CN108385109B - 蚀刻液组合物及利用其的显示装置用阵列基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供蚀刻液组合物及使用其的显示装置用阵列基板的制造方法，所述蚀刻液组合物是含银薄膜的蚀刻液组合物，其包含磷酸5.0～48.0重量％、硝酸2.0～9.0重量％、乙酸5.0～15.0重量％、硝酸铁0.1～5.0重量％和余量的水。
Description
技术领域
本发明涉及含银薄膜的蚀刻液组合物及利用其的显示装置用阵列基板的制造方法。
背景技术
随着正式步入信息化时代，处理并显示大量信息的显示装置领域得到急速发展，应对于此，开发了多种多样的平板显示器并受到关注。作为这样的平板显示装置的例子，可以举出液晶显示装置(Liquid Crystal Display device：LCD)、等离子体显示装置(PlasmaDisplay Panel device：PDP)、场发射显示装置(Field Emission Display device：FED)、有机发光元件(Organic Light Emitting Diodes：OLED)等。
例如，OLED由于元件本身发光且在低电压下也能够被驱动，因此已被快速地应用在便携设备等小型显示装置市场，而且随着显示装置的大画面化的趋势，当前状况是在大型TV等中商用化。当显示装置大画面化时，配线等会变长而配线电阻增大，因此要求能够降低电阻而实现显示装置的大型化和高分辨率的方法。
为了解决由电阻增大引起的信号延迟等问题，需要用使上述配线具有最小电阻率的材料来形成。作为这样的努力中的一环，关注通过将与其他金属相比具有低电阻率和高亮度、高导电率的银(Ag：电阻率约1.59μΩcm)膜、银合金膜或包含银膜或银合金膜的多层膜用于滤色器的电极、配线和反射膜等中来实现平板显示装置的大型化和高分辨率及低耗电等，并且要求用于这样的材料的蚀刻液。
在利用含银(Ag)薄膜的情况下，虽然在低分辨率显示装置中银的再吸附的发生没有成为问题，但是在高分辨率显示装置技术中，实际情况是银的再吸附突显问题。此外，以往包含磷酸、乙酸、硝酸的蚀刻液组合物(韩国注册公报第10-0579421号)的情况下，发生了粘度等问题。因此，在利用以往所使用的倾斜的蚀刻设备进行蚀刻工序的情况下，发生了产生上端部分与下端部分的侧蚀差异、即歪斜差异的问题。因而，实际情况是，要求开发能够改善这样的问题的蚀刻液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国注册专利公报第10-0579421号
发明内容
所要解决的课题
本发明是为了解决上述以往技术问题而提出的，其目的在于，提供一种在蚀刻包含银的金属膜时侧蚀(Side Etch；S/E)优异，不损伤下部数据配线的含银薄膜的蚀刻液组合物。此外，其目的在于，提供在维持蚀刻均匀性的同时能够进行微细蚀刻，改善银残渣和再吸附问题，改善在利用蚀刻设备(Etcher)进行蚀刻工序时上端部分与下端部分发生歪斜(skew)差异的问题的含银薄膜的蚀刻液组合物。
此外，本发明的目的在于，提供使用上述蚀刻液组合物的显示装置的制造方法。
解决课题的方法
本发明提供一种含银薄膜的蚀刻液组合物，其包含磷酸5.0～48.0重量％、硝酸2.0～9.0重量％、乙酸5.0～15.0重量％、硝酸铁0.1～5.0重量％和余量的水。
此外，本发明的目的在于，提供使用上述蚀刻液组合物的显示装置用阵列基板的制造方法。
发明效果
本发明作为为了解决上述以往技术问题而提出的发明，提供如下含银薄膜的蚀刻液组合物：在蚀刻包含银的金属膜时侧蚀(Side Etch；S/E)优异，不损伤下部数据配线，且在维持蚀刻均匀性的同时能够进行微细蚀刻，改善银残渣和再吸附问题和在利用蚀刻设备进行蚀刻工序时上端部分与下端部分发生歪斜差异的问题。
此外，本发明提供使用上述蚀刻液组合物的显示装置用阵列基板的制造方法。
附图说明
图1是表示用实施例1的蚀刻液组合物蚀刻含银薄膜的实验结果的照片。图1(A)是表示用实施例1的银蚀刻液组合物蚀刻含银薄膜后银的再吸附程度的扫描电子显微镜(SEM)照片，图1(B)是表示用实施例1的银蚀刻液组合物蚀刻含银薄膜后侧蚀(S/E)程度的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图2是表示用比较例7的蚀刻液组合物蚀刻含银薄膜的实验结果的照片。图2(A)是表示用比较例7的组合物蚀刻含银薄膜后银的再吸附程度的扫描电子显微镜(SEM)照片，图2(B)是表示用比较例7的组合物蚀刻含银薄膜后侧蚀(Side Etch；S/E)程度的扫描电子显微镜(SEM)照片。
具体实施方式
本发明提供一种含银薄膜的蚀刻液组合物，其包含磷酸5.0～48.0重量％、硝酸2.0～9.0重量％、乙酸5.0～15.0重量％、硝酸铁0.1～5.0重量％和余量的水。
本发明中，含银薄膜可以包含银或银合金的单层膜、或由上述单层膜和透明导电膜构成的多层膜，但不限于此。
本发明中，透明导电膜可以为选自由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)和/或氧化铟镓锌(IGZO)等组成的组中的一种以上，但不限于此。
本发明中，银合金可以包含银(Ag)、以及选自镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、锡(Sn)、钯(Pd)、钕(Nd)、铌(Nb)、钼(Mo)、镁(Mg)、钨(W)、镤(Pa)、铝(Al)和钛(Ti)中的一种以上，但不限于此。
本发明中，由单层膜和透明导电膜构成的多层膜可以为透明导电膜/银膜、透明导电膜/银合金膜、透明导电膜/银膜/透明导电膜、或透明导电膜/银合金膜/透明导电膜，但不限于此。上述透明导电膜/银膜/透明导电膜可以为a-ITO/AgX/a-ITO，但不限于此。
本发明中，所谓歪斜(skew)差的意思是上端部分与下端部分的侧蚀(Side Etch；S/E)差异，上端部分是指为了蚀刻而以倾斜的状态投入至蚀刻装置中的基板的上部，所谓下端部分是指形成倾斜的金属膜的末端部分。
本发明中，余量的水是以整体组合物总重量成为100重量％的方式而包含。
本发明的透明导电膜的特征在于，为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)和氧化铟镓锌(IGZO)。
本发明的蚀刻液所包含的磷酸(H3PO4)是用作主离解剂的成分，发挥使银(Ag)和透明导电膜氧化而进行湿式蚀刻的作用。其含量相对于蚀刻液组合物总重量可以为5～48重量％。在磷酸的含量低于上述范围的情况下，可能导致银的蚀刻速度降低和蚀刻轮廓的不良，发生使Ag再吸附增加的问题。在超过上述范围的情况下，存在如下缺点：透明导电膜的蚀刻速度降低，银的蚀刻速度变得过快，使上下部透明导电膜产生尖端(Tip)而在后续工序中成为问题。
本发明的蚀刻液所包含的硝酸(HNO3)是用作氧化剂的成分，发挥使银(Ag)和透明导电膜氧化而进行湿式蚀刻的作用。其含量相对于蚀刻液组合物总重量可以为2～9重量％。在硝酸的含量低于上述范围的情况下，发生银(Ag)和透明导电膜(比如，ITO等)的蚀刻速度降低，因此基板内的蚀刻均匀性(Uniformity)变得不良而可能产生斑纹。在硝酸超过上述范围的情况下，存在如下缺点：上下部透明导电膜的蚀刻速度加快，上下部透明导电膜发生底切(under cut)而在后续工序中成为问题。
本发明的蚀刻液所包含的乙酸(CH3COOH)是用作助氧化剂的成分，发挥使银(Ag)氧化而进行湿式蚀刻的作用。其含量相对于蚀刻液组合物总重量可以为5～15重量％。在乙酸的含量低于上述范围的情况下，可能存在因基板内的蚀刻速度不均匀而产生斑纹的问题。在超过上述范围的情况下，会导致产生气泡，如果基板内存在这样的气泡，则可能无法实现完全的蚀刻而在后续工序中引发问题，且可能发生Ag再吸附。
本发明的蚀刻液中的硝酸铁(Fe(NO3)3)是助氧化剂和用作Ag配体的成分，由于在湿式蚀刻时具有使对于薄膜的Ag再吸附减少的效果，因此发挥作为银再吸附改善剂的作用。此外，通过存在于银蚀刻液组合物，能够将金属膜的上端部分与下端部分的侧蚀差异，即上端部分与下端部分的歪斜差异最小化，以金属膜被均匀蚀刻的方式调节蚀刻速度。其含量相对于蚀刻液组合物总重量可以为0.1～5.0重量％。在硝酸铁的含量低于上述范围的情况下，基板内的蚀刻均匀性(Uniformity)可能降低，而且基板内可能局部地产生银残渣。在超过上述范围的情况下，蚀刻速度可能降低而无法达到期望的蚀刻速度，上部氧化铟膜产生尖端而在工序上成为问题。
本发明的蚀刻液不仅是银或银合金的单层膜，对于透明导电膜/银、透明导电膜/银合金的双层膜、由透明导电膜/银/透明导电膜构成的三层膜也能够一起蚀刻，并且可以进行如下2步骤蚀刻：用其他蚀刻液将上部透明导电膜蚀刻后，用本蚀刻液对银(银合金)和下部透明导电膜进行蚀刻。此外，可以用于如下工序：3步骤蚀刻，即用其他蚀刻液将上部透明导电膜蚀刻后，用本蚀刻液进行银(银合金)蚀刻，然后用其他蚀刻液对下部透明导电膜进行蚀刻。
在制造显示装置时，对于用作配线和反射膜的由银(Ag)或银合金形成的单层膜及由上述单层膜和透明导电膜构成的多层膜使用本发明的蚀刻液组合物的情况下，能够显示出对于图案部的配线和反射膜的微细蚀刻均匀性，也能够改善因平板(Pad)部的数据(Data)配线的损伤而发生的Ag再吸附问题。
本发明提供显示装置用阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：a)在基板上形成栅极配线的步骤；b)在包含上述栅极配线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氧化物半导体层的步骤；d)在上述氧化物半导体层上形成源电极和漏电极的步骤；及e)形成与上述漏电极连接的像素电极或反射膜的步骤，上述e)步骤包括在基板上形成含银(Ag)薄膜，且用上述本发明的含银薄膜的蚀刻液组合物进行蚀刻而形成像素电极或反射膜的步骤。
本发明中，通过上述制造方法制造的显示装置用阵列基板可以用于有机发光元件(OLED)或液晶显示装置(LCD)，但不限于此。
以下，利用实施例和比较例来更详细地说明本发明。但是，下述实施例仅用于例示本发明，本发明并不受下述实施例的限定，可以进行多种多样的修改和变更。本发明的范围根据后述的权利要求范围的技术思想来定义。
<实施例及比较例>银蚀刻液组合物制造
根据下述表1所示的组成和含量来制造各实施例1～实施例9及比较例1～比较例8的蚀刻液组合物10kg，并且以蚀刻液组合物总重量成为100重量％的方式包含余量的水。
[表1]
<实验例>
在基板上将银纳米线与外覆物质一起涂覆，在其上通过曝光、显影工序将光致抗蚀剂图案化，利用金刚石刀将该基板切割成500X 600mm而准备试片。
使用上述实施例1～9及比较例1～11的蚀刻液组合物进行如下形成测试。
实验例1：Ag蚀刻量评价
在喷射式蚀刻方式的实验设备(型号名：5.5ETCHER，Prowet公司)中分别放入上述实施例1～9及比较例1～11的银蚀刻液组合物，将温度设定为40℃而加热，然后当温度到达40±0.1℃时，进行上述试片的蚀刻工序。关于总蚀刻时间，实施100秒。如果放入基板且开始喷射而达到100秒的蚀刻时间，则取出且用去离子水清洗，然后利用热风干燥装置进行干燥，利用光致抗蚀剂剥离机(PR stripper)将光致抗蚀剂去除。清洗及干燥后，利用扫描电子显微镜(SEM；型号名：SU-8010，日立公司制造)进行蚀刻完成后的分析，并通过下述基准进行评价，将结果示于下述表2中。
[Ag蚀刻量评价基准]
◎：非常优秀(侧蚀(S/E)：≤0.4μm)
○：优秀(侧蚀(S/E)：≤0.5μm，>0.4μm)
△：良好(侧蚀(S/E)：≤0.6μm，>0.5μm)
Ⅹ：不良(侧蚀(S/E)：>0.6μm)
实验例2:Ag再吸附评价(平板部分析)
在喷射式蚀刻方式的实验设备(型号名：5.5ETCHER，Prowet公司)中分别放入上述实施例1～9及比较例1～11的银蚀刻液组合物，将温度设定为40℃而加热，然后当温度到达40±0.1℃时，进行上述试片的蚀刻工序。关于总蚀刻时间，实施100秒。如果放入基板且开始喷射而达到100秒的蚀刻时间，则取出且用去离子水清洗，然后利用热风干燥装置进行干燥，利用光致抗蚀剂剥离机(PR stripper)将光致抗蚀剂去除。清洗及干燥后，利用扫描电子显微镜(SEM；型号名：SU-8010，日立公司制造)，对于蚀刻完成后、主要在数据配线等裸露异种金属的部分或者因弯曲现象而可能发生摩擦的特定部位吸附有蚀刻后的银(Ag)的现象，通过整面观察进行分析，并通过下述基准进行评价，将其结果示于下述表2中。
[Ag再吸附评价基准]
◎：非常优秀(50个以下)
○：优秀(80个以下)
△：良好(100个以下)
Ⅹ：不良(超过100个)
实验例3:歪斜差异评价，与实验例2相同(相同地评价而进行平板部分析)
测定基板的上端部分与下端部分的侧蚀(S/E)差异(即，歪斜差)，除此以外，通过与上述实验例2相同的方法实施实验，并通过下述基准进行评价，将结果示于下述表2中。
[上端部分与下端部分的侧蚀差异(即，歪斜差)]
侧蚀(S/E)差异(≤0.1μm)：非常优秀
侧蚀(S/E)差异(≤0.15μm，>0.1μm)：优秀
侧蚀(S/E)差异(≤0.2μm，>0.15μm)：良好
侧蚀(S/E)差异(>0.2μm)：不良
[表2]
利用具有实施例1～9及比较例1～11的组成比的蚀刻液组合物对含银a-ITO/AgX/a-ITO薄膜进行蚀刻。其结果，实施例1～9的蚀刻液组合物在Ag蚀刻量、Ag再吸附、侧蚀(S/E)差异(歪斜差)方面均显示出优异的结果。特别是在实施例1的情况下，上端部分与下端部分的侧蚀(S/E)差异(歪斜差)为0.01μm，非常优异，且完全没有发生Ag再吸附(参照图1)。另一方面，在比较例1～8的蚀刻液组合物的情况下，确认到在Ag蚀刻量、Ag再吸附、上端部分与下端部分的侧蚀(S/E)差异(即，歪斜差)方面与实施例相比效果均显著降低。特别是在未包含硝酸铁的比较例7的情况下，上端部分与下端部分的侧蚀(S/E)差异(即，歪斜差)为0.45μm，是不良的，Ag再吸附量为300个以上，发生了再吸附问题(参照图2)。此外，没有使用硝酸铁而是使用其他硝酸盐的比较例9及比较例10的上端部分与下端部分的侧蚀(S/E)差异(即，歪斜差)为0.29及0.27μm，是不良的，而且再吸附为300个以上，发生了再吸附问题。此外，在过量添加磷酸的比较例11的情况下，虽然使用了硝酸铁，也发生了再吸附问题，下端部分与上端部分的Ag蚀刻量均为0.6μm以上，是不良的。
Claims (7)
1.一种倾斜的蚀刻设备用含银薄膜的蚀刻液组合物，其用于改善基板的上端部分与下端部分的侧蚀的用途，所述倾斜的蚀刻设备用含银薄膜的蚀刻液组合物包含磷酸5.0～48.0重量％、硝酸2.0～9.0重量％、乙酸5.0～15.0重量％、硝酸铁0.1～5.0重量％和余量的水。
2.根据权利要求1所述的倾斜的蚀刻设备用含银薄膜的蚀刻液组合物，其特征在于，所述含银薄膜包含银或银合金的单层膜、或由所述单层膜和透明导电膜构成的多层膜。
3.根据权利要求2所述的倾斜的蚀刻设备用含银薄膜的蚀刻液组合物，其特征在于，所述透明导电膜为选自氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)和氧化铟镓锌(IGZO)中的一种以上。
4.根据权利要求2所述的倾斜的蚀刻设备用含银薄膜的蚀刻液组合物，其特征在于，所述银合金包含银、以及选自由镍、铜、锌、锰、铬、锡、钯、钕、铌、钼、镁、钨、镤、铝和钛组成的组中的一种以上。
5.根据权利要求2所述的倾斜的蚀刻设备用含银薄膜的蚀刻液组合物，其特征在于，由所述单层膜和透明导电膜构成的多层膜为透明导电膜/银膜、透明导电膜/银合金膜、透明导电膜/银膜/透明导电膜、或透明导电膜/银合金膜/透明导电膜。
6.一种显示装置用阵列基板的制造方法，其包括：
a)在基板上形成栅极配线的步骤；
b)在包含所述栅极配线的基板上形成栅极绝缘层的步骤；
c)在所述栅极绝缘层上形成氧化物半导体层的步骤；
d)在所述氧化物半导体层上形成源电极和漏电极的步骤；及
e)形成与所述漏电极连接的像素电极的步骤，
所述e)步骤包括在基板上形成含银薄膜，且利用权利要求1所述的倾斜的蚀刻设备用含银薄膜的蚀刻液组合物进行蚀刻而形成像素电极或反射膜的步骤。
7.根据权利要求6所述的显示装置用阵列基板的制造方法，其特征在于，所述显示装置用阵列基板用于液晶显示装置或有机发光元件。
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