CN107475715B - 双氧水稳定剂及包含其的蚀刻组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供双氧水稳定剂及包含其的蚀刻组合物,本发明的蚀刻组合物通过包含本发明的双氧水稳定剂,来当进行蚀刻工序时,防止过氧化氢的分解,并控制金属界面的过蚀刻,从而具有优秀的蚀刻特性。

Description

双氧水稳定剂及包含其的蚀刻组合物
技术领域
本发明涉及双氧水稳定剂及包含其的蚀刻组合物,更详细地涉及包含双氧水稳定剂及其的用作薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)的电极等的使用于过渡金属膜的蚀刻的蚀刻组合物。
背景技术
通常,在半导体装置中在基板上形成金属接线的过程包括:溅射工序,用于形成金属膜;基于光敏抗蚀剂涂敷、曝光及显像的蚀刻工序所需的图案的光敏抗蚀剂形成工序;蚀刻工序,用于形成接线;以及剥离工序,用于去除形成接线后无需的光敏抗蚀剂。
为了制备半导体装置及薄膜晶体管液晶显示器的基板,作为薄膜晶体管(TFT)的栅极和数据线电极用接线材料通常使用铝或铝合金层,但是为了实现大型显示器,需要减少电极用接线的电阻,为此进行在形成接线中使用作为电阻低的金属的铜的试图。
由此,还进行使用于铜膜蚀刻的与蚀刻组合物相关的研究,通常为了对由这种铜形成的接线的铜膜进行蚀刻,主要利用过氧化氢类或过氧单磺酸钾类蚀刻组合物。
但是,过氧单磺酸钾类蚀刻组合物具有蚀刻速度缓慢,具有基于经时的不稳定性的缺点,过氧化氢类蚀刻组合物还具有蚀刻组合物本身被分解或因基于经时的急剧的变化仍然不稳定的缺点。
为了解决上述问题,在韩国公开专利第2010-0040352号中公知包含过氧化氢、磷酸、磷酸盐、螯合剂及环状胺化合物的过氧化氢类蚀刻组合物。
但是仍然产生歧化反应,来存在蚀刻组合物本身分解而不稳定的缺点,尤其,环状胺化合物与进行铜膜蚀刻时所产生的铜离子相结合,在上述情况下,具有如下问题:在蚀刻组合物内存在氯离子的情况下,若氯离子和上述结合物反应,则产生难溶性的析出物等。
另一方面,为了形成接线利用铜膜的工序存在与硅绝缘膜的粘结力降低的温蒂。为了弥补这种铜膜的缺点将钛、钼合金、钼等用作下部阻隔金属。
在阻隔金属为钛、钼合金的情况下,因化学性质具有需要仅利用特定离子或特定条件进行蚀刻的缺点,在阻隔金属为钼的情况下,与有利的铜/钛、铜/钼合金膜相比,蚀刻工序具有与铜膜和钼膜的粘结力降低的缺点。尤其,在铜膜和钼膜的粘结力降低的部分中使基于蚀刻组合物的浸透的过蚀刻现象深化
因此,需求仍然既可适用于多种金属膜,又可有效地进行蚀刻的与蚀刻组合物有关的研究。
现有技术文献
专利文献:韩国公开专利第10-2010-0040352号
发明内容
技术问题
本发明提供使过氧化氢稳定的双氧水稳定剂。
本发明提供包含本发明的双氧水稳定剂的蚀刻组合物,具体地提供过渡金属用蚀刻组合物,通过包含使过氧化氢稳定而防止蚀刻组合物本身的分解的双氧水稳定剂,来具有优秀的蚀刻性能,并具有处理量增加及蚀刻均匀性。
并且,本发明提供蚀刻组合物,通过包含本发明的双氧水稳定剂,来可进行包含单一膜或铜等的双重金属膜的高选择性的蚀刻,并抑制过氧化氢的分解反应来可进行稳定的蚀刻工序。
技术方案
本发明提供包含划时代的使双氧水稳定的己胺的双氧水稳定剂。
并且,本发明替老公可进行高稳定性及高选择性蚀刻的蚀刻组合物,本发明的蚀刻组合物包含过氧化氢及本发明的双氧水稳定剂。
本发明一实施例的蚀刻组合物还可包含蚀刻抑制剂及螯合剂。
相对于蚀刻组合物的总重量,本发明一实施例的蚀刻组合物可包含:10重量百分比至30重量百分比的过氧化氢;0.01重量百分比至5重量百分比的蚀刻抑制剂;0.1重量百分比至5重量百分比的螯合剂;0.1重量百分比至5重量百分比的己胺以及作为余量的水。
优选地,本发明一实施例的蚀刻抑制剂可以为分子内包含选自氧、硫及氮中的一种或两种以上的杂原子的杂环化合物,作为杂环化合物的具体的一例,可以为恶唑,咪唑,吡唑,三唑,四唑,氨基四唑,四唑甲基,哌嗪,甲基哌嗪,羟乙基哌嗪,苯并咪唑,苯并吡唑,收费路线利雅溶胶,盐酸收费路线利雅溶胶,羟基收费路线利雅溶胶,吲哚,嘌呤唑,吡唑,吡啶,嘧啶,吡咯或吡咯啉。
优选地,本发明一实施例的螯合剂在分子内可包含氨基、羧酸基或膦酸基,具体地,可以为选自亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙烯三腈五乙酸、氨基三(亚甲基膦酸)、(1-羟基乙烷-1,1-二基)双(膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸及甘氨酸中的一种或两种以上。
本发明一实施例的蚀刻组合物还可包含选自蚀刻添加剂、氟化合物及侧蚀抑制剂的一种或两种以上。
优选地,本发明一实施例的蚀刻添加剂可以为无机酸、有机酸、无机酸盐、有机酸盐或它们的混合物,作为具体的一例,无机酸可以为硫酸、硝酸或磷酸,有机酸可以为乙酸、甲酸、丁酸、羟基乙酸、乙醇酸、草酸、丙二酸、戊酸、丙酸、酒石酸、葡糖酸、羟基乙酸或琥珀酸,无机酸盐或有机酸盐可以为磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二铵、磷酸钾、过磷酸钾、磷酸铵或过磷酸铵。
本发明一实施例的氟化合物可以为选自HF、NaF、KF、AlF3、HBF4、NH4F、NH4HF2、NaHF2、KHF2及NH4BF4中的一种或两种以上,侧蚀抑制剂可以为选自腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤、可可碱、咖啡因、异鸟嘌呤及尿酸中的一种或两种以上。
优选地,本发明一实施例的蚀刻组合物可使用于包含选自铜、钼、钛、铟、锌、锡、钨、银、金、铬、锰、铁、钴、镍及铌中的一种或两种以上的过渡金属的过渡金属膜。
有益效果
本发明的双氧水稳定剂通过包含作为特定的胺的己胺,来使过氧化氢极其稳定,从而提高包含其的蚀刻组合物的稳定性。
本发明的蚀刻组合物通过包含包含本发明的己胺的双氧水稳定剂,来抑制当进行蚀刻工序时所增加的随着金属离子浓度变高而进行的过氧化氢的分解反应,从而长时间保持蚀刻特性。
即,与现有的蚀刻组合物相比,当进行蚀刻工序时,本发明的蚀刻组合物通过使过氧化氢极其稳定来蚀刻组合物的稳定性高,从而即使处理量及处理时间增加,也对蚀刻速度、蚀刻均匀性等的蚀刻特性无变化,从而具有优秀的蚀刻性能。
并且,当进行蚀刻工序时,本发明的蚀刻组合物使过氧化氢稳定同时,当进行双重或多重过渡金属膜的蚀刻工序时,通过选择性地保护金属之间的界面,来抑制界面过蚀刻,从而可进行稳定的蚀刻工序,其结果改善锥角、临界尺寸损失及蚀刻直线性。
具体实施方式
本发明提供包含使过氧化氢稳定的己胺的双氧水稳定剂。
本发明的双氧水稳定剂通过包含己胺,来惊人地使过氧化氢稳定,并保护进行蚀刻的多重金属膜的界面。
作为本发明的双氧水稳定剂,可独立使用己胺,可与溶剂及其他双氧水稳定剂混合使用,优选地,可独立使用己胺。
并且,本发明提供蚀刻组合物,可通过包含本发明的双氧水稳定剂,来使过氧化氢稳定,并保护多重金属膜的界面,来显著提高蚀刻特性,本发明的蚀刻组合物的特征在于包含过氧化氢及本发明的双氧水稳定剂。
本发明的发明人认知如下:通过在蚀刻组合物中添加包含己胺的双氧水稳定剂,来当进行蚀刻工序时,抑制过氧化氢的分解来使过氧化氢稳定,并可通过保护双重或多重金属膜的界面来可进行高选择性的蚀刻,从而完成了本发明。
作为现有的蚀刻组合物,随着当进行蚀刻工序时所产生的金属离子的浓度分解过氧化氢,来显著地降低蚀刻特性,从而进行了解决上述问题的多种研究,但是,作为目前为止的蚀刻组合物,当进行蚀刻工序时,若产生的金属离子的浓度为4000ppm或5000ppm以上,则分解过氧化氢,来显著减少蚀刻性能。
对此,本发明人以多角度进行研究,其结果,认知通过在蚀刻组合物中包含包含己胺的双氧水稳定剂,来当进行蚀刻工序时,还在产生的金属离子的浓度为作为以往的浓度的4000ppm或5000ppm以上,抑制过氧化氢的分解,从而完成了本发明。
包含于本发明的双氧水稳定剂的己胺作为碳数为6个的链型胺,即,直链或支链的C6烷基胺,与碳数为4个、5个或7个的烷基胺即,丁胺、戊胺或庚胺和碳数为6个,但是属于环状胺的环己胺不同,惊人地显著使过氧化氢稳定,从而提高包含其的蚀刻组合物的蚀刻特性。
并且,作为含有包含过氧化氢及本发明的己胺的双氧水稳定剂的本发明的蚀刻组合物,基于当进行蚀刻工序时产生的金属离子的浓度的过氧化氢抑制分解同时,当进行双重或多重过渡金属膜的蚀刻工序时,通过选择性地保护金属之间的界面,来抑制界面过蚀刻,从而可进行稳定的蚀刻工序,由此可显著改善蚀刻特性。
换句话说,当进行蚀刻工序时,使蚀刻组合物中的金属离子浓度增加,这种金属离子起到分解作为氧化剂的过氧化氢的催化剂作用,从而导致蚀刻工序整体的经时变化,但是本发明的蚀刻组合物通过含有包含己胺的双氧水稳定剂,来惊人地抑制这种过氧化氢的分解,从而抑制整体性的蚀刻工序的经时变化而提高蚀刻特性。
包含于本发明的双氧水稳定剂的己胺只要是具有胺基的碳数为6个的直链或支链己胺物均可,作为一例,在以下化合物中选择,但是并不限定与此。
Figure BDA0001316069660000061
在用于具有作为双氧水稳定剂的优秀的效果的方面上,优选地,本发明的己胺可以为选自正己胺、异己胺及新己胺中的一种或两种以上。
本发明一实施例的蚀刻组合物还可包含蚀刻抑制剂及螯合剂。
相对于组合物的总重量,本发明一实施例的蚀刻组合物可包含:10重量百分比至30重量百分比的过氧化氢;0.01重量百分比至5重量百分比的蚀刻抑制剂;0.1重量百分比至5重量百分比的螯合剂;0.1重量百分比至5重量百分比的己胺以及作为余量的水,可长时间地保持蚀刻组合物的特性,在适当的蚀刻速度及当进行蚀刻工序时用于抑制分解反应的方面上,优选地,相对于总重量,可包含:15重量百分比至25重量百分比的过氧化氢;0.05重量百分比至1.50重量百分比的蚀刻抑制剂;1重量百分比至5重量百分比的螯合剂;0.1重量百分比至3重量百分比的己胺以及作为余量的水。
以下对发明一实施例的过渡金属用蚀刻组合物的各个构成成分进行详细说明。
a)过氧化氢
在本发明的蚀刻组合物中,过氧化氢作为过渡金属或金属膜的过渡金属或金属的主氧化剂起到作用。
相对于蚀刻组合物总重量,可包含10重量百分比至30重量百分比的本发明一实施例的过氧化氢。在包含小于10重量百分比的过氧化氢的情况下,过渡金属的氧化力不充分,从而有可能未进行蚀刻,在包含大于30重量百分比的过氧化氢的情况下,存在由于蚀刻速度过快,从而难以控制工序的问题。由于可实现优选的蚀刻速度,从而可防止蚀刻残渣及蚀刻不良,并且在减少临界尺寸损失(CD loss),可容易调节工序的方面上,优选地,可包含15重量百分比至25重量百分比。
b)蚀刻抑制剂
在本发明的蚀刻组合物中,蚀刻抑制剂通过调节过渡金属的蚀刻速度,来减少图案的临界尺寸损失(CD loss),提高工序利润,并成为具有适当的锥角的腐蚀断面图,可以为在分子内包含选自氧、硫及氮中的一种或两种以上的杂原子的杂环化合物,在本发明中记载的杂环化合物还包含单环式的杂环化合物及具有单环式的杂环和苯环的缩合结构的多环式杂环化合物。
作为具体例,本发明一实施例的杂环化合物可以为恶唑(oxazole),咪唑(imidazole)、吡唑(pyrazole)、三唑(triazole)、四唑(tetrazole),5-氨基四唑(5-aminotetrazole)、甲基四唑(methyltetrazole),哌嗪(piperazine)、甲基哌嗪(methylpiperazine)、羟乙基哌嗪(hydroxyethylpiperazine)、苯并咪唑(benzimidazole)、吲唑(benzpyrazole),甲基苯并三唑(tolutriazole)、氢甲基苯并三唑(hydrotolutriazole)或羟基甲基苯并三唑(hydroxytolutriazole),优选地,可以为选自四唑、5-氨基四唑及甲基四唑中的一种或两种以上。
相对于蚀刻组合物总重量,可包含0.01重量百分比至5重量百分比的本发明的蚀刻抑制剂,优选地,可包含0.1重量百分比至2重量百分比的本发明的蚀刻抑制剂。在包含小于0.01重量百分比的蚀刻抑制剂的情况下,存在如下问题:难以调节蚀刻速度,降低可调节锥角的能力,并且工序利润少,从而降低批量生产性,在包含大于5重量百分比的蚀刻抑制剂的情况下,减少蚀刻速度来存在非效率的问题。
c)螯合剂
在本发明的蚀刻组合物中,螯合剂与在进行蚀刻期间所产生的金属离子形成螯合物来激活,从而防止产生基于它们金属离子的反应,最终还在反复的蚀刻工序中可保持蚀刻特性。尤其,在铜层的情况下,在蚀刻组合物中大量残存铜离子的情况下,存在形成钝化膜来进行氧化,来未进行蚀刻的问题,但是当投入螯合剂时,可防止形成铜离子的钝化膜。并且,螯合剂可通过防止过氧化氢本身的分解反应,来增加蚀刻组合物的稳定性。因此,在蚀刻组合物中不添加螯合剂的情况下,在进行蚀刻期间氧化的金属离子被激活,从而可容易改变蚀刻组合物的蚀刻特性,并且,通过促进过氧化氢的分解反应,来可产生发热及爆发。
即,本发明实施例的螯合剂与当进行蚀刻工序时所产生的金属离子螯合而抑制过氧化氢的分解,当保管蚀刻组合物时,还起到提高稳定性的作用,并不特别限定,但是可以为在分子内包含氨基、羧酸基或膦酸基,具体地,可以为选自亚氨基二乙酸(iminodiaceticacid)、次氮基三乙酸(nitri lotriacetic acid)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid)、二乙基三硝基乙酸(diethylenetrinitri1aceticacid)、氨基三(亚甲基膦酸)(aminotris(methylenephosphonic acid))、(1-羟基乙烷-1,1-二基)双(膦酸)((1-hydroxyethane-l、1-diyl)bis(phosphonic acid))、乙二胺四(亚甲基膦酸)(ethylenediamine tetra(methylene phosphonic acid))、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)(Diethylenetri amine penta(methylenephosphonic acid)、丙氨酸(alanine)、谷氨酸(glutamic acid)、氨基丁酸(aminobutyric acid)及甘氨酸(glycin)中的一种或两种以上,优选地,可以为选自亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸及二乙基三硝基乙酸中的一种或两种以上。
相对于蚀刻组合物总重量,可包含0.1重量百分比至5重量百分比的本发明一实施例的螯合剂,优选地,可包含0.1重量百分比至3重量百分比。在包含小于0.1重量百分比的螯合剂的情况下,由于可非激活的金属离子量太小,从而降低抑制过氧化氢分解反应的能力,在包含大于5重量百分比的螯合剂的情况下,由于还形成螯合物,因此无法期待激活金属的作用,从而有可能成为非效率的问题。
本发明一实施例的蚀刻组合物可根据过渡金属或金属膜的种类还包含选自蚀刻添加剂、氟化合物及侧蚀抑制剂中的一种或两种以上。
d)蚀刻添加剂
上述蚀刻添加剂起到与过渡金属或金属相关的辅助氧化剂的作用,并改善锥形轮廓,作为上述蚀刻添加剂可使用无机酸,有机酸、无机酸盐、有机酸盐或它们的混合物。
作为具体的一例,无机酸可以为硫酸,硝酸或磷酸,有机酸可以为上述有机酸为乙酸、甲酸、丁酸、羟基乙酸、乙醇酸、草酸、丙二酸、戊酸、丙酸、酒石酸、葡糖酸、羟基乙酸或琥珀酸,无机酸盐及有机酸盐可以为硫酸盐或磷酸盐,硫酸盐可以为硫酸铵、过硫酸铵、硫酸钠、过硫酸钠、硫酸钾或过硫酸钾,硫酸盐可以为磷酸氢二钾(potassium hydrogenphosphate)、磷酸二氢钠(sodkun hydrogen phosphate)、磷酸氢二铵(ammonhim hydrogenphosphate)、硫酸氢铵、磷酸钠(sodhim phosphate)、过磷酸钠(sodium perphosphate)、磷酸钾(potasshim phosphate)、过磷酸钾(potasshim perphosphate)、磷酸铵(ammoniumphosphate)或过磷酸铵(ammonium perphosphate)等的磷酸盐(phosphate)。
优选地,在蚀刻特性改善效果方面上,蚀刻添加剂可以为磷酸盐,更具体地,可以为磷酸氢二铵、硫酸氢铵、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸铵、磷酸钾或它们的混合物。
相对于蚀刻组合物,可包含0.1重量百分比至5重量百分比的本发明的蚀刻添加剂,优选地,在基于使用蚀刻添加剂的尖锉改善效果及用于抑制降低蚀刻特性的方面上可包含0.1重量百分比至3重量百分比。
e)氟化合物
还可包含于本发明的蚀刻组合物的氟化合物作为双重金属膜的一例,当同时蚀刻铜/钼膜时,起到通过提高钼膜的蚀刻速度来减少尾长,并去除当蚀刻时必然产生的钼的残渣的作用。钼的尾部增加可减少亮度,并且若残渣残留于基板及下部膜,则导致电短路、接线不良、及减少亮度,因此需要必须去除。
本发明一实施例的氟化合物只要是解离而可产生F-或HF2 -的化合物均可,作为具体例,可以为选自HF,NaF、KF、A1F3、HBF4、NH4F、NH4HF2、NaHF2、KHF2及NH4BF4中的一种或两种以上,相对于蚀刻组合物总重量可包含0.01重量百分比至2重量百分比,优选地,作为金属残渣一例,在铜/钼膜中有效去除钼的残渣及用于抑制玻璃基板等的下部膜的蚀刻的方面上可包含0.01重量百分比至1重量百分比。上述氟化合物可以为0.01重量百分比。
f)侧蚀抑制剂
本发明一实施例的蚀刻组合物还可包含侧蚀抑制剂。为了控制侧蚀的蚀刻,以氟化合物及蚀刻抑制剂的含量进行调节,当由于这种调节可产生金属的残渣或降低蚀刻速度时还可追加侧蚀抑制剂。
尤其,当同时蚀刻金属双重膜时,作为一例,当同时进行铜/钼膜的蚀刻时,通常,为了控制钼膜的侧蚀,可减少蚀刻组合物内的氟化合物含量或可增加蚀刻抑制剂含量。
但是,在使氟化合物的含量变小的情况下,存在可产生钼的残渣的担忧,在增加蚀刻抑制剂的含量的情况下,显著减少铜的蚀刻速度,来难以进行蚀刻工序。对此,通过适用侧蚀抑制剂,来可防止产生钼膜的残渣或降低铜的蚀刻速度。
上述侧蚀抑制剂可以为在嘧啶和咪唑的缩合结构内包含一种以上选自氨基,羟基,羰基,以及甲基组成的组中的官能团的化合物。如上所述,在嘧啶和咪唑的缩合结构内包含一种以上选自氨基,羟基,羰基,以及甲基组成的组中的官能团,来对钼呈现优秀的吸附特性,从而侧蚀抑制效果大,作为其结果可呈现更优秀的蚀刻特性改善效果。
具体地,可以为腺嘌呤(adenine),鸟嘌呤(guanine),次黄嘌呤(hypoxan-thine)、黄嘌呤(xanthine),可可碱(theobromine),咖啡因(caffeine)、异鸟嘌呤(isoguanine)及尿酸(uric acid)等的嘌呤碱基(purine base),其中,可优选的是腺嘌呤,鸟嘌呤或异鸟嘌呤。
相对于组合物总重量,可包含0.01重量百分比至2重量百分比的上述侧蚀抑制剂,优选地,在基于使用侧蚀抑制剂的改善效果方面及减少蚀刻速度的方面上,可包含0.05重量百分比至2重量百分比。
g)水
在本发明的蚀刻组合物中并不特别限定水,优选地可以为去离子水,可更优选的是作为去除水中的离子的程度的非电阻值为18MQ/cm以上的去离子水。
能够以使蚀刻组合物的总重量成为100重量百分比的量包含上述水。
h)其它添加剂
为了提高蚀刻性能本发明的过渡金属膜的蚀刻组合物还可包含通常使用于蚀刻组合物的任意添加剂。作为上述添加剂,还可例举追加的双氧水稳定剂,蚀刻稳定剂,玻璃蚀刻抑制剂等。可使用它们中的独立的一种或混合两种以上使用。
在反复蚀刻工序而蚀刻组合物内的金属离子含量高的情况下,上述双氧水稳定剂起到抑制过氧化氢分解反应的作用。具体地,作为上述双氧水稳定剂可使用磷酸盐、乙二醇类、胺类或它们的混合物等。在蚀刻组合物包含上述双氧水稳定剂的情况下,相对于组合物的总重量,可包含0.1重量百分比至5重量百分比,优选地,可包含0.5重量百分比至3重量百分比。在包含小于0.1重量百分比的双氧水稳定剂的情况下,对过氧化氢分解反应的控制效果甚微,在包含大于5重量百分比的双氧水稳定剂的情况下,存在降低蚀刻功能的担忧。
当进行过渡金属或金属膜的蚀刻时,具有上述所涉及的组成的本发明的蚀刻组合物容易调节蚀刻速度,并且腐蚀断面图(etch profile)优秀,接线的直线性优秀。并且,可进行残渣的完全去除,来可用作用作薄膜晶体管液晶显示器栅极及源极/漏极电极用的过渡金属膜,尤其,可非常有用地用作包含铜的膜的蚀刻组合物。
进而,作为过氧化氢稳定剂通过包含己胺来蚀刻组合物的储存稳定性非常高,作为在蚀刻工序中产生的金属离子或过渡金属离子的浓度,甚至在7000ppm下未发生过氧化氢的分解,从而可进行稳定的蚀刻工序。
并且,本发明的蚀刻组合物通过包含己胺,来不蚀刻对pH及氟类化合物非常脆弱的氧化物半导体,从而保持氧化物半导体的电特性来将工序上的不良最小化,并且不需要用于保护半导体的绝缘性保护层(蚀刻挡止部),其结果还可节省原价,从而实惠。
并且,本发明的蚀刻组合物通过包含己胺,来利用于双重金属膜,尤其利用于铜/钼膜或铜/钛膜的蚀刻工序,从而与上述所提及的优点一同保护金属膜的界面来抑制界面过蚀刻,从而可实现稳定的工序。
其结果,可改善锥角、临界尺寸损失及蚀刻直线性等的蚀刻特性。由此,作为构成液晶显示装置的薄膜晶体管(Thin Film Transistor)的栅极、源极或漏极电极用金属材料使用双重金属膜或多重金属膜尤其使用铜/钼膜的情况下,上述蚀刻组合物,可有用地用作用于形成金属接线图案的蚀刻组合物。
本发明一实施例的蚀刻组合物作为可使用于金属膜的蚀刻的组合物,记载于本发明的金属膜均包含金属、非金属或过渡金属,优选地,可以为过渡金属,可独立包含金属或过渡金属,或可以为金属或多个过渡金属的混合金属。
具体地,可以为独立金属膜、金属合金膜或金属氧化膜,作为金属氧化膜的一例,可例举氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)等。
可适用本发明一实施例的蚀刻组合物的过渡金属或金属膜可以为包含选自由铜、钼、钛、铟、锌、锡、钨、银、金、铬、锰、铁、钴、镍及铌中的一种或两种以上的金属或过渡金属的膜,作为,具体地一例,可以为,铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜、铜/铟合金膜,优选地,可以为铜/钼合金膜。
本发明一实施例的铜/钼膜或铜/钼合金膜可以为由一种以上的铜(Cu)膜和一种以上的钼(Mo)膜和/或钼合金膜(Mo-alloy)相互层叠而成的多重膜,上述多重膜可包含Cu/Mo(Mo-alloy)双重膜、Cu/Mo(Mo-alloy)/Cu或Mo(Mo-alloy)/Cu/Mo(合金(alloy))的三重膜,可根据基板的物质、接合性适当地调节上述膜的顺序。
本发明一实施例的钼合金膜可由钼-钨(Mo-W)、钼-钛(Mo-Ti)、钼-铌(Mo-Nb)、钼-铬(Mo-Cr)或钼-钽(Mo-Ta)构成,上述钼膜或钼合金膜为以无残渣的方式进行有效的蚀刻可蒸镀成厚度为
Figure BDA0001316069660000131
可蒸镀成上述铜膜的厚度为
Figure BDA0001316069660000132
可根据通常的方法实施利用本发明的蚀刻组合物的金属膜的蚀刻方法。
具体地,可包括如下步骤来蚀刻金属膜,即,在上述金属膜上形成光敏抗蚀剂膜之后进行图案化的步骤;以及通过使用本发明的蚀刻组合物,来对形成有图案化的光敏抗蚀剂膜的上述金属膜进行蚀刻,此时,形成于上述基板上的金属膜可以为单一膜、双重金属膜或多重金属膜(多层金属膜),在双重金属膜或多重金属膜的情况下,并不特别限定其层叠顺序。
并且,上述蚀刻方法在基板和过渡金属膜之间,即,作为基板和过渡金属膜之间的一例,在铜/钼膜的情况下,可包括在基板和铜膜之间或基板和钼膜之间形成半导体结构物的步骤。
上述半导体结构物可以为液晶显示装置,等离子显示面板等显示装置用半导体结构物。具体地,上述半导体结构物可包含一层以上的选自电介质膜、导电膜及非晶质或多结晶等的硅膜中的膜,可根据通常的方法制备它们的半导体结构物。
以下,通过实施例对本发明进行详细说明。但是,以下实施例只是用于例示本发明,本发明的内容并不限定于以下实施例。
实施例1至实施例8及比较例1至比较例23
通过以记载于下列表1的成分含量混合各个成分,来制备了基于本发明的实施例1至实施例8及比较例1至比较例23的蚀刻组合物。
表1
Figure BDA0001316069660000141
Figure BDA0001316069660000151
HxA:正己胺、BA:正丁胺、PA:正戊胺、CHA:环己胺、HpA:正庚胺、IHA:异己胺、IBA:异丁胺、IPA:异戊胺、DeA:异戊胺、ATZ:5-氨基四唑、IDA:亚氨基二乙酸(iminodiaceticacid)、AP:磷酸氢二铵、AS:硫酸氢铵、MA:丙二酸、ABF:NH4BF4
当进行所制备的各个蚀刻组合物的蚀刻,为了得知根据所生成的金属离子浓度的过氧化氢的稳定性,利用在上述中制备的实施例1至实施例8及比较例1至比较例23的蚀刻组合物,来以喷雾方法进行了经时实验。
作为经时实验,利用以1.0重量百分比相同地保持在实施例1至实施例8及比较例1至比较例23中使用的胺的浓度的蚀刻组合物,来在可进行喷雾的装备(小型蚀刻ME-001(Mini-etcher ME-001))下进行。在蚀刻液中分别溶解1000ppm、2000ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、7000ppm的铜粉之后,在32℃温度下,以相同的排气状态保持喷雾,并测定了双氧水浓度变化。在存在排气的状态下进行喷雾的情况下,若经过时间,则水含量减少,从而需要增加双氧水含量,但是在因反应导致双氧水分解的情况下,双氧水含量减少。在双氧水含量减少的情况下,通过双氧水的分解,来作为有机物的蚀刻抑制剂和螯合剂分解,从而发生蚀刻特性变化。
表2
Figure BDA0001316069660000161
Figure BDA0001316069660000171
Figure BDA0001316069660000181
Figure BDA0001316069660000191
Figure BDA0001316069660000201
Figure BDA0001316069660000211
Figure BDA0001316069660000221
Figure BDA0001316069660000231
Figure BDA0001316069660000241
如表2示出,本发明的双氧水稳定剂通过防止过氧化氢的分解,来包含其的蚀刻组合物即使进行蚀刻的金属离子的浓度增加,也抑制过氧化氢的分解,从而具有如下优点:长时间保持蚀刻特性,由于稳定性高,从而即使处理量及处理时间增加,也不减少蚀刻速度,不降低蚀刻的均匀性。

Claims (8)

1.一种铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,包含:10重量百分比至30重量百分比的过氧化氢;0.01重量百分比至5重量百分比的蚀刻抑制剂;0.1重量百分比至5重量百分比的螯合剂;0.1重量百分比至5重量百分比的己胺以及作为余量的水;
所述蚀刻抑制剂为恶唑、咪唑、吡唑、三唑、四唑、氨基四唑、甲基四唑、苯并咪唑、苯并吡唑、甲基苯并三唑、氢甲基苯并三唑、羟基甲基苯并三唑、吲哚、嘌呤、吡啶、嘧啶、吡咯或吡咯啉。
2.根据权利要求1所述的铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,所述螯合剂在分子内包含氨基、羧酸基或膦酸基。
3.根据权利要求2所述的铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,所述螯合剂为选自亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸、二乙烯三腈五乙酸、氨基三(亚甲基膦酸)、(1-羟基乙烷-1,1-二基)双(膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸及甘氨酸中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,所述蚀刻组合物还包含选自蚀刻添加剂、氟化合物及侧蚀抑制剂中的一种或两种以上。
5.根据权利要求4所述的铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,所述蚀刻添加剂为无机酸、有机酸、无机酸盐、有机酸盐或它们的混合物。
6.根据权利要求5所述的铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,所述无机酸为硫酸、硝酸或磷酸,所述有机酸为乙酸、甲酸、丁酸、柠檬酸、乙醇酸、草酸、丙二酸、戊酸、丙酸、酒石酸、葡糖酸、羟基乙酸或琥珀酸,所述无机酸盐或有机酸盐为磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二铵、磷酸钾、过磷酸钾、磷酸铵或过磷酸铵。
7.根据权利要求4所述的铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,所述氟化合物为选自HF、NaF、KF、AlF3、HBF4、NH4F、NH4HF2、NaHF2、KHF2及NH4BF4中的一种或两种以上。
8.根据权利要求4所述的铜膜、铜/钼膜、铜/钛膜、铜/钼合金膜或铜/铟合金膜用蚀刻组合物,其特征在于,所述侧蚀抑制剂为选自腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤、可可碱、咖啡因、异鸟嘌呤及尿酸中的一种或两种以上。
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