각액 조성물의 온도를 약 30℃ 내외로 설정하여 가온하였다. 총 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, 통상 110초 정도로 진행하였다. 이후, 탈이온수로 세정하고 열풍 건조장치를 이용하여 건조하였다.The etchant compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8 were placed in a spray-etching experiment equipment (model name: ETCHER (TFT), SEMES), and the temperature of the etchant composition was set to around 30°C and heated. did. The total etching time may vary depending on the etching temperature, but is usually about 110 seconds. Afterwards, it was washed with deionized water and dried using a hot air dryer.

식각된 구리계 금속막의 식각 프로파일 단면을 전자주사현미경(SEM: Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 측정하였다. The cross-section of the etching profile of the etched copper-based metal film was measured using a scanning electron microscope (SEM: Hitachi product, model name S-4700).

또한, 포토레지스트가 덮여있는 부분에 금속막이 식각 되지 않고 남아 있는 현상인 잔사를 측정하였으며, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.In addition, residue, which is a phenomenon in which the metal film remains in the area covered with photoresist without being etched, was measured, and the results are listed in Table 2 below.

또한 Cu 이온농도(300 ~ 5,000ppm) 변화에 따른 편측식각(㎛) 변화량을 측정하였다. 편측식각(Side etch, S/E)은 식각 후에 측정된 편측 포토레지스트 끝단과 하부 금속 끝단 사이의 거리를 의미한다. 편측식각량이 변하면, TFT 구동 시 신호 전달 속도가 변화하게 되어 얼룩이 발생할 수 있기 때문에, 편측식각 변화량은 최소화하는 것이 바람직하다. 변화량은 0.1 ㎛ 이하가 바람직하며, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.In addition, the change in one-side etching (㎛) according to the change in Cu ion concentration (300 ~ 5,000 ppm) was measured. Side etch (S/E) refers to the distance between the end of the photoresist on one side and the end of the lower metal measured after etching. If the amount of one-side etching changes, the signal transmission speed changes when driving the TFT and stains may occur, so it is desirable to minimize the amount of change in one-side etching. The amount of change is preferably 0.1 ㎛ or less, and the results are shown in Table 2 below.

<식각 프로파일 및 직진성 평가 기준><Etching profile and straightness evaluation criteria>

○: 좋음○: Good

△: 보통△: Normal

Х: 나쁨Х: bad

Unetch: 식각불가Unetch: Unetchable

실험예Experiment example 2. 하부 금속 2. Bottom metal 산화물막의of oxide film 데미지damage 발생 평가 Occurrence Assessment

상기 실험예 1과 동일한 방법으로 상기 실시예 1~7 및 비교예 1~8의 식각액 조성물을 사용하여 시편을 식각하였다.Specimens were etched using the etchant compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8 in the same manner as Experimental Example 1.

이때, 하부 금속 산화물막인 IGZO막에 대한 어택 발생 여부를 전자주사현미경(SEM: Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 확인하였다.At this time, the occurrence of attack on the IGZO film, which is the lower metal oxide film, was confirmed using a scanning electron microscope (SEM: Hitachi product, model name S-4700).

실시예 1~7의 식각액 조성물을 사용하는 경우, 하부 금속 산화물막에 대한 어택이 발생하지 않았으나, 비교예 3~8의 식각액 조성물을 사용하는 경우 하부 금속 산화물막인 IGZO막에 데미지(damage)가 발생하였다.When using the etchant compositions of Examples 1 to 7, no attack occurred on the lower metal oxide film, but when using the etchant compositions of Comparative Examples 3 to 8, damage was caused to the IGZO film, which is the lower metal oxide film. occurred.

<IGZO 데미지 평가 기준><IGZO damage evaluation criteria>

○: 좋음 → IGZO E/R 속도(Å/sec) 0 이상 ~ 1.0 미만 ○: Good → IGZO E/R speed (Å/sec) 0 or more ~ less than 1.0

△: 보통 → IGZO E/R 속도(Å/sec) 1.0 이상 ~ 2.0 미만 △: Normal → IGZO E/R speed (Å/sec) 1.0 or more ~ less than 2.0

Х: 나쁨 → IGZO E/R 속도(Å/sec) 2.0 이상~Х: Bad → IGZO E/R speed (Å/sec) 2.0 or more~

상기 표 2의 결과를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 해당하는 실시예 1~7의 식각액 조성물은 모두 양호한 식각 특성을 나타내었으며, 하부 금속산화막의 데미지도 발생하지 않았다.As can be seen from the results in Table 2, the etchant compositions of Examples 1 to 7 corresponding to the present invention all showed good etching properties, and no damage occurred to the lower metal oxide film.

또한, 도 1을 통해 확인할 수 있듯이 상기 실시예 1의 식각액 조성물로 식각한 구리계 금속막의 경우, 식각 프로파일(profile) 및 직진성이 우수하였고, 잔사는 관찰되지 않았다.In addition, as can be seen in Figure 1, in the case of the copper-based metal film etched with the etchant composition of Example 1, the etch profile and straightness were excellent, and no residue was observed.

반면, 과산화수소가 본 발명의 함량 범위 미만으로 포함된 비교예 1의 경우, 구리의 식각 속도가 지나치게 느려 Unetch 현상이 발생하였다. 또한, 초산염의 함량이 본 발명의 함량 범위 미만인 비교예 2의 경우, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 몰리브덴 합금막의 잔사가 발생하였다. 황산암모늄을 포함하는 비교예 3 및 4의 경우 식각 특성은 양호하나, 금속막의 잔사가 발생하는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which hydrogen peroxide was contained below the content range of the present invention, the etching rate of copper was too slow and an unetch phenomenon occurred. In addition, in the case of Comparative Example 2 in which the acetate content was below the content range of the present invention, residues of the molybdenum alloy film were generated, as can be seen in FIG. 2. In the case of Comparative Examples 3 and 4 containing ammonium sulfate, the etching properties were good, but it was confirmed that residues of the metal film were generated.

옥살산 또는 시트르산을 포함하는 비교예 5 및 6의 경우 처리매수에 따른 편측식각 변화량이 불량하여 사용에 부적합한 것을 확인하였으며, 구연산 암모늄을 포함하는 비교예 7의 경우 처리매수에 따른 편측식각 변화량이 불량하여 사용에 부적합한 것을 확인하였다.In the case of Comparative Examples 5 and 6 containing oxalic acid or citric acid, it was confirmed that the amount of change in one-side etching according to the number of treated sheets was poor, making them unsuitable for use. In the case of Comparative Example 7 containing ammonium citrate, the amount of change in one-side etching depending on the number of treated sheets was poor, so it was confirmed that they were unsuitable for use. It was confirmed to be unsuitable for use.

비교예 8의 경우 처리매수에 따른 편측식각 변화량이 불량하며, 중불화 암모늄에 의해 하부 IGZO막에 데미지(damage)가 발생하여 사용에 부적합한 것을 확인하였다.In the case of Comparative Example 8, it was confirmed that the change in one-sided etching according to the number of treated sheets was poor, and that the lower IGZO film was damaged by ammonium bifluoride, making it unsuitable for use.

Claims (8)

식각액 조성물 총 중량에 대하여,
(A) 과산화수소 5 내지 25 중량%,
(B) 아졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%,
(C) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.1 내지 5 중량%,
(D) 인산염 0.1 내지 5 중량%,
(E) 초산염 0.1 내지 5 중량%,
(F) 다가알코올형 계면활성제 0.01 내지 5 중량%, 및
(G) 물 잔량을 포함하고,
상기 식각액 조성물은 불소계 화합물을 포함하지 않으며,
상기 식각액 조성물로 하부 금속 산화물막 상의 구리계 금속막 식각 시, 하부 금속 산화물막의 에칭속도가 1.0Å/sec 미만인 것을 특징으로 하는, 구리계 금속막용 식각액 조성물에 있어서,
상기 금속 산화물막은, AxByCzO로 표시되는 삼성분계 또는 사성분계 산화물인, 구리계 금속막용 식각액 조성물:
(상기 A, B 및 C는, 각각 독립적으로, 아연(Zn), 티타늄(Ti), 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr) 및 탄탈륨(Ta)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이고,
x, y 및 z는 각각의 금속의 비를 나타내는 것으로, 0 이상의 정수 또는 소수이다.)
With respect to the total weight of the etchant composition,
(A) 5 to 25% by weight of hydrogen peroxide,
(B) 0.1 to 5% by weight of azole compound,
(C) 0.1 to 5% by weight of a water-soluble compound having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule,
(D) 0.1 to 5% by weight of phosphate,
(E) 0.1 to 5% by weight of acetate,
(F) 0.01 to 5% by weight of polyhydric alcohol-type surfactant, and
(G) contains water remaining;
The etchant composition does not contain fluorine-based compounds,
In the etchant composition for a copper-based metal film, characterized in that when etching the copper-based metal film on the lower metal oxide film with the etchant composition, the etching rate of the lower metal oxide film is less than 1.0 Å/sec,
The metal oxide film is a ternary or four-component oxide represented by AxByCzO, an etchant composition for a copper-based metal film:
(A, B and C are each independently zinc (Zn), titanium (Ti), cadmium (Cd), gallium (Ga), indium (In), tin (Sn), hafnium (Hf), zirconium ( It is a metal selected from the group consisting of Zr) and tantalum (Ta),
x, y and z represent the ratio of each metal and are an integer or decimal number greater than or equal to 0.)
청구항 1에 있어서,
상기 아졸계 화합물은 구체적인 예로서, 트리아졸(triazole)계, 아미노테트라졸(aminotetrazole)계, 이미다졸(imidazole)계, 인돌(indole)계, 푸린(purine)계, 피라졸(pyrazole)계, 피리딘(pyridine)계, 피리미딘(pyrimidine)계, 피롤(pyrrole)계, 피롤리딘(pyrrolidine)계 및 피롤린(pyrroline)계 화합물로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
In claim 1,
Specific examples of the azole-based compounds include triazole-based, aminotetrazole-based, imidazole-based, indole-based, purine-based, pyrazole-based, A copper-based metal comprising at least one selected from pyridine-based, pyrimidine-based, pyrrole-based, pyrrolidine-based and pyrroline-based compounds. Etch composition for membranes.
청구항 1에 있어서,
상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 알라닌(alanine), 아미노부티르산(aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 글리신(glycine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 및 사르코신(sarcosine)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
In claim 1,
Water-soluble compounds having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule include alanine, aminobutyric acid, glutamic acid, glycine, iminodiacetic acid, and nitrilotriacetic acid. ) and sarcosine.
청구항 1에 있어서,
상기 인산염은 제1 인산나트륨(NaH2PO4), 제2 인산나트륨(Na2HPO4), 제3 인산나트륨(Na3PO4), 제1 인산칼륨(KH2PO4), 제2 인산칼륨(K2HPO4), 제1 인산암모늄((NH4)H2PO4), 제2 인산암모늄((NH4)2HPO4) 및 제3 인산암모늄((NH4)3PO4)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
In claim 1,
The phosphates include monobasic sodium phosphate (NaH 2 PO 4 ), dibasic sodium phosphate (Na 2 HPO 4 ), tribasic sodium phosphate (Na 3 PO 4 ), monobasic potassium phosphate (KH 2 PO 4 ), and dibasic phosphate. Potassium (K 2 HPO 4 ), monobasic ammonium phosphate ((NH 4 )H 2 PO 4 ), diammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) and tertiary ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 ). An etchant composition for a copper-based metal film, comprising at least one selected from the group consisting of
청구항 1에 있어서,
상기 초산염은 초산칼륨(CH3COOK), 초산나트륨(CH3COONa) 및 초산암모늄(CH3COONH4)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
In claim 1,
The etchant composition for a copper-based metal film, wherein the acetate includes at least one selected from potassium acetate (CH 3 COOK), sodium acetate (CH 3 COONa), and ammonium acetate (CH 3 COONH 4 ).
청구항 1에 있어서,
상기 다가알코올형 계면활성제는 글리세롤, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
In claim 1,
An etchant composition for a copper-based metal film, wherein the polyhydric alcohol-type surfactant includes at least one selected from glycerol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol.
청구항 1에 있어서,
상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리 합금의 단일막; 또는 구리막 및 구리 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막과, 몰리브덴 막 및 몰리브덴 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막을 포함하는 다층막인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
In claim 1,
The copper-based metal film may be a single film of copper or copper alloy; Or an etchant composition for a copper-based metal film, characterized in that it is a multilayer film comprising at least one film selected from a copper film and a copper alloy film, and one or more films selected from a molybdenum film and a molybdenum alloy film.
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 a) 단계는 기판상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 청구항 1의 구리계 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 d) 단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 청구항 1의 구리계 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
a) forming gate wiring on the substrate;
b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; and
e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode; In the method of manufacturing an array substrate for a display device comprising:
Step a) includes forming a copper-based metal film on a substrate, etching the copper-based metal film with the etchant composition for a copper-based metal film of claim 1 to form a gate wiring,
The step d) includes forming a copper-based metal film on the semiconductor layer and etching the copper-based metal film with the etchant composition for a copper-based metal film of claim 1 to form source and drain electrodes. Method for manufacturing an array substrate.
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KR101475954B1 (en) * 2008-11-04 2014-12-24 동우 화인켐 주식회사 Manufacturing method of an array substrate for liquid crystal display
JP6101421B2 (en) * 2010-08-16 2017-03-22 インテグリス・インコーポレーテッド Etching solution for copper or copper alloy
JP5735811B2 (en) * 2011-01-25 2015-06-17 関東化学株式会社 Etching solution composition for metal thin film mainly composed of copper
JP5933950B2 (en) * 2011-09-30 2016-06-15 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ,インコーポレイテッド Etching solution for copper or copper alloy
US9012261B2 (en) * 2013-03-13 2015-04-21 Intermolecular, Inc. High productivity combinatorial screening for stable metal oxide TFTs
KR102258660B1 (en) * 2013-09-17 2021-06-02 삼성전자주식회사 Liquid composition for etching metal containing Cu and method of fabricating a semiconductor device using the same
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