JP2013509703A - エッチング液組成物 - Google Patents
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Abstract
Ｉｎ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物は、組成物の総重量に対し、４５〜７０重量％のリン酸、２〜１０重量％の硝酸、５〜２５重量％の酢酸、０．０１〜３重量％の含フッ素化合物、０．１〜５重量％のリン酸塩、及び残量の水を含む。
Description
本発明はフラットパネル表示装置の構成成分のうち、インジウム（Ｉｎ）を含む画素電極、アルミニウム（Ａｌ）を含むソース／ドレイン電極、及びモリブデン（Ｍｏ）を含む緩衝膜を一括してエッチングすることができるＩｎ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物、前記エッチング液組成物を用いるフラットパネル表示装置用アレイ基板の製造方法、並びにそれによって製造されるフラットパネル表示装置用アレイ基板に関する。
フラットパネル表示装置において、基板上に金属配線を形成する過程は、通常にスパッタリングで金属膜を形成する工程、金属膜上にフォトレジストを塗布、露光及び現像して選択的な領域にフォトレジストを形成する工程、並びに金属膜をエッチングする工程からなる。また、個別的な単位工程前後の洗浄工程などを含む。このようなエッチング工程は、フォトレジストをマスクとして用いて選択的な領域に金属膜を残す工程を意味する。エッチング工程では、通常にプラズマなどを用いた乾式エッチング又はエッチング液を用いる湿式エッチングが用いられる。
一方、フラットパネル表示装置において、画素電極としてインジウムを主成分とする透明伝導膜が主に用いられる。また、ソース／ドレイン電極として、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜、特にＡｌ−Ｌａ−Ｘ（Ｘは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃａ、Ｔｅ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｐｔ及びＣよりなる群から選ばれる１種又は２種以上である。）形態のアルミニウム合金膜が主に用いられる。また、ソース／ドレイン電極の上部及び下部には、緩衝作用をする緩衝膜としてモリブデン膜又はモリブデンを主成分とする合金膜が主に用いられる。
従来、フラットパネル表示装置の画素電極、ソース／ドレイン電極及び緩衝膜をエッチングするためには、電極ごとに異なるエッチング液組成物を用いなければならなかった。例えば、特許文献１には画素電極であるインジウムスズ酸化物用のエッチング液が開示されている。また、特許文献２にはソース／ドレイン電極であるアルミニウム、ニッケル、及び添加金属からなる単一金属合金膜用のエッチング液組成物が開示されている。
しかし、画素電極、ソース／ドレイン電極及び緩衝膜をそれぞれエッチングするために互いに異なるエッチング液組成物を用いると、エッチング工程が複雑になり、非経済的であるという問題が生じる。
本発明の目的は、画素電極、ソース／ドレイン電極、及び緩衝膜を含む三重膜を一括して湿式エッチングすることができるＩｎ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、均一なエッチング特性を持つＩｎ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、前記エッチング液組成物を用いるフラットパネル表示装置用アレイ基板の製造方法及びそれによって製造されるフラットパネル表示装置用アレイ基板を提供することである。
本発明は、組成物の総重量に対し、４５〜７０重量％のリン酸、２〜１０重量％の硝酸、５〜２５重量％の酢酸、０．０１〜３重量％の含フッ素化合物、０．１〜５重量％のリン酸塩、及び残量の水を含むことを特徴とする、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウム（Ａｌ）及びモリブデン（Ｍｏ）を含む三重膜用のエッチング液組成物を提供する。
また、本発明は、前記エッチング液組成物を用いて、ＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜をエッチングする工程を含むことを特徴とする、フラットパネル表示装置用アレイ基板の製造方法を提供する。
また、本発明は、前記エッチング液組成物を用いて形成された画素電極、ソース／ドレイン電極、及び緩衝膜を含むことを特徴とする、フラットパネル表示装置用アレイ基板を提供する。
前記において、フラットパネル表示装置用アレイ基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板であってもよい。
本発明のエッチング液組成物は、画素電極としてインジウムを主成分とする透明伝導膜と、ソース／ドレイン電極として使われるアルミニウム又はアルミニウム合金膜、特にＡｌ−Ｌａ−Ｘ（Ｘは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃａ、Ｔｅ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｐｔ及びＣからなる群から選ばれる１種又は２種以上である。）形態のアルミニウム合金膜と、緩衝作用をするモリブデン膜又はモリブデンを主成分とする合金膜とからなる三重膜を一括してエッチングすることができる。また、本発明のエッチング液組成物は、金属膜の上部のカール現象を根本的に解決して均一なエッチング特性を示す。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウム（Ａｌ）及びモリブデン（Ｍｏ）を含む三重膜用のエッチング液組成物は、リン酸、硝酸、酢酸、含フッ素化合物、リン酸塩及び残量の水を含む。
本発明のエッチング液組成物に含まれるリン酸は主酸化剤であって、組成物の総重量に対し、４５〜７０重量％の割合で含まれることができ、５０〜６０重量％の割合で含まれることがより好ましい。前述した範囲を満足すれば、モリブデンを含む金属膜とアルミニウムを含む金属膜とをエッチングすることが可能であり、エッチング速度を調節することが容易となり、均一なエッチング特性を得ることができる。
本発明のエッチング液組成物に含まれる硝酸は補助酸化剤であって、組成物の総重量に対し、２〜１０重量％の割合で含まれることができ、３〜９重量％の割合で含まれることがより好ましい。前述した範囲を満足すれば、前記リン酸と共にモリブデンを含む金属膜とアルミニウムを含む金属膜とをエッチングすることが可能であり、エッチング速度、サイドエッチ及びテーパー角の調節が容易になる。
本発明のエッチング液組成物に含まれる酢酸は反応速度を調節する緩衝剤であって、組成物の総重量に対し、５〜２５重量％の割合で含まれることができ、１０〜２０重量％の割合で含まれることがより好ましい。前述した範囲を満足すれば、反応速度を適切に調節してエッチング速度を向上することができる。
本発明のエッチング液組成物に含まれる含フッ素化合物は、組成物の総重量に対し、０．０１〜３重量％の割合で含まれることができ、０．０５〜１重量％の割合で含まれることがより好ましい。前述した範囲に含まれれば、酸化したアルミニウムを含む金属膜、モリブデンを含む金属膜、及びインジウム（Ｉｎ）を含む金属膜をエッチングすることができる。
前記含フッ素化合物は、フッ素イオン又は多原子フッ素イオンに解離可能な化合物である。前記含フッ素化合物は、フッ化アンモニウム、フッ化ナトリウム、フッ化リン酸、重フッ化アンモニウム、重フッ化ナトリウム、及び重フッ化リン酸からなる群から選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。
本発明のエッチング液組成物に含まれるリン酸塩は、モリブデンを含む金属膜及びアルミニウムを含む金属膜のエッチング速度調節剤であって、組成物の総重量に対し、０．１〜５重量％の割合で含まれることができ、０．５〜３重量％の割合で含まれることがより好ましい。前述した範囲に含まれれば、モリブデンを含む金属膜及びアルミニウムを含む金属膜のエッチング速度を調節することが容易となり、均一なエッチング特性を得ることができる。
前記リン酸塩としては、リン酸アンモニウム塩、リン酸アルカリ金属塩及びリン酸アルカリ土金属塩などを挙げることができる。具体的な例としては、リン酸アンモニウム（Ammonium hydrogen phosphate）、リン酸二水素カリウム（potassium dihydrogen phosphate）などを挙げることができ、これらは１種の単独で又は２種以上が混合されて用いられることができる。
本発明のエッチング液組成物に含まれる水は脱イオン水を意味し、半導体工程用が用いられ、好ましくは１８ＭΩ／ｃｍ以上の水が用いられる。前記水は、本発明のエッチング液組成物の総重量が１００重量％となるように残量で含まれる。
本発明のエッチング液組成物は、前述した成分の外に、エッチング調節剤、界面活性剤、金属イオン封鎖剤及び腐食防止剤からなる群から選ばれる１種又は２種以上をさらに含むことができる。
本発明において、前記ＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜としては、ＩＴＯ膜、アルミニウムを含む金属膜及びモリブデンを含む金属膜でなる三重膜を含むことができる。前記アルミニウムを含む金属膜はアルミニウム膜又はアルミニウム合金膜であることが好ましい。前記アルミニウム合金膜は、Ａｌ−Ｌａ−Ｘ合金からなり、ＸはＭｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃａ、Ｔｅ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｐｔ及びＣからなる群から選ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。
本発明は、画素電極としてインジウムを主成分とする透明伝導膜、つまりＩＴＯと、ソース／ドレイン電極に使われるアルミニウム又はアルミニウム合金膜、特にＡｌ−Ｌａ−Ｘ（Ｘは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃａ、Ｔｅ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｐｔ及びＣからなる群から選ばれる１種又は２種以上である。）形態のアルミニウム合金膜と、緩衝作用をするモリブデン膜又はモリブデンを主成分とする合金膜とからなる三重膜に一層効果的である。
以下、実施例及び試験例に基づいて本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明の範囲が下記の実施例及び試験例に限定されるものではない。
（実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例３：エッチング液組成物の製造）
下記表１に記載された成分及び組成比でエッチング液組成物が１８０ｋｇとなるように、実施例１〜実施例５及び比較例１〜比較例３の組成物を製造した。
下記表１に記載された成分及び組成比でエッチング液組成物が１８０ｋｇとなるように、実施例１〜実施例５及び比較例１〜比較例３の組成物を製造した。
（試験例：エッチング液組成物の特性評価）
ガラス上にＩＴＯ／Ａｌ−Ｌａ−Ｎｉ／Ｍｏからなる三重膜が蒸着され、一定の形状にフォトレジストがパターニングされた基板を用いた。噴射式エッチング方式の実験装置（モデル：ＥＴＣＨＥＲ（ＴＦＴ）、ＳＥＭＥＳ社製）内に前記実施例１〜５及び比較例１〜３のエッチング液組成物を入れ、温度を４０℃にセットして加温した。その後、温度が４０±０．１℃に到逹した後、エッチング工程を行った。総エッチング時間をＥＰＤを基準として６０％を与えて実施した。試片を入れて噴射を始め、エッチングが完了すれば、取り出して脱イオン水で洗浄した後、熱風乾燥装置を用いて乾燥し、フォトレジスト（ＰＲ）剥離器（ｓｔｒｉｐｐｅｒ）でフォトレジストをとり除いた。洗浄及び乾燥の後、電子走査顕微鏡（ＳＥＭ）（モデル：Ｓ−４７００、ＨＩＴＡＣＨＩ社製）を用いて、エッチングプロファイルの傾斜角、サイドエッチ（ＣＤ（critical dimension））損失、エッチング残留物及び下部膜の損傷を評価し、その結果を表２及び図１〜６に示した。
ガラス上にＩＴＯ／Ａｌ−Ｌａ−Ｎｉ／Ｍｏからなる三重膜が蒸着され、一定の形状にフォトレジストがパターニングされた基板を用いた。噴射式エッチング方式の実験装置（モデル：ＥＴＣＨＥＲ（ＴＦＴ）、ＳＥＭＥＳ社製）内に前記実施例１〜５及び比較例１〜３のエッチング液組成物を入れ、温度を４０℃にセットして加温した。その後、温度が４０±０．１℃に到逹した後、エッチング工程を行った。総エッチング時間をＥＰＤを基準として６０％を与えて実施した。試片を入れて噴射を始め、エッチングが完了すれば、取り出して脱イオン水で洗浄した後、熱風乾燥装置を用いて乾燥し、フォトレジスト（ＰＲ）剥離器（ｓｔｒｉｐｐｅｒ）でフォトレジストをとり除いた。洗浄及び乾燥の後、電子走査顕微鏡（ＳＥＭ）（モデル：Ｓ−４７００、ＨＩＴＡＣＨＩ社製）を用いて、エッチングプロファイルの傾斜角、サイドエッチ（ＣＤ（critical dimension））損失、エッチング残留物及び下部膜の損傷を評価し、その結果を表２及び図１〜６に示した。
表２を参照すると、実施例１〜実施例５のエッチング液組成物によりエッチングされた金属膜は、エッチングプロファイルが優秀であり、下部膜損傷及び残渣がないエッチング特性を示した。しかし、比較例１〜３のエッチング液組成物によりエッチングする場合、エッチングプロファイルが良好でなく、モリブデン膜の未エッチング、残渣及び下部膜損傷がある良好でない結果を得た。
図１は実施例２のエッチング液組成物によりエッチングされた金属膜のエッチングプロファイルを示す写真である。図２は実施例２のエッチング液組成物によりエッチングされた金属膜の残渣の有無を示す写真である。図３は比較例１のエッチング液組成物によりエッチングされた金属膜の下部Ｍｏのエッチングプロファイルを示す写真である。図４は比較例１のエッチング液組成物によりエッチングされた金属膜のストリップ以後を示す写真である。図５は比較例２のエッチング液組成物によりエッチングされた金属膜の上部ＩＴＯのエッチングプロファイルを示す写真である。図６は比較例２のエッチング液組成物によりエッチングされた金属膜の下部Ｍｏを示す写真である。
図１〜図６に示すように、実施例２のエッチング液組成物により金属膜をエッチングすれば、エッチングプロファイルが優秀であり、残渣がないことが分かる。一方、比較例１のエッチング液組成物により金属膜をエッチングすれば、下部のモリブデン膜がエッチングされないことが分かる。また、比較例２のエッチング液組成物により金属膜をエッチングすれば、上部膜であるＩＴＯにはチップ（ｔｉｐ）が発生し、下部膜のモリブデンにはアンダーカットが発生することが分かる。
Claims (10)
- 組成物の総重量に対し、４５〜７０重量％のリン酸、２〜１０重量％の硝酸、５〜２５重量％の酢酸、０．０１〜３重量％の含フッ素化合物、０．１〜５重量％のリン酸塩、及び残量の水を含むことを特徴とする、ＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物。
- 前記含フッ素化合物は、フッ化アンモニウム、フッ化ナトリウム、フッ化リン酸、重フッ化アンモニウム、重フッ化ナトリウム、及び重フッ化リン酸からなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする、請求項１に記載のＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物。
- 前記リン酸塩は、リン酸アンモニウム及びリン酸二水素カリウムからなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする、請求項１に記載のＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物。
- 前記ＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜は、ＩＴＯ膜、アルミニウムを含む金属膜、及びモリブデンを含む金属膜からなる三重膜であることを特徴とする、請求項１に記載のＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物。
- 前記アルミニウムを含む金属膜は、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜であることを特徴とする、請求項４に記載のＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物。
- 前記アルミニウム合金膜は、Ａｌ−Ｌａ−Ｘ合金からなり、ＸはＭｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃａ、Ｔｅ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｐｔ及びＣからなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする、請求項５に記載のＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜用のエッチング液組成物。
- 請求項１に記載のエッチング液組成物を用いて、前記ＩＴＯ、Ａｌ及びＭｏを含む三重膜をエッチングする工程を含むことを特徴とする、フラットパネル表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記フラットパネル表示装置用アレイ基板は、薄膜トランジスタアレイ基板であることを特徴とする、請求項７に記載のフラットパネル表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 請求項１に記載のエッチング液組成物を用いて形成された画素電極、ソース／ドレイン電極、及び緩衝膜を含むことを特徴とする、フラットパネル表示装置用アレイ基板。
- 薄膜トランジスタアレイ基板であることを特徴とする、請求項９に記載のフラットパネル表示装置用アレイ基板。
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