JP2009218601A - 薄膜トランジスタ液晶表示装置用エッチング組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄膜トランジスタ液晶表示装置用として、優れたプロファイルが形成できるゲート配線材料薄エッチング組成物を提供する。
【解決手段】エッチング組成物は、同一組成物を使用して、薄膜トランジスタ液晶表示装置の画素電極を構成する非晶質ITO及びTFTを構成するゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜を単一工程によって、下部膜であるAl−Ndのアンダーカット現象なしにエッチングして、優れたテーパーを得ることができると同時に、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜でも優れたプロファイルが形成できる効果がある。
【選択図】図1
【解決手段】エッチング組成物は、同一組成物を使用して、薄膜トランジスタ液晶表示装置の画素電極を構成する非晶質ITO及びTFTを構成するゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜を単一工程によって、下部膜であるAl−Ndのアンダーカット現象なしにエッチングして、優れたテーパーを得ることができると同時に、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜でも優れたプロファイルが形成できる効果がある。
【選択図】図1
Description
本発明は、薄膜トランジスタ液晶表示装置用のエッチング組成物に係り、より詳しくは、同一組成物を使用して、薄膜トランジスタ液晶表示装置の画素電極を構成する非晶質インジウムースズーオキサイドITO及び薄膜トランジスタ(TFT)を構成するゲート配線材料であるモリブデンMo/アルミニウムAl−ネオジムNd二重膜を単一工程によって、下部膜であるアルミニウムAl−ネオジムNdのアンダーカット現象なしにエッチングして、優れたテーパーを得ることができると同時に、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜でも優れたプロファイルが形成できる薄膜トランジスタ液晶表示装置用のエッチング組成物に関する。
エッチング工程は、究極的に、基板上に微細回路を形成する過程であって、現像工程によって形成されたフォトレジストパターンと同一金属パターンを形成する。
エッチング工程は、その方式によって、湿式エッチングと乾式エッチングに分けられるが、湿式エッチングは、金属等と反応して腐食させる酸系列の化学薬品を利用してフォトレジストパターンのない部分を溶かすものであって、乾式エッチングは、イオンを加速させ露出部位の金属を除去することによってパターンを形成するものである。
乾式エッチングは、湿式エッチングに比べて、異方性プロファイルを有して、エッチング制御力が優れる長所がある。ところが、装備が高価であって、大面積化が困難であり、エッチング速度が遅いために、生産性が低下される問題がある。
一方、湿式エッチングは、乾式エッチングに比べて、大量及び大型処理が可能であって、エッチング速度が速いために、生産性が高く、装備が低廉である長所がある。ところが、エッチング液及び純水使用量が多く、廃液量が多い問題がある。
一般的に、乾式エッチングをする場合、表面の一部硬化するフォトレジストを除去するために、プラズマアッシング工程が追加されることによって、装備価額、工程時間損失等の生産性低下及び製品競争力弱化の要因として作用されるために、実際の現場では、湿式エッチングを主に使用している実情である。
また、湿式エッチングに使用されるエッチング液より精密な微細回路が要求されることによって、エッチングしようとする金属の種類別に適用されている。
大韓民国特許出願第2000-0047933号及び米国特許第4,895,617号は、Al単一膜をエッチングするための燐酸、硝酸、酢酸、界面活性剤及び水を含むエッチング液に関して開示している。
また、大韓民国特許出願第2000-0047933号は、Al−Nd膜をエッチングするために、燐酸、硝酸、酢酸、水及びフッ素カボン系の界面活性剤を含むエッチング組成物に関して開示しており、大韓民国特許出願第2001-0030192号は、アルミニウム及びITOをエッチングするために、シュウ酸及び組成物のpHを3〜4.5に調節できる酸と塩酸、燐酸、硝酸を含むエッチング組成物に関して開示していて、大韓民国特許出願第2001-0065327号は、銀または、銀合金をエッチングするために、燐酸、硝酸、酢酸及びポタシウムオキシスルフェート(potassiumoxy sulfate)を含む配線用エッチング液に関して開示しており、大韓民国特許出願第2002-0010284号は、インジウムージンクーオキサイドIZOをエッチングするために、塩酸、酢酸、沮害剤及び水を含むエッチング組成物に関して開示している。
また、大韓民国特許出願第2002-0018354号は、ソース及びドレイン電極用Moまたは、Mo−W(モリブデンとタングステンの合金)をエッチングするために、燐酸、硝酸、酢酸、酸化調整剤及び水を含むエッチング組成物に関して開示している。
ところが、前記従来のエッチング液は、1つの金属膜だけをエッチングするための用途に適用されているために、装備と工程の効率性が低下される。従って、同時にいろいろの金属膜をエッチングするための組成物に関して研究されている。
前記のような研究によって、大韓民国特許出願第2000-0002886号及び大韓民国特許出願第2001-0072758号は、Mo/Alまたは、Mo/Al−Nd、Mo−W/Al−Ndの二重膜をエッチングするために、燐酸、硝酸、酢酸及び酸化調整剤を含むエッチング液に関して開示しており、大韓民国特許出願第2000-0013867号は、Mo/Al(Al−Nd)/Mo膜をエッチングするために、燐酸、硝酸、酢酸及び酸化調整剤を含むエッチング液に関して開示している。
また、大韓民国特許出願第2002-0017093号は、Mo/Al−Nd、Mo−W/Al−Nd、Mo/Al−Nd/Mo、Mo−W/Al−Nd/Mo−W、Mo単一膜及びMo−W単一膜に、全部適用できるエッチング液として、燐酸、硝酸、酢酸、モリブデンエッチング抑制剤(アンモニウム塩)及び水を含むエッチング液に関して開示している。
ところが、前記のような従来技術は、薄膜トランジスタ液晶表示装置のTFTを構成する画素電極とゲート及びソース/ドレイン電極用金属膜を多重層構造にする場合には、好ましいプロファイルが得難く、好ましいプロファイルを得るためには、湿式エッチングと乾式エッチングを同時に繰り返して適用することが要求された。しかし、このような湿式エッチング及び乾式エッチングを同時に使用することは、工程の面倒による生産性の低下及び費用の増加のため、不利という問題がある。
前記のような従来技術の問題を解決するために、本発明は、同一組成物を使用して、湿式工程だけで薄膜トランジスタ液晶表示装置のTFTを構成するゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜で、下部膜であるAl−Ndのアンダーカット現象のない、優れたテーパーを得ると同時に、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜と画素電極の非晶質ITOでも、優れたプロファイルが形成できるエッチング組成物及びこれを利用した薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、同一エッチング組成物を使用して、薄膜トランジスタ液晶表示装置のTFTを構成するゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜とソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜及び画素電極の非晶質ITOに適用して、優れたエッチング効果が現れることによって、装備の効率性の増大及び原価節減の可能なエッチング組成物及びこれを利用した薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法を提供する。
本発明のまた他の目的は、湿式エッチング後、追加の乾式エッチングを実施しなくても、湿式エッチングだけでゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜とソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜に適用して、優れたエッチング効果が現れることによって、工程が単純化できて、原価節減及び生産性の向上に効果的なエッチング組成物及びこれを利用した薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法を提供する。
本発明のまた他の目的は、エッチング組成物の表面張力を低めて、エッチング組成物がよく広がるようにすることによって、大型基板で、エッチング均一性を向上させるエッチング組成物及びこれを利用した薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法を提供する。
前記目的を達成するために、本発明は、
a)燐酸55ないし80重量%;
b)硝酸3ないし15重量%;
c)酢酸5ないし20重量%;
d)燐酸塩0.5ないし10重量%;
e)塩素系化合物0.1ないし5重量%;
f)アゾール系化合物0.01ないし4重量%;及び
g)残量の水
を含む薄膜トランジスタ液晶表示装置のエッチング組成物を提供する。
また、本発明は、前記エッチング組成物でエッチングする段階を含む薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法を提供する。
a)燐酸55ないし80重量%;
b)硝酸3ないし15重量%;
c)酢酸5ないし20重量%;
d)燐酸塩0.5ないし10重量%;
e)塩素系化合物0.1ないし5重量%;
f)アゾール系化合物0.01ないし4重量%;及び
g)残量の水
を含む薄膜トランジスタ液晶表示装置のエッチング組成物を提供する。
また、本発明は、前記エッチング組成物でエッチングする段階を含む薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法を提供する。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の薄膜トランジスタ液晶表示装置のエッチング組成物は、燐酸55ないし80重量%、硝酸3ないし15重量%、酢酸5ないし20重量%、燐酸塩0.5ないし10重量%、塩素系化合物0.1ないし5重量%、アゾール系化合物0.01ないし4重量%及び残量の水を含むことを特徴とする。
本発明に使用される燐酸、硝酸、酢酸及び水は、半導体工程用に使用可能な純度のものを使用することが好ましくて、市販されるものを使用したり、工業用等級を当業界に、通常的に公示された方法によって精製して使用することもできる。
本発明に使用される前記a)の燐酸は、アルミニウムオキサイドAl2O3を分解する作用をする。
前記燐酸は、エッチング組成物に、望ましくは、55ないし80重量%を含んで、さらに望ましくは、66ないし75重量%を含む。その含量が、前記範囲内の場合には、硝酸とアルミニウムが反応して形成されたアルミニウムオキサイドが適切に分解されエッチング速度が速くなって、生産性が向上される効果がある。
本発明に使用される前記b)の硝酸は、アルミニウムと反応してアルミニウムオキサイドを形成させる。
前記硝酸は、エッチング組成物に、望ましくは、3ないし15重量%を含んで、さらに望ましくは、5ないし10重量%を含む。その含量が、前記範囲内の場合には、上部膜であるMo膜及び下部膜であるAl−Nd膜で構成されたゲート金属膜と異なる層等間の選択比が効果的に調節できるという効果があって、特に、前記硝酸が3重量%未満である場合には、Mo/Al−Nd二重膜で、アンダーカット現象が発生される問題がある。
本発明に使用される前記c)の酢酸は、反応速度を調節する緩衝剤の作用をする。
前記酢酸は、エッチング組成物に、望ましくは、5ないし20重量%を含んで、さらに望ましくは、8ないし15重量%を含む。その含量が、前記範囲内の場合には、反応速度を適切に調節して、エッチング速度を向上させ、このことによって、生産性を向上させる効果がある。
本発明に使用される前記d)の燐酸塩は、モリブデンのエッチング速度を調節して、硝酸から酸化されたアルミニウムオキサイドを分解させる。
前記燐酸塩は、PO4 3-に解離される化合物を使用することが好ましくて、具体的に、NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4、KH2PO4、K2HPO4、K3PO4、CA(H2PO4)2、Ca2HPO4または、Ca3PO4等を使用して、望ましくは、(NH4)H2PO4または、KH2PO4を使用する。
前記燐酸塩は、エッチング組成物に、望ましくは、0.5ないし10重量%を含んで、さらに望ましくは、1ないし5重量%を含む。その含量が、前記範囲内の場合には、Mo/Al−Nd二重膜で、下部膜であるAl−Ndのアンダーカット現象が発生しないだけではなく、同時にMo単一膜でも、優れたプロファイルを形成する効果がある。
本発明に使用される前記e)の塩素系化合物は、非晶質ITOのエッチング速度を調節して、Mo単一膜とMo/Al−Nd二重膜のエッチング速度を調節する作用をする。
前記塩素系化合物は、HCl、NH4Cl、KClまたは、FeCl3等を使用して、望ましくは、NH4Clまたは、KClを使用する。
前記塩素系化合物は、エッチング組成物に、望ましくは、0.1ないし5重量%を含んで、さらに望ましくは、0.5ないし2重量%を含む。その含量が、前記範囲内の場合には、Mo/Al−Nd二重膜の下部膜であるAl−Ndのアンダーカット現象が発生しないだけではなく、同時に非晶質ITOとMo単一膜でも、優れたプロファイルを形成して、エッチング速度を調節する効果がある。
本発明に使用される前記f)のアゾール系化合物は、Mo単一膜とMo/Al−Nd二重膜のエッチング速度を調節して、傾斜角が60°以下の好ましいプロファイルを有して、クリティカルディメンション(CD:critical dimension)の変化を小さくして、工程上のマージンを高める作用をする。
前記アゾール系化合物は、ベンゾトリアゾール、アミノ安息香酸、アミノベンズアミド、2-アミノ-5-ニトロ安息香酸、ベンゾアジミド、メチルベンゾトリアゾール、アミノテトラゾール、メチルアミノベンゾエート、ベンゾトリアゾールカルボン酸、CobraTec98、CobraTec99または、CobraTec928等が使用できて、望ましくは、アミノテトラゾールを使用する。
前記アゾール系化合物は、エッチング組成物に、望ましくは、0.01ないし4重量%を含んで、さらに望ましくは、0.05ないし1重量%を含む。その含量が、前記範囲内の場合には、Mo単一膜とMo/Al−Nd二重膜のエッチング速度を調節すると同時に、モリブデンのエッチング速度を調節して、階段型テーパープロファイルを有する現象を防いで、Mo/Al−Nd二重膜で、優れたプロファイルを形成する。
本発明に使用される前記g)の水は、エッチング組成物に残量として含まれ、硝酸とアルミニウムが反応して生成されたアルミニウムオキサイドを分解して、エッチング組成物を希釈する作用をする。
前記水は、望ましくは、残量のイオン交換樹脂を通じてろ過した純水を使用して、さらに望ましくは、特に、比抵抗が18メガーオーム(MΩ・cm)以上の超純水を使用する。
また、本発明は、前記のような成分で構成されるエッチング組成物でエッチングする段階を含む薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法を提供する。本発明の薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法で、前記のようなエッチング組成物を利用したエッチング工程前後には、薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法に適用される通常的な工程が適用される。
本発明の薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造方法は、前記のような成分を含む本発明のエッチング組成物を使用して、湿式エッチング後、追加の乾式エッチングを実施しなくても同一組成物を使用して、湿式工程だけで、薄膜トランジスタ液晶表示装置のTFTを構成する画素電極である非晶質ITOとゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜を、下部膜であるAl−Ndのアンダーカット現象なしに、優れたテーパーを得ることによって、後続工程時、傾斜面で断線される不良を防げると同時に、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜でも、逆テーパー現象を防いで、上/下層が段落される不良を防げる長所がある。また、同一エッチング組成物を使用して、画素電極である非晶質ITOとゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜と、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜に適用することによって、工程の単純化、装備の効率性の増大及び原価節減が可能であるだけではなく、エッチング組成物の表面張力を低めて、エッチング組成物がよく広がるようにすることによって、大型基板で、エッチング均一性を増加させる効果がある。
本発明によるエッチング組成物は、湿式エッチング後、追加の乾式エッチングを実施しなくても、同一組成物を使用して、湿式エッチングだけで 薄膜トランジスタ液晶表示装置のTFTを構成する画素電極である非晶質ITOとゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜を、下部膜であるAl−Ndのアンダーカット現象なしに、優れたテーパーを得ることができると同時に、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜でも、優れたプロファイルが形成できる長所がある。また、同一エッチング組成物を使用して、画素電極である非晶質ITOとゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜、ソース/ドレイン配線材料であるMo単一膜に適用することによって、工程の単純化、装備の効率性の増大及び原価節減の効果がある。
以下、本発明の理解のために、望ましい実施例を提示するが、下記の実施例は、本発明を例示するだけであって、本発明の範囲が下記の実施例に限られるのではない。
実施例1
燐酸65重量%、硝酸8重量%、酢酸12重量%、燐酸塩2重量%、塩素系化合物1重量%、アゾール系化合物0.1重量%及び残量の水を均一に混合してエッチング組成物を製造した。
燐酸65重量%、硝酸8重量%、酢酸12重量%、燐酸塩2重量%、塩素系化合物1重量%、アゾール系化合物0.1重量%及び残量の水を均一に混合してエッチング組成物を製造した。
比較例1〜6
前記実施例1の成分と組成比のうち、変更された一部を除いては、前記実施例1と同一方法によって実施してエッチング組成物を製造した。
前記実施例1の成分と組成比のうち、変更された一部を除いては、前記実施例1と同一方法によって実施してエッチング組成物を製造した。
前記実施例1及び比較例1ないし比較例6で製造したエッチング組成物の性能は、下記のような方法によって実施して、その結果を図1ないし図9及び 下記の表2に示している。
ガラス基板上に、Mo/Al−Nd二重膜及びMo単一膜を、スパッタリングによって形成させた後、フォトレジストをコーティングして、現像によってパターンを形成させた試験片に、前記実施例1及び比較例1ないし比較例6で製造したエッチング組成物をスプレーして、エッチング処理した。エッチング後、断面を走査電子顕微鏡(SEM、S−4100、HITACHI社)で観察してエッチング組成物の性能を評価した。
前記表2により、本発明によって製造された実施例1のエッチング組成物は、比較例1ないし比較例6と比較すると、Mo/Al−Nd二重膜とMo単一膜及び非晶質ITO単一膜で、全部が優れたエッチング効果が現れることを確認した。
また、エッチング断面の走査電子顕微鏡写真である図1ないし図3に示したように、本発明によって製造した実施例1のエッチング組成物を適用した 非晶質ITO単一膜(図1)では、30°〜60°の優れたプロファイルを形成することを確認して、Mo単一膜(図2)に適用した場合には、アンダーカット現象がなく、45°〜70°(確認要望)の優れたプロファイルを形成することを確認した。さらに、Mo/Al−Nd二重膜(図3)に適用した場合にも、アンダーカット現象が発生しないことを確認した。
一方、燐酸塩を使用してない比較例1及び燐酸を65重量%未満で使用した比較例2の場合にも、図4及び図5に示したように、Mo/Al−Nd二重膜でアンダーカット現象が発生しており、Mo単一膜でも、プロファイル形成が不良であることを確認した。また、硝酸を3重量%未満で使用した比較例3の場合にも、図6に示したように、ゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜でアンダーカット現象が発生して、Mo単一膜でも、エッチング速度が速くなる。従って、クリティカルディメンションCDの変化が大きくなって、工程管理に困難性を有する。さらに、酢酸を20重量%を超過する量で使用した比較例4の場合、図7に示したように、ゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜で、アンダーカット現象が発生したことを確認した。
また、アゾール系化合物を使用してない比較例5及び4重量%を超過する量で使用した比較例6の場合にも、図8及び図9に示したように、ゲート配線材料であるMo/Al−Nd二重膜で、アンダーカット現象が発生することを確認した。
前述したような結果により、本発明によるエッチング組成物は、従来のエッチング組成物を利用する場合より、優れたステップカバレッジを形成することができる。
Claims (1)
- a)燐酸55ないし80重量%;
b)硝酸3ないし15重量%;
c)酢酸5ないし20重量%;
d)燐酸塩0.5ないし10重量%;
e)塩素系化合物0.1ないし5重量%;
f)アゾール系化合物0.01ないし4重量%;及び
g)残量の水
を含む薄膜トランジスタ液晶表示装置用エッチング組成物。
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KR101236133B1 (ko) | 금속 식각액 조성물 |
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Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111024 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120314 |