CN107227461B - 铟氧化膜及钼膜用蚀刻组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚀刻组合物，其作为铟氧化膜、钼膜、或铟氧化膜与钼膜的多层膜用蚀刻组合物，包含硝酸、环状胺化合物、含氟化合物和有机酸，且相对于组合物的总重量以0.1～5.0重量％的量包含上述有机酸。本发明的蚀刻组合物对于用作液晶显示装置用阵列基板的像素电极的铟氧化膜及钼膜的蚀刻性能优异，能够将对于下部金属的损伤最小化，且能够在蚀刻多层膜时抑制上部尖端产生，从而能够提高液晶显示装置的驱动特性。

Description

铟氧化膜及钼膜用蚀刻组合物
技术领域
本发明涉及一种铟氧化膜及钼膜用蚀刻组合物，更详细而言，涉及一种对于铟氧化膜及钼系金属膜的蚀刻性能优异，能够将对于下部金属的损伤最小化，且在蚀刻多层膜时能够抑制上部尖端产生的蚀刻组合物。
背景技术
一般而言，显示面板作为用于驱动像素的开关元件，包括形成有薄膜晶体管的显示基板。上述显示基板包括多种金属图案，上述金属图案主要通过光刻(photolithography)方式来形成。上述光刻方式是如下工序：通过在形成于基板上的作为蚀刻对象的金属膜上形成光致抗蚀剂膜，将上述光致抗蚀剂膜曝光及显影而形成光致抗蚀剂图案后，将上述光致抗蚀剂图案用作防蚀刻膜，利用蚀刻液对上述金属膜进行蚀刻，从而将上述金属膜图案化。
液晶显示装置用阵列基板的像素(pixel)电极中使用由具有透明的光学特性且导电率高的物质构成的透明导电膜，上述透明导电膜主要使用铟锌氧化物(IZO)或铟锡氧化物(ITO)等铟氧化膜。
作为上述铟氧化膜的蚀刻溶液，一直使用盐酸和硝酸的混合水溶液(王水，HCl+CH3COOH+HNO3)、氯化铁(III)的水溶液(FeCl3/HCl)、草酸水溶液等湿式蚀刻液(参照韩国公开专利第10-2010-0053175号)。
其中，盐酸系蚀刻液虽然价格低廉，但会因图案的侧面蚀刻更快而导致轮廓(profile)不良，且可能对下部金属造成化学侵蚀(attack)。此外，草酸水溶液容易使铟氧化膜的图案周围产生残渣，且低温下草酸的溶解度低，可能会产生析出物而诱发蚀刻设备的故障。
此外，像素电极中，除了铟氧化膜以外，也可使用钼系金属膜与铟氧化膜的多层膜。但是，在使用这样的多层膜的情况下，存在蚀刻时产生上部尖端(tip)的问题。
因此，一直要求开发在用于形成像素电极的蚀刻工序中能够对铟氧化膜和钼系金属膜进行有效蚀刻，能够将下部金属的化学侵蚀最小化且蚀刻多层膜时抑制上部尖端产生的蚀刻组合物。
发明内容
所要解决的课题
本发明是用于解决如上问题的发明，本发明的一个目的在于，提供一种蚀刻组合物，其对于铟氧化膜及钼系金属膜的蚀刻性能优异，能够将对于下部金属的损伤最小化，且在蚀刻多层膜时能够抑制上部尖端产生。
本发明的另一目的在于，提供利用上述蚀刻组合物形成的像素电极。
本发明的又另一目的在于，提供包含上述像素电极的液晶显示装置用阵列基板。
解决课题的方法
一方面，本发明提供一种蚀刻组合物，其作为铟氧化膜、钼膜、或铟氧化膜与钼膜的多层膜用蚀刻组合物，包含硝酸、环状胺化合物、含氟化合物和有机酸，且相对于组合物的总重量，以0.1～5.0重量％的量包含上述有机酸。
本发明的一实施方式中，上述有机酸可为酒石酸。
本发明的一实施方式中，上述铟氧化膜可由铟锌氧化物(IZO)、铟锡氧化物(ITO)或它们的混合物形成，上述钼膜可由钼、或钼与选自由钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍(Ni)和钕(Nd)组成的组中的一种以上金属的合金形成。
本发明的一实施方式中，相对于组合物总重量，上述蚀刻组合物可包含硝酸3～30重量％、环状胺化合物0.1～10重量％、含氟化合物0.01～5.0重量％和有机酸0.1～5.0重量％，且包含余量的水以使组合物的总重量为100重量％。
另一方面，本发明提供利用上述蚀刻组合物形成的像素电极。
又另一方面，本发明提供包含上述像素电极的液晶显示装置用阵列基板。
发明效果
本发明的蚀刻组合物对于用作液晶显示装置用阵列基板的像素电极的铟氧化膜及钼膜的蚀刻性能优异，能够将对于下部金属的损伤最小化，且在蚀刻多层膜时能够抑制上部尖端产生，因而能够提高液晶显示装置的驱动特性。
具体实施方式
以下，更详细说明本发明。
本发明的一实施方式涉及一种蚀刻组合物，其作为铟氧化膜、钼膜、或铟氧化膜与钼膜的多层膜用蚀刻组合物，包含硝酸(A)、环状胺化合物(B)、含氟化合物(C)和有机酸(D)，且相对于组合物的总重量，以0.1～5.0重量％的量包含上述有机酸。
本发明的一实施方式中，上述铟氧化膜的膜的构成成分中包含铟氧化物，上述铟氧化物可为铟锌氧化物(IZO)、铟锡氧化物(ITO)或它们的混合物。
上述钼膜不仅包括钼金属膜，而且包括选自由钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍(Ni)和钕(Nd)组成的组中的一种以上金属与钼的合金膜。
尤其本发明的蚀刻液组合物可应用于在铟氧化膜上层叠有钼膜的多层膜。
上述铟氧化膜的厚度可为的范围，上述钼膜的厚度可为的范围。
以下，对本发明的一实施方式的蚀刻组合物的构成成分更详细地说明。
硝酸(A)
本发明的一实施方式中，上述硝酸(A)是对于铟氧化膜及钼膜表现优异的蚀刻性能的主氧化剂，由于对于这些膜的蚀刻速度快，因此能够确保制造像素电极时所要求的大的侧蚀，比如0.3μm以上的侧蚀。
相对于组合物总重量，可包含上述硝酸3～30重量％，优选包含5～20重量％。在上述硝酸的含量低于3重量％的情况下，膜的蚀刻速度可能变慢，在超过30重量％的情况下，可能引发对于下部及相邻金属的化学侵蚀(attack)，且会因蚀刻速度过快而难以控制工序。
环状胺化合物(B)
本发明的一实施方式中，上述环状胺化合物(B)发挥使对于与像素电极接触的铜配线的化学侵蚀最小化的作用。
作为上述环状胺化合物，可使用选自由三唑(triazole)、苯并三唑(benzotriazole)、四唑(tetrazole)、咪唑(imidazole)、吲哚(indole)、嘌呤(purine)、吡唑(pyrazole)、吡啶(pyridine)、嘧啶(pyrimidine)、吡咯(pyrrole)、吡咯烷(pyrrolidine)和吡咯啉(pyrroline)组成的组中的一种以上，具体可使用苯并三唑。
相对于组合物总重量，可包含上述环状胺化合物0.1～10重量％，优选包含0.5～2.0重量％。在上述环状胺化合物的含量低于0.1重量％的情况下可能发生对于铜配线的侵蚀，在超过10重量％的情况下，虽然对于铜配线的侵蚀防止效果优异，但铟氧化膜及钼膜的蚀刻速度可能降低。
含氟化合物(C)
本发明的一实施方式中，上述含氟化合物(C)是在水中解离而产生氟离子的化合物，在蚀刻铟氧化膜及钼膜时发挥去除残渣的作用。
上述含氟化合物只要能够在溶液中产生氟离子或多原子氟离子就没有特别限制。具体而言，上述含氟化合物可为选自由氟化铵(ammonium fluoride：NH4F)、氟化钠(sodiumfluoride：NaF)、氟化钾(potassium fluoride：KF)、氟化氢铵(ammonium bifluoride：NH4F·HF)、氟化氢钠(sodium bifluoride：NaF·HF)和氟化氢钾(potassium bifluoride：KF·HF)组成的组中的一种以上，其中优选为氟化氢铵(ammonium bifluoride：NH4F·HF)。
相对于组合物总重量，可包含上述含氟化合物0.01～5.0重量％，优选包含0.05～2.0重量％。在上述含氟化合物的含量低于0.01重量％的情况下，在蚀刻铟氧化膜及钼膜时可能产生残渣，在超过5.0重量％的情况下，可能引发蚀刻至存在于下部的玻璃基板及硅层的损伤。
有机酸(D)
本发明的一实施方式中，上述有机酸在蚀刻铟氧化膜和钼膜的多层膜时能够抑制上部尖端(tip)的产生。
上述有机酸(D)可为酒石酸。
相对于组合物总重量，可包含上述有机酸0.1～5.0重量％，优选包含0.3～3.0重量％。在上述酒石酸的含量低于0.1重量％的情况下，可能会因产生上部尖端而使蚀刻轮廓变差，在超过5.0重量％的情况下，上部层的蚀刻过度而可能引起侵蚀。
并且，本发明的一实施方式的蚀刻组合物可包含余量的水以使组合物的总重量为100重量％。本发明中，上述水没有特别限制，但优选为去离子水，更优选为体现水中离子去除程度的水的电阻率值为18MΩ·cm以上的去离子水。
本发明的一实施方式的蚀刻组合物除了上述成分以外还可进一步包含本领域中通常使用的添加剂，例如多价螯合剂、防腐蚀剂等。
本发明的一实施方式涉及利用上述蚀刻组合物形成的像素电极。
本发明的一实施方式的像素电极可通过利用上述蚀刻组合物且实施本领域中通常已知的蚀刻工序而制造，所述蚀刻工序例如包括：在基板上通过溅射等方法形成铟氧化膜的步骤；在上述铟氧化膜上形成光致抗蚀剂膜后进行图案化的步骤；及利用上述蚀刻组合物将上述铟氧化膜蚀刻的步骤。
本发明的一实施方式涉及包含上述像素电极的液晶显示装置用阵列基板。例如，本发明的液晶显示装置用阵列基板可为薄膜晶体管(thin film transistor)阵列基板。
本发明的一实施方式的液晶显示装置用阵列基板可通过本领域的常规工序而制造，该工序例如包括：a)在基板上形成栅电极的步骤；b)在包含上述栅电极的基板上形成栅极绝缘层的步骤；c)在上述栅极绝缘层上形成半导体层(n+a-Si:H及a-Si:G)的步骤；d)在上述半导体层上形成源电极/漏电极的步骤；及e)形成与上述漏电极连接的像素电极的步骤，上述e)步骤中，形成铟氧化膜、钼膜、或铟氧化膜与钼膜的多层膜后，利用上述蚀刻组合物对上述膜进行蚀刻而形成像素电极。
以下，通过实施例、比较例及实验例来更具体地说明本发明。对于本领域的技术人员而言，显而易见的是这些实施例、比较例及实验例仅用于说明本发明，本发明的范围并不局限于此。
实施例1～3及比较例1～4:
如下述表1所示，将各成分混合而制造蚀刻组合物180kg(单位：重量％)。
[表1]
实验例1:
为了评价所制造的蚀刻组合物的蚀刻性能，在玻璃基板(100㎜×100㎜)上依次形成作为下部膜的铟锡氧化膜(ITO)和作为上部膜的钼-钛(Mo-Ti)合金膜然后进行光刻工序而形成图案。
此时，蚀刻工序中使用喷射式蚀刻方式的实验设备(ETCHER(TFT)，SEMES公司)，蚀刻工序时蚀刻组合物的温度设为约35℃左右。蚀刻时间以50～100秒程度进行。
蚀刻后，使用SEM(S-4700，日立公司)观察Mo-Ti/ITO金属膜的蚀刻截面。对于侧蚀而言，测定蚀刻后所形成的图案中光致抗蚀剂的末端与金属末端之间的距离(μm)。此外，观察了是否存在ITO残渣、是否产生上部Mo-Ti尖端(tip)以及是否对作为下部金属的铜配线化学侵蚀，并将结果示于下述表2中。
[表2]
从上述表2可知，本发明的实施例1～3的蚀刻组合物由于以预定的含量包含作为有机酸的酒石酸，因而蚀刻后不产生残渣，Mo-Ti的上部层不产生尖端，而且也没有对于下部金属的化学侵蚀。与此相对，在不使用酒石酸或者使用少量或过量酒石酸比较例1～4的情况下，产生上部尖端或过度引起上部层的蚀刻。
以上，详细描述了本发明的特性部分，对于本发明所属技术领域的一般技术人员来讲不言自明的是，这样的具体技术仅是优选的实施方式，本发明的范围不受此限制。只要是本发明所属技术领域的一般技术人员，就能够以上述内容为基础在本发明的范畴内进行多种多样的应用及变形。
因此，本发明的实际范围由随附的权利要求书及其等同物来定义。

Claims (4)

1.一种蚀刻组合物，其作为铟氧化膜与钼膜的多层膜用蚀刻组合物，
相对于组合物总重量，包含硝酸3～30重量％、环状胺化合物0.1～10重量％、含氟化合物0.01～5.0重量％及酒石酸0.1～5.0重量％，并且包含余量的水以使组合物的总重量为100重量％。
2.根据权利要求1所述的蚀刻组合物，所述铟氧化膜由铟锌氧化物(IZO)、铟锡氧化物(ITO)或他们的混合物形成，所述钼膜由钼、或钼与选自由钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍(Ni)及钕(Nd)组成的组中的一种以上金属的合金形成。
3.一种像素电极，其利用权利要求1或2所述的蚀刻组合物来形成。
4.一种液晶显示装置用阵列基板，其包含权利要求3所述的像素电极。
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