KR101157208B1 - Etchant Composition for Patterned Metal Layer and Method of Patterning Metal Layer Using Thereof - Google Patents

Etchant Composition for Patterned Metal Layer and Method of Patterning Metal Layer Using Thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 구리기반 금속배선막의 식각 조성물 및 이를 이용한 금속배선막의 패터닝 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 식각 조성물은 과산화수소; 산화제; 불소화합물; 킬레이트제; 암모늄화합물; 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 탈이온수를 함유하며, 상세하게, 과산화수소 3~35중량%; 산화제 0.1~5중량%; 불소화합물 0.001~2중량%; 킬레이트제 0.1~5 중량%; 암모늄화합물 0.001~5 중량%; 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 탈이온수를 함유한다.The present invention relates to an etching composition of a copper-based metal wiring film and a method for patterning a metal wiring film using the same, wherein the etching composition comprises hydrogen peroxide; Oxidizing agents; Fluorine compounds; Chelating agents; Ammonium compounds; And deionized water such that the total weight of the total composition is 100% by weight, in detail, 3 to 35% by weight of hydrogen peroxide; 0.1-5% by weight of oxidizing agent; 0.001 to 2% by weight of a fluorine compound; 0.1 to 5 wt% chelating agent; 0.001-5% by weight of ammonium compound; And deionized water such that the total weight of the total composition is 100% by weight.

Description

금속배선막 식각 조성물 및 이를 이용한 금속배선막의 패터닝 방법{Etchant Composition for Patterned Metal Layer and Method of Patterning Metal Layer Using Thereof}Etching composition for patterned metal layer and method of patterning metal layer using thereof

본 발명은 구리기반 금속배선막의 식각 조성물에 관한 것으로, 상세하게 액정표시장치의 TFT(Thin Film Transistor)를 구성하는 게이트(Gate), 소스(Source) 및 드레인(Drain) 전극용 금속배선막에 포토레지스트(Photoresist)를 도포 노광한 후 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻고, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 원하는 패턴(Pattern)의 금속배선을 얻을 수 있도록 하는 식각액에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching composition of a copper-based metallization film, and more specifically, to a metallization film for a gate, a source, and a drain electrode constituting a thin film transistor (TFT) of a liquid crystal display. The present invention relates to an etching solution for obtaining a photoresist pattern by applying a resist to a photoresist and then developing the photoresist pattern to obtain a metal wiring of a desired pattern using the photoresist pattern as an etching mask.

일반적으로 반도체 장치에서 기판상부에 금속배선을 형성하기 위해서는 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 상기 금속막상에 소정의 패턴을 가진 포토레지스트 형성공정 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 식각을 수행하는 에칭공정(대한민국 공개특허 10-2006-0099089)으로 이루어진다.In general, in order to form a metal wiring on a substrate in a semiconductor device, a metal film forming process by sputtering or the like, a photoresist forming process having a predetermined pattern on the metal film, and etching using the photoresist pattern as an etching mask are performed. Process (Republic of Korea Patent Publication 10-2006-0099089).

이 중 상기 금속막의 에칭 공정은 플라즈마 등을 이용한 건식식각이나, 식각용액을 이용하는 습식식각에 의해 수행된다. Among these, the etching process of the metal film is performed by dry etching using plasma or wet etching using an etching solution.

건식식각의 경우, 고진공을 요하는 등 식각 조건이 까다롭고, 식각에 많은 시간 및 고가의 장비가 요구되어 품질유지, 대량생산, 대면적 처리에는 적합하지 않다. 습식 식각의 경우, 건식식각보다 상대적으로 식각 특성이 떨어지며 식각 대상의 물질 및 조성에 따라 적합한 식각액이 개발되어야 하나, 상술한 건식식각의 한계에 의해 향상된 식각특성을 갖는 식각액에 대한 연구가 매우 활발히 수행되고 있다.In the case of dry etching, the etching conditions are difficult, such as requiring high vacuum, and the etching requires a lot of time and expensive equipment, which is not suitable for quality maintenance, mass production, and large area processing. In the case of wet etching, the etching characteristics are relatively lower than those of dry etching, and an appropriate etching solution should be developed according to the material and composition of the object to be etched. However, research on etching solutions having improved etching characteristics is actively conducted due to the limitation of dry etching. It is becoming.

한편, TFT-LCD 장치에서 금속배선막의 저항은 RC 신호지연을 유발하는 주요한 인자로서, 저저항의 금속배선막 수득은 패널 크기 증가와 고해상도 구현에 관건이 되고 있다. On the other hand, the resistance of the metallization film in the TFT-LCD device is a major factor causing the RC signal delay, and obtaining a low-resistance metallization film is a key to increasing the panel size and high resolution.

종래 기술상 금속배선막의 재료로 사용되는 크롬(Cr, 비저항:25x10-6Ωm), 몰리브데늄(Mo, 비저항: 12x10-6Ωm), 알루미늄니오디움(AlNd, 비저항:5x10-6Ωm) 및 이들의 합금은 저항이 높아 대형 TFT-LCD에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 이용하는데 한계가 있다.In the prior art, chromium (Cr, resistivity: 25x10 -6 Ωm), molybdenum (Mo, resistivity: 12x10 -6 Ωm), aluminum nidium (AlNd, resistivity: 5x10 -6 Ωm), which is used as a material of a metal wiring film in the prior art, and these Alloy has high resistance and is limited to use as gate and data wiring used in large size TFT-LCD.

이와 관련하여, 알루미늄 또는 크롬 보다 저항이 현저하게 낮고 환경적으로도 큰 문제가 없는 구리 금속이 저저항 배선막재료로서 주목을 받고 있다.In this regard, copper metals, which are significantly lower in resistance than aluminum or chromium and have no significant environmental problems, have attracted attention as low-resistance wiring film materials.

그러나, 구리막의 경우 포토레지스트 패턴을 마스크로 한 선택적 식각 시 많은 문제점들이 발견되었으며, 유리기판 또는 실리콘 절연막과의 접착력이 나빠지는 문제가 발견되었다. However, in the case of the copper film, many problems have been found in the selective etching using the photoresist pattern as a mask, and the problem of poor adhesion to the glass substrate or the silicon insulating film has been found.

이러한 문제를 해결하기 위해 구리를 단독으로 사용하기 보다는, 구리막과 유리기판 또는 실리콘 절연막과의 접착력을 증대시키고 실리콘 막으로의 구리의 확산을 억제하기 위하여 중간 금속막을 함께 사용하는 기술이 제안되었는바, 이러한 중간 금속막으로는 티타늄, 티타늄합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴합금 등을 들 수 있다.Rather than using copper alone to solve this problem, a technique of using an intermediate metal film together to increase the adhesion between the copper film and the glass substrate or the silicon insulating film and to suppress the diffusion of copper into the silicon film has been proposed. The intermediate metal film may include titanium, titanium alloy, molybdenum or molybdenum alloy.

구리기반 금속배선막 식각액 관련, 대한민국공개특허 제 2004- 11041호는 과산화수소, 유기산, 황산염, 고리형 아민화합물 및 탈이온수를 포함한 구리/몰리브덴막 식각용액을 개시하고 있는바, 상기 기술의 경우, 패턴의 직선성 및 비교적 만족할 만한 테이퍼 각을 얻는 것은 가능하나, 유기산을 필수 구성성분으로 함유해야 하므로 경시변화 측면에서 바람직하지 않고, Mo의 잔사가 잔존할 가능성이 큰 문제가 있고, 특히, 본 발명자의 연구에 따르면, 테이퍼 각이 70 내지 90˚ 정도로 후속 막의 덮힘(step coverage)이 불완전하여 데이터 오픈(data open) 불량을 유발하며 몰리브덴(Mo)의 부분적 부동태화로 인한 잔사의 형성에 의해 픽셀(pixel) 불량 등이 발생하는 심각한 문제점을 가지고 있다.Related to the copper-based metal interconnect film etchant, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-11041 discloses a copper / molybdenum film etching solution containing hydrogen peroxide, organic acids, sulfates, cyclic amine compounds, and deionized water. Although it is possible to obtain a linearity and a relatively satisfactory taper angle of, it is not preferable in terms of change over time because organic acid must be included as an essential component, and there is a problem that a residue of Mo is likely to remain. In particular, According to the research, the taper angle is 70-90 °, resulting in incomplete step coverage of the film, leading to data open defects, and the formation of residue due to partial passivation of molybdenum (Mo). There is a serious problem that a defect or the like occurs.

구리기반 금속배선막의 식각을 위해, 대한민국 공개특허 10-2006-0099089와 같이 과수계 식각액이 쓰이고 있는데, 과수계 식각액은 처리매수증가 또는 대면적처리와 같이 식각액 내에 금속 이온이 일정농도 이상이 증가하게 되면 식각프로파일(etch profile)의 시디로스(CD loss)가 증가하는 문제점을 가지고 있다.For etching of copper-based metallization film, peroxide-based etchant is used as in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0099089, where the amount of metal ions in the etchant increases more than a certain concentration, such as an increase in the number of treated sheets or a large area treatment. When this happens, CD loss of an etch profile increases.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 구리막, 또는 구리막과 다른 금속막으로 이루어진 다중막의 일괄식각이 가능하며, 식각액 내에 금속 이온 농도에 따른 시디로스(CD loss)의 변화가 방지되며, 대면적 금속배선막 패턴 및 미세 금속배선막 패턴 형성이 가능하며, 식각 후 몰리브덴합금 잔사가 남지 않으며, 금속배선막 패턴의 직선성이 우수하고, 언더컷이 방지되며, 우수한 테이퍼 경사각(taper angle)을 갖는 식각 조성물을 제공하는 것이며, TFT-LCD의 TFT(Thin Film Transistor)를 구성하는 게이트(Gate), 소스(Source) 또는 드레인(Drain) 전극용 금속배선막에 패턴된 포토레지스트(Photoresist)를 형성한 후 습식 식각하여 원하는 패턴(Pattern)의 금속배선을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention for solving the above problems is possible to collectively etch a copper film, or multiple films made of a copper film and another metal film, it is possible to prevent the change of CD loss according to the metal ion concentration in the etching solution , Large-area metal wiring film pattern and fine metal wiring film pattern can be formed, no molybdenum alloy residue remains after etching, excellent linearity of metal wiring film pattern, undercut prevention, excellent taper angle It is to provide an etching composition having a photoresist patterned on a metal wiring film for a gate, source or drain electrode constituting a TFT (Thin Film Transistor) of the TFT-LCD The present invention provides a method of forming metal wirings of a desired pattern by wet etching after forming.

본 발명에 따른 식각 조성물은 구리 단일막 또는 구리막과 몰리브덴막이 적층된 다중막인 금속배선막 식각 조성물로, 과산화수소 3~35중량%; 산화제 0.1~5중량%; 불소화합물 0.001~2중량%; 킬레이트제 0.1~5 중량%; 암모늄화합물 0.001~5 중량%; 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 탈이온수를 포함한다.The etching composition according to the present invention is a metal wiring film etching composition which is a copper single layer or a multilayer film in which a copper film and a molybdenum film are stacked, hydrogen peroxide 3 to 35% by weight; 0.1-5% by weight of oxidizing agent; 0.001 to 2% by weight of a fluorine compound; 0.1 to 5 wt% chelating agent; 0.001-5% by weight of ammonium compound; And deionized water such that the total weight of the total composition is 100% by weight.

상기 산화제는 황산수소칼륨, 황산칼륨, 황산칼슘, 질산나트륨, 황산암모늄, 황산나트륨 및 황산수소나트륨으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이며, 상기 불소 화합물은 산성불화암모늄, 불화규산, 이불화암모늄, 불화수소칼륨 및 불산으로 이루어진 군으로부터 하나이상 선택된 것이다.The oxidant is at least one selected from the group consisting of potassium hydrogen sulfate, potassium sulfate, calcium sulfate, sodium nitrate, ammonium sulfate, sodium sulfate and sodium hydrogen sulfate, and the fluorine compound is acidic ammonium fluoride, silicate fluoride, ammonium difluoride, potassium hydrogen fluoride And hydrofluoric acid.

상기 킬레이트제는 아미노기 및 카르복실기를 함유한 유기 킬레이트제이며, 상기 유기킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA; Ethylene Diamine Tetraacetic Acid), 이미노디아세트산(Iminodiacetic Acid), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic Acid) 및 디에틸렌트리니트릴로펜타아세트산(DTPA; Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid)으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이다.The chelating agent is an organic chelating agent containing an amino group and a carboxyl group, and the organic chelating agent is ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), iminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid and di At least one selected from the group consisting of ethylene trinitrilo pentaacetic acid (DTPA; Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid).

상기 암모늄화합물은 암모늄아세테이트, 암모늄나이트레이트, 암모늄시트레이트, 암모늄클로라이드 및 암모니아수로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이다.The ammonium compound is at least one selected from the group consisting of ammonium acetate, ammonium nitrate, ammonium citrate, ammonium chloride and ammonia water.

바람직하게, 상기 식각 조성물은 0.1 내지 5 중량%의 구리식각 억제제를 더 함유하며, 상기 구리식각 억제제는 아졸계 화합물인 5-아미노테트라졸, 1,2,3-벤조트라졸, 메틸벤조트리아졸 및 이미다졸로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이다. Preferably, the etching composition further contains 0.1 to 5% by weight of a copper etching inhibitor, the copper etching inhibitor is an azole compound of 5-aminotetrazole, 1,2,3-benzotriazole, methylbenzotriazole And imidazole.

상술한 본 발명에 따른 식각 조성물을 이용한 금속배선막 패터닝 방법은 a) 기판상부에 구리막, 구리합금막, 티타늄막, 티타늄합금막, 몰리브덴막, 몰리브덴합금막, 또는 이들이 적층된 다중막인 금속배선막을 형성하는 단계; b) 상기 금속배선막 상에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; c) 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로, 본 발명에 따른 식각 조성물을 이용하여 상기 금속배선막을 식각하는 단계;를 포함하여 수행된다.The metal wiring film patterning method using the etching composition according to the present invention as described above a) a metal which is a copper film, a copper alloy film, a titanium film, a titanium alloy film, a molybdenum film, a molybdenum alloy film, or a multilayer film of these laminated on the substrate Forming a wiring film; b) applying a photoresist on the metallization film, exposing and developing the photoresist to form a photoresist pattern; c) etching the metallization layer using the etching composition according to the present invention using the photoresist pattern as an etching mask.

상기 a) 단계에서 상기 기판은 TFT-LCD용 유리 기판이며, 상부에 형성되는 금속배선막은 게이트(gate) 전극 및 게이트 전극에 신호를 인가하는 게이트라인을 형성하는 게이트배선막, 또는 데이터 전극(소스(source)전극과 드레인(drain) 전극 ) 및 데이터 전극에 신호를 인가하는 데이터라인을 형성하는 데이터배선막이다.
In the step a), the substrate is a glass substrate for a TFT-LCD, and the metal wiring layer formed thereon is a gate wiring layer or a data electrode (source) forming a gate electrode and a gate line for applying a signal to the gate electrode. A data wiring film forming a data line for applying a signal to a source electrode, a drain electrode, and a data electrode.

본 발명에 따른 식각 조성물은 구리막 및 몰리브덴막을 포함하는 다중막이 일괄식각되며, 식각시 공정상의 마진을 증가시키고, 기판의 손상을 방지하며, 식각에 의해 구리막과 몰리브덴막간의 스텝(step) 형성 및 언더컷 형성을 방지하고, 30˚이상의 일정한 경사각(taper angle)을 가지며, 0.5㎛ ± 0.2㎛의 우수한 식각 손실(CD Loss)을 가져 금속 패턴(패터닝된 금속배선막)의 직진성이 우수하고, 금속 패턴 형성 후, 후속 공정에서의 불량 발생을 억제하고, 몰리브덴합금의 잔사 및 테일의 생성을 방지하며, 식각 조성물내 금속이온농도가 6000ppm에서도 식각 손실의 변화가 평균 식각 손실 0.5㎛에서 ±0.2㎛ 이내로 유지되어, 식각 조성물의 반복 사용 또는 대면적의 금속배선막 식각에도 식각 특성이 일정하게 유지되므로 품질관리가 용이하고, 대면적 처리 및 대량 생산에 효과적이며, TFT-LCD의 게이트(Gate) 배선(게이트 전극 포함), 데이터 배선(소스 및 드레인 전극 포함) 및 화소 배선(화소 전극 포함)을 동일한 식각 조성물을 이용하여 제조할 수 있는 효과가 있다.
In the etching composition according to the present invention, multiple films including a copper film and a molybdenum film are collectively etched, thereby increasing a process margin during etching, preventing damage to the substrate, and forming a step between the copper film and the molybdenum film by etching. And prevent undercut formation, have a constant taper angle of 30 ° or more, and have excellent CD Loss of 0.5 μm ± 0.2 μm, resulting in excellent straightness of the metal pattern (patterned metal wiring film), and After forming the pattern, it is possible to suppress the occurrence of defects in subsequent processes, to prevent the formation of residues and tails of the molybdenum alloy, and to change the etching loss even when the metal ion concentration in the etching composition is 6000 ppm. Etching property is maintained even in repeated use of etching composition or etching of large area metal wiring film, so quality control is easy, large area processing and large quantity Effective for acid, the gate wiring (including gate electrode), data wiring (including source and drain electrode), and pixel wiring (including pixel electrode) of TFT-LCD can be manufactured using the same etching composition. have.

도 1은 본 발명의 식각조성물을 이용한 금속배선막의 패터닝 방법을 도시한 일 공정도이며,
도 2는 본 발명의 식각조성물을 이용하여 식각된 구리막-몰리브덴막의 적층막의 식각 프로화일을 관찰한 주사전자현미경 사진이며,
도 3은 4000ppm의 구리이온을 함유한 본 발명의 식각조성물을 이용하여 식각된 구리막-몰리브덴막의 적층막의 식각프로화일을 관찰한 주사전자현미경 사진이며,
도 4는 6000ppm의 구리이온을 함유한 본 발명의 식각조성물을 이용하여 식각된 구리막-몰리브덴막의 적층막의 식각프로화일을 관찰한 주사전자현미경 사진이며,
도 5는 본 발명의 식각조성물을 이용하여 구리막-몰리브덴막의 적층막을 식각한 후, 포토레지스트를 제거하여 관찰한 주사전자현미경 사진이며,
도 6은 4000ppm의 구리이온을 함유한 비교예 1 식각조성물을 이용하여 식각된 구리막-몰리브덴막의 적층막의 식각프로화일을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
1 is a flowchart illustrating a method of patterning a metal interconnection film using an etching composition of the present invention.
FIG. 2 is a scanning electron microscope photograph of an etch profile of a laminated film of a copper film-molybdenum film etched using the etching composition of the present invention.
FIG. 3 is a scanning electron micrograph of an etching profile of a laminated film of a copper film-molybdenum film etched using the etching composition of the present invention containing 4000 ppm of copper ions.
4 is a scanning electron microscope photograph of the etching profile of the laminated film of the copper film-molybdenum film etched using the etching composition of the present invention containing 6000ppm copper ion,
5 is a scanning electron micrograph of the copper film-molybdenum film using the etching composition of the present invention after etching the laminated film, and then removing the photoresist.
FIG. 6 is a scanning electron micrograph of an etching profile of a laminated film of a copper film-molybdenum film etched using a Comparative Example 1 etching composition containing 4000 ppm of copper ions.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 식각 조성물을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, the etching composition of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided by way of example so that the spirit of the invention to those skilled in the art can fully convey. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명에 따른 식각 조성물은 패터닝된 포토레지스트를 에칭 마스크로하여 구리기반 금속배선막을 습식 식각하여 패터닝된 금속배선막을 제조하기 위한 식각 조성물로, 상기 구리기반 금속배선막은 구리막의 단일막 또는 구리막과 몰리브덴막이 적층된 다중막이다. 이때, 상기 구리막은 구리합금막을 포함하며, 상기 몰리브덴막은 몰리브덴합금막을 포함한다.An etching composition according to the present invention is an etching composition for manufacturing a patterned metal wiring film by wet etching a copper-based metal wiring film by using a patterned photoresist as an etching mask, wherein the copper-based metal wiring film is a single layer or a copper film of a copper film and It is a multilayer film in which a molybdenum film is laminated. In this case, the copper film includes a copper alloy film, and the molybdenum film includes a molybdenum alloy film.

상기 구리막 및 몰리브덴막을 포함하는 다중막인 금속배선막은 구리막(하층막)-몰리브덴막(상층막) 또는 몰리브덴막(하층막)-구리막(상층막)을 포함하며, 둘 이상의 몰리브덴막이 구리막을 사이에 두고 적층된 몰리브덴막-구리막-몰리브덴막의 3중막을 포함하며, 둘 이상의 몰리브덴막과 둘 이상의 구리막이 교번 적층된 다중막을 포함한다. The metal wiring film, which is a multilayer film including the copper film and the molybdenum film, includes a copper film (lower layer film) -molybdenum film (upper layer film) or a molybdenum film (lower layer film) -copper film (upper layer film), and at least two molybdenum films are copper It includes a triple layer of molybdenum film-copper film-molybdenum film stacked over the film, and includes a multilayer film in which two or more molybdenum films and two or more copper films are alternately stacked.

상술한 본 발명의 목적은 과산화수소 3~35중량%; 산화제 0.1~5중량%; 불소화합물 0.001~2중량%; 킬레이트제 0.1~5 중량%; 암모늄화합물 0.001~5 중량%; 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 탈이온수를 포함하는 식각 조성물에 의해 달성된다. The object of the present invention described above is hydrogen peroxide 3 to 35% by weight; 0.1-5% by weight of oxidizing agent; 0.001 to 2% by weight of a fluorine compound; 0.1 to 5 wt% chelating agent; 0.001-5% by weight of ammonium compound; And deionized water such that the total weight of the total composition is 100% by weight.

본 발명에 따른 식각 조성물에서, 상기 과산화수소 및 불소화합물은 구리막 및 몰리브덴막을 식각(etching)하는 주 역할을 수행한다. 상기 불소화합물은 산성불화암모늄, 이불화암모늄, 불화규산, 불화수소칼륨 및 불산으로 이루어진 군으로부터 하나이상 선택된 것이다.In the etching composition according to the present invention, the hydrogen peroxide and the fluorine compound play a main role of etching the copper film and molybdenum film. The fluorine compound is at least one selected from the group consisting of acidic ammonium fluoride, ammonium difluoride, silicic acid fluoride, potassium hydrogen fluoride and hydrofluoric acid.

바람직하게 상기 불소화합물은 산성불화암모늄, 불화수소칼륨 또는 이들의 혼합물이다. 산성불화암모늄, 불화수소칼륨 또는 이들의 혼합물을 사용함으로써 몰리브덴합금의 잔사를 억제하며 구리막과의 식각속도 차를 억제하고 식각시 금속배선막이 형성되는 유리, 실리콘을 포함한 기판의 손상을 최소화하는 효과가 있다.Preferably the fluorine compound is acidic ammonium fluoride, potassium hydrogen fluoride or mixtures thereof. By using acidic ammonium fluoride, potassium hydrogen fluoride or mixtures thereof, it is possible to reduce the residue of molybdenum alloy, to suppress the difference in etching rate with copper film, and to minimize the damage of the substrate including glass and silicon, which forms metal wiring film during etching. There is.

또한, 후술하는 산화제, 킬레이트제, 암모늄화합물 및 구리식각억제제와 함께 사용되어, 구리막과 몰리브덴막을 일괄 시각하고 식각에 의해 구리막과 몰리브덴막을 포함하는 다중막의 식각 프로파일 제어, 식각 손실 제어, 경사각 제어 및 언더컷 방지를 위해 본 발명에 따른 식각 조성물은 3~35중량%의 과산화수소를 함유하며, 몰리브덴막의 효과적인 식각, 기판 식각의 최소화, 잔사 또는 테일(tail)의 형성을 방지하기 위해 0.001~2중량%의 불소화합물을 함유한다.In addition, it is used together with the oxidizing agent, chelating agent, ammonium compound, and copper etch inhibitor described later to collectively view the copper film and the molybdenum film, and to control the etching profile of the multilayer film including the copper film and the molybdenum film, the etching loss control, and the tilt angle control. And the etching composition according to the present invention for preventing undercut contains 3 to 35% by weight of hydrogen peroxide, 0.001 to 2% by weight in order to prevent the effective etching of the molybdenum film, minimizing the substrate etching, the formation of residue or tail (tail) Contains a fluorine compound.

상기 산화제는 식각에 의해 생성된 생성물을 수 기반인 식각 조성물에 용해시키며, 금속배선막의 에칭 속도를 제어하는 주 역할을 수행한다. 상기 산화제는 황산수소칼륨, 황산칼륨, 황산칼슘, 질산나트륨, 황산암모늄, 황산나트륨 및 황산수소나트륨으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이다.The oxidant dissolves the product produced by etching in an etching composition based on water, and plays a main role in controlling the etching rate of the metallization film. The oxidant is at least one selected from the group consisting of potassium hydrogen sulfate, potassium sulfate, calcium sulfate, sodium nitrate, ammonium sulfate, sodium sulfate and sodium hydrogen sulfate.

바람직하게, 상기 산화제는 황산칼륨, 황산암모늄, 질산나트륨 또는 이들의 혼합물이다. 상기 황산칼륨, 황산암모늄, 질산나트륨 또는 이들의 혼합물은 과산화수소의 식각 속도를 조절하고, 불소화합물에 함유된 불소의 활성도를 제어하며, 식각 생성물을 효과적으로 용해시키고, 경시변화가 일어나지 않아 약액의 식각특성이 지속적으로 유지되는 효과가 있다.Preferably, the oxidant is potassium sulfate, ammonium sulfate, sodium nitrate or mixtures thereof. The potassium sulfate, ammonium sulfate, sodium nitrate or a mixture thereof controls the etching rate of hydrogen peroxide, controls the activity of fluorine contained in the fluorine compound, effectively dissolves the etching product, and does not change over time, so the etching characteristics of the chemical liquid This has a lasting effect.

구리막과 몰리브덴막을 포함하는 다중막의 원활한 식각 및 불소화합물의 불소이온에 의한 기판 손상의 최소화, 언더컷 방지를 위해, 상기 식각 조성물은 0.1~5중량%의 산화제를 함유한다.The etching composition contains 0.1 to 5% by weight of an oxidizing agent for smooth etching of multiple films including a copper film and a molybdenum film, and minimization of substrate damage due to fluorine ions and prevention of undercut.

상기 킬레이트제는 금속이온 농도 증가에 따른 식각 특성 저하를 방지하고 식각 조성물의 안정성을 유지하는 주 역할을 수행한다. 상기 킬레이트제는 아미노기 및 카르복실기를 함유한 유기 킬레이트제이다. The chelating agent plays a main role of preventing the deterioration of the etching characteristics due to the increase in the metal ion concentration and maintaining the stability of the etching composition. The chelating agent is an organic chelating agent containing an amino group and a carboxyl group.

상기 유기 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA; Ethylene Diamine Tetraacetic Acid), 이미노디아세트산(Iminodiacetic Acid), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic Acid) 및 디에틸렌트리니트릴로펜타아세트산(DTPA; Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid)으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이다.The organic chelating agent is Ethylene Diamine Tetraacetic Acid (EDTA), Iminodiacetic Acid, Nitrilotriacetic Acid, and Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid (DTPA). One or more selected from the group consisting of:

바람직하게, 상기 유기 킬레이트제는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA; Ethylene Diamine Tetraacetic Acid), 디에틸렌트리니트릴로펜타아세트산(DTPA; Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid), 또는 이들의 혼합물이다. Preferably, the organic chelating agent is ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), diethylene trinitrilo pentaacetic acid (DTPA), or a mixture thereof.

상기 바람직한 유기킬레이트제는 구리기반 금속배선막의 식각시, 식각되는 금속배선막의 면적 또는 식각 처리 매수(금속배선막이 도포되어 금속배선을 위한 에칭이 수행되는 기판의 수)가 증가함에 따라 식각 조성물 내에 증가하는 금속이온(구리 이온 및 몰리브덴 이온)들과 결합하여 금속이온을 비활성화시키고, 과산화수소의 자체분해를 방지하며, 처리매수에 따른 시디로스 변화를 방지하는 효과가 있다.The preferred organic chelating agent increases in the etching composition as the area of the metal wiring film to be etched or the number of etching treatments (the number of substrates on which the metal wiring film is applied to perform etching for metal wiring) increases during the etching of the copper-based metal wiring film. In combination with metal ions (copper ions and molybdenum ions) to deactivate the metal ions, to prevent the self-decomposition of hydrogen peroxide, there is an effect of preventing the change in the CD-ROM according to the number of treatment.

효과적으로 금속 이온을 비활성화시키면서, 우수한 식각 손실 특성을 유지하고, 킬레이트제의 석출을 방지하기 위해, 상기 식각 조성물은 0.1~5중량%의 킬레이트제를 함유한다. In order to effectively inactivate metal ions while maintaining good etching loss characteristics and preventing precipitation of the chelating agent, the etching composition contains 0.1 to 5% by weight of chelating agent.

상기 암모늄화합물은 식각액의 수소이온농도지수를 유지하는 역할을 수행하며, 상기 암모늄화합물은 암모늄아세테이트, 암모늄나이트레이트, 암모늄시트레이트, 암모늄클로라이드 및 암모니아수로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이며, 바람직하게 암모늄클로라이드, 암모늄아세테이트, 암모니아수 또는 이들의 혼합물이다. 이때 상기 암모니아수는 0.001 내지 0.1 중량%의 암모니아수를 의미한다.The ammonium compound serves to maintain the hydrogen ion concentration index of the etchant, the ammonium compound is one or more selected from the group consisting of ammonium acetate, ammonium nitrate, ammonium citrate, ammonium chloride and ammonia water, preferably ammonium chloride , Ammonium acetate, ammonia water or mixtures thereof. At this time, the ammonia water means 0.001 to 0.1% by weight of ammonia water.

상기 바람직한 암모늄 화합물은 식각액내 수소이온농도지수를 효과적으로 유지할 뿐만 아니라, 몰리브덴의 잔사를 억제하고, 처리매수에 따른 식각특성을 일정하게 제어하는 효과가 있다.The preferred ammonium compound not only effectively maintains the hydrogen ion concentration index in the etchant, but also has the effect of suppressing the residue of molybdenum and controlling the etching characteristics according to the number of treatments constantly.

수소이온농도지수를 유지하여 몰리브덴의 잔사 억제 및 처리매수에 따른 식각특성 유지를 위해 상기 식각 조성물은 0.001~5중량%의 암모늄화합물을 함유한다. In order to maintain a hydrogen ion concentration index to suppress the residue of molybdenum and to maintain the etching characteristics according to the number of treatments, the etching composition contains 0.001 to 5% by weight of an ammonium compound.

상기 구리식각 억제제는 상술한 과산화수소, 불소화합물, 산화제, 킬레이트제 및 암모늄화합물과 함께 사용되어 구리막의 식각속도를 제어한다. 상기 구리식각 억제제는 아졸계 화합물인 5-아미노테트라졸, 1,2,3-벤조트라졸, 메틸벤조트리아졸 및 이미다졸로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이다.The copper etch inhibitor is used in combination with the above-described hydrogen peroxide, fluorine compound, oxidizing agent, chelating agent and ammonium compound to control the etching rate of the copper film. The copper etch inhibitor is at least one selected from the group consisting of azole compound 5-aminotetrazole, 1,2,3-benzotriazole, methylbenzotriazole and imidazole.

바람직하게 상기 구리식각 억제제는 5-아미노테트라졸, 1,2,3-벤조트라졸 또는 이들의 혼합물이며, 상기 5-아미노테트라졸, 1,2,3-벤조트라졸 또는 이들의 혼합물은 구리막과 몰리브덴막의 식각 속도 차를 억제할 뿐만 아니라 시디로스 조절의 효과가 있다.Preferably the copper etch inhibitor is 5-aminotetrazole, 1,2,3-benzotriazole or mixtures thereof, and the 5-aminotetrazole, 1,2,3-benzotriazole or mixtures thereof is copper In addition to suppressing the difference in etching rates between the film and the molybdenum film, there is an effect of controlling the sidiros.

상기 구리식각 억제제는 본 발명에 따른 과산화수소, 산화제, 불소계화합물, 킬레이트제, 암모늄화합물의 물질 및 각 물질의 함량을 기반으로 구리막과 몰리브덴막의 식각 속도 차를 억제하기 위한 것으로, 식각 손실의 감소, 적절한 구리막의 식각 속도 및 일정한 테이퍼 경사각의 유지를 위해, 상기 식각 조성물은 0.1 내지 5 중량%의 구리식각 억제제를 함유한다. The copper etch inhibitor is to suppress the etching rate difference between the copper film and the molybdenum film based on the hydrogen peroxide, the oxidizing agent, the fluorine-based compound, the chelating agent, the material of the ammonium compound and the amount of each material according to the present invention. In order to maintain the etch rate of the appropriate copper film and to maintain a constant taper tilt angle, the etching composition contains 0.1 to 5% by weight of copper etch inhibitor.

상술한 본 발명에 따른 식각 조성물에 함유되는 과산화수소, 산화제, 불소계화합물, 킬레이트제, 암모늄화합물 및 구리식각 억제제와 식각 조성물 내 각 물질의 함량은 구리막의 식각 속도, 몰리브덴막의 식각 속도, 구리막과 몰리브덴막의 식각속도 차이, 금속배선막의 식각 프로화일(profile), 테이퍼 경사각(taper angle), 식각에 의한 손실(CD loss, Critical Dimension loss) 정도, 몰리브덴합금 잔사 생성 여부, 식각시 생성되는 금속이온의 함유량에 따른 식각 특성 변화, 식각 공정 설계상의 마진(margin), 식각시의 발열량 및 식각시 식각 조성물의 조성변화에 영향을 미친다.Hydrogen peroxide, oxidizing agent, fluorine-based compound, chelating agent, ammonium compound and copper etching inhibitor contained in the etching composition according to the present invention and the content of each material in the etching composition and the etching rate of the copper film, the etching rate of the molybdenum film, the copper film and molybdenum The difference in the etching rate of the film, the etching profile of the metallization film, the taper angle, the degree of CD loss and critical dimension loss, whether the molybdenum alloy residues are formed, and the amount of metal ions generated during etching. It affects the change of etching characteristics, margin of etching process design, calorific value during etching and composition change of etching composition during etching.

본 발명에 따른 식각 조성물은 과산화수소 3~35중량%, 상술한 불소화합물 0.001~2중량%, 상술한 킬레이트제 0.1~5중량%를 함유하여, 금속배선막의 식각시 공정상의 마진을 증가시키고, 기판의 손상을 최소화하며, 발열을 억제하며, 식각 조성물의 급격한 조성변화를 억제할 수 있으며, 몰리브덴합금 잔사 생성을 방지한다. The etching composition according to the present invention contains 3 to 35% by weight of hydrogen peroxide, 0.001 to 2% by weight of the fluorine compound described above, and 0.1 to 5% by weight of the chelating agent described above to increase the process margin during etching of the metal wiring film, and the substrate It minimizes the damage, suppresses the exotherm, can suppress the rapid compositional change of the etching composition, and prevents the formation of molybdenum alloy residue.

또한 본 발명에 따른 식각 조성물은 과산화수소 3~35중량% 및 상술한 불소화합물 0.001~2중량%와 함께, 상술한 산화제 0.1~5중량%, 상술한 암모늄화합물 0.001~5 중량% 및 상술한 구리식각 억제제 0.1~5 중량%를 함유하여, 구리막의 식각 속도를 억제하고 몰리브덴막의 식각 속도를 증진시켜 구리막과 몰리브덴막간의 식각 속도차를 효과적으로 줄여 기판의 손상을 방지하며, 식각에 의해 구리막과 몰리브덴막간의 스텝(step) 형성 및 언더컷을 방지하고, 30˚이상의 일정한 경사각(taper angle)을 가지며, 0.5㎛ ± 0.2㎛의 우수한 식각 손실(CD Loss)을 가져 금속 패턴(패터닝된 금속배선막)의 직진성이 우수하고 금속 패턴 형성 후, 후속 공정에서의 불량 발생을 억제한다. In addition, the etching composition according to the present invention is 3 to 35% by weight of hydrogen peroxide and 0.001 to 2% by weight of the above-mentioned fluorine compound, 0.1 to 5% by weight of the oxidizing agent, 0.001 to 5% by weight of the ammonium compound and the above-mentioned copper etching 0.1 to 5% by weight of inhibitor to suppress the etching rate of the copper film and to increase the etching rate of the molybdenum film effectively reduce the etching rate difference between the copper film and molybdenum film to prevent damage to the substrate, and by etching the copper film and molybdenum It prevents step formation and undercut between layers, has a constant taper angle of 30 ° or more, and has excellent CD loss of 0.5 μm ± 0.2 μm, so that the metal pattern (patterned metal wiring film) It is excellent in straightness and suppresses the generation of a defect in a subsequent process after metal pattern formation.

또한 본 발명에 따른 식각 조성물은 과산화수소 3~35중량%, 상술한 불소화합물 0.001~2중량%, 상술한 산화제 0.1~5중량%, 상술한 암모늄화합물 0.001~5 중량% 및 상술한 구리식각 억제제 0.1~5 중량%와 함께 상술한 킬레이트제 0.1~5중량%를 함유하여, 우수한 식각 프로파일을 유지하고 잔사 또는 테일의 형성이 방지되면서도, 식각 조성물내 금속이온농도가 6000ppm에서도 식각 손실의 변화가 ±0.2㎛ 이내로 유지되어, 식각 조성물의 반복 사용 또는 대면적의 금속배선막 식각에도 식각 특성이 일정하게 유지되어, 품질관리가 용이하고, 대면적 처리 및 대량 생산에 효과적이며, TFT-LCD의 게이트(Gate) 배선(게이트 전극 포함), 데이터 배선(소스 및 드레인 전극 포함) 및 화소 배선(화소 전극 포함)을 동일한 식각 조성물을 이용하여 제조할 수 있다. In addition, the etching composition according to the present invention is 3 to 35% by weight of hydrogen peroxide, 0.001 to 2% by weight of the above-mentioned fluorine compound, 0.1 to 5% by weight of the oxidizing agent, 0.001 to 5% by weight of the ammonium compound and the above-mentioned copper etching inhibitor 0.1 It contains 0.1 to 5% by weight of the above-mentioned chelating agent together with ~ 5% by weight, while maintaining an excellent etching profile and preventing the formation of residues or tails, the change in etching loss is ± 0.2 even when the metal ion concentration in the etching composition is 6000 ppm. It is kept within μm, and the etching characteristics are kept constant even in the repeated use of the etching composition or the etching of the metal wiring film of a large area, so that the quality control is easy, and it is effective for the large area processing and mass production, and the gate of the TFT-LCD ) Wirings (including gate electrodes), data wirings (including source and drain electrodes), and pixel wirings (including pixel electrodes) may be manufactured using the same etching composition.

또한, 본 발명에 따른 식각 조성물은 과산화수소 3~35중량%; 상술한 산화제 0.1~5중량%; 상술한 불소화합물 0.001~2중량%; 상술한 킬레이트제 0.1~5 중량%; 상술한 암모늄화합물 0.001~5 중량%;을 함유함에 따라 식각조성물 내 금속이온 농도가 6000ppm까지도 약액의 발열 억제 및 금속 식각특성이 유지되는 장점이 발현되는 특징을 갖는다.In addition, the etching composition according to the invention is hydrogen peroxide 3 to 35% by weight; 0.1 to 5% by weight of the oxidizing agent described above; 0.001 to 2% by weight of the above-mentioned fluorine compound; 0.1 to 5% by weight of the above chelating agent; By containing 0.001 ~ 5% by weight of the above-described ammonium compound; the metal ion concentration in the etching composition up to 6000ppm has the characteristic that the advantage of maintaining the exothermic and metal etching characteristics of the chemical solution is maintained.

상술한 본 발명에 따른 식각 조성물을 이용한 금속배선막의 패터닝 방법에 있어, 도 1에 도시한 바와 같이 기판상부에 구리막, 구리합금막, 티타늄막, 티타늄합금막, 몰리브덴막, 몰리브덴합금막, 또는 이들이 적층된 다중막인 금속배선막을 형성하는 단계(s10), 포토레지스트를 도포하는 단계(s20), 마스크를 이용하여 포토레지스트에 광을 조사한 후, 현상하여 패터닝된 포토레지스트를 제조하는 단계(s30), 패터닝된 포토레지스트를 식각 마스크로 본 발명에 따른 식각 조성물을 이용하여 금속배선막을 식각하는 단계(s40)를 포함하여 수행된다.In the method for patterning a metal wiring film using the etching composition according to the present invention described above, a copper film, a copper alloy film, a titanium film, a titanium alloy film, a molybdenum film, a molybdenum alloy film, or Forming a metal wiring film, which is a multilayer film of which they are stacked (s10), applying a photoresist (s20), irradiating light to the photoresist using a mask, and then developing the patterned photoresist (s30). ), Using the patterned photoresist as an etching mask, etching the metallization film using the etching composition according to the present invention (s40).

상기 기판은 TFT-LCD용 유리기판 또는 TFT-LCD용 실리콘 기판이며, 상기 실리콘 기판은 국부적으로 의도적인 불순물(n 또는 p형 불순물)이 장입된 실리콘 기판을 포함하며, 산화막, 질화막을 포함한 이종물질의 막이 형성된 실리콘 기판을 포함한다. 상기 기판 상부의 의미는 기판 표면과 접하는 경우 및 기판 표면과 접하지 않고 기판의 표면과 일정 거리 이격된 경우를 모두 포함한다.The substrate is a glass substrate for a TFT-LCD or a silicon substrate for a TFT-LCD, and the silicon substrate includes a silicon substrate loaded with locally intentional impurities (n or p-type impurities), and a heterogeneous material including an oxide film and a nitride film. And a silicon substrate on which a film is formed. The meaning of the upper part of the substrate includes both the case of contacting the surface of the substrate and the case of being spaced apart from the surface of the substrate by a predetermined distance without contacting the surface of the substrate.

상기 금속배선막의 형성, 포토레지스트의 도포, 포토레지스트의 노광 및 현상은 반도체 제조공정에서 통상적으로 사용하는 방법을 통해 수행될 수 있으며, 일 예로, 상기 금속배선막은 구리전구체 또는 몰리브덴 전구체를 이용한 화학기상증착(CVD), 플라즈마 증착 또는 구리 벌크, 몰리브덴 벌크를 이용한 물리기상증착(PVD)를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 포토레지스트의 도포는 스핀 코팅을 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 노광은 마크스 패턴의 미세 정도에 따라 자외선, x-ray, 이온빔등과 마스크 얼라이너, 스테퍼등의 장비를 이용하여 수행될 수 있다. The formation of the metallization layer, the application of the photoresist, the exposure and the development of the photoresist may be performed through a method commonly used in a semiconductor manufacturing process. For example, the metallization layer may be formed using a chemical precursor using a copper precursor or a molybdenum precursor. Deposition (CVD), plasma deposition or physical vapor deposition (PVD) using copper bulk, molybdenum bulk, and the application of the photoresist may be performed using spin coating, the exposure is a mark pattern Depending on the fineness of the may be performed using equipment such as ultraviolet, x-ray, ion beam and mask aligner, stepper.

TFT-LCD용 실리콘 기판은 절연층을 사이에 두고 서로 직교하는 다수개의 게이트라인과 데이터라인, 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성되는 박막트랜지스터를 포함하여 구성되며, 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극이 게이트라인과 연결되고 소스 전극이 데이터라인과 연결되며 드레인 전극이 TFT-LCD 액정 셀의 화소 전극에 연결된 구조를 갖는다.The silicon substrate for TFT-LCD includes a plurality of gate lines and data lines orthogonal to each other with an insulating layer interposed therebetween, and the thin film transistors formed at the intersections of the gate lines and the data lines. It has a structure connected to the gate line, the source electrode is connected to the data line, the drain electrode is connected to the pixel electrode of the TFT-LCD liquid crystal cell.

상술한 본 발명에 다른 식각 조성물 및 상술한 금속배선막 패터닝 방법을 이용하여 소스전극, 드레인 전극 및 데이터라인을 포함하는 데이터 배이 형성되며, 동일한 본 발명에 따른 식각 조성물 및 상술한 금속배선막 패터닝 방법을 이용하여 게이트 전극 및 게이트라인을 포함하는 게이트 배선이 형성된다.
By using the etching composition according to the present invention described above and the metal wiring layer patterning method described above, a data vessel including a source electrode, a drain electrode, and a data line is formed, and the same etching composition and the metal wiring layer patterning method according to the present invention. The gate wiring including the gate electrode and the gate line is formed by using the.

식각 조성물의 제조Preparation of Etch Composition

하기의 표 1의 물질들을 하기의 표 2(%는 중량%를 의미함)의 함량으로 혼합하여 본 발명에 따른 식각 조성물(실시예 1~4)을 제조하였다.To prepare the etching composition according to the present invention (Examples 1 to 4) by mixing the materials of Table 1 in the following Table 2 (% means weight%).

(표 1) (Table 1)

Figure 112010023423290-pat00001
Figure 112010023423290-pat00001

(표 2) (Table 2)

Figure 112010023423290-pat00002
Figure 112010023423290-pat00002

비교예로, 하기의 표 3의 물질들을 하기의 표 4(%는 중량%를 의미함)의 함량으로 혼합하여 비교 대상인 식각 조성물(비교예 1~4)을 제조하였다. As a comparative example, the materials of Table 3 below were mixed in the content of Table 4 (% means% by weight) below to prepare an etching composition (Comparative Examples 1 to 4) to be compared.

(표 3) (Table 3)

Figure 112010023423290-pat00003
Figure 112010023423290-pat00003

(표 4) (Table 4)

Figure 112010023423290-pat00004

Figure 112010023423290-pat00004

금속배선막의 식각Etching of Metallization Film

유리기판(100x100mm)에 DC마그넷 스퍼터를 사용하여 몰리브덴막 250Å를 증착한 후, DC 마그넷 스퍼터를 사용하여 몰리브덴막 상부에 구리막 3000Å를 증착하여 구리막(상부)-몰리브덴막(하부)의 적층막인 금속배선막을 제조하였으며, 몰리브덴의 테일, 잔사 및 식각에 따른 잔여물의 생성여부를 평가하기 위해, 유사한 방법으로 몰리브덴막(상부)-구리막(하부)의 적층막인 금속배선막을 제조하였다.After depositing 250 mol of molybdenum film on a glass substrate (100x100mm) using DC magnet sputter, a copper film of 3000 µm was deposited on the molybdenum film using DC magnet sputter to deposit a laminated film of copper (top) -molybdenum film (lower). Phosphorus metal interconnection film was prepared, and in order to evaluate whether molybdenum tail, residue and etching were produced, a metal interconnection film, which is a laminated film of molybdenum (top) -copper (bottom) layer, was prepared in a similar manner.

제조된 금속배선막에 포토레지스트를 도포한 후, TFT-LCD의 게이트라인과 게이트전극을 형성하기 위한 패턴을 갖는 마스크, 또는 데이터라인과 소스 및 드레인 전극을 형성하기 위한 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 노광 및 현상을 수행하여 게이트 배선 또는 소스 및 드레인 배선으로 패터닝된 포토레지스트 패턴을 제조하였다.After applying the photoresist to the metal wiring film, using a mask having a pattern for forming the gate line and the gate electrode of the TFT-LCD, or using a mask having a pattern for forming the data line and the source and drain electrodes Exposure and development were performed to produce a photoresist pattern patterned with gate wirings or source and drain wirings.

이후, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하고, 표 1 및 표 2의 실시예 1~4로 제조된 식각조성물 또는 표 3 및 표 4의 비교예 1~4로 제조된 식각조성물 각각을 사용하여 금속배선막의 식각을 수행하였다.Then, using the photoresist pattern as an etching mask, using the etching composition prepared in Examples 1 to 4 of Table 1 and Table 2 or each of the etching compositions prepared in Comparative Examples 1 to 4 of Table 3 and Table 4 Etching of the membrane was performed.

실시예 내지 비교예의 실험에서 금속배선막의 식각은 동일한 식각 조성물량(10kg)을 이용하고, 스프레이 방식의 미니에처(테크노세미켐(주))를 이용하여 30℃에서 수행되었다. In the experiments of Examples to Comparative Examples, the etching of the metal wiring film was carried out at 30 ° C. using the same etching composition amount (10 kg) and a spray miniature (Techno Semichem Co., Ltd.).

상기 식각 조성물을 이용한 식각공정은 유리기판의 유리가 노출되는 시점인 식각 종말점 검출(EPD, End Point Detect)로부터 과식각율(over etching)을 60% 또는 100%로 주어 실시하였으며, 식각의 종료 후, 세척 건조하여 주사전자현미경으로 식각 프로파일의 측면 식각 손실, 테이퍼 각도, 포토레지스트의 파손, 식각 잔류물 여부를 평가하였다.The etching process using the etching composition was performed by giving an over etching rate of 60% or 100% from the end point detection (EPD), which is the point where the glass of the glass substrate is exposed. After completion of etching, After washing and drying, the lateral etching loss, taper angle, photoresist breakage, and etching residue of the etching profile were evaluated by scanning electron microscope.

또한 식각 조성물의 금속 이온 함유량에 따른 식각 특성을 평가하기 위해, 4000ppm 또는 6000ppm에 해당하는 구리 분말을 식각약액(제조된 식각 조성물)에 첨가한 뒤 구리분말이 완전해 용해될 때까지 교반하였다. 이후, 미니에처(테크노세미켐(주))를 이용하여 30℃에서 스프레이 방식으로 구리 분말이 용해된 식각약액의 식각특성을 분석하였다.
In addition, to evaluate the etching characteristics according to the metal ion content of the etching composition, a copper powder corresponding to 4000ppm or 6000ppm was added to the etching solution (prepared etching composition) and stirred until the copper powder was completely dissolved. Subsequently, the etching characteristics of the etchant, in which the copper powder was dissolved in a spray method at 30 ° C., were analyzed using miniature (Techno Semichem Co., Ltd.).

식각 특성 평가Etch Characteristic Evaluation

금속배선막(몰리브덴막-구리막의 적층막)의 식각 후, 식각된 측면 프로파일(Profile)을 주사전자현미경(SEM, Hitachi, S-4700)을 사용하여 관찰하고 포토레지스트 끝단과 구리막의 끝단의 거리를 측정하여 식각손실(CD loss)을 나타내었으며, 식각된 측면의 경사각의 값을 측정하여 경사각(테이퍼 각도)을 나타내었다.After etching the metal wiring film (laminated film of molybdenum film-copper film), the etched side profile was observed using a scanning electron microscope (SEM, Hitachi, S-4700), and the distance between the photoresist end and the copper end CD loss was measured by measuring and the inclination angle (taper angle) was measured by measuring the inclination angle of the etched side.

또한, 주사전자현미경을 이용하여 패터닝된 포토레지스트의 스트립(제거) 전 후로 패터닝된 금속배선막을 관찰하여 금속배선막 식각시의 포토레지스트 파손, 몰리브덴 테일 및 잔사 여부, 식각 잔류물(석출물을 포함함)의 존재 여부를 평가하였다. In addition, by using a scanning electron microscope to observe the patterned metal wiring film before and after the strip (removed) of the patterned photoresist, photoresist breakage, molybdenum tail and residues during the etching of the metal wiring film, etching residues (including deposits) ) Was evaluated.

식각손실(CD loss)은 0.5㎛ ± 0.2㎛ 이하일 때 우수, 경사각(taper angle)은 30˚ 이상일 때 우수, 금속이온 함량에 따른 식각 특성의 평가 지표인 식각손실변화율(이하 CD 변화율)은 구리 분말이 용해된 식각약액을 이용한 식각시 식각손실이 0.5㎛ ± 0.2㎛로 유지되는, 즉, 4000ppm 또는 6000ppm의 구리이온농도에서 식각손실의 변화가 ±0.2㎛ 이내인 것을 우수하다고 평가하였으며, 실시예 1~4의 식각조성물에 따른 식각특성 평가를 하기의 표 5에 정리 도시하였다.CD loss is excellent when 0.5 ㎛ ± 0.2 ㎛ or less, taper angle is excellent when 30˚ or more, the etching loss change rate (hereinafter CD change rate) is an evaluation index of the etching characteristics according to the metal ion content is copper powder It was evaluated that the etching loss was maintained at 0.5 μm ± 0.2 μm during the etching using the dissolved etchant, that is, the change of the etching loss within ± 0.2 μm at 4000 ppm or 6000 ppm copper ion concentration was excellent. The evaluation of etching characteristics according to the etching composition of ˜4 is shown in Table 5 below.

(표 5)(Table 5)

Figure 112010023423290-pat00005
Figure 112010023423290-pat00005

이하, 실시예 1의 식각 조성물을 기준으로 대한 식각 특성 결과를 상술하나, 본 발명에 따른 실시예 2 내지 실시예 4의 식각 조성물 모두 실시예 1과 유사한 식각 특성을 나타내었다.Hereinafter, the results of etching characteristics of the etching composition of Example 1 will be described in detail, but the etching compositions of Examples 2 to 4 according to the present invention showed similar etching characteristics as in Example 1.

도 2는 본 발명의 실시예 1의 식각 조성물을 이용하여 식각된 금속배선막의 측면을 관찰한 주사현미경 사진으로, 60%의 과식각율에서 포토레지스트의 손상이 전무하며, 구리막(상부)-몰리브덴막(하부)이 적층된 다중막이 48.15˚의 경사각으로 단일한 경사면을 가지며, 0.58㎛의 식각 손실을 가짐을 알 수 있다.FIG. 2 is a scanning microscope photograph of the side surface of the metallization film etched using the etching composition of Example 1 of the present invention, and shows no damage of photoresist at 60% overetch rate, and the copper film (top) -molybdenum It can be seen that the multilayered film (lower layer) has a single inclined plane with an inclination angle of 48.15 ° and has an etching loss of 0.58 μm.

도 3은 본 발명의 실시예 1의 식각 조성물에 구리분말 4000ppm을 용해시킨 뒤 이를 이용하여 식각된 금속배선막의 측면을 관찰한 주사현미경 사진으로, 60%의 과식각율에서 포토레지스트의 손상이 전무하며, 구리막(상부)-몰리브덴막(하부)이 적층된 다중막이 60.38˚의 경사각으로 단일한 경사면을 가지며, 0.6㎛의 식각 손실을 가져 처리매수에 따른 시디로스의 변화가 적음(±0.2㎛ 이내)을 알 수 있다.Figure 3 is a scanning microscope photograph of the side of the metal wiring film etched by dissolving 4000ppm copper powder in the etching composition of Example 1 of the present invention, there is no damage to the photoresist at 60% over-etch rate , Multilayered copper film (top) -molybdenum film (bottom) has a single inclined plane with an inclination angle of 60.38 °, and has an etching loss of 0.6 µm, resulting in little change in CD-Ros according to the number of treatments (within ± 0.2 µm) Can be seen.

도 4는 본 발명의 실시예 1의 식각 조성물에 구리분말 6000ppm을 용해시킨 뒤 이를 이용하여 식각된 금속배선막의 측면을 관찰한 주사현미경 사진으로, 60%의 과식각율에서 포토레지스트의 손상이 전무하며, 구리막(상부)-몰리브덴막(하부)이 적층된 다중막이 63.77˚의 경사각으로 단일한 경사면을 가지며, 0.64㎛의 식각 손실을 가져 처리매수에 따른 시디로스의 변화가 적음(±0.2㎛ 이내)을 알 수 있다.Figure 4 is a scanning microscope photograph of the side of the metal wiring film etched using after dissolving 6000ppm copper powder in the etching composition of Example 1 of the present invention, there is no damage to the photoresist at 60% over-etch rate , Multilayered copper film (top) -molybdenum film (bottom) has a single inclined surface with an inclination angle of 63.77 °, and has an etching loss of 0.64㎛, so that the change in CD-Ros according to the number of treatments is small (within ± 0.2㎛) Can be seen.

도 5는 본 발명의 실시예 1의 식각 조성물을 이용하여 금속배선막을 식각한 후, 포토레지스트를 제거하여 관찰한 주사전자현미경 사진으로, 구리막(하부)-몰리브덴막(상부)이 적층된 다중막의 식각시 몰리브덴의 테일, 잔사 및 식각에 따른 잔여물이 형성되지 않음을 알 수 있다.FIG. 5 is a scanning electron micrograph of the metal wiring layer etched using the etching composition of Example 1 of the present invention and then removed by photoresist, wherein a copper film (bottom) -molybdenum film (top) is stacked in multiple layers It can be seen that the tail, residues and residues of the molybdenum are not formed upon etching of the film.

비교예 1의 경우, 도 6에서 보는 바와 같이 금속이온농도가 증가함에 따라 시디로스 변화율이 급격하게 달라졌으며, 비교예 2의 경우, 식각이 이루어지지 않아 금속배선막의 패턴화가 불가능하였으며, 비교예 3의 경우, 과량의 산화제로 인하여 기판을 투입하자마자 식각이 진행됨에 따라 식각 손실이 급격하게 이루어져 패턴 생성이 불가능하였으며, 비교예 4의 경우 석출물이 발생하였다.In Comparative Example 1, as the concentration of metal ions increases, as shown in FIG. 6, the change in CDiros was drastically changed. In Comparative Example 2, since the etching was not performed, patterning of the metal wiring film was impossible, and Comparative Example 3 In the case of etching, as the etching proceeds as soon as the substrate is input due to the excessive amount of the oxidizing agent, the etching loss is rapidly generated, and in the case of Comparative Example 4, precipitates were generated.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims as well as the claims to be described later will belong to the scope of the present invention. .

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 구리막 및 몰리브덴막이 적층된 금속배선막의 식각 조성물로, 과산화수소 3~35중량%; 황산수소칼륨, 질산나트륨, 황산암모늄, 황산나트륨 및 황산수소나트륨으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 산화제 0.1~5중량%; 산성불화암모늄, 불화규산, 불화수소칼륨 및 불산으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 불소화합물 0.001~2중량%; 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA; Ethylene Diamine Tetraacetic Acid), 이미노디아세트산(Iminodiacetic Acid), 니트릴로트리아세트산(Nitrilotriacetic Acid) 및 디에틸렌트리니트릴로펜타아세트산(DTPA; Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid)으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 킬레이트제 0.1~5 중량%; 암모늄아세테이트, 암모늄나이트레이트, 암모늄시트레이트, 암모늄클로라이드 및 암모니아수로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 암모늄화합물 0.001~5 중량%; 구리식각 억제제 0.1 내지 5 중량% 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 탈이온수를 포함하는 식각 조성물.An etching composition of a metal wiring film in which a copper film and a molybdenum film are laminated, and hydrogen peroxide 3 to 35 wt%; 0.1 to 5% by weight of an oxidizing agent selected from the group consisting of potassium hydrogen sulfate, sodium nitrate, ammonium sulfate, sodium sulfate and sodium hydrogen sulfate; 0.001% to 2% by weight of a fluorine compound selected from the group consisting of acidic ammonium fluoride, silicic acid fluoride, potassium hydrogen fluoride and hydrofluoric acid; At least one from the group consisting of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), iminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, and diethylene trinitrilo pentaacetic acid (DTPA); 0.1 to 5% by weight of the chelating agent selected; 0.001 to 5% by weight of an ammonium compound selected from the group consisting of ammonium acetate, ammonium nitrate, ammonium citrate, ammonium chloride and ammonia water; An etching composition comprising 0.1 to 5% by weight of a copper etch inhibitor and deionized water such that the total weight of the total composition is 100% by weight. 제 6항에 있어서,
상기 구리식각 억제제는 아졸계 화합물인 5-아미노테트라졸, 1,2,3-벤조트라졸, 메틸벤조트리아졸 및 이미다졸로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 식각 조성물.
The method according to claim 6,
The copper etching inhibitor is at least one selected from the group consisting of azole compound 5-aminotetrazole, 1,2,3-benzotriazole, methyl benzotriazole and imidazole.
제 7항에 있어서,
상기 식각 조성물내 금속이온농도가 6000ppm까지 증가하여도 식각 손실의 변화(CD loss)가 ±0.2㎛ 이내로 유지되는 식각 조성물.
8. The method of claim 7,
The etching composition maintains a change in etching loss (CD loss) within ± 0.2 ㎛ even if the metal ion concentration in the etching composition increases to 6000ppm.
a) 기판상부에 구리막, 구리합금막, 티타늄막, 티타늄합금막, 몰리브덴막, 몰리브덴합금막, 또는 이들이 적층된 다중막인 금속배선막을 형성하는 단계;
b) 상기 금속배선막 상에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
c) 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로, 상기 제 6항 내지 제 8항에서 선택된 어느 한 항에 따른 식각 조성물을 이용하여 상기 금속배선막을 식각하는 단계;
를 포함하는 금속배선막의 패터닝 방법.
a) forming a copper wiring film, a copper alloy film, a titanium film, a titanium alloy film, a molybdenum film, a molybdenum alloy film, or a metal film formed of a multilayer film on the substrate;
b) applying a photoresist on the metallization film, exposing and developing the photoresist to form a photoresist pattern;
c) etching the metallization film using the etching composition according to any one of claims 6 to 8 using the photoresist pattern as an etching mask;
Patterning method of a metal wiring film comprising a.
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