KR100415319B1 - 투명도전막의 에칭액 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치등의 제조공정에서 투명도전막인 ITO막의 패턴에칭을 위해 사용되는 투명도전막(ITO)의 에칭액 조성물에 관한 것으로서, 에칭액 주성분이 MHSO₄(M=K 또는 Na 또는 NH₄)(0.1-20wt%)로 구성하고 있는 수용액인 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 에칭속도와 패턴에칭의 제 요구특성을 조정하기 위하여 에칭액의 주성분인 MHSO₄의 농도를 조절하거나 첨가제를 추가로 첨가하여 사용하며, 이때 사용되는 첨가제로는 KMnO₄, H₂O₂, H₂SO₄, MHSO₅(M=K 또는 Na 또는 NH₄), HNO₃, HClO₄, NaClO₄, M₂S₂O₈(M=K 또는 Na 또는 NH₄), KClO₄, HIO₄, KIO₄중에서 적어도 한가지 이상이 함께 적용되며, 첨가제의 첨가량은 0.1~30 wt%를 첨가시켜 사용하는 것으로, 본 발명은 종래의 에칭액의 대표적인 문제점인 에칭시 잔사 발생 현상과 알루미늄 또는 알루미늄·네오디늄 합금과 몰리브덴 또는 몰리브덴·텅스텐 합금등의 ITO막 이외의 다른 박막을 에칭시키는 현상을 제거함으로써 공정수율 향상효과를 가져오게 된다.

Description

투명도전막의 에칭액 조성물{Etchant formulation for ITO film}

본 발명은 평판디스플레이용 액정표시장치등에서 투명 전극의 미세패턴을 형성하는데 사용되는 산화인듐주석막(이하 ITO막으로 칭한다)인 투명도전막의 에칭액 조성물에 관한 것이다.

투명도전막은 박막트랜지스터 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널 표시장치, 일렉트로 루미네센스 표시장치 등의 평판디스플레이용 표시장치에 폭 넓게 사용되고 있는 박막으로서, 상기 평판디스플레이용 표시장치에 투명도전막을 형성하기 위해서는 원하는 미세 패턴을 형성시키는 에칭공정이 필요하다.

이때 사용되는 투명도전막으로서는 ITO막이 주로 사용되고 있다.

상기 ITO막의 사용은 유리등의 기판위에 ITO막을 형성시킨 다음 포토레지스터를 마스크로서 도포한후 ITO막을 에칭하게 되는 것으로 기존의 ITO막용 에칭액으로는 염산·질산혼합수용액(왕수계), 염산·초산혼합수용액, 염화제이철수용액, 요소산수용액, 인산수용액, 옥살산(수산)수용액 등이 사용되고 있지만, 이러한 종래의 ITO막용 에칭액들은 아래와 같은 문제점을 내재하고 있다.

첫째, 염산·질산혼합수용액과 염산·초산혼합수용액은 에칭속도는 크고 안정되어 있지만, 에칭액의 경시변화가 나타나는 점과 염산에 의한 장치 부식현상과 박막트랜지스터 제조공정에서 게이트 전극으로 사용하고 있는 알루미늄 또는 알루미늄·네오디늄 합금을 에칭시키는 단점이 있다.

둘째, 염화제이철수용액은 에칭속도는 크고 안정되어 있지만, 상대적으로 측면 에칭량이 크고 철의 오염을 유발시키는 단점이 있다.

셋째, 요소산 수용액은 상대적 측면 에칭량이 작고 양호한 에칭특성을 가지지만, 에칭액의 경시변화가 큰 단점이 있다.

넷째, 인산수용액은 게이트전극으로 사용되고 있는 알루미늄 또는 알루미늄·네오디늄 합금을 에칭시키는 단점이 있다.

다섯째, 옥살산(수산)수용액은 에칭특성이 안정되어 있고 에칭액의 경시변화도 일어나지 않아 양호하지만 에칭시 잔사가 발생하기 쉬운 단점을 가지고 있다.

본 발명은 기존의 ITO막용 에칭액인 염산·질산혼합수용액(왕수계), 염산·초산혼합수용액, 염화제이철수용액, 요소산수용액, 인산수용액, 옥살산(수산)수용액 사용시 발생되는 측면 에칭현상, 경시변화현상, 에칭시 잔사 발생현상, 알루미늄 또는 알루미늄·네오디늄 합금등 ITO막 이외의 다른 박막의 에칭 현상등의 단점을 해결할수 있는 투명도전막인 ITO막용 에칭액의 조성물을 제공하기 위한 것으로, ITO막용 에칭액의 주반응제로 MHSO₄(M=K 또는 Na 또는 NH₄)와 첨가제와 물로 구성되어 있는 것으로서 종래의 ITO 에칭액의 단점을 완전히 제거하여 준다.

특히 종래의 ITO 에칭액의 주요 문제점인 에칭시 잔사 발생 현상과 알루미늄또는 알루미늄·네오디늄 합금과 몰리브덴 또는 몰리브덴·텅스텐 합금등의 ITO막 이외의 셀 패턴을 형성하고 있는 다른 박막을 에칭시키는 현상을 제거함으로써 ITO막 에칭공정에서의 에칭 불량률을 감소시켜 공정수율을 향상시키도록 한 것이다.

본 발명은 TFT-LCD를 포함한 평판디스플레이용 표시장치의 투명도전막인 ITO막의 패턴에칭시 적용되는 ITO 에칭액으로서, 에칭액의 경시변화부문과 에칭의 제반특성이 양호하고 에칭시 잔사 발생이 없으며, 또한 전극재료로 주로 사용되고 있는 알루미늄 또는 알루미늄·네오디늄 합금과 몰리브덴 또는 몰리브덴·텅스텐합금을 에칭시키지 않는 에칭선택성을 가지도록 한 ITO막용 수용성 에칭액인 것이다.

이러한 본 발명의 ITO막용 에칭액의 조성은 에칭시 주반응제인 0.1~20 wt%의 MHSO₄(M=K 또는 Na 또는 NH₄)를 주요 성분으로 한 수용액이며, 에칭속도와 에칭의 제반 요구특성을 조정하기 위하여는 본 발명 에칭액의 주요성분인 MHSO₄의 농도를 조절하거나 또는 첨가제를 추가로 첨가하여 사용한다.

이때 사용되는 첨가제로는 KMnO₄, H₂O₂, H₂SO₄, M₂S₂O₈(M=K 또는 Na 또는 NH₄), MHSO₅(M=K 또는 Na 또는 NH₄), HNO₃, HClO₄, NaClO₄, HIO₄, KIO₄중에서 1가지 또는 2가지 이상이 함께 적용되며, 적당한 첨가량은 0.1~30wt%이다.

본 발명의 ITO에칭액의 에칭메카니즘은 아래와 같다.

ITO는 In₂O₃와 SnO₂의 혼합물로 이루어져 있으므로, 각 산화물과 ITO 에칭액의 주요성분인 MHSO₄(M=K 또는 Na 또는 NH₄)와의 반응으로 이루어지며, 대표적으로 KHSO₄와의 반응식을 표시해보면 아래와 같이 나타낼수 있다.

In₂O₃+ 6KHSO₄⇔ In₂(SO₄)₃+ 3K₂SO₄+ 3H₂O

SnO₂+ 4KHSO₄⇔ Sn(SO₄)₂+ 2K₂SO₄+ 2H₂O

또한 패턴에칭을 위한 제반 요구 특성 중에서 에칭속도와 Etch Profile과 CD Loss와 Etch Uniformity를 위해서 첨가제를 추가로 첨가하여 사용한다.

본 발명의 ITO 에칭액은 주 반응제로 0.1~20 wt%의 MHSO₄(M=K 또는 Na 또는 NH₄)를 사용하고 여기에 0.1~30wt%의 첨가제를 사용하며 나머지는 물로 구성되어 있다.

이러한 본 발명의 실시예를 살펴본다.

실시예1 :

0.1wt%KHSO₄에 10wt%의 HNO₃와 0.5wt%의 H₂O₂와 물을 첨가하여 에칭액을 제조하였다.

이 에칭액을 사용하여 포토레지스터로 패턴을 형성한 ITO막 기판 (ITO막 두께 500Å)을 40℃에서 10분간 스프레이하여 에칭을 한후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한 후 질소를 사용하여 건조시켰다.

이와같이 에칭을 완료한 후 기판표면을 전자현미경에 의해 관찰해본 결과, 기판 표면에 어떠한 잔사도 보이지 않았고 알루미늄·네오디늄막과 몰리브덴막에 대한 에칭현상도 없었으며, ITO막은 양호하게 에칭이 된 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2 :

2.5wt%의 KHSO₄에 25wt%의 HNO₃와 1.5wt%의 H₂O₂와 물을 첨가하여 에칭액을 제조하였다.

이 에칭액을 사용하여 포토레지스터로 패턴을 형성한 ITO막 기판 (ITO막 두께 2000Å)을 40℃에서 5분간 스프레이하여 에칭을 한 후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한후 질소를 사용하여 건조시켰다.

이와같이 에칭을 완료한 후 기판 표면을 전자현미경에 의해 관찰해본 결과, 기판 표면에 어떠한 잔사도 보이지 않았고 알루미늄·네오디늄막과 몰리브덴막에 대한 에칭 현상도 없었으며, ITO막은 양호하게 에칭이 된 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3 :

5wt%의 KHSO₄에 25wt%의 HNO₃와 1.5wt%의 H₂O₂와 물을 첨가하여 에칭액을 제조하였다.

이 에칭액을 사용하여 포토레지스터로 패턴을 형성한 ITO막 기판 (ITO막 두께 2000Å)을 40℃에서 5분간 스프레이하여 에칭을 한 후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한 후 질소를 사용하여 건조시켰다.

이와같이 에칭을 완료한 후 기판 표면을 전자현미경에 의해 관찰해본 결과, 기판 표면에 어떠한 잔사도 보이지 않았고 알루미늄·네오디늄막과 몰리브덴막에 대한 에칭 현상도 없었으며, ITO막은 양호하게 에칭이 된 것을 확인할 수 있었다.

실시예 4 :

20wt%의 KHSO₄에 15wt%의 HNO₃와 1.0wt%의 H₂O₂와 물을 첨가하여 에칭액을 제조하였다.

이 에칭액을 사용하여 포토레지스터로 패턴을 형성한 ITO막 기판 (ITO막 두께 2000Å)을 40℃에서 5분간 스프레이하여 에칭을 한 후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한 후 질소를 사용하여 건조시켰다.

이와같이 에칭을 완료한 후 기판 표면을 전자현미경에 의해 관찰해본 결과, 기판 표면에 어떠한 잔사도 보이지 않았고 알루미늄·네오디늄막과 몰리브덴막에 대한 에칭 현상도 없었으며, ITO막은 양호하게 에칭이 된 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 ITO막용 에칭액은 박막트랜지스터 액정표시장치를 포함한 평판디스플레이용 표시장치의 투명도전막인 ITO막의 패턴 에칭을 위하여 적용할 경우 종래의 ITO막용 에칭액과는 달리 에칭시 잔사발생 현상이나 알루미늄 또는 알루미늄·네오디늄 합금과 몰리브덴 또는 몰리브덴·텅스텐 합금과 같은 ITO막 이외의 다른 박막의 에칭 현상의 문제점이 발생하지 않기 때문에 제조원가 절감과 공정수율을 향상시키는 효과를 가져오게 된다.

Claims (3)

1. 박막트랜지스터 액정표시장치를 포함한 평판디스플레이용 표시장치의 투명도전막인 ITO막의 패턴 에칭을 위해 사용되는 에칭액으로 0.1-20wt%의 주 반응제인 MHSO₄(M=K 또는 Na 또는 NH₄)와 0.1-30wt%의 첨가제 및 물로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 에칭액 조성물.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 첨가제는 KMnO₄, H₂O₂, H₂SO₄, M₂S₂O₈(M=K 또는 Na 또는 NH₄), MHSO₅(M=K 또는 Na 또는 NH₄), HNO₃, HClO₄, KClO₄, HIO₄및 KIO₄중에서 적어도 한가지 이상이 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 투명도전막의 에칭액 조성물.