KR100873069B1 - 크롬 식각용 에천트 및 이를 이용한 이중 금속 박막패터닝 방법 - Google Patents

크롬 식각용 에천트 및 이를 이용한 이중 금속 박막패터닝 방법 Download PDF

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Abstract

크롬 식각용 에천트 및 이를 이용한 이중 금속 박막 패터닝 방법이 개시되어 있다. 크롬 식각용 에천트는 4∼10wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H) 및 10∼17wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)을 포함한다. 크롬 식각용 에천트를 사용하여 이중 금속 박막을 순차적으로 패터닝할 때 상층 금속 박막의 면적과 하층 금속 박막의 식각 면적차에 의하여 하층 금속 박막이 식각 되지 않는 것을 방지할 수 있다.
Figure R1020020030719
크롬 식각용 에천트

Description

크롬 식각용 에천트 및 이를 이용한 이중 금속 박막 패터닝 방법{ETCHANT FOR ETCHING CHROME AND METHOD FOR PATTERNING DOUBLE METAL THIN FILM USING THE SAME}
도 1은 종래 기판에 알루미늄 및 크롬 박막의 이중 박막이 형성된 것을 도시한 공정도이다.
도 2는 종래 이중 박막이 형성된 기판에 포토레지스트 패턴이 형성된 것을 도시한 공정도이다.
도 3은 종래 크롬 박막을 크롬 식각용 에천트에 의하여 패터닝한 것을 도시한 공정도이다.
도 4는 종래 이중 금속 박막을 패터닝하는 도중 패터닝이 수행되지 않은 부분을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의하여 이중 게이트 메탈의 패터닝을 수행하기 위하여 포토레지스트가 형성된 것을 도시한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의하여 알루미늄 합금 박막이 패터닝된 것을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의하여 알루미늄 합금 패턴의 상면에 형성된 포토레지스트 패턴이 스트립 된 상태에서 알루미늄 합금 패턴의 하부에 위치한 크 롬 박막을 패터닝하는 것을 도시한 공정도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의하여 게이트 메탈을 패터닝하여 형성된 게이트 패드의 사시도이다.
도 9는 도 8의 A-A 단면도이다.
본 발명은 크롬 식각용 에천트, 이를 이용한 이중 금속 박막 패터닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종 금속 박막(dissimilar metal thin film)을 순차적으로 식각 할 때, 상층 금속 박막의 면적 및 하층 금속 박막의 면적비에 따라 발생하는 갈바닉 부식(galvanic corrosion)의 영향에 의하여 하층 금속 박막의 패터닝이 이루어지지 않는 등의 문제를 해결한 크롬 식각용 에천트, 이를 이용한 이중 금속 박막 패터닝 방법에 관한 것이다.
일반적으로 표시장치(display device)는 정보처리장치에서 처리된 전기적 형태의 시그널을 사용자가 인식할 수 있도록 컨버팅하는 일종의 인터페이스 장치이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display device)는 표시장치의 하나로, 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 전기적 형태의 시그널을 영상으로 변환시켜 정보를 표시한다.
이와 같은 액정표시장치는 전계(electric field)에 따라서 광투과도가 변경 되는 액정을 매우 미세한 면적 단위로 제어해야 원하는 영상을 얻을 수 있다.
액정을 미세한 면적 단위로 제어하기 위해서는 ㎛ 단위의 크기를 갖는 화소 전극(pixel electrode)을 필요로 한다. 화소 전극은 광의 투과도가 높으며 도전성을 갖는 물질, 예를 들면, 인듐 주석 산화막(Indium Tin Oxide) 또는 인듐 아연 산화막(Indium Zinc Oxide)으로 구성된다.
화소 전극은 그 크기가 매우 작기 때문에 화소 전극에 원하는 전압을 인가하기 매우 어렵다.
이와 같은 기술적 어려움은 반도체 제조 기술에 의하여 해결할 수 있다. 반도체 제조 기술에 의하여 제조된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)는 화소 전극보다 작은 크기로 제작되며, 각 화소 전극에 원하는 전압이 인가될 수 있도록 한다.
박막 트랜지스터는 다시 게이트 전극(gate electrode), 채널층(channel layer), 드레인 전극(drain electrode) 및 소스 전극(source electrode)으로 구성된다.
게이트 전극의 상부에는 게이트 전극과 절연되도록 채널층이 형성된다. 게이트 전극에 인가된 전압에 의하여 채널층의 내부에 존재하는 전자의 배열 및 전자의 밀도가 제어된다. 이로 인해, 채널층은 때로는 도전체의 특성, 때로는 부도체의 특성을 갖는다.
채널층에는 소스 전극 및 드레인 전극이 연결된다. 물론, 소스 전극 및 드레인 전극은 게이트 전극과 절연된다.
소스 전극에는 화소 전극에 인가될 레벨의 전압이 인가된다. 이 상태에서 게이트 전극에 문턱 전압보다 높은 전압이 인가됨으로써 채널층은 도전체 특성을 갖게 된다. 이로 인해 소스 전극에 인가된 전압은 채널층을 경유하여 드레인 전극으로 공급된다.
이와 같은 구성을 갖는 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 도전성이 풍부한 알루미늄 단일 박막으로 제조되거나, 알루미늄 합금으로 제조되거나, 알루미늄 합금 및 크롬 박막의 이중 박막으로 제조된다.
도 1은 종래 기판에 알루미늄 및 크롬 박막의 이중 박막이 형성된 것을 도시한 공정도이다.
도 1을 참조하면, 기판(10)에는 알루미늄 합금 박막(20) 및 크롬 박막(30)이 화학 기상 증착 설비 또는 스퍼터링 설비 등에 의하여 순차적으로 형성된다.
도 2는 종래 기판에 형성된 이중 박막의 상면에 포토레지스트 패턴이 형성된 것을 도시한 공정도이다.
도 2를 참조하면, 게이트 전극을 형성하기 위해서 도 1에 도시된 알루미늄 합금 박막(20)의 상면에는 원하는 형상으로 포토레지스트 패턴(40)이 형성된다.
이어서, 포토레지스트 패턴(40)을 매개로 알루미늄 합금 박막(20)은 알루미늄 합금 박막(20)만을 선택적으로 패터닝하는 알루미늄 합금 식각용 에천트에 의하여 식각 된다.
이로 인하여 크롬 박막(30)의 상면에는 알루미늄 합금 패턴(25)이 형성된다. 이에 따라 알루미늄 합금 패턴(25)이 제거된 부분으로는 크롬 박막이 보이게 된다.
도 3은 종래 크롬 박막을 크롬 식각용 에천트에 의하여 패터닝한 것을 도시한 공정도이다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 크롬 박막(30)은 알루미늄 합금 패턴(25)을 마스크 삼에 크롬 박막만을 선택적으로 식각 하는 크롬 식각용 에천트에 의하여 패터닝된다. 이하, 패터닝된 크롬 박막(30)을 크롬 박막 패턴이라 명명하며, 도면부호 35를 부여하기로 한다.
이때, 크롬 박막(30)이 패터닝되는 도중 크롬 박막(30)과 알루미늄 합금 패턴(25)의 사이에서는 갈바닉 부식 효과가 발생되어 알루미늄 합금 패턴(25)과 알루미늄 합금 패턴(25)의 사이공간(33)에 존재하는 크롬 박막(30)이 식각 되지 않는다.
도 4는 종래 이중 금속 박막을 패터닝하는 도중 패터닝이 수행되지 않은 부분을 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 알루미늄 합금 패턴(25)의 하부에 위치한 크롬 박막을 패터닝하는 도중 알루미늄 합금 패턴(25)의 사이공간(33)에 위치한 크롬 박막은 패터닝되지 않고 남아 있게 된다. 이 부분에 도면부호 37을 부여하기로 한다.
이처럼 패터닝되지 않은 도면부호 37에 의하여 회로적으로 쇼트 되어서는 안 되는 2 개의 알루미늄 합금 패턴은 쇼트 되어 치명적인 불량을 발생시킨다.
이 문제점은 알루미늄 합금 패턴(25)의 면적이 식각 될 크롬 박막의 면적보다 큰 곳에서 집중적으로 발생된다.
이와 같은 문제점은 박막 트랜지스터의 정상적인 작동을 방해한다. 결국, 박 막 트랜지스터가 정상 작동하지 못함으로써 화소 전극에 원하는 전압을 인가할 수 없게 되고, 결국 액정을 제어할 수 없게 된다. 이와 같은 박막 트랜지스터의 불량은 치명적인 디스플레이 불량을 발생시킨다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 알루미늄 합금 패턴의 면적 및 크롬 박막의 면적에 상관없이 크롬 박막의 원하는 부분을 정확히 식각 하여 제거함에 있다.
본 발명의 제 2 목적은 서로 다른 전기적 특성을 갖는 이종 박막 중 상부 박막을 식각 하여 상부 박막 패턴을 형성 후 상부 박막 패턴을 이용하여 하부 박막을 제거할 때 상부 박막 패턴 및 하부 박막의 면적비에 따른 하부 박막의 식각 불량을 이에 적합한 케미컬을 사용하여 방지함에 있다.
본 발명의 제 3 목적은 알루미늄 합금 및 크롬 박막으로 게이트 메탈을 형성한 후, 알루미늄 합금을 패터닝하여 알루미늄 합금 패턴을 형성하고, 알루미늄 합금 패턴을 마스크 삼아 크롬 박막을 패터닝할 때 알루미늄 합금 패턴의 면적 및 크롬 박막의 면적비에 상관없이 크롬 박막을 깨끗하게 식각 하여 불량이 발생하지 않도록 하는 게이트 메탈 패터닝 방법을 제공함에 있다.
이와 같은 본 발명의 제 1 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 크롬 박막을 패터닝하는 에천트에 있어서, 에천트는 4∼10wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H) 및 10∼17wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제 2 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 기판에 적층 된 크롬 박막을 크롬 에천트로 패터닝 및 크롬 박막에 적층 된 알루미늄 합금 박막을 알루미늄 합금 에천트로 패터닝하는 방법에 있어서, 알루미늄 합금 박막에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 포토레지스트 패턴을 마스크로 알루미늄 합금 박막을 알루미늄 합금 에천트로 패터닝하여 제 1 면적을 갖는 알루미늄 합금 패턴을 형성하는 단계, 알루미늄 합금 패턴을 마스크로 하여 크롬 박막을 패터닝할 때 제 1 면적보다 작은 제 2 면적을 갖는 곳을 패터닝하기 위하여 크롬 박막을 4∼10wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H) 및 10∼17wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)를 포함한다. 크롬 에천트에 의하여 식각 하여 크롬 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이중 금속 박막 패터닝 방법을 제공한다.
본 발명은 서로 다른 이종 박막 중 상층 박막을 패터닝한 상태에서 후속 박막을 패터닝할 때 상층 박막의 면적과 하층 박막 중 패터닝될 부분의 면적에 의하여 하층 박막의 패터닝이 수행되지 않는 것을 방지하여, 액정표시장치에서 디스플레이 품질 저하 및 액정표시장치가 구동되지 않는 문제점을 극복한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 크롬 식각용 에천트를 설명하기 로 한다.
크롬 식각용 에천트는 4∼8wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H), 10∼15wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)를 포함한다.
이와 같은 조성을 갖는 크롬 식각용 에천트는 이중 박막을 패터닝할 때 특히 효과적이다.
이하, 크롬 식각용 에천트의 성능을 실험예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<제 1 실험예>
<제 1 실험예>에서는 크롬 식각용 에천트 중 과염소산(HClO4) 및 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비는 일정하게 유지하고, 개미산(HCO2H)의 조성비는 0.5wt%에서 3.0wt%까지 변경시키면서 크롬 식각용 에천트에 의한 식각 성능 변화를 실험하였다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 100 초 90 초 70 초
200% 180 초 160 초 150 초
300% - 350 초 180 초
400% - - -
<표 1>에서의 크롬 식각용 에천트는 과염소산(HClO4) 및 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 일정하게 유지한 상태에서 개미산(HCO2H)의 조성비를 0.5wt%로 조절하였다.
또한, 면적비는 알루미늄 합금 박막 면적 : 크롬 박막의 면적이다. 즉, 면적비가 100%라는 의미는 알루미늄 합금 박막 면적과 식각 될 크롬 박막의 면적이 동일한 것을 의미한다. 면적비가 100% 이상인 것은 알루미늄 합금 박막의 면적이 식각 될 크롬 박막의 면적보다 큼을 의미한다.
면적비가 100% 이상인 곳은 예를 들어, 액정표시패널의 복수개의 게이트 라인의 단부에 형성된 패드와 패드의 사이이다.
<표 1>을 참조하면, 크롬 식각용 에천트의 온도가 상승할수록 식각에 소요되는 시간은 전체적으로 감소한다. 예를 들면, 면적비가 100%이고 케미컬의 온도가 30℃이였을 경우 식각에 소요되는 시간은 100초이고, 35℃이었을 때에는 90초, 40℃이었을 때에는 70초가 소요된다.
<표 1>을 참조하면, 크롬 식각용 에천트의 면적비가 상승할수록 식각에 소요되는 시간은 증가되고, 일부 면적비에서는 식각이 불가능하였다. 예를 들면, 크롬 식각용 에천트의 온도가 30℃일 경우, 100% 면적비에서는 크롬 박막을 완전히 식각 하는데 100초가 소요되고, 200%의 면적비에서는 크롬 박막을 완전히 식각 하는데 180초가 소요되며, 300% 및 400%의 면적비에서는 크롬 박막의 식각이 불가능하였다.
이처럼 300% 및 400%의 면적비에서 크롬 박막의 식각이 불가능할 경우, 패턴과 패턴이 쇼트 되는 문제점을 갖는다.
이와 같은 이유로 <표 2>, <표 3> 및 <표 4>에 도시된 바와 같이 개미산(HCO2H)의 조성비를 1.0wt%, 2.0wt% 및 3.0wt%로 점차 높여 실험하였다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 90 초 90 초 80 초
200% 160 초 160 초 110 초
300% - 350 초 300 초
400% - - -
<표 2>는 개미산(HCO2H)의 조성비를 0.5wt%에서 1.0wt%로 높인 후 실험한 결과이다. 실험 결과 면적비가 100% 및 200%일 경우에는 전반적으로 식각 성능이 향상되었지만, 면적비가 300% 및 400%에서는 여전히 식각이 불가능하였다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 110 초 100 초 85 초
200% 140 초 140 초 105 초
300% 225 초 220 초 140 초
400% - 420 초 230 초
<표 3>은 개미산(HCO2H)의 조성비를 1.0wt%에서 2.0wt%로 높인 후 실험한 결과이다. 실험 결과, 면적비가 300% 및 400%일 때 크롬 박막의 식각이 가능하게 되었다. 이때, 크롬 식각용 에천트의 온도가 높을수록 양호한 식각 결과를 얻는다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 125 초 100 초 95 초
200% 130 초 140 초 90 초
300% 175 초 170 초 140 초
400% 300 초 280 초 210 초
<표 4>는 개미산(HCO2H)의 조성비를 2.0wt%에서 3.0wt%로 높인 후 실험한 결 과이다. 실험 결과, 면적비가 300% 및 400%일 때 온도 조건에 상관없이 크롬 식각용 에천트로 모든 구간에서 크롬 박막의 식각이 가능하였다.
<제 2 실험예>
<제 2 실험예>에서는 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비는 일정하게 유지한 상태에서 크롬 식각용 에천트 중 과염소산(HClO4)의 조성비를 변경시키면서 크롬 식각용 에천트에 의한 식각 성능 변화를 실험하였다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 100 초 95 초 85 초
200% 130 초 120 초 100 초
300% 155 초 150 초 140 초
400% 180 초 175 초 160 초
<표 5>는 과염소산(HClO4)의 조성비를 6.0wt%로 조절한 상태에서 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 각 면적비에서 모두 크롬 박막이 양호하게 식각 되었다. 이를 감안하여 과염소산(HClO4)의 조성비를 4.0wt%로 낮추어도 역시 양호한 결과를 얻었다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 100 초 100 초 90 초
200% 140 초 125 초 100 초
300% 160 초 150 초 145 초
400% 210 초 205 초 195 초
<표 6>은 과염소산(HClO4)의 조성비를 6.0wt%로부터 8.0wt%로 높인 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 각 면적비에서 모 두 크롬 박막이 양호하게 식각 되었으나, 식각 시간은 과염소산(HClO4)의 조성비를 6.0wt%으로 하였을 때보다 다소 상승하였다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 95 초 90 초 75 초
200% 150 초 140 초 110 초
300% 175 초 160 초 160 초
400% 230 초 210 초 200 초
<표 7>은 과염소산(HClO4)의 조성비를 8.0wt%로부터 10.0wt%로 높인 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 각 면적비에서 모두 크롬 박막이 양호하게 식각 되었으나, 식각 시간은 과염소산(HClO4)의 조성비를 8.0wt%으로 하였을 때보다 다소 상승하였다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 90 초 90 초 80 초
200% 160 초 160 초 110 초
300% - - 300 초
400% - - -
<표 8>은 과염소산(HClO4)의 조성비를 10.0wt%로부터 11.0wt%로 높인 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 면적비가 100% 및 200%에서는 모두 크롬 박막이 양호하게 식각 되었으나, 면적비가 300% 및 400%일 때 크롬 박막이 식각 되지 않는 부분이 발생하기 시작하였다.
이와 같은 실험 결과에 따라서 과염소산(HClO4)이 크롬 식각용 에천트에 10wt% 이상이 포함될 경우 식각 불량에 영향을 미치기 시작함으로 과염소산(HClO4)의 조성비는 4wt%에서 10wt% 정도가 바람직하다.
<제 3 실험예>
<제 3 실험예>에서는 과염소산(HClO4)의 조성비를 일정하게 유지시킨 상태에서 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 변경시키면서 크롬 식각용 에천트에 의한 식각 성능 변화를 실험하였다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 100 초 75 초 65 초
200% 160 초 140 초 100 초
300% - 420 초 250 초
400% - - -
<표 9>는 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 10.0wt%으로 설정한 상태에서 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 면적비가 100% 및 200%에서는 모두 크롬 박막이 양호하게 식각 되었고, 면적비가 300% 및 400%일 때 일부에서 크롬 박막이 식각 되지 않는 부분이 존재한다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 90 초 62 초 42 초
200% 150 초 93 초 75 초
300% 360 초 270 초 230 초
400% - 720 초 600 초
<표 10>은 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 10.0wt%에서 12.0wt%로 높인 설정한 상태에서 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 전체 면적비에서는 크롬 박막이 거의 모두 양호하게 식각 되었다. 다만, 면적비가 400%일 때 일부에서 크롬 박막이 식각 되지 않는 부분이 존재한다. 대체적으로 크롬 박막이 양호하게 식각 되었다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 75 초 57 초 42 초
200% 120 초 80 초 75 초
300% 310 초 280 초 220 초
400% - 385 초 350 초
<표 11>은 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 12.0wt%에서 14.0wt%로 높인 설정한 상태에서 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 전체 면적비에서는 크롬 박막이 거의 모두 양호하게 식각 되었다. 다만, 면적비가 400%일 때 일부에서 크롬 박막이 식각 되지 않는 부분이 존재한다. 한편, 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 12.0wt%에서 14.0wt%로 높임에 따라 식각에 소요되는 시간이 거의 절반 수준으로 떨어지는 장점을 갖게 되었다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 80 초 75 초 35 초
200% 105 초 120 초 80 초
300% 360 초 250 초 205 초
400% - - 420 초
<표 12>는 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 14.0wt%에서 16.0wt%로 높인 설정한 상태에서 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 면적비가 300%일 때, 크롬 박막은 거의 모두 양호하게 식각 되었다. 다만, 면적비가 400%일 때 일부에서 크롬 박막이 식각 되지 않는 부분이 존재한다.
면적비(Ratio)% 온도(℃)
30℃ 35℃ 40℃
100% 75 초 60 초 40 초
200% 120 초 150 초 75 초
300% 240 초 300 초 180 초
400% - - 300 초
<표 13>은 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 16.0wt%에서 17.0wt%로 높인 설정한 상태에서 각 면적비에서의 크롬 박막의 식각 성능을 실험한 결과이다. 실험 결과, 면적비가 300%일 때, 크롬 박막은 거의 모두 양호하게 식각 되었다. 특히, 면적비가 300%일 때, 크롬 박막을 모두 식각 하는데 소요되는 시간이 단축된다. 다만, 면적비가 400%일 때 일부에서 크롬 박막이 식각 되지 않는 부분이 존재한다.
<제 4 실험예>
<제 4 실험예>에서는 최적화된 과염소산(HClO4)의 조성비, 예를 들어 6wt%를 갖는 과염소산(HClO4)의 조성비에 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비를 변경하면서 크롬 식각용 에천트에 의한 식각 성능 변화를 실험하였다.
면적비(Ratio)% 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비
12wt% 11wt% 10wt%
100% 65 초 80 초 95 초
200% 110 초 110 초 120 초
300% 140 초 150 초 170 초
400% 175 초 180 초 240 초
<표 14>에 의하면 과염소산(HClO4)의 조성비가 6wt%이고, 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)의 조성비가 10 ∼ 12wt%일 때, 모든 면적비에서 크롬 박막의 식각이 가능함은 물론 식각에 소요되는 시간 또한 매우 작은 것으로 실험되었다.
이하, 4∼8wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H), 10∼15wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)를 포함하는 크롬 식각용 에천트에 의하여 이중 박막, 예를 들어 이중 게이트 메탈을 식각 하는 것을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의하여 이중 게이트 메탈의 패터닝을 수행하기 위하여 포토레지스트가 형성된 것을 도시한 공정도이다.
도 5를 참조하면, 기판(100)에는 게이트 전극, 게이트 라인 및 게이트 패드를 형성하기 위하여 소정 두께로 크롬 박막(110)이 먼저 형성된다.
크롬 박막(110)의 상면에는 전면적에 걸쳐 알루미늄 합금 박막(120)이 형성된다. 이때, 알루미늄 합금 박막(120)은 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd) 합금 박막을 사용하는 것이 바람직하다.
알루미늄 합금 박막(120)의 상면에는 전면적에 걸쳐 포토레지스트 박막이 형성되고, 포토레지스트 박막은 사진-식각 공정을 거쳐 패터닝되어 포토레지스트 패 턴(130)이 형성된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의하여 알루미늄 합금 박막이 패터닝된 것을 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 알루미늄 합금 박막(120)은 패터닝되어 알루미늄 합금 패턴(125)을 형성한다. 이 알루미늄 합금 패턴(125)은 게이트 전극이 형성될 부분, 게이트 라인이 형성될 부분 및 게이트 패드가 형성될 부분이다.
이때, 게이트 패드 및 인접한 게이트 패드의 사이공간은 게이트 패드의 면적에 비하여 매우 좁다. 예를 들어 게이트 패드 및 인접한 게이트 패드의 사이공간의 면적을 100%라고 하였을 때 게이트 패드의 면적은 100% 이상, 예를 들어 100%∼400%를 갖는다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의하여 알루미늄 합금 패턴의 상면에 형성된 포토레지스트 패턴이 스트립 된 상태에서 알루미늄 합금 패턴의 하부에 위치한 크롬 박막을 패터닝하는 것을 도시한 공정도이다.
도 7을 참조하면, 크롬 박막이 패터닝될 기판(100)은 일실시예로 4∼8wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H), 10∼15wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)를 포함하는 크롬 식각용 에천트(140)가 담긴 식각 베스(145)에서 식각 된다.
이와 같은 조성비를 갖는 크롬 식각용 에천트(140)는 알루미늄 합금 패턴(125)의 면적 및 식각 될 크롬 박막의 면적비가 큰 곳에서 발생하는 갈바닉 효 과의 영향에도 불구하고 크롬 박막이 식각 될 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의하여 게이트 메탈을 패터닝하여 형성된 게이트 패드의 사시도이다. 도 9는 도 8의 A-A 단면도이다.
도 8을 참조하면, 게이트 패드(127)와 인접한 게이트 패드의 사이 면적은 게이트 패드의 면적에 비하여 매주 작기 때문에 게이트 패드와 게이트 패드의 사이에 위치한 크롬 박막은 좀처럼 식각하기 어렵다.
이처럼 게이트 패드(127)는 크롬 식각용 에천트에 의해 치명적인 문제점을 발생시킨다. 그러나, 본 발명에서 제시한 크롬 식각용 에천트(140)에 의하여 식각 할 경우 게이트 패드(127)의 식각 불량에 의한 문제를 해결할 수 있게 된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 경계면이 맞닿아 있는 이종 금속 박막중 상층 박막을 패터닝한 후 하층 박막을 패터닝할 때 상층 박막의 면적 및 하층 박막의 면적비가 크더라도 하층 박막을 완전히 식각 하여 박막 패터닝 도중 발생되는 문제를 완전히 해결할 수 있는 효과를 갖는다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 크롬 박막을 패터닝하는 에천트에 있어서,
    상기 에천트는 4∼10wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H) 및 10∼17wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 크롬 식각용 에천트.
  2. 기판에 적층 된 크롬 박막을 크롬 에천트로 패터닝 및 상기 크롬 박막에 적층 된 알루미늄 합금 박막을 알루미늄 합금 에천트로 패터닝하는 방법에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 박막에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 알루미늄 합금 박막을 상기 알루미늄 합금 에천트로 패터닝하여 제 1 면적을 갖는 알루미늄 합금 패턴을 형성하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 패턴을 마스크로 하여, 4∼10wt%의 과염소산(HClO4), 2∼3wt%의 개미산(HCO2H) 및 10∼17wt%의 세륨-암모늄-나이트라이드(Ce(NOH4)2(NO3)6)이 포함된 상기 크롬 에천트를 이용하여, 상기 제1 면적보다 좁은 제2 면적을 갖는 곳의 상기 크롬 박막을 식각 하여 크롬 박막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이중 금속 박막 패턴 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 면적 및 상기 제 2 면적의 면적비는
    제 1 면적 : 제 2 면적=1 : 0.25~1 (제1 면적: 제2 면적=1:1은 제외)인 것을 특징으로 하는 이중 금속 박막 패턴 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄-네오디뮴 합금인 것을 특징으로 하는 이중 금속 박막 패턴 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 패턴을 패터닝하는 단계 이후, 상기 알루미늄 합금 패턴 상에 형성된 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 금속 박막 패턴 방법.
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KR20000057762A (ko) * 1999-01-26 2000-09-25 마찌다 가쯔히꼬 크롬 마스크 형성 방법
KR20010104642A (ko) * 2000-04-27 2001-11-26 기타지마 요시토시 하프톤 위상 시프트 포토마스크 및 하프톤 위상 시프트포토마스크용 블랭크

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