KR101406362B1 - Etchant composition for Ag thin layer and method for fabricating metal pattern using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조성물 총중량에 대하여, Fe3 +염 화합물 1 내지 15 중량%, 질산 1 내지 10 중량%, 아세트산 1 내지 30 중량%, 제1인산나트륨 0.1 내지 5 중량%, 및 물 40 내지 96.9중량%를 포함하는 은 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막의 식각액 조성물, 이를 사용하는 금속 패턴의 형성방법, 및 이를 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for the preparation of a composition comprising, by weight based on the total weight of the composition, from 1 to 15% by weight of an Fe 3 + salt compound, from 1 to 10% by weight of nitric acid, from 1 to 30% by weight of acetic acid, from 0.1 to 5% And a method for forming an array substrate for a liquid crystal display device using the etchant composition, a method for forming a metal pattern using the same, and a method for manufacturing an array substrate using the same. .
Fe3+염, 제1 인산나트륨, 은, 산화인듐막, 식각액, 부식억제제 Fe3 + salt, sodium phosphate monobasic, silver, indium oxide film, etchant, corrosion inhibitor
Description
본 발명은 은(Ag) 또는 은합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다중막의 식각액 조성물, 이를 사용하는 금속 패턴의 형성방법, 및 이를 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an etchant composition for a multi-layered film consisting of a single film made of silver (Ag) or silver alloy and an indium oxide film, a method for forming a metal pattern using the same, and an array substrate for a liquid crystal display And a manufacturing method thereof.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.2. Description of the Related Art A liquid crystal display (LCD) is one of the most widely used flat panel displays, and is composed of two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween. And rearranges the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer to adjust the amount of light transmitted.
액정 표시 장치 중에서도, 현재, 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두개의 기판에 각각 구비되어 있는 형태이다. 이 중에서도, 하나의 기판에는 복수의 화소 전극이 매트릭스 형태로 배열되어 있고, 다른 기판에는 하나의 공통전극이 기판 전면을 덮고 있다. 이러한 액정 표시 장치에서 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 기판 상에 형성한다.Of the liquid crystal display devices, currently used are those in which electric field generating electrodes are provided on two substrates respectively. Among them, a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix on one substrate, and one common electrode covers the entire substrate on the other substrate. In such a liquid crystal display device, display of an image is performed by applying a separate voltage to each pixel electrode. To this end, a thin film transistor, which is a three terminal device for switching the voltage applied to the pixel electrode, is connected to each pixel electrode, a gate line for transmitting a signal for controlling the thin film transistor, and a voltage to be applied to the pixel electrode A data line to be transferred is formed on the substrate.
한편, 액정 표시 장치의 표시 면적이 점점 대형화됨에 따라, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 게이트선 및 데이터선 또한 길어지고 그에 따라 배선의 저항 또한 증가한다. 이와 같은 이유로 인하여, 종래에 주로 사용되었던 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금을 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor, TFT)에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 계속 이용하는 것은 평판표시장치의 대형화 및 고해상도 실현을 어렵게 만드는 원인으로 작용하고 있다. 따라서, 이러한 저항 증가에 의한 신호 지연 등의 문제를 해결하기 위해서는, 상기 게이트선 및 데이터선을 최대한 낮은 비저항을 가지는 재료로 형성할 필요가 있다. On the other hand, as the display area of the liquid crystal display device becomes larger and larger, the gate lines and data lines connected to the thin film transistors become longer, and accordingly the resistance of the wirings also increases. For this reason, the continuous use of chromium (Cr), molybdenum (Mo), aluminum (Al), and alloys thereof, which have been conventionally used, as gates and data wirings used in thin film transistors Which makes it difficult to make the flat panel display large-sized and high-resolution realization. Therefore, in order to solve such a problem of signal delay due to such an increase in resistance, it is necessary to form the gate line and the data line with a material having the lowest possible resistivity.
산화주석인듐(Indium Tin Oxide, ITO)과 산화아연인듐(Indium Zinc Oxide, IZO)과 같은 도전성 금속은 빛에 대한 투과율이 비교적 뛰어나고, 도전성을 가지므로 평판표시장치에 사용되는 칼라필터의 전극으로 널리 쓰이고 있다. 그러나 이들 금속들 또한 높은 저항을 가져 응답속도의 개선을 통한 평판표시장치의 대형화 및 고해상도 실현에 장애가 되고 있다. 또한, 반사판의 경우 과거 Al 반사판을 주로 제품에 이용해왔으나, 휘도 향상을 통한 저전력 소비실현을 위해서는 반사율이 더 높은 금속으로의 재료변경을 모색하고 있는 상태이다. BACKGROUND ART Conductive metals such as indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) have excellent transmittance to light and have conductivity. Therefore, they are widely used as electrodes of color filters used in flat panel display devices Is used. However, these metals also have a high resistance, which is an obstacle to the enlargement of the flat panel display device and the realization of high resolution through improvement of the response speed. In the case of reflectors, past Al reflectors have mainly been used in products. However, in order to realize low power consumption by improving luminance, materials are being sought for metal with higher reflectance.
이를 위해 평판 표시 장치에 적용되고 있는 금속들에 비해 낮은 비저항과 높은 휘도를 가지고 있는 은(Ag: 비저항 약 1.59μΩ㎝)막, 은합금막 또는 은막이나 은합금막을 포함한 다중막을 칼라필터의 전극, LCD 배선 및 반사판에 적용하여 평판표시장치의 대형화와 고해상도 및 저전력 소비 등을 실현하기 위한 노력이 경주고 있으며, 그러한 노력의 일환으로 이러한 재료에 적용하기 위한 식각액이 개발되고 있다.For this purpose, a silver (Ag: specific resistance: about 1.59 μΩcm) film having a low resistivity and a high luminance as compared with metals applied to a flat panel display, a silver film, a silver film or a silver film, Efforts have been made to increase the size of flat panel display devices and realize high resolution and low power consumption by applying them to wirings and reflectors. As part of such efforts, etching solutions for these materials are being developed.
그러나, 은(Ag)은 유리 등의 절연 기판 또는 진성 비정질 규소나 도핑된 비정질 규소 등으로 이루어진 반도체 기판 등의 하부 기판에 대해 접착성(adhesion)이 극히 불량하여 증착이 용이하지 않고, 배선의 들뜸(lifting) 또는 벗겨짐(feeling)이 쉽게 유발된다. 또한, 은(Ag) 도전층이 기판에 증착된 경우에도 이를 패터닝하기 위해 종래의 식각액을 사용하는 경우 은(Ag)이 과도하게 식각되거나 불균일하게 식각되어 배선의 들뜸 또는 벗겨짐 현상이 발생하고, 배선의 측면 프로파일이 불량하게 된다.However, silver (Ag) is extremely poor in adhesion to an insulating substrate such as glass or a lower substrate such as a semiconductor substrate made of intrinsic amorphous silicon or doped amorphous silicon or the like, lifting or feeling is easily induced. Further, even when a silver (Ag) conductive layer is deposited on a substrate, Ag is excessively etched or non-uniformly etched when a conventional etching solution is used for patterning the same, The side profile of the substrate is poor.
대한민국 등록특허 10-0579421의 경우, 인산, 질산, 초산에 보조 산화물 용해제와 함불소형 탄소계 계면활성제를 사용하였으나 보조 산화물 용해제로 사용된 SO4 2 -화합물은 은(Ag)과 반응을 하여 AgS의 형태로 기판내에 잔사로 남게 되며, ClO4 -화합물은 환경 규제 물질로 사용함에 어려움이 있다. 또한 함불소형 탄소계 계면활성제의 경우 은의 하부막이 유기절연막인 경우 기판의 테두리 부분에 있는 유 기절연막은 이러한 성분에 의해 쉽게 손상을 얻어 Peeling 현상(벗겨짐)을 일으키는 문제가 있다. In Korean Patent No. 10-0579421, a small carbon surfactant was used in combination with an auxiliary oxide dissolving agent in phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid. However, the SO 4 2 - compound used as a secondary oxide dissolving agent reacted with silver (Ag) And ClO 4 - compounds are difficult to use as environmentally regulated substances. Also, in the case of the Hambil small carbon surfactant, the organic insulating film at the edge of the substrate is easily damaged due to such components, and peeling phenomenon (peeling) occurs when the lower film of silver is an organic insulating film.
본 발명은, 상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 은(Ag) 또는 은합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막 을 식각함에 있어서 사이드에칭 양이 적고, 하부막의 손상 및 잔사의 발생 없이 균일한 식각특성을 나타내는 식각액 조성물, 이를 사용하는 금속 패턴의 형성방법, 및 이를 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method of etching a single film made of silver (Ag) or a silver alloy and an indium oxide film, A method of forming a metal pattern using the etchant composition, and a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device using the etchant composition, which exhibit uniform etching characteristics without damaging the bottom film and forming residues.
본 발명은 조성물 총중량에 대하여, Fe3 +염 화합물 1 내지 15 중량%, 질산 1 내지 10 중량%, 아세트산 1 내지 30 중량%, 제1인산나트륨 0.1 내지 5 중량%, 및 물 40 내지 96.9중량%를 포함하는 은 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막의 식각액 조성물을 제공한다.The present invention relates to a process for the preparation of a composition comprising, by weight based on the total weight of the composition, from 1 to 15% by weight of an Fe 3 + salt compound, from 1 to 10% by weight of nitric acid, from 1 to 30% by weight of acetic acid, from 0.1 to 5% A single layer of silver or silver alloy, and an indium oxide layer.
또한, 본 발명은 In addition,
기판 상에 은(Ag) 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다중막 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 형성하는 단계; 및Forming one or more selected from a single film of silver (Ag) or silver alloy on the substrate and a multiple film consisting of the single film and the indium oxide film; And
상기에서 형성된 하나 또는 다수개의 막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하는 단계를 포함하는 금속 패턴의 형성방법을 제공한다.And etching the one or a plurality of the formed films with the etching solution composition of the present invention.
또한, 본 발명은In addition,
a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;a) forming a gate electrode on a substrate;
b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate electrode;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
상기 a) 단계, d)단계 및 e)단계 중 어느 한 단계 이상이, 은 또는 은합금 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 형성하는 공정 및 이를 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.Wherein at least one of the steps a), d), and e) is formed of a silver or silver alloy monolayer and a multilayer composed of the single film and the indium oxide film; And etching each of the electrodes with the etchant composition of the present invention to form respective electrodes. The present invention also provides a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 식각액 조성물은 은 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막을 식각함에 있어서 사이드에칭 양이 적고, 하부막의 손상 및 잔사의 발생 없이 균일한 식각 특성을 나타내므로, 평판표시장치의 고해상도, 대형화 및 저전력 소비를 달성하는데 중요한 역할을 할 수 있다.As described above, the etchant composition of the present invention has a small amount of side etching when etching a single film of silver or silver alloy and a multi-layer film composed of the single film and the indium oxide film, And thus can play an important role in achieving high resolution, large size, and low power consumption of the flat panel display device.
본 발명은 조성물 총중량에 대하여, Fe3 +염 화합물 1 내지 15 중량%, 질산 1 내지 10 중량%, 아세트산 1 내지 30 중량%, 제1인산나트륨 0.1 내지 5 중량%, 및 물 40 내지 96.9중량%를 포함하는 은 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막의 식각액 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the preparation of a composition comprising, by weight based on the total weight of the composition, from 1 to 15% by weight of an Fe 3 + salt compound, from 1 to 10% by weight of nitric acid, from 1 to 30% by weight of acetic acid, from 0.1 to 5% And a multi-layer etchant composition comprising the single layer and the indium oxide layer.
본 발명의 식각액 조성물은 은(Ag) 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다중막을 동시에 식각할 수 있는 것을 특징으로 한다. The etchant composition of the present invention is characterized in that a single film of silver (Ag) or silver alloy and a multiple film composed of the single film and the indium oxide film can be simultaneously etched.
본 발명에서 은(Ag) 또는 은합금의 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다중막은 예컨대, 산화인듐막/은막의 이중막 또는 산화인듐막/은막/산화인듐막의 삼중막 등을 의미하며, 산화인듐은 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO) 등을 의미한다.In the present invention, the multiple film composed of a single film of silver (Ag) or silver alloy and an indium oxide film means a double film of indium oxide / silver film or a triple film of indium oxide / silver film / indium oxide film, Indium means indium tin oxide (ITO), zinc oxide indium (IZO), and the like.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 Fe3 +염 화합물은 주 산화제로 사용되는 성분으로서, 은(Ag) 과 산화인듐을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 한다. 상기 Fe3+염 화합물의 함량은 식각액 조성물 총중량에 대하여 1 내지 15 중량%이다. 상기 Fe3+염 화합물이 1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 은막의 식각 속도 저하와 식각 프로파일의 불량을 야기시킬 수 있으며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 산화인 듐막의 과식각으로 인하여 예컨대, 산화인듐막/은막/산화인듐막의 3중막을 식각하는 경우, 은의 표면층이 들어나게 되어 후속 공정 중 열처리에 의해서 은이 기판표면에서 떨어져 재 흡착하게 되는 문제가 발생 할 수 있다. The Fe 3 + salt compound contained in the etchant composition of the present invention is a component used as a main oxidizing agent and serves to wet-etch silver (Ag) and indium oxide. The content of the Fe 3+ salt compound is 1 to 15% by weight based on the total weight of the etchant composition. If the amount of the Fe 3+ salt compound is less than 1 wt%, the etching rate of the silver film may be lowered and the etching profile may be deteriorated. If the Fe 3+ salt content is more than 15 wt% When a triple layer of indium oxide / silver / indium oxide film is etched, the surface layer of silver may be introduced, and silver may be separated from the surface of the substrate by heat treatment in a subsequent process, causing re-adsorption.
상기 Fe3 + 염화합물은 Fe3 +을 포함한 염의 형태로 제공되며, 그 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 구체적인 예로는 FeCl3, Fe(NO3)3, Fe2(SO4)3, NH4Fe(SO4)2, Fe(ClO4)3, 및 FePO4 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The Fe 3 + salt compound is available in the form of a salt, including the Fe 3 +, its kind is not particularly limited, and specific examples include FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe 2 (SO 4) 3, NH 4 Fe (SO 4 ) 2 , Fe (ClO 4 ) 3 , and FePO 4. These may be used singly or in combination of two or more.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 질산(HNO3)은 보조 산화제로 사용되는 성분으로서 은과 산화인듐을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 수행한다. 상기 질산(HNO3)의 함량은 조성물 총중량에 대하여 1 내지 10 중량%이다. 질산의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 은(Ag)막과 산화인듐막의 식각 속도 저하가 발생하며 이로써 기판내의 식각 균일성(Uniformity)이 불량해지므로 얼룩이 발생하며, 10 중량%를 초과하는 경우, 예컨대, 산화인듐막/은막/산화인듐막의 삼중막을 식각하는 경우, 상,하부에 산화인듐막의 식각 속도가 가속화 되어 상하부 산화인듐막의 언더컷 발생으로 후속 공정에 문제가 발생되는 불리한 점이 있다.The nitric acid (HNO 3 ) contained in the etchant composition of the present invention is a component used as a co-oxidant and performs a wet etching by oxidizing silver and indium oxide. The content of the nitric acid (HNO 3 ) is 1 to 10% by weight based on the total weight of the composition. When the content of nitric acid is less than 1% by weight, the etching rate of the silver (Ag) film and the indium oxide film is lowered, resulting in unevenness of etch uniformity in the substrate, resulting in unevenness. For example, when the triple films of indium oxide / silver film / indium oxide film are etched, the etching speed of the indium oxide film is accelerated in the upper and lower portions, and the undercuts of the upper and lower indium oxide films are disadvantageous.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 아세트산(CH3COOH)은 보조 산화제로 사용되는 성분으로서, 은(Ag)을 산화시켜 습식식각하는 역할을 수행한다. 상기 아세트산의 함량은 식각액 조성물 총중량에 대하여 1 내지 30 중량%이다. 아세트산의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 기판 내의 식각 속도 불균일로 얼룩이 발생하는 문제가 있고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 거품발생이 야기되며 이러한 거품이 기판내에 존재하게 되면 완전한 식각이 이루어지지 않아 후속공정에 문제를 야기할 수 있다.Acetic acid (CH 3 COOH) contained in the etchant composition of the present invention is a component used as a co-oxidant and performs a wet etching by oxidizing silver (Ag). The acetic acid content is 1 to 30% by weight based on the total weight of the etchant composition. When the content of acetic acid is less than 1% by weight, unevenness in etching rate in the substrate may cause unevenness. When the content of acetic acid exceeds 30% by weight, bubbles are generated. When such bubbles are present in the substrate, Which can cause problems in subsequent processes.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 제1인산나트륨은 첨가제로 사용되는 성분으로서, 습식 식각 시 박막에 대한 CD 스큐(CD Skew)의 조절 및 식각을 균일하게 하는 역할을 수행한다. 상기 제1인산나트륨의 함량은 조성물 총중량에 대하여 0.1~5 중량%이다. 상기 제1인산나트륨의 함량이 0.1중량% 미만인 경우에는 기판 내의 식각 균일성(Uniformity)이 저하되고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 식각 속도가 저하되어 원하는 식각 속도를 구현할 수 없으며, 은 식각 잔류물이 발생할 수 있으므로 공정상에 문제가 될 수 있다. The monosodium phosphate contained in the etchant composition of the present invention is a component used as an additive, and plays a role of controlling the CD skew of the thin film during wet etching and uniformizing the etching. The content of the first sodium phosphate is 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition. If the content of the first sodium phosphate is less than 0.1% by weight, the uniformity of the etchant in the substrate is lowered. If the content of the first sodium phosphate is more than 5% by weight, the etch rate is lowered, Water may be generated, which may cause a problem in the process.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수가 바람직하다. 특히, 물의 비저항 값(즉, 물속에 이온이 제거된 정도)이 18㏁/㎝이상인 탈이온수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 물의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 40 내지 96.9중량%로 포함되며, 상기 함량은 수용액 형태로 첨가되는 다른 성분에 포함된 것과 물의 단독 첨가량을 합산한 것이다. The water contained in the etchant composition of the present invention is not particularly limited, but deionized water is preferred. In particular, it is more preferable to use deionized water having a resistivity value of water (i.e., the degree of removal of ions in water) of 18 M? / Cm or more. The content of water is in the range of 40 to 96.9% by weight based on the total weight of the composition, and the content is the sum of water contained in the other components added in the form of aqueous solution and water alone.
본 발명의 식각액 조성물은 전술한 성분 이외에 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로는 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH조절제 등을 사용할 수 있다.The etchant composition of the present invention may further contain conventional additives in addition to the above-mentioned components. Examples of the additives include surfactants, sequestering agents, corrosion inhibitors, and pH adjusters.
본 발명의 식각액 조성물에서, Fe3 +염 화합물, 질산, 아세트산, 제1인산나트륨은 통상적으로 공지된 방법에 따라 제조가능하고, 특히 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다.In the etching solution composition of the present invention, the Fe 3 + salt compound, nitric acid, acetic acid, and sodium phosphate monobasic acid can be prepared by a commonly known method, and particularly preferably have purity for semiconductor processing.
본 발명은, 또한,According to the present invention,
(i)기판 상에 은(Ag) 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다중막 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 형성하는 단계; 및(i) forming one or more selected from a single film of silver (Ag) or silver alloy on the substrate and a multiple film consisting of the single film and the indium oxide film; And
(ii)상기에서 형성된 하나 또는 다수개의 막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하는 단계를 포함하는 금속 패턴의 형성방법을 제공한다.(ii) etching the one or a plurality of the formed films with the etchant composition of the present invention.
상기 금속 패턴의 형성방법에 있어서, 상기 (i)단계는 기판을 제공하는 단계 및 상기 기판 상에 상기 은(Ag) 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다중막 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 기판은 통상적인 세정이 가능한 것으로서, 웨이퍼, 유리기판, 스테인레스 스틸 기판, 플라스틱 기판 또는 석영기판을 이용할 수 있다. 상기 기판 상에 은(Ag) 또는 은합금의 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다중막을 형성하는 방법으로는 당업자에게 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 진공증착법 또는 스퍼터링 법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.The method for forming a metal pattern according to
상기 (ii)단계에서는, (i)단계에서 형성된 하나 또는 다수개의 막 상에 포토레지스트를 형성하고, 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 노광하고, 상기 노광된 포토레지스트를 후굽기하고, 상기 후굽기된 포토레지스트를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 상기 하나 또는 다수개의 막을 본 발명의 식각액 조성물을 이용하여 식각하여, 금속패턴을 완성한다.In the step (ii), a photoresist is formed on one or a plurality of films formed in step (i), selectively exposing the photoresist using a mask, baking the exposed photoresist, The post-baked photoresist is developed to form a photoresist pattern. The one or more films on which the photoresist pattern is formed are etched using the etchant composition of the present invention to complete the metal pattern.
또한 본 발명은Also,
a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;a) forming a gate electrode on a substrate;
b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate electrode;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
상기 a) 단계, d)단계 및 e)단계 중 어느 한 단계 이상이, 은 또는 은합금 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막 중에서 선택되는 어느 하 나 또는 다수개를 형성하는 공정 및 이를 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.Wherein at least one of the steps a), d), and e) is formed of a silver or silver alloy monolayer, and a multi-layer film composed of the single film and the indium oxide film And etching each of the electrodes with the etchant composition of the present invention to form respective electrodes. The present invention also provides a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계는 a1) 기상증착법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 기판 상에 은 또는 은합금 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 증착시키는 단계; 및 a2) 상기에서 형성된 하나 또는 다수개의 막을 본 발명의 식각액으로 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기의 하나 또는 다수개의 막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, the step (a) may include: a1) forming a silver or silver alloy monolayer on the substrate using a vapor deposition method or a sputtering method, Depositing one or more selected from among multiple films consisting of films; And a2) patterning the one or a plurality of the films formed in the above process with the etching solution of the present invention to form a gate electrode. Here, the method of forming one or a plurality of films on the substrate is not limited to the above-described examples.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트 전극 상부에 질화실리콘(SiNX)을 증착하여 게이트 절연층을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층의 형성시 사용되는 물질은 질화실리콘(SiNx)에만 한정되는 것은 아니고, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 각종 무기 절연물질 중에서 선택된 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수도 있다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, in step (b), silicon nitride (SiN x ) is deposited on a gate electrode formed on a substrate to form a gate insulating layer. Here, the material used in the formation of the gate insulating layer is not limited to silicon nitride (SiN x ), but a material selected from various inorganic insulating materials including silicon oxide (SiO 2 ) may be used to form the gate insulating layer have.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 c) 단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층(active layer)과 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식 식각을 통해 패터닝한다. 여기서, 엑티브층은 일반적으 로 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성하고, 오믹콘텍층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)으로 형성한다. 이러한 엑티브층과 오믹콘텍층을 형성할 때 화학기상증착법(CVD)을 이용할 수 있지만, 이에만 한정되는 것은 아니다.In the method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, in the step c), a semiconductor layer is formed on the gate insulating layer by a chemical vapor deposition method (CVD). That is, an active layer and an ohmic contact layer are sequentially formed, and patterned through dry etching. Here, the active layer is generally formed of pure amorphous silicon (a-Si: H), and the ohmic contact layer is formed of amorphous silicon (n + a-Si: H) containing impurities. Chemical vapor deposition (CVD) may be used to form the active layer and the ohmic contact layer, but the present invention is not limited thereto.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 d) 단계는 d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 소스 및 드레인 전극 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 d1) 단계에서는 오믹콘텍층 위에 스퍼터링법을 통해 은 또는 은합금 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 증착하고 본 발명의 식각액으로 식각하여 소스 전극과 드레인 전극을 형성한다. 여기서, 상기 하나 또는 다수개의 막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. 상기 d2) 단계에서는 소스 전극과 드레인 전극 상에 질화 실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연그룹 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 단층 또는 이중층으로 절연층을 형성한다. 절연층의 재료는 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.In the method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, the step d) includes the steps of: d1) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And d2) forming an insulating layer on the source and drain electrodes. In step d1), one or a plurality of silver or silver alloy single films and multiple films composed of the single film and the indium oxide film are deposited on the ohmic surface layer by sputtering and then etched with the etching solution of the present invention, Thereby forming an electrode and a drain electrode. Here, the method of forming the one or more films on the substrate is not limited to the above-described examples. Wherein d2) step, including the inorganic insulating group, or benzocyclobutene (BCB) and acrylic (acryl) resins (resin) containing silicon nitride (SiN x) and silicon oxide (SiO 2) on the source and drain electrodes The organic insulating material is selected from the group of organic insulating materials to form an insulating layer as a single layer or a double layer. The material of the insulating layer is not limited to those illustrated above.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 e) 단계에서는 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링법을 통해 은 또는 은합금 단일막 및 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다중막 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 증착하고, 본 발명의 식각액 조성물 로 식각하여, 화소 전극을 형성한다. 상기 인듐 산화막을 증착하는 방법은 스퍼터링법으로만 한정되는 것은 아니다. In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, the pixel electrode connected to the drain electrode is formed in step e). For example, one or a plurality of silver or silver alloy single films and multiple films composed of the single film and the indium oxide film are deposited by sputtering and then etched by the etching solution composition of the present invention to form a pixel electrode . The method of depositing the indium oxide film is not limited to the sputtering method.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예 및 비교예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples and comparative examples are provided for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by the following examples and comparative examples, and various modifications and changes may be made.
실시예Example 1~5: 1 to 5: 식각액Etchant 조성물의 제조 및 The preparation of the composition and 식각Etching 특성 평가 Character rating
기판상에 a-ITO/Ag/a-ITO 삼중막을 형성하고 다이아몬드 칼을 이용하여 10×10mm로 절단하여 시편을 준비하였다. 표 1 에 기재된 조성비로 식각액을 10kg이 되도록 제조하였다. 분사식 식각 방식의 실험장비 (SEMES사 제조)내에 제조된 식각액을 넣고 온도를 40 ℃ 로 설정하여 가온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 엔드포인트 검출(End Point Detection, EPD)을 기준으로 하여 오버 에치(Over Etch) 50%를 주어 실시하였다. The a-ITO / Ag / a-ITO triplet was formed on the substrate and cut into 10 × 10 mm using a diamond knife to prepare a specimen. The etching solution was prepared to be 10 kg at the composition ratio shown in Table 1. The etching solution prepared in a spray-type etching system (manufactured by SEMES) was placed and heated at a temperature of 40 ° C. and then etched when the temperature reached 40 ± 0.1 ° C. The total etch time was 50% over etch based on end point detection (EPD).
상기 기판들은 식각이 이루어진 후에 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍(熱風)건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트(PR) 박리기(stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경 (SEM; HITACHI사 제조, 모델명: S-4700)을 이용하여 사이드에칭 (Side Etch), 하부막 손상 및 식각 잔류물의 발생 정도의 식각 특성을 평가하였다. 식각 특성 시험 결과는 하기 표 1과 같다.The substrates were taken out after etching, washed with deionized water, dried using a hot air drying apparatus, and photoresist was removed using a photoresist (PR) stripper. After cleaning and drying, side etching, bottom film damage, and etching property of the etching residue were evaluated using an electron microscope (SEM; model name: S-4700, manufactured by HITACHI Corporation). The results of the etching characteristics test are shown in Table 1 below.
NH4Fe(SO4)2 /질산/아세트산/ NaH2PO4 /물Composition (% by weight)
NH4Fe (SO4) 2 / nitric acid / acetic acid / NaH 2 PO 4 / water
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/a-ITO 기판을 식각한 경우, 사이드 에치, 하부막 손상 및 은잔사 발생의 모든 면에서 양호한 식각특성을 나타낸다.As can be seen from Table 1, when the a-ITO / Ag / a-ITO substrate was etched using the etchant compositions of Examples 1 to 5 according to the present invention, side etch, lower film damage, And exhibits good etching properties in all respects.
상기 실시예 2의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각한 후의 SEM 사진을 도 1a에 첨부하였다. 또한 상기 실시예 2의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각하고, 포토레지스트를 스트립한 후의 기판 표면에 대한 SEM 사진을 도 1b에 첨부하였다. An SEM photograph of the a-ITO / Ag / ITO triple layer after etching the triple layer of the a-ITO / Ag / ITO using the etchant composition of Example 2 is shown in Fig. Further, an a-ITO / Ag / ITO triplet was etched using the etchant composition of Example 2, and an SEM photograph of the substrate surface after stripping the photoresist was attached to Fig. 1B.
비교예Comparative Example 1~3: 1 to 3: 식각액Etchant 조성물의 제조 및 The preparation of the composition and 식각Etching 특성 평가 Character rating
기판상에 a-ITO/Ag/a-ITO 삼중막을 형성하고 다이아몬드 칼을 이용하여 10×10mm로 절단하여 시편 준비를 하였다. 표 2에 기재된 조성비로 식각액을 10kg이 되도록 제조하였다. 분사식 식각 방식의 실험장비 (SEMES사 제조)내에 제조된 식각액을 넣고 온도를 40 ℃ 로 설정하여 가온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 엔드포인트 검출(End Point Detection, EPD)을 기준으로 하여 오버 에치(Over Etch) 50%를 주어 실시하였다.The a-ITO / Ag / a-ITO triple layer was formed on the substrate and cut into 10 × 10 mm using a diamond knife. The etching solution was prepared to be 10 kg at the composition ratio shown in Table 2. The etching solution prepared in a spray-type etching system (manufactured by SEMES) was placed and heated at a temperature of 40 ° C. and then etched when the temperature reached 40 ± 0.1 ° C. The total etch time was 50% over etch based on end point detection (EPD).
상기 기판들은 식각이 이루어진 후에 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍(熱風)건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트(PR) 박리기(stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경 (SEM; HITACHI사 제조, 모델명: S-4700)을 이용하여 사이드에칭 (Side Etch), 하부막 손상 및 식각 잔류물의 발생 정도의 식각 특성을 평가하였다. 식각 특성 시험 결과는 하기 표 2와 같다.The substrates were taken out after etching, washed with deionized water, dried using a hot air drying apparatus, and photoresist was removed using a photoresist (PR) stripper. After cleaning and drying, side etching, bottom film damage, and etching property of the etching residue were evaluated using an electron microscope (SEM; model name: S-4700, manufactured by HITACHI Corporation). The results of the etching characteristics test are shown in Table 2 below.
NH4Fe(SO4)2 /질산/아세트산/ NaH2PO4 /물Composition (% by weight)
NH 4 Fe (SO 4 ) 2 / nitric acid / acetic acid / NaH 2 PO 4 / water
표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 질산을 포함하지 않은 비교예 1의 경우, 상하부 a-ITO 및 은의 식각 속도가 저하되어 식각 잔사가 발생하였으며, NH4Fe(SO4)2의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 비교예 2의 경우 식각 속도가 너무 증가하게 되어 패턴이 소실되었으며, 제1인산나트륨의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 비교예 3의 경우, 은 식각 잔사가 발생하였다.As it can be seen from Table 2, in the case of Comparative Example 1 that does not contain nitric acid, and the upper and lower a-ITO and silver etching rate decreases occurred the etching residue invention the content of NH 4 Fe (SO 4) 2 the , The etching rate was excessively increased and the pattern disappeared. In the case of Comparative Example 3 in which the content of sodium monophosphate exceeded the range of the present invention, silver etch residues were generated.
상기 비교예 3의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각한 후의 SEM 사진을 도 2a에 첨부하였다. 또한 상기 비교예 3의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각하고, 포토레지스트를 스트립한 후의 기판 표면에 대한 SEM 사진을 도 2b에 첨부하였다.An SEM photograph of the a-ITO / Ag / ITO triple layer after etching the triple layer of the a-ITO / Ag / ITO using the etchant composition of Comparative Example 3 is shown in Fig. Further, an a-ITO / Ag / ITO triplet was etched using the etchant composition of Comparative Example 3, and an SEM photograph of the surface of the substrate after stripping the photoresist was attached to Fig. 2B.
도 1a은 상기 실시예 2의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각한 후의 SEM 사진이고, 1A is an SEM photograph of an a-ITO / Ag / ITO triple film etched using the etchant composition of Example 2. FIG.
도 1b는 상기 실시예 2의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각하고, 포토레지스트를 스트립한 후의 기판 표면에 대한 SEM 사진이다. 1B is an SEM photograph of the substrate surface after etching the a-ITO / Ag / ITO triplet using the etchant composition of Example 2 and stripping the photoresist.
도 2a은 상기 비교예 3의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각한 후의 SEM 사진이고, 2A is an SEM photograph of an a-ITO / Ag / ITO triple layer etched using the etchant composition of Comparative Example 3,
도 2b는 상기 비교예 3의 식각액 조성물을 사용하여 a-ITO/Ag/ITO 삼중막을 식각하고, 포토레지스트를 스트립한 후의 기판 표면에 대한 SEM 사진이다.2B is an SEM photograph of the substrate surface after etching the a-ITO / Ag / ITO triple layer using the etchant composition of Comparative Example 3 and stripping the photoresist.
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