KR101473964B1 - Etchant for etching Al, Mo and ITO - Google Patents
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Abstract
본 발명은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 식각하기 위한 식각액에 관한 것으로, 50~75 wt%의 인산, 3~10 wt%의 질산, 4~22 wt%의 초산을 주 성분으로 하여 0.05~3 wt%의 염소계 화합물, 0.05~3 wt%의 염소안정제, 0.1~5 wt%의 인산염계 화합물, 0.05~5 wt%의 리튬계 화합물, 0.05~5 wt%의 질화염계 화합물 및 잔량의 물로 구성된 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an etchant for etching molybdenum (Mo), aluminum (Al) and indium-tin-oxide (ITO), comprising 50 to 75 wt% phosphoric acid, 3 to 10 wt% 0.05 to 3 wt% of a chlorine compound, 0.05 to 3 wt% of a chlorine stabilizer, 0.1 to 5 wt% of a phosphate compound, 0.05 to 5 wt% of a lithium compound, 0.05 to 5 wt % Nitrate flame based compound and the balance water.
따라서, 본 발명에 따른 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 동시에 식각 가능한 식각액을 이용하여 액정표시장치용 어레이 기판을 제조함으로써 목적은 종래 각 마스크 공정에서 각기 다른 식각액을 사용했던 것과 달리, 각 마스크 공정에서 단일의 식각액을 사용함으로써 생산성 향상 및 장비 구성의 비용을 절감할 수 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an array substrate for a liquid crystal display device using an etchant capable of simultaneously etching molybdenum (Mo), aluminum (Al), and indium-tin-oxide (ITO) Unlike etching solutions, the use of a single etchant in each mask process can improve productivity and reduce the cost of equipment construction.
몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 인듐-틴-옥사이드(ITO), 식각액 Molybdenum (Mo), aluminum (Al), indium-tin-oxide (ITO)
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도.1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a general liquid crystal display device.
도 2는 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도.2 is a sectional view of a general array substrate for a liquid crystal display;
도 3a와 3c는 본 발명의 실시예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극 및 게이트 배선을 형성하는 물질로 이루어진 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층, 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 물질로 이루어진 몰리브덴(Mo)층, 그리고 화소전극을 형성하는 물질로 이루어진 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 식각 후의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.FIGS. 3A and 3C illustrate a dual layer of a molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) composed of a gate electrode and a material forming a gate wiring after the wet etching process by the etching solution according to the embodiment of the present invention, (Mo) layer made of a material for forming the pixel electrode, and a section after the etching of the indium-tin-oxide (ITO) layer made of the material for forming the pixel electrode by a scanning electron microscope.
도 4는 본 발명에 따른 식각액을 이용하여 패터닝한 것을 특징으로 한 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도.4 is a cross-sectional view of an array substrate for a liquid crystal display device, which is patterned using an etching solution according to the present invention.
도 5a와 5b는 각각 본 발명의 제 1 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극(게이트 배선 포함)과, 소스 및 드레인 전극(데이터 배선 포함)을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층과, 몰리브덴(Mo) 단일층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.5A and 5B are graphs showing the relationship between the gate electrode (including the gate wiring) and the molybdenum (Mo) / the source and drain electrodes (including the data lines) after the wet etching process according to the first comparative example of the present invention, A photograph of a cross section of a double layer of aluminum alloy (AlNd) and a single layer of molybdenum (Mo) by scanning electron microscope.
도 6a와 6b는 각각 본 발명의 제 2 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극(게이트 배선 포함)과, 소스 및 드레인 전극(데이터 배선 포함)을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층과, 몰리브덴(Mo) 단일층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.6A and 6B are graphs showing the relationship between the gate electrode (including the gate wiring) and the molybdenum (Mo) / the source and drain electrodes (including the data lines) after the wet etching process according to the second comparative example of the present invention, A photograph of a cross section of a double layer of aluminum alloy (AlNd) and a single layer of molybdenum (Mo) by scanning electron microscope.
도 7a와 7b는 각각 본 발명의 제 3 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극(게이트 배선 포함)과, 소스 및 드레인 전극(데이터 배선 포함)을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층과, 몰리브덴(Mo) 단일층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.7A and 7B are graphs showing the relationship between the gate electrode (including the gate wiring) and the molybdenum (Mo) / the source and drain electrodes (including the data lines) after the wet etching process according to the third comparative example of the present invention, A photograph of a cross section of a double layer of aluminum alloy (AlNd) and a single layer of molybdenum (Mo) by scanning electron microscope.
도 8은 본 발명의 제 4 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.8 is a cross-sectional view of a double layer of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd), which is a material layer forming a gate wiring and a gate electrode, after a wet etching process using an etchant according to a fourth comparative example of the present invention was observed with a scanning electron microscope Picture.
도 9는 본 발명의 제 5 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 화소전극을 이루는 물질층인 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.9 is a scanning electron microscope (SEM) image of a cross section of an indium-tin-oxide (ITO) layer as a material layer forming a pixel electrode after a wet etching process using an etchant according to a fifth comparative example of the present invention.
도 10은 본 발명의 제 6 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.10 shows a cross section of a molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) double layer, which is a material layer forming a gate wiring and a gate electrode after a wet etching process using an etchant according to a sixth comparative example of the present invention, by scanning electron microscopy Picture.
도 11은 본 발명의 제 7 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.11 is a cross-sectional view of a double layer of a molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd), which is a material layer forming a gate wiring and a gate electrode after a wet etching process using an etchant according to a seventh comparative example of the present invention, Picture.
도 12는 본 발명의 제 8 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진.FIG. 12 is a photograph of a section of a molybdenum (Mo) layer as a material layer between a data line and a source electrode and a drain electrode after a wet etching process using an etching solution according to an eighth comparative example of the present invention with a scanning electron microscope.
본 발명은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 식각하기 위한 식각액에 관한 것이며, 특히 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 단일용액으로 이루어진 식각액으로 식각하기 위한 것이다. The present invention relates to an etchant for etching aluminum (Al), molybdenum (Mo) and indium-tin-oxide (ITO), and more particularly to an etchant for etching aluminum, molybdenum, indium-tin- For etching with an etchant consisting of a single solution.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. Recently, liquid crystal display devices have been attracting attention as next generation advanced display devices with low power consumption, good portability, and high value-added.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on),오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Of these liquid crystal display devices, an active matrix type liquid crystal display device having a thin film transistor, which is a switching device capable of controlling voltage on and off for each pixel, .
일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정을 통해 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하는 액정 셀 공정을 거쳐 완성된다. Generally, a liquid crystal display device forms an array substrate and a color filter substrate through an array substrate manufacturing process for forming thin film transistors and pixel electrodes, and a color filter substrate manufacturing process for forming color filters and common electrodes, And a liquid crystal cell interposed therebetween.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a general liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 도시한 바와 같이, 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 서로 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 다수의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)이 형성되어 있으며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 구비되어 상기 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.As shown in the figure, the
또한, 상기 어레이 기판과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 적, 녹 ,청색 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.The upper portion of the
그리고, 도면상에 도시되지는 않았지만, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제(sealant) 등으로 봉함(封函)된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판이 구비되어 있다. Although not shown in the drawings, the two
또한, 어레이 기판의 외측면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.A back-light is provided on the outer surface of the array substrate to supply light. An on / off signal of the thin film transistor T is sequentially scanned by the
이러한 액정표시장치에 이용되는 어레이 기판을 제조하는 데에는 수회의 마스크 공정을 실시함으로써 특정 물질층을 패터닝하여 제조하게 된다.The array substrate used in such a liquid crystal display device is manufactured by patterning a specific material layer by performing several mask processes.
도 2는 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도이며, 상기 도 2를 참조하여 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. 2 is a cross-sectional view of one pixel region including a thin film transistor which is a switching element of an array substrate for a liquid crystal display. Referring to FIG. 2, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display will be described.
도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(40) 위에 제 1 금속층(미도시)을 형성한 후, 제 1 마스크 공정을 진행함으로서 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)과 상기 게이트 배선(미도시)에서 분기한 게이트 전극(44)을 형성한다. 여기서 제 1 금속층은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr)과 같은 금속을 사용할 수 있으며, 특히, 저 저항 특성을 갖는 알루미늄 합금(AlNd)을 사용할 경우에는, 몰리브덴(Mo)층을 더욱 구비하여 이중층으로 구성한다. As shown in the figure, after a first metal layer (not shown) is formed on a transparent
여기서 상기 제 1 마스크 공정을 조금 더 상세히 설명한다.The first mask process will now be described in more detail.
제 1 마스크 공정은 우선, 상기 제 1 금속층(미도시) 상부로 포토레지스트(photo-resist)를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 포토레지스트층은 빛을 받은 부분이 현상 시 제거되는 포지티브 형(positive type) 포토레지스트로 이루어진 것을 일예로 설명한다. The first mask process first applies a photo-resist to the top of the first metal layer (not shown) to form a photoresist layer (not shown). At this time, the photoresist layer is made of a positive type photoresist in which a light-receiving portion is removed during development.
상기 포토레지스트층 위에 투과영역과 차단영역으로 구성된 마스크(미도시)를 위치시킨 후, 상기 마스크 상부에서 빛을 조사하는 노광(exposing)공정과 노광된 부분을 제거하는 현상(developing)공정을 진행함으로써 상기 제 1 금속층 위로 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. After a mask (not shown) composed of a transmissive region and a blocking region is placed on the photoresist layer, an exposing process for irradiating light on the mask and a developing process for removing the exposed region are performed A photoresist pattern (not shown) is formed on the first metal layer.
이후 상기 포토레지스트 패턴(미도시) 외부로 노출된 상기 제 1 금속층(미도시)을 습식 식각(wet etching)하여 제거하면 도시한 바와같은 이중층 구조의 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(44)이 형성된다. Then, the first metal layer (not shown) exposed to the outside of the photoresist pattern (not shown) is removed by wet etching to form a gate wiring (not shown) and a gate wiring .
여기서 상기 이중층 구조의 게이트 배선 및 게이트 전극(44)을 형성하기 위한 습식식각 시 이용되는 식각액으로는 인산, 질산, 초산으로 이루어진 식각액을 사용한다. The etchant used in the wet etching for forming the gate wiring and the
다음, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(44) 상부에 남아있는 상기 포토레지스트 패턴은 애싱(ashing)공정을 진행하여 제거한다. Next, the photoresist pattern remaining on the gate wiring (not shown) and the
다음, 상기 이중층 구조의 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(44)이 형성된 기판(40)위에 게이트 절연막(47)을 적층하는데, 상기 게이트 절연막(47)은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)과 같은 무기절연물질 중 선택된 하나를 사용한다. Next, the
다음, 상기 게이트 절연막(47) 위에 순수 비정질 실리콘층 및 불순물 비정질 실리콘층과 제 2 금속층을 순차적으로 형성하고, 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상과 식각 및 스트립 등 일련의 단위공정을 포함하는 제 2 마스크 공정에 의해 상 기 게이트 절연막(47)으로부터 차례로 순수 비정질 실리콘의 액티브층(52a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(52b)으로 구성된 반도체층(52)과 그 상부로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(57, 59)을 형성한다. 이때, 상기 소스 전극(57)과 연결되며 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(55) 또한 형성한다.Next, a pure amorphous silicon layer, an impurity amorphous silicon layer, and a second metal layer are sequentially formed on the
여기서 상기 데이터 배선(55)과 소스 및 드레인 전극(57, 59)을 이루는 제 2 금속층은 몰리브덴(Mo)을 주로 사용한다. Here, molybdenum (Mo) is mainly used for the second metal layer constituting the
이때, 상기 제 2 마스크 공정은 제 2 금속층 상부로 새로운 포토레지스트층을 형성한 후, 제 2 마스크를 위치시켜 노광(exposing)공정과 현상(developing)공정을 진행함으로써 제 2 포토레지스트 패턴을 형성한다.At this time, in the second mask process, a new photoresist layer is formed on the second metal layer, and then a second photoresist pattern is formed by exposing and developing the second mask .
이후, 상기 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 제 2 금속층을 습식 식각(wet etching)하여 제거하고, 하부의 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 건식 식각함으로써 순수 비정질 실리콘의 액티브층(52a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(52b)과 상기 오믹콘택층(52b) 상부에서 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(57, 59)을 형성한다. Thereafter, the second metal layer exposed to the outside of the second photoresist pattern is removed by wet etching, and the pure amorphous silicon layer and the impurity amorphous silicon layer are dry-etched to form an
이때, 상기 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 제 2 금속층을 식각하는 식각액은 인산, 질산, 초산으로 이루어진 식각액 또는 과수계 식각액을 사용한다. At this time, the etchant for etching the second metal layer made of molybdenum (Mo) is an etchant comprising phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, or a hydrous etchant.
다음, 상기 데이터 배선(55)과 소스 및 드레인 전극(57, 59) 상부에 남아있는 제 2 포토레지스트 패턴을 애싱(ashing)공정을 진행함으로써 제거하고, 상기 데이터 배선(55)과 소스 및 드레인 전극(57, 59) 위로 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크 릴(acryl)계 수지(resin)등의 투명한 유기절연물질 중 선택된 하나를 도포하거나, 질화실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)등의 무기절연물질 중 선택된 하나를 증착함으로써 보호층(65)을 형성하고, 이를 제 3 마스크 공정을 진행하여 이를 패터닝함으로써 상기 드레인 전극(59)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(67)을 형성한다.Next, the second photoresist pattern remaining on the
다음, 상기 보호층(65) 상부로 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 투명 도전성 금속물질을 증착하고 제 4 마스크 공정에 의해 상기 드레인 콘택홀(67)을 통해 상기 드레인 전극(59b)과 접촉하는 화소전극(70)을 형성한다. Next, a transparent conductive metal material including indium-tin-oxide (ITO) is deposited on the
이때, 상기 제 4 마스크 공정은 제 1, 2 마스크 공정과 유사한 방법으로 습식 식각(wet etching )공정을 포함하며, 상기 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 화소전극(70)을 형성하기 위한 식각액으로는 왕수계 식각액 또는 옥살산계 식각액을 사용한다. In this case, the fourth mask process includes a wet etching process in a similar manner to the first and second mask processes, and an etchant for forming the
전술한 바와 같은 액정표시장치의 어레이 기판은 상기 각 마스크 공정에서 각 금속층을 식각하는데 각기 다른 식각액을 사용하였는 바, 식각액의 관리가 이원화되어 설비 구성이 각각 독립적으로 이루어지게 됨으로써 생산성이 떨어지고 설비 투자 비용의 부담이 증가하게 되는 문제가 있다. In the above-described array substrate of the liquid crystal display device, since different etchants are used for etching the respective metal layers in each mask process, the etchant is managed twice and the equipment configurations are made independent of each other, There is a problem in that the burden on the user is increased.
본 발명은 전술한 각각의 금속층을 식각하기 위한 식각액을 공통된 단일 용액으로 구성되게 함으로써, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 배선 또는 전극의 패터닝을 하나의 식각장비에서 모두 식각할 수 있도록 하여 식각액의 관리를 일원화하고 초기 투자 비용을 절감하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention is a method for patterning a wiring or an electrode made of aluminum (Al), molybdenum (Mo), indium-tin-oxide (ITO) or the like by making the etchant for etching each of the above- The goal is to unify the management of the etchant by making it possible to etch all the etchants, and to reduce the initial investment cost.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 식각액은, 50~75 wt%의 인산과; 3~10 wt%의 질산과; 4~22 wt%의 초산과; 0.05~3 wt%의 염소계 화합물과; 0.05~3 wt%의 염소 안정제와; 0.1~5 wt%의 인산염계 화합물과; 0.05~5 wt%의 리튬계 화합물과; 0.05~5 wt%의 질화염계 화합물과; 잔량의 물을 포함하며 상기 잔량의 물을 포함하여 각 물질의 중량%(wt%)의 합은 100 wt%가 되는 것이 특징이다.In order to achieve the above object, an etchant according to an embodiment of the present invention comprises 50 to 75 wt% phosphoric acid; 3 to 10 wt% nitric acid; 4 to 22 wt% of acetic acid; 0.05 to 3 wt% of a chlorine-based compound; 0.05 to 3 wt% of a chlorine stabilizer; 0.1 to 5 wt% of a phosphate compound; 0.05 to 5 wt% of a lithium-based compound; 0.05 to 5 wt% nitrate based compound; And the sum of the weight% (wt%) of each material including the remaining water including the residual water is 100 wt%.
이때, 상기 염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로 KCl 또는 HCl인 것이 바람직하며, 상기 염소 안정제는 Zn 계열 화합물과, Cd 계열 화합물과, Pb 계열 화합물과, Ba 계열 화합물과, 올레인산으로 이루어진 화합물로써 Zn(NO3)2 또는 Zn(CH3COO)2 인 것이 바람직하며, 상기 인산염계 화합물은 PO4 3-로 해리될 수 있는 화합물로 (NH4)2HPO4 또는 KH2PO4인 것이 바람직하며, 상기 리튬계 화합물은 LiNO3 또는 CH3COOLi인 것이 바람직하며, 상기 질화염계 화합물은 KNO3 또는 LiNO3인 것이 바람직하다. The chlorine-based compound is preferably a compound capable of dissociating into Cl- 1 , and is preferably KCl or HCl. The chlorine stabilizer may be a Zn-based compound, a Cd-based compound, a Pb-based compound, a Ba- Zn (NO 3 ) 2 or Zn (CH 3 COO) 2 , and the phosphate compound is preferably (NH 4 ) 2 HPO 4 or KH 2 PO 4 as a compound which can be dissociated into PO 4 3- , and the lithium- LiNO 3 or CH 3 COOLi, and the nitrate compound is preferably KNO 3 or LiNO 3 .
또한 상기 물은 이온교환수지를 통하여 여과한 순수로써 비저항이 18MΩ 이상인 초순수인 것이 바람직하다. Further, it is preferable that the water is pure water filtered through an ion exchange resin and is ultrapure water having a resistivity of 18 M? Or more.
본 발명에 따른 식각액을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 식각용 조성물을 이용하여 기판 상부의 제 1 금속층을 식각하여 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 게이트 전극 위로 절연막을 형성하는 단계와; 상기 절연막 위로 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 식각용 조성물을 이용하여 상기 반도체층 상부의 제 2 금속층을 식각하여 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선과 상기 게이트 전극 상부에서 서로 이격하는 형태의 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 위로 보호층을 형성하는 단계와; 상기 식각용 조성물을 이용하여 상기 보호층 상부의 제 3 금속층을 식각하여 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 식각용 조성물은, 50~75 wt%의 인산과, 3~10 wt%의 질산과, 4~22 wt%의 초산과, 0.05~3 wt%의 염소계 화합물과, 0.05~3 wt%의 염소 안정제와, 0.1~5 wt%의 인산염계 화합물과, 0.05~5 wt%의 리튬계 화합물과, 0.05~5 wt%의 질화염계 화합물과, 잔량의 물로 이루어지는 것이 특징이다. A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display using an etchant according to the present invention includes the steps of: forming a gate wiring and a gate electrode by etching a first metal layer on a substrate using an etching composition; Forming an insulating film over the gate wiring and the gate electrode; Forming a semiconductor layer on the insulating layer; Etching the second metal layer over the semiconductor layer using the etching composition to form data lines crossing the gate lines and source and drain electrodes spaced apart from each other above the gate electrodes; Forming a protective layer over the data line and the source and drain electrodes; Etching the third metal layer over the passivation layer using the etching composition to form a pixel electrode contacting the drain electrode through the drain contact hole, wherein the composition for etching comprises 50 to 75 wt % Of phosphoric acid, 3 to 10 wt% of nitric acid, 4 to 22 wt% of acetic acid, 0.05 to 3 wt% of chlorine compound, 0.05 to 3 wt% of chlorine stabilizer, 0.1 to 5 wt% of phosphate Based compound, 0.05 to 5 wt% of a lithium-based compound, 0.05 to 5 wt% of a nitrate-based compound, and a remaining amount of water.
이때, 상기 제 1 금속층은 알루미늄 합금(AlNd)과 몰리브덴(Mo)의 이중층으로 이루어지며, 상기 제 2 금속층은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지며, 상기 제 3 금속층은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 것이 특징이다. At this time, the first metal layer is made of a double layer of an aluminum alloy (AlNd) and molybdenum (Mo), the second metal layer is made of molybdenum (Mo), and the third metal layer is made of indium-tin- .
또한, 상기 염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로 이루어지며, 상기 염소 안정제는 Zn 계열 화합물과, Cd 계열 화합물과, Pb 계열 화합물과, Ba 계열 화합물과, 올레인산으로 이루어지며, 상기 인산염계 화합물은 PO4 3-로 해리될 수 있는 화합물로 이루어지며, 상기 물은 이온교환수지를 통하여 여과한 순수로서 비저항이 18MΩ 이상인 것이 특징이다. The chlorine-based compound is composed of a compound that can dissociate into Cl- 1 , and the chlorine stabilizer is composed of a Zn-based compound, a Cd-based compound, a Pb-based compound, a Ba-based compound and oleic acid, compound is made of a compound that can be dissociated as PO 4 3-, wherein the water is characterized by more than the specific resistance is 18MΩ as pure filtered through an ion exchange resin.
또한, 상기 식각용 조성물에 의해 식각되여 형성되는 게이트 배선과 게이트 전극과 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극과 화소전극은, 그 단면구조가 테이퍼 형상을 이루며 상기 각 배선 및 전극의 밑면과 측면이 이루는 각도 즉 상기 밑면에 대한 상기 측면의 경사각이 30도 내지 70도로 형성되는 것이 특징인 것이 특징이다.The gate wiring, the gate electrode, the data wiring, the source and drain electrodes, and the pixel electrode, which are etched by the etching composition, have a tapered cross-sectional structure, and an angle formed by the bottom surface and the side surface of each of the wirings and the electrode That is, the inclination angle of the side surface with respect to the bottom surface is formed to be 30 to 70 degrees.
이하 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물과 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 첨부한 도면과 함께 설명한다. Hereinafter, an etchant composition according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display using the same will be described with reference to the accompanying drawings.
< 실시예 ><Examples>
본 발명에 따른 식각액을 이용하여 식각함으로써 형성되는 액정표시장치는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어진 하부층과 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 상부층의 이중층으로 형성된 게이트 배선 및 게이트 전극과 몰리브덴(Mo)으로 형성된 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극과 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성된 화소전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다. A liquid crystal display device formed by etching using an etchant according to the present invention includes a lower layer made of an aluminum alloy (AlNd) and a gate wiring and a gate electrode formed of a double layer of an upper layer made of molybdenum (Mo) And a pixel electrode formed of source and drain electrodes and indium-tin-oxide (ITO).
한편 본 발명에 따른 식각액은 상기 알루미늄(AlNd), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴 -옥사이드(ITO)를 식각하기 위한 단일 식각액으로서 50~75 wt% 바람직하게는 62~72 wt%의 인산, 3~10 wt% 바람직하게는 4~8 wt%의 질산, 4~22 wt% 바람직하게는 6~20 wt% 의 초산을 주 성분으로 하여 0.05~3 wt% 바람직하게는 0.07~2 wt%의 염소계 화합물, 0.05~3 wt% 바람직하게는 0.07~2 wt%의 염소안정제, 0.1~5 wt% 바람직하게는 0.5~3 wt%의 인산염계 화합물, 0.05~5 wt% 바람직하게는 0.1~3 wt%의 리튬계 화합물, 0.05~5 wt% 바람직하게는 0.1~3 wt%의 질화염계 화합물 및 잔량의 물로 이루어진다. The etchant according to the present invention is a single etchant for etching the aluminum (AlNd), molybdenum (Mo) and indium-tin-oxide (ITO), 50 to 75 wt%, preferably 62 to 72 wt% By weight, preferably 0.05 to 3% by weight, more preferably 0.07 to 2% by weight, based on 4 to 8% by weight of nitric acid and 4 to 22% by weight and preferably 6 to 20% 0.05 to 3 wt.%, Preferably 0.07 to 2 wt.% Of a chlorine stabilizer, 0.1 to 5 wt.%, Preferably 0.5 to 3 wt.% Of a phosphate compound, 0.05 to 5 wt. Of the lithium-based compound, 0.05 to 5 wt%, preferably 0.1 to 3 wt% of the nitrate-based compound, and the remaining amount of water.
본 발명에 따른 식각액의 구성 성분의 역할 및 종류에 대해 조금 더 상세히 설명한다.The role and type of the constituents of the etchant according to the present invention will be described in more detail.
질산은 알루미늄과 반응하여 알루미늄 옥사이드 (Al2O3)를 형성하며, 질산의 함량이 상기 범위 (3~10wt%) 내일 경우에는 상부층인 몰리브덴(Mo)과 하부층인 알루미늄 합금(AlNd) 사이의 선택비를 효과적으로 조절한다. The aluminum nitrate reacts with aluminum to form aluminum oxide (Al 2 O 3 ). When the content of nitric acid is within the above range (3 to 10 wt%), the selection ratio between molybdenum (Mo) .
그러나 질산이 3wt% 미만일 경우에는 몰리브덴(Mo)과 알루미늄 합금(AlNd)의 이중층 구조에서 하부층인 알루미늄 합금(AlNd)이 과잉 식각되는 언더컷 (undercut) 현상이 발생한다. However, when the amount of nitric acid is less than 3 wt%, an undercut phenomenon occurs in which the lower layer of the aluminum alloy (AlNd) is excessively etched in the bilayer structure of molybdenum (Mo) and aluminum alloy (AlNd).
이러한 언더컷 (undercut) 현상이 발생하는 원인은, 수용액 중에서 두 가지 금속이 접촉되어 있을 때, 전기화학적으로 전위전극(Electrode Potential)이 비(base)한 금속인 Al(E=-1.66V)이 양극이 되어 용해가 촉진되고, 귀(noble)한 금속인 Mo(E=-0.20V)이 음극이 되어 보호되어 상대적으로 용해(전기화학적 식각)가 지연되는 국부전지(Local Cell 또는 Galvanic Cell)에 의한 국부 침식(Galvanic Corrosion) 때문인 것으로 해석된다. The undercut phenomenon occurs when two metals are in contact with each other in an aqueous solution, and Al (E = -1.66 V), which is a metal having a potential of Electrode Potential, (Local cell or galvanic cell) in which dissolution is accelerated and Mo (E = -0.20 V), which is a noble metal, is protected as a negative electrode and is delayed in relative dissolution (electrochemical etching) It is interpreted to be due to local erosion (Galvanic Corrosion).
이러한 국부 침식 현상으로 인하여 게이트 전극의 패턴이 균일하게 형성되지 않으면 액정표시장치의 영상의 고해상도 및 고선명의 색상구현이 어려워지는 문제가 발생한다. If the pattern of the gate electrode is not formed uniformly due to the local erosion phenomenon, there arises a problem that it is difficult to realize high resolution and high definition color of the image of the liquid crystal display device.
한편, 인산은 알루미늄 옥사이드 (Al2O3)를 분해시키는 역할을 하는 바, 인산의 함량이 상기 범위 (50~75 wt%) 내일 경우에는 질산과 알루미늄(Al)과 반응하여 형성된 알루미늄 옥사이드 (Al2O3)가 적절히 분해되어 게이트 전극의 하부층인 알루미늄 합금(AlNd)층을 빠르게 식각할 수 있게 되며, 이로인해 생산성을 향상시키는 효과가 있다. On the other hand, phosphoric acid serves to decompose aluminum oxide (Al 2 O 3 ). When phosphoric acid content is within the above range (50 to 75 wt%), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is appropriately decomposed to rapidly etch an aluminum alloy (AlNd) layer which is a lower layer of the gate electrode, thereby improving the productivity.
초산은 반응 속도를 조절하는 완충제로서, 초산의 함량이 상기 범위(4~22 wt%)내일 경우에는 반응 속도를 적절히 조절하여 식각 속도를 향상시키고, 이로써 생산성이 향상된다. Acetic acid is a buffer for controlling the reaction rate. When the content of acetic acid is within the above range (4 to 22 wt%), the reaction rate is appropriately controlled to improve the etching rate, thereby improving the productivity.
그러나 초산이 4wt% 미만일 경우에는 게이트 배선 및 게이트 전극을 이루는 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층 구조에서 알루미늄 합금인 하부층의 언더컷 (undercut)이 발생한다. However, when the content of acetic acid is less than 4 wt%, an undercut of the lower layer which is an aluminum alloy occurs in the double layer structure of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) constituting the gate wiring and the gate electrode.
염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로서, KCl, HCl, LiCl, NH4Cl, NaCl, CuCl2, FeCl3, FeCl2, CaCl2, CoCl2, NiCl2, ZnCl2, AlCl3, BaCl2, BeCl2, BiCl3, CdCl2, CeCl2, CsCl2, H2PtCl6, CrCl3 등이 있으며, 이들 중 어느 것이나 본 발명에 따른 식각액을 구성하는 조성물질로 이용될 수 있으나, 특히 KCl 또는 HCl을 이용하는 것이 가장 바람직하다.Chlorine-based compound is a compound which can be dissociated into Cl -1, KCl, HCl, LiCl , NH 4 Cl, NaCl, CuCl 2, FeCl 3, FeCl 2, CaCl 2, CoCl 2, NiCl 2, ZnCl 2, AlCl 3, BaCl 2 , BeCl 2 , BiCl 3 , CdCl 2 , CeCl 2 , CsCl 2 , H 2 PtCl 6 , and CrCl 3. Any of them may be used as a constituent material of the etching solution according to the present invention, It is most preferable to use KCl or HCl.
염소계 화합물의 함량이 상기 범위(0.05~3wt%)내일 경우에는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴(Mo) /알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 식각 속도를 조절하며, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층 구조에서 하부층인 알루미늄 합금(AlNd)의 언더컷 (undercut) 현상을 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 몰리브덴(Mo)에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성함과 동시에 식각속도를 조절하는 역할을 한다. (ITO), molybdenum (Mo) and molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) bilayer when the content of the chlorine compound is within the above range (0.05 to 3 wt% (AlNd) in the double layer structure of Al / Mo / aluminum alloy (AlNd) as well as in the indium-tin-oxide (ITO) and molybdenum (Mo) ) And to control the etching rate.
그러나 상기 염소계 화합물이 0.05 wt% 미만일 경우에는 화소전극을 이루는 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 식각속도를 저하시킴으로써 생산성 저하를 초래하고, 반대로 그 함량이 3 wt%를 초과할 경우에는 게이트 배선 및 게이트 전극을 이루는 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층 구조에서 알루미늄 합금(AlNd)인 하부층의 언더컷 (undercut)이 발생한다. However, when the content of the chlorine compound is less than 0.05 wt%, productivity is lowered by lowering the etching rate of the indium-tin-oxide (ITO) layer constituting the pixel electrode. On the other hand, And an undercut of a lower layer of an aluminum alloy (AlNd) in a bilayer structure of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) constituting the gate electrode.
염소 안정제는 Zn 계열 화합물, Cd 계열 화합물, Pb 계열 화합물, Ba 계열 화합물 및 올레인산으로 이루어지며, 구체적으로는 ZnCl2, Zn(NO3)2, Zn(CH3COO)2, Zn(C17H35COO)2, C2H2O4Zn, Zn3(PO4)2, ZnCO3, Cd(CH3COO)2, CdCl2, CdI2, Cd(NO3)2, CdCO3, Pb(CH3COO)2, C12H10O14Pb3, PbI4, Pb(NO3)2, Pb(C17H35COO)2, Ba(CH3COO)2, BaCO3, BaCl2, BaI2, Ba(NO3)2, Ba(H2PO4)2 등이 있으며, 이들 중 어느 것이나 본 발명에 따른 식각액의 조성물질로 이용될 수 있으나, 특히 Zn(NO3)2, Zn(CH3COO)2를 이용하는 것이 가장 바람직하다. A chlorine stabilizing agent is Zn-based compound, a Cd-based compound, a Pb-based compound, made of a Ba-based compound and oleic acid, specifically, ZnCl 2, Zn (NO 3) 2, Zn (CH 3 COO) 2, Zn (C 17 H 35 COO) 2, C 2 H 2 O 4 Zn, Zn 3 (PO 4) 2, ZnCO 3, Cd (CH 3 COO) 2, CdCl 2, CdI 2, Cd (NO 3) 2, CdCO 3, Pb ( CH 3 COO) 2, C 12 H 10
염소 안정제의 함량이 상기 범위(0.01~5 wt%) 내 일 경우에는 화소전극을 이루는 인듐-틴-옥사이드(ITO)의 식각 속도를 조절하여 경사각이 60ㅀ이하인 양호한 프로파일(profile)을 나타내며, 식각액의 수명을 길게 하여 공정상의 마진을 높이는 역할을 하게 된다. When the content of the chlorine stabilizer is within the above range (0.01 to 5 wt%), the etch rate of the indium-tin-oxide (ITO) constituting the pixel electrode is controlled to exhibit a good profile with an inclination angle of 60 ㅀ or less, So as to increase the process margin.
인산염계 화합물은 PO4 3-로 해리될 수 있는 화합물로서 NaH2PO4, Na2HPO4, NA3PO4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, (NH4)3PO4, KH2PO4, K2HPO4, K3PO4, Ca(H2PO4)2, Ca2HPO4, Ca3PO4 등이 있으며, 이들 중 어느 것이나 본 발명에 따른 식각액의 조성물질로 이용될 수 있으나, 특히 (NH4)2HPO4 또는 KH2PO4를 이용하는 것이 가장 바람직하다. Phosphate-based compound is a compound which can be dissociated into NaH PO 4 3- 2 PO 4, Na 2 HPO 4, NA 3 PO 4, NH 4 H 2 PO 4, (NH 4) 2 HPO 4, (NH 4) 3 PO 4 , KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , K 3 PO 4 , Ca (H 2 PO 4 ) 2 , Ca 2 HPO 4 and Ca 3 PO 4 . It is most preferable to use (NH 4 ) 2 HPO 4 or KH 2 PO 4 .
상기 인산염계 화합물은 게이트 배선 및 게이트 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) /알루미늄 합금(AlNd)의 이중층의 식각 속도를 조절하며, 상기 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층에 있어 하부층인 알루미늄 합금(AlNd)의 언더컷 (undercut) 현상을 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 몰리브덴(Mo) 단일층에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성시키는 효과가 있다. The phosphate compound controls the etching rate of the double layer of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) constituting the gate wiring and the gate electrode. In the double layer of the molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) The undercut phenomenon of AlNd does not occur and an excellent profile is formed even in a single layer of molybdenum (Mo).
리튬계 화합물은 LiNO3, CH3COOLi, C4H5O3Li, LiF, LiI, C2HLiO4, LiClO4, Li2O2, Li2SO4, LiH2PO4, Li3PO4 등이 있으며, 이들 중 어느 것이나 본 발명에 따른 식각액의 조성물질로 이용될 수 있으나, 특히 LiNO3, CH3COOLi를 이용하는 것이 가장 바람직하다. The lithium-based compound is preferably selected from the group consisting of LiNO 3 , CH 3 COOLi, C 4 H 5 O 3 Li, LiF, LiI, C 2 HLiO 4 , LiClO 4 , Li 2 O 2 , Li 2 SO 4 , LiH 2 PO 4 , Li 3 PO 4 And the like. Any of them may be used as a material for forming the etching solution according to the present invention, but it is most preferable to use LiNO 3 or CH 3 COOLi.
상기 리튬계 화합물은 게이트 배선 및 게이트 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) /알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 프로파일(profile)을 향상시키는 역할을 한다. The lithium-based compound improves the profile of the molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) double layer constituting the gate wiring and the gate electrode.
이때, 상기 리튬계 화합물이 0.05 wt% 미만일 경우에는 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) 단일층에서 역테이퍼 또는 숄더(shoulder) 현상이 발생하고, 게이트 배선 및 게이트 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) /알루미늄 합금(AlNd) 이중층에 있어 하부층인 알루미늄 합금(AlNd)의 언더컷 (undercut)이 발생한다. At this time, when the lithium compound is less than 0.05 wt%, reverse taper or shoulder phenomenon occurs in the single layer of molybdenum (Mo) forming the data line and the source and drain electrodes, and molybdenum Mo) / aluminum alloy (AlNd) In the double layer, an undercut of the aluminum alloy (AlNd) as the lower layer occurs.
또한, 상기 리튬계 화합물이 5 wt%를 초과할 경우에는 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) 단일막의 식각 속도를 저하시키며, 게이트 배선과 게이트 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) /알루미늄 합금(AlNd) 이중층에 있어 바람직한 완만한 경사를 갖는 테이퍼 구조가 아닌 계단형 프로파일(profile)을 형성시키게 된다.If the amount of the lithium-based compound exceeds 5 wt%, the etching rate of the molybdenum (Mo) single layer constituting the data line and the source and drain electrodes is lowered, and molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) bilayer, a stepped profile rather than a tapered structure with a desirable gentle slope is formed.
질화염계 화합물은 NH4NO3, KNO3, LiNO3, Ca(NO3)2, NaNO3, Zn(NO3)2, Co(NO3)2, Ni(NO3)2, Fe(NO3)3, Cu(NO3)2, Ba(NO3)2 등이 있으며, 이들 중 어느 것이나 본 발명에 따른 식각액의 조성물질로 이용될 수 있으나, 특히 KNO3, LiNO3를 이용하는 것이 가장 바람직하다. Be a flame-based compound is NH 4 NO 3, KNO 3, LiNO 3, Ca (NO 3) 2, NaNO 3, Zn (NO 3) 2, Co (NO 3) 2, Ni (NO 3) 2, Fe (NO 3) 3, Cu (NO 3 ) 2, Ba (NO 3) 2 and the like, any of these, but can be used as composition material of the etching solution according to the invention, in particular, it is most preferable to use a KNO 3, LiNO 3 Do.
상기 질화염계 화합물은 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) 단일층의 식각 속도를 향상시키며 동시에 완만한 테이퍼를 갖게하는 프로파일(Profile)을 향상시키는 역할을 한다.The nitrided compound improves the etch rate of the molybdenum (Mo) monolayer forming the data line and the source and drain electrodes, and at the same time improves the profile that has a smooth taper.
이때, 상기 질화염계 화합물이 0.05 wt% 미만일 경우, 몰리브덴(Mo) 단일층에서 역테이퍼 및 숄더(shoulder) 현상이 발생하고, 5 wt% 이상일 경우 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 이루는 몰리브덴(Mo) 단일층의 식각 속도를 저하시키게 된다. At this time, when the nitrate compound is less than 0.05 wt%, reverse taper and shoulder phenomenon occurs in the monolayer of molybdenum (Mo), and when it is 5 wt% or more, molybdenum (Mo ) Lowering the etch rate of the single layer.
잔량의 물은 질산과 알루미늄이 반응하여 생성된 알루미늄 옥사이드(Al2O3)를 분해하고, 식각 조성물을 희석시키는 역할을 한다. The remaining water serves to decompose the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) produced by the reaction of nitric acid and aluminum and to dilute the etching composition.
이때, 상기 잔량의 물은 그리고 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 비저항이 18㏁·㎝ 이상인 초순수를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to use pure water filtered through the ion-exchange resin and water of the remaining amount, and ultrapure water having a resistivity of 18 M OMEGA. Or more is preferably used.
전술한 각 조성물의 적정 범위의 중량 %를 포함하는 식각액을 이용하여 액정표시장치용 어레이 기판을 제조 시 각 제조 단계별로 식각된 상태를 나타낸 것을 특징으로 하는 것을 나타낸 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 이때, 상기 본 발명의 실시예에 따른 식각액은 인산 65 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물 (초순수) 12.8 wt% 으로 이루어진 것을 사용하였다.And the etching solution containing the weight percentage of the appropriate range of each composition described above is used to etch the array substrate for each step of manufacturing the array substrate for a liquid crystal display device, An embodiment of the present invention will be described. In this case, the etchant according to an embodiment of the present invention includes 65 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of chlorine compound, 0.1 wt% of chlorine stabilizer, 1.5 wt% of phosphate compound, 1.0 wt.%, nitrate compound 1.5 wt.%, and water (ultrapure water) 12.8 wt.%.
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명의 실시예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극 및 게이트 배선을 형성하는 물질로 이루어진 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층, 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 물질로 이루어진 몰리브덴(Mo)층, 그리고 화소전극을 형성하는 물질로 이루어진 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 식각후의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다. 이때, 식각 후 애싱(ashing)공정에 의한 포토레지스트 패턴(PR)이 제거되기 전이므로, 각각의 물질층 상부에는 포토레지스트 패턴(PR)이 여전히 남아있다. FIGS. 3A, 3B and 3C illustrate a dual layer of a molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) composed of a material for forming a gate electrode and a gate wiring after a wet etching process according to an embodiment of the present invention, A molybdenum (Mo) layer made of a material for forming a drain electrode, and an indium-tin-oxide (ITO) layer made of a material for forming a pixel electrode are observed by a scanning electron microscope. At this time, since the photoresist pattern PR by the ashing process is not removed after the etching, the photoresist pattern PR still remains above each material layer.
우선, 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하기 위해 몰리브덴(Mo)과 알루미늄 합금(AlNd)을 순차적으로 적층하고 본 발명에 따른 상기 식각액을 이용하여 식각한 후의 단면을 나타낸 도 3a를 참조하면, 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴(PR) 하부로 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층은 언더컷 (undercut) 현상이 없는 우수한 프로파일(profile) 특성을 가지며 형성되었음을 알 수 있다. First, referring to FIG. 3A, which shows a cross section after molybdenum (Mo) and an aluminum alloy (AlNd) are sequentially stacked to form a gate wiring and a gate electrode and etched using the etching solution according to the present invention, Similarly, it can be seen that the double layer of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) under the photoresist pattern (PR) is formed with excellent profile characteristics without undercut phenomenon.
또한 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 형성하기 위해 몰리브덴을 증착하고 본 발명에 따른 상기 식각액을 이용하여 식각한 후의 단면을 나타낸 도 3b를 참조하면, 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴(PR) 하부로 몰리브덴(Mo)층은 45~70ㅀ의 테이퍼(taper)를 갖는 우수한 프로파일(profile) 특성을 가지며 형성되었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3B, which is a cross-sectional view of the photoresist pattern PR after depositing molybdenum to form data lines, source and drain electrodes, and etching using the etchant according to the present invention, It can be seen that the molybdenum (Mo) layer is formed with excellent profile characteristics having a taper of 45 to 70..
또한, 화소전극을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하고 본 발명에 따른 상기 식각액을 이용하여 식각한 후의 단면을 나타낸 도 3c를 참조하면, 에 서 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴 하부로 인듐-틴-옥사이드(ITO)는 30~60ㅀ의 테이퍼(taper)를 갖는 우수한 프로파일(profile) 특성을 가지며 형성되었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3C, which is a cross-sectional view illustrating the step of depositing indium-tin-oxide (ITO) to form a pixel electrode and etching the substrate using the etchant according to the present invention, It can be seen that indium-tin-oxide (ITO) as the lower part is formed with excellent profile characteristics with a taper of 30 to 60..
따라서, 본 발명에 따른 조성비를 갖는 식각액을 이용하여 각각의 게이트 배선 및 게이트 전극과, 드레인 전극과 소스 및 드레인 전극과, 화소전극을 식각하여 패터닝 시 상기 식각 후의 전극 또는 배선 양측 단면의 모양이 완만한 30~70ㅀ의 경사를 이루는 우수한 프로파일 특성을 갖도록 형성되므로 하부층과 단차를 가지며 형성된 이들 배선 및 전극 상부에 형성되는 절연막이 급격한 테이퍼 구조를 갖게됨으로써 끊어지게 되는 등의 불량 발생없이 어레이 기판을 제조할 수 있게 된다. Therefore, when etching the gate wirings and the gate electrodes, the drain electrodes, the source and drain electrodes, and the pixel electrodes using the etchant having the composition ratio according to the present invention, Since the insulating film formed on the upper and lower wirings and the upper portion of the insulating film formed on the upper and lower electrodes has an abrupt tapered structure, it is possible to manufacture the array substrate without any defect such as breakage, .
이때, 본 발명의 실시예는 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 내의 일례일 뿐이므로 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 내에서는 동일한 효과를 내는 것으로 이해될 수 있다.Since the embodiment of the present invention is only an example of the range of the etchant composition according to the embodiment of the present invention, it can be understood that the same effect is obtained within the range of the etchant composition according to the embodiment of the present invention.
이하, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 이용하여 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 방법에 대해 도면과 함께 간략히 설명하고자 한다.Hereinafter, a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device using the etchant according to the embodiment of the present invention will be briefly described with reference to the drawings.
도 4는 본 발명에 따른 식각액을 이용하여 패터닝한 것을 특징으로 한 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도로서, 4 마스크 공정 순서에 따라 설명한다. FIG. 4 is a cross-sectional view of an array substrate for a liquid crystal display device, which is patterned by using an etching solution according to the present invention, and will be described in accordance with a four mask process sequence.
도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(100)위에 알루미늄 합금(AlNd)과 몰리브덴(Mo)을 순차적으로 증착함으로써 이중층 구조의 제 1 금속층을 형성한단.As shown in the figure, an aluminum alloy (AlNd) and molybdenum (Mo) are sequentially deposited on a transparent insulating
이후 상기 제 1 금속층 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하고 투과영역과 차단영역 제 1 마스크를 통한 노광을 실시하고, 현상 공정을 진행함으로써 포토레지스트 패턴을 형성한다.Thereafter, a photoresist is coated on the first metal layer to form a photoresist layer, exposure is performed through the transmissive region and the first mask region, and a developing process is performed to form a photoresist pattern.
다음, 상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 제 1 금속층에 대해 전술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액, 즉, 인산 65 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 12.8 wt% 로 이루어진 식각액을 사용하여 습식 식각(wet etching) 진행하게 되면 언더컷 등이 발생하지 않고 적당한 테이퍼 각을 갖는 이중층 구조의 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(104)을 형성하게 된다. Next, the first metal layer exposed to the outside of the photoresist pattern was etched with an etching solution according to the above-described embodiment of the present invention, namely, 65 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% Wet etching is performed using an etchant consisting of 0.1 wt% of a stabilizer, 1.5 wt% of a phosphate compound, 1.0 wt% of a lithium compound, 1.5 wt% of a nitride compound, and 12.8 wt% of water (ultrapure water) (Not shown) and a
이후, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(104) 상부에 남아있는 포토레지스트 패턴은 애싱(ashing)공정 또는 스트립(strip) 공정을 실시하여 제거한다. Thereafter, the photoresist pattern remaining on the gate wiring (not shown) and the
다음, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(104)이 형성된 기판(100) 위로 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 전면에 게이트 절연막(107)을 형성한다. Next, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx), which is an inorganic insulating material, is deposited on the
다음, 상기 게이트 절연막(107) 위에 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질과 몰리브덴을 각각 순차적으로 증착하여 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층 및 제 2 금속층을 형성한다. 이후, 제 2 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써 액티브층(112a)과 오믹콘택층(112b)과 데이터 배선(115)과 소스 및 드레인 전 극(117, 119)을 형성한다. Next, pure amorphous silicon, impurity amorphous and molybdenum are sequentially deposited on the
상기 제 2 마스크 공정은 상기 제 2 금속층 상부로 제 2 포토레지스트층을 형성한 후, 투과영역과 반사영역 및 반투과영역을 갖는 제 2 마스크를 위치시키고 회절노광 또는 하프톤 노광(exposing)을 실시하고, 노광된 상기 제 2 포토레지스트층을 현상(developing)함으로써 각각 제 1, 2 두께를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이들 제 1, 2 두께를 갖는 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 제 2 금속층을 본 발명의 실시예에 따른 식각액으로 습식 식각(wet etching)하여 제거하고, 그 하부의 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 건식 식각하여 제거하는 공정을 포함한다. 또한, 전술한 공정 이외에 애싱을 실시하여 얇은 제 2 두께의 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 얇은 제 2 두께의 포토레지스트 패턴이 제거됨으로써 노출된 제 2 금속층과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층을 건식 식각함으로써 서로 이격하는 형태의 소스 및 드레인 전극(117, 119)과 그 하부로 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(112b)을 형성하고, 남아있는 제 1 두께의 포토레지스트 패턴을 애싱 또는 스트립하여 제거하는 공정을 더욱 포함한다. In the second mask process, a second photoresist layer is formed on the second metal layer, a second mask having a transmissive region, a reflective region and a transflective region is positioned, diffraction exposure or halftone exposure is performed And then developing the exposed second photoresist layer to form a photoresist pattern having a first and a second thickness, respectively, and exposing the second metal layer to the outside of the photoresist pattern having the first and second thickness, Wet etching and removing the pure amorphous silicon layer and the impurity amorphous silicon layer under the etching by wet etching with the etching solution according to the embodiment of the present invention. In addition, ashing is performed in addition to the above-described process to remove the thin second photoresist pattern, and the exposed second metal layer and the underlying impurity amorphous silicon layer are dry etched by removing the photoresist pattern of the second thin thickness. The source and drain
다음, 상기 데이터 배선(115)과 소스 및 드레인 전극(117, 119) 위로 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등의 투명한 유기절연물질 중 선택된 하나를 도포하거나, 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)등의 무기절연물질 중 선택된 하나를 증착함으로서 보호층(125)을 형성하고 연속하여 상기 보호층(125)을 제 3 마스크 공정을 통해 패터닝하여, 상기 드레인 전극(119)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(127)을 형성한다.Next, a selected one of transparent organic insulating materials such as benzocyclobutene (BCB) and acryl resin is coated on the
다음, 상기 드레인 콘택홀(127)을 갖는 보호층(125) 위로 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 인듐-틴-옥사이드(ITO)층을 형성하고, 이를 본 발명에 따른 식각액을 이용한 제 4 마스크 공정을 실시하여 패터닝함으로써 상기 드레인 콘택홀(127)을 통해 상기 드레인 전극(119)과 접촉하는 투명한 화소전극(130)을 형성한다. Next, indium-tin-oxide (ITO) is deposited on the
이때, 제 4 마스크 공정은 제 1 마스크 공정과 유사한 방법으로 진행하며 상기 인듐-틴-옥사이드(ITO)층 위로 포토레지스트층을 형성하고, 제 4 마스크를 통해 노광하고, 상기 노광된 포토레지스트층 현상함으로써 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 인듐-틴-옥사이드(ITO)층을 본 발명의 실시예에 따른 식각액으로 습식 식각(wet etching )하는 공정을 포함한다. In this case, the fourth mask process is performed in a similar manner to the first mask process and a photoresist layer is formed on the indium-tin-oxide (ITO) layer, exposed through a fourth mask, Thereby forming a photoresist pattern, and wet etching the indium-tin-oxide (ITO) layer exposed to the outside of the photoresist pattern with the etching solution according to an embodiment of the present invention.
이렇게 제 4 마스크 공정을 통해 화소전극(130)을 형성한 후, 상기 화소전극(130) 상부에 남아있는 포토레지스트 패턴을 애싱(ashing) 또는 스트립(strip) 공정을 진행하여 제거함으로써 본 발명에 따른 식각액을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판을 완성할 수 있다. After the
이와 같이 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에 있어서, 각 마스크 공정에 사용되는 식각액을 본 발명에 따른 단일용액으로 처리함으로써 식각액 관리가 용이해지며, 식각액 별로 서로 다른 식각 장비를 구성하지 않고 하나의 식각장비를 구성함으로써 초기 투자 비용을 저감하며, 완만한 테이퍼 각을 갖는 게이트 및 데이터 배선과 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극을 형성함으로써 불량을 저감시켜 생 산성을 향상시킬 수 있다. In this manner, in the manufacture of the array substrate for a liquid crystal display device, the etchant used in each mask process is treated with a single solution according to the present invention, thereby facilitating the management of the etchant. In addition, By constructing the equipment, it is possible to reduce the initial investment cost and improve the productivity by reducing defects by forming gates and data lines, gates and source and drain electrodes having a gentle taper angle.
한편, 본 발명에 따른 식각액을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은 현재 생산에 범용적으로 적용하는 4 마스크 공정으로 제조된 것을 일례로써 보였으나 상기 4 마스크 공정은 어레이 기판의 제조 방법 중의 일례일 뿐, 마스크 공정은 어떤 것이든 무방하다. Meanwhile, the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display using the etching solution according to the present invention is shown as an example in which a 4-mask process that is generally applied to the present production is used. However, the 4-mask process is an example But the mask process may be any.
이하 본 발명의 실시예를 더욱 뒷받침하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어난 식각액 조성물을 비교예로써 나타내어 첨부한 도면과 함께 설명하고자 한다. 이때, 본 발명의 실시예 및 각 비교예(제 1 내지 제 8 비교예)에 사용된 식각액의 조성비를 아래 표1에 정리하였다. In order to further support the embodiments of the present invention, an etchant composition that is out of the range of the etchant composition according to an embodiment of the present invention will be described as a comparative example with reference to the accompanying drawings. The composition ratios of the etchants used in Examples of the present invention and Comparative Examples (Comparative Examples 1 to 8) are summarized in Table 1 below.
<표 1><Table 1>
화합물Chlorine system
compound
안정제Goat
stabilizator
화합물Phosphate system
compound
화합물Lithium series
compound
화합물Nitrate-based
compound
(초순수)water
(Ultrapure water)
단위 wt% Unit wt%
< 제 1 비교예>≪ Comparative Example 1 >
본 발명의 제 1 비교예에 따른 식각액은 인산 45 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 32.8 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 인산이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다.The etchant according to the first comparative example of the present invention comprises 45 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of chlorine compound, 0.1 wt% of chlorine stabilizer, 1.5 wt% of phosphate compound, 1.0 wt %, A nitrate compound of 1.5 wt% and water (ultrapure water) of 32.8 wt%. That is, the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention is different from that of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention.
도 5a와 5b는 각각 본 발명의 제 1 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극(게이트 배선 포함)과, 소스 및 드레인 전극(데이터 배선 포함)을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층과, 몰리브덴(Mo) 단일층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.5A and 5B are graphs showing the relationship between the gate electrode (including the gate wiring) and the molybdenum (Mo) / the source and drain electrodes (including the data lines) after the wet etching process according to the first comparative example of the present invention, 2 shows a photograph of a cross section of a double layer of an aluminum alloy (AlNd) and a single layer of a molybdenum (Mo) with a scanning electron microscope.
우선, 도 5a를 참조하면, 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층은 그 하부층인 알루미늄 합금(AlNd)층이 과잉 식각됨으로써 언더컷 (undercut)이 발생한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5A, as shown in FIG. 5A, an undercut occurs due to excessive etching of an aluminum alloy (AlNd) layer as a lower layer of a molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) double layer.
또한 도 5b를 참조하면, 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo) 단일층은 40~70ㅀ의 테이퍼(taper)를 갖지 않고 70ㅀ이상의 각을 갖는 급경사(steep)진 모양의 불량한 프로파일 (profile)을 형성하고 있으며, 그 최상부에 있어서 그 측면으로 돌출된 형상을 갖는 숄더(shoulder)가 발생했음을 알 수 있다. Referring to FIG. 5B, as shown in FIG. 5B, a single layer of molybdenum (Mo) has a steep profile having a taper of 40 to 70 않고 and an angle of more than 70 을. And a shoulder having a shape protruding from the side surface is formed at the top of the shoulder.
이러한 형태를 갖는 소스 및 드레인 전극의 형성 후 그 상부로 보호층을 증착 형성하게 되면 균일하게 적층되지 못하여 끊기는 경우가 발생할 수 있다. If the source and drain electrodes having such a shape are formed and then a protective layer is deposited on the protective layer, it may not be uniformly deposited and may be broken.
이는, 인산의 함량이 45 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 인산의 함량이 50 wt% 미만일 때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. This shows that the result is obtained when the content of phosphoric acid is 45 wt%, but it is the same as the effect when the content of phosphoric acid is out of the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention, that is, the content of phosphoric acid is less than 50 wt% .
< 제 2 비교예 >≪ Comparative Example 2 >
본 발명의 제 2 비교예에 따른 식각액은 인산 65 wt%, 질산 2 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 15.8 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 질산이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다. The etchant according to the second comparative example of the present invention is composed of 65 wt% of phosphoric acid, 2 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of chlorine compound, 0.1 wt% of chlorine stabilizer, 1.5 wt% of phosphate compound, 1.0 wt %, Nitrate-based compound 1.5 wt% and water (ultrapure water) 15.8 wt%. That is, the range of nitric acid in the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention is different from that of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention.
도 6a와 6b는 각각 본 발명의 제 2 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극(게이트 배선 포함)과, 소스 및 드레인 전극(데이터 배선 포함)을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층과, 몰리브덴(Mo) 단일층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.6A and 6B are graphs showing the relationship between the gate electrode (including the gate wiring) and the molybdenum (Mo) / the source and drain electrodes (including the data lines) after the wet etching process according to the second comparative example of the present invention, 2 shows a photograph of a cross section of a double layer of an aluminum alloy (AlNd) and a single layer of a molybdenum (Mo) with a scanning electron microscope.
우선 도 6a를 참조하면, 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층에 있어서는 상기 알루미늄 합금(AlNd)층의 언더컷 (undercut)이 발생하였으며, 더욱이 테이퍼가 거의 수직을 이루며 형성됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 6A, an undercut of the aluminum alloy (AlNd) layer occurs in a double layer of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) as shown in FIG. 6A. Further, .
도 6b를 참조하면, 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo) 단일층은 급경사(steep)진 모양의 불량한 프로파일 (profile)을 형성하며, 숄더(shoulder)가 발생하였음을 알 수 있다. Referring to FIG. 6B, it can be seen that a single layer of molybdenum (Mo) forms a poor profile in a steep profile and a shoulder has occurred, as shown.
이는, 질산의 함량이 2 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 질산의 함량이 3 wt% 미만일 때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. This is understood to be the same effect as when the content of nitric acid is 2 wt%, but is out of the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention, i.e., when the content of nitric acid is less than 3 wt% .
< 제 3 비교예 >≪ Third Comparative Example &
본 발명의 제 3 비교예에 따른 식각액은 인산 65 wt%, 질산 2 wt%, 초산 3 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 22.8 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 초산이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다. The etchant according to the third comparative example of the present invention is composed of 65 wt% of phosphoric acid, 2 wt% of nitric acid, 3 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of chloric compound, 0.1 wt% of chlorine stabilizer, 1.5 wt% of phosphate compound, 1.0 wt %, A nitrate compound of 1.5 wt% and water (ultrapure water) of 22.8 wt%. That is, the range of the acetic acid in the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention is different from that of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention.
도 7a와 7b는 각각 본 발명의 제 3 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극(게이트 배선 포함)과, 소스 및 드레인 전극(데이터 배선 포함)을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층과, 몰리브덴(Mo) 단일층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.7A and 7B are graphs showing the relationship between the gate electrode (including the gate wiring) and the molybdenum (Mo) / the source and drain electrodes (including the data lines) after the wet etching process according to the third comparative example of the present invention, 2 shows a photograph of a cross section of a double layer of an aluminum alloy (AlNd) and a single layer of a molybdenum (Mo) with a scanning electron microscope.
우선, 도 7a를 참조하면, 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층에 있어서는 하부층인 알루미늄 합금(AlNd)층 과잉 식각되는 언더컷 (undercut)이 발생함을 알 수 있다.Referring to FIG. 7A, as shown in FIG. 7A, an undercut is formed in the molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) double layer in which the aluminum alloy (AlNd) layer as the lower layer is excessively etched.
또한 도 7b를 참조하면, 도시한 바와같이, 몰리브덴(Mo) 단일층은 포토레지 스트 패턴의 끝단을 기준으로 그 측면부가 빠른 속도록 식각됨으로써 씨디(Critical Dimension) 로스(loss)가 커지게 됨을 알 수 있다. 이러한 씨디 로스가 커지게 되면 원하는 배선의 폭보다 좁은 폭을 가지며 데이터 배선이 형성되는 바 신호지연 등의 문제가 발생하며 따라서 설계시 설계마진을 크게 해야하므로 고해상도 제품을 구현하는데 어려움이 있게 된다.Referring to FIG. 7B, as shown in FIG. 7B, the molybdenum (Mo) single layer has a critical dimension loss due to the etching of the side portions of the photoresist pattern at a high speed, . If the CD loss is increased, the width of the wiring is narrower than the width of the desired wiring, the data wiring is formed, and signal delay occurs. Therefore, the design margin is required to be increased, which makes it difficult to implement a high-resolution product.
전술한 제 3 비교예는 초산의 함량이 4 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 초산의 함량이 4 wt% 미만일 때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. The third comparative example shows the result when the content of acetic acid is 4 wt%, but the same effect as that obtained when the content of acetic acid is out of the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention, i.e., the content of acetic acid is less than 4 wt% ≪ / RTI >
< 제 4 비교예>≪ Comparative Example 4 >
본 발명의 제 4 비교예에 따른 식각액은 인산 65 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 3.5 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 9.4 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 염소계 화합물이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다. The etchant according to the fourth comparative example of the present invention contains 65 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 3.5 wt% of chlorine compound, 0.1 wt% of chlorine stabilizer, 1.5 wt% of phosphate compound, 1.0 wt %, A nitrate compound of 1.5 wt% and water (ultrapure water) of 9.4 wt%. That is, the range of the chlorine-based compound in the range of the etchant composition according to the embodiment of the present invention is different from that of the etchant composition according to the embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 4 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.8 is a cross-sectional view of a double layer of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd), which is a material layer forming a gate wiring and a gate electrode, after a wet etching process using an etchant according to a fourth comparative example of the present invention was observed with a scanning electron microscope Picture.
도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중층은 언더컷 (undercut)이 발생한 것을 알 수 있다. As shown, it can be seen that an undercut occurred in the double layer of molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd).
이는, 염소계 화합물의 함량이 3.5 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 염소계 화합물의 함량이 3 wt% 초과일 때, 즉 과량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. This shows that the content of the chlorine compound is 3.5 wt%. However, when the content of the chlorine compound exceeds 3 wt%, that is, when the chlorine compound exceeds the range of the etchant composition according to the embodiment of the present invention, It can be understood that the effect is the same.
< 제 5 비교예 >≪ Comparative Example 5 &
본 발명의 제 5 비교예에 따른 식각액은 인산 65 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 3.5 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 9.4 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 염소 안정제의 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다. The etchant according to the fifth comparative example of the present invention is prepared by mixing 65 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of chlorine compound, 3.5 wt% of chlorine stabilizer, 1.5 wt% of phosphate compound, 1.0 wt %, A nitrate compound of 1.5 wt% and water (ultrapure water) of 9.4 wt%. That is, the scope of the etchant composition according to the embodiment of the present invention is different from that of the etchant composition according to the embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제 5 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 화소전극을 이루는 물질층인 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.FIG. 9 is a photograph of a cross section of an indium-tin-oxide (ITO) layer, which is a material layer of a pixel electrode after a wet etching process using an etchant according to a fifth comparative example of the present invention, by scanning electron microscopy.
도시한 바와 같이, 인듐-틴-옥사이드(ITO)층의 식각 속도가 감소하고, 더욱이 식각 후에 기판상에 더욱 정확히는 보호층 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO) 잔유물이 남는 현상이 발생함을 알 수 있다. 이렇게 완전히 제거되지 않고 남게되는 인듐-틴-옥사이드는 표시품질에 악영향을 주며 그 상부에 형성되는 배향막 등이 고른 두께로 형성되는 것에 악영향을 주게되며 이는 표시품질의 저하로 반영되게 된다. 전술한 제 3 비교예는 염소 안정제의 함량이 3.5 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 염소 안정제의 함량이 3 wt% 초과일 때, 즉 과량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. As shown in the figure, the etching rate of the indium-tin-oxide (ITO) layer is reduced, and furthermore, indium-tin-oxide (ITO) remnants remain on the substrate after the etching, more precisely, on the protective layer. . The indium-tin-oxide which is not completely removed as described above adversely affects the display quality and adversely affects the formation of an alignment layer or the like formed on the upper portion of the indium-tin-oxide, which is reflected in the degradation of the display quality. The third comparative example shows the result when the content of the chlorine stabilizer is 3.5 wt%. However, when the content of the chlorine stabilizer exceeds the range of the etchant composition according to the embodiment of the present invention, that is, the chlorine stabilizer content exceeds 3 wt% In other words, it can be understood as the same effect as when it is used excessively.
< 제 6 비교예 >≪ Comparative example 6 &
본 발명의 제 6 비교예에 따른 식각액은 인산 65 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 0.05 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 14.25 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 인산염계 화합물의 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다. The etchant according to the sixth comparative example of the present invention comprises 65 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of chlorine compound, 0.1 wt% of chlorine stabilizer, 0.05 wt% of phosphate compound, 1.0 wt %, A nitrate compound of 1.5 wt% and water (ultrapure water) of 14.25 wt%. That is, the range of the phosphate compound in the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention is different from that of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제 6 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.10 shows a cross section of a molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) double layer, which is a material layer forming a gate wiring and a gate electrode after a wet etching process using an etchant according to a sixth comparative example of the present invention, by scanning electron microscopy Picture.
도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층은 언더컷 (undercut)이 발생하였음을 알 수 있다. As shown, it can be seen that an undercut occurred in the molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) bilayer.
이는, 인산염계 화합물의 함량이 0.05 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 인산염계 화합물의 함량이 0.1 wt% 미만일 때, 즉 소량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. This indicates that the content of the phosphate compound is 0.05 wt%. However, when the content of the phosphate compound is less than 0.1 wt%, that is, when the amount of the phosphate compound is less than the range of the etchant composition according to the embodiment of the present invention, It can be understood that the effect is the same as when it appears.
< 제 7 비교예 >≪ Comparative Example 7 &
본 발명의 제 7 비교예에 따른 식각액은 인산 63 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 0.03 wt%, 질화염계 화합물 1.5 wt% 및 물(초순수) 15.77 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 리튬계 화합물의 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다. The etchant according to the seventh comparative example of the present invention comprises 63 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of chlorine compound, 0.1 wt% of chlorine stabilizer, 1.5 wt% of phosphate compound, 0.03 wt %, A nitrate compound of 1.5 wt% and water (ultrapure water) of 15.77 wt%. That is, the range of the lithium compound in the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention is different, and the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention is out of the scope.
도 11은 본 발명의 제 7 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 물질층인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.11 is a cross-sectional view of a double layer of a molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd), which is a material layer forming a gate wiring and a gate electrode after a wet etching process using an etchant according to a seventh comparative example of the present invention, Picture.
도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중층은 언더컷 (undercut)이 발생하였음을 알 수 있다. As shown, it can be seen that an undercut occurred in the molybdenum (Mo) / aluminum alloy (AlNd) bilayer.
이는, 리튬계 화합물의 함량이 0.03 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 리튬계 화합물의 함량이 0.05 wt% 미만일 때, 즉 소량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. However, when the content of the lithium-based compound is less than 0.05 wt%, that is, when the amount of the lithium-based compound is less than 0.05 wt% It can be understood that the effect is the same as when it appears.
< 제 8 비교예 >≪ Comparative Example 8 &
본 발명의 제 8 비교예에 따른 식각액은 인산 63 wt%, 질산 5 wt%, 초산 13 wt%, 염소계 화합물 0.1 wt%, 염소 안정제 0.1 wt%, 인산염계 화합물 1.5 wt%, 리튬계 화합물 1.0 wt%, 질화염계 화합물 0.03 wt% 및 물(초순수) 16.27 wt% 으로 구성된 것을 사용하였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 질화염계 화합물의 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다. The etchant according to the eighth comparative example of the present invention comprises 63 wt% of phosphoric acid, 5 wt% of nitric acid, 13 wt% of acetic acid, 0.1 wt% of a chlorine compound, 0.1 wt% of a chlorine stabilizer, 1.5 wt% of a phosphate compound, 1.0 wt , 0.03 wt% nitrate-based compound and 16.27 wt% water (ultrapure water). That is, the scope of the etchant composition according to the embodiment of the present invention is different from that of the etchant composition according to the embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제 8 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극을 이루는 물질층인 몰리브덴(Mo)층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.12 is a photograph of a cross section of a data wiring and a molybdenum (Mo) layer as a material layer constituting a source and a drain electrode after a wet etching process according to an eighth comparative example of the present invention is observed with a scanning electron microscope.
도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo) 단일층은 역테이퍼 구조를 이루고 있으며, 더욱이 최상층의 측면부과 돌출되는 숄더(shoulder)가 발생하였음을 알 수 있다. As shown in the figure, it can be seen that the molybdenum (Mo) single layer has a reverse tapered structure, and furthermore, a side portion of the uppermost layer and a protruding shoulder are generated.
전술한 제 8 비교예는 질화염계 화합물의 함량이 0.03 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 질화염계 화합물의 함량이 0.05 wt% 미만일 때, 즉 소량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다. The comparison example 8 shows the result when the content of the nitrate compound is 0.03 wt%. However, when the content of the nitrate compound is out of the range of the etching solution composition according to the embodiment of the present invention, , That is, the effect which appears when a small amount is used.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 합금과 몰리브덴과 인듐-틴-옥사이드 모두를 식각이 가능한 것을 특징으로 하는 단일 용액의 식각액을 사용함으 로써, 각 마스크 공정에서 각기 다른 식각액을 사용하여 각 금속물질층을 패터닝하여 어레이 기판을 제조할 때 보다, 서로 다른 식각액이 구비된 식각장비 구성이 필요하지 않으므로 초기 설비 투자를 저감시킴으로써 제조 비용을 절감시키는 효과가 있다. By using the etchant of a single solution, which is capable of etching both aluminum alloy, molybdenum and indium-tin-oxide according to a preferred embodiment of the present invention, It is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the initial facility investment since it is unnecessary to construct an etching apparatus provided with different etching liquids.
또한 식각액을 일원화함으로써 관리가 용이해지는 효과가 있다. In addition, there is an effect that management is simplified by unifying the etchant.
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- 2006-05-29 KR KR1020060048068A patent/KR101473964B1/en active IP Right Grant
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EP1096041A2 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-02 | BMC Industries, Inc. | Etching of multi-layer metallic composite articles |
US20020081847A1 (en) * | 2000-12-20 | 2002-06-27 | Lg. Philips Lcd Co., Ltd. | Etchant and array substrate having copper lines etched by the etchant |
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