KR101520921B1 - 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인산 40 내지 65 중량%, 질산 2 내지 5 중량%, 초산 2 내지 20 중량%, 인산염을 포함하는 화합물 0.1 내지 2 중량%, 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.
식각액, 배선, 식각 공정, 구리 식각액, 배선, 식각 공정, 구리

Description

식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법{ETCHANT COMPOSITION, METHOD FOR FORMING METAL PATTERNS AND METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL USING THE SAME}
본 발명은 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전기영동 표시 장치 및 유기 전계 발광 장치와 같은 평판 표시 장치가 많이 사용되고 있다.
이들 표시 장치에는 박막 트랜지스터가 마련되어 있으며, 박막 트랜지스터는 서로 절연 교차하는 게이트선과 데이터선에 연결되어 있다.
게이트선을 통해서는 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압과 같은 스캔 신호(게이트 신호)가 입력되고 데이터선을 통해서는 표시 신호(데이터 신호)가 입력된다.
표시 장치의 크기가 증가하면서 게이트선 및 데이터선과 같은 배선의 길이도 증가하고 있다. 배선의 길이가 증가하면 저항이 증가하기 때문에 신호를 적절히 전달해 주기 위해서는 저저항 배선이 필요하다.
저저항 배선을 만들기 위해서는 배선의 두께 또는 폭을 증가시키면 되는데, 배선의 두께를 증가시키면 배선 두께에 의한 단차로 인해 배선 상에 형성되는 다른 배선이 단선될 수 있으며, 또한 배선의 폭을 증가시키면 개구율이 감소하는 문제가 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이를 해결하기 위한 것으로서, 배선의 식각 특성을 양호하게 유지할 수 있는 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제에 의하여 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은 인산 40 내지 65 중량%, 질산 2 내지 5 중량%, 초산 2 내지 20 중량%, 인산염을 포함하는 화합물 0.1 내지 2 중량%, 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물에 의하여 달성된다.
상기 식각액 조성물은 초산을 제외한 유기산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 초산을 제외한 유기산은 부탄산(butanoic acid), 시트르산(citric acid), 포름산(formic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 말론산(malonic acid), 옥살산(oxalic acid), 펜탄산(pentanoic acid) 및 초산을 제외한 수용성 유기산 중에서 선택되는적어도 하나일 수 있다.
상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산에서 수소가 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속으로 한 개, 두개 또는 세 개가 치환된 것일 수 있다.
상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산 이수소나트륨(sodium dihydrogen phosphate) 및 인산 이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate) 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물은 알라닌(alanine)계열, 아미노부티르산(aminobutyric acid)계열, 글루탐산(glutamic acid) 계열, 글리신(glycine) 계열, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 계열, 니트릴로트리아세트산 nitrilotriacetic acid) 계열 및 사르코신(sarcosine) 계열 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 식각액 조성물은 구리 또는 구리 합금으로 구성된 단일막 및 상기 금속으로 이루어진 이중막 이상의 다중막을 식각할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 물은 탈이온수인 것이 바람직하다.
상기 다른 목적은 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 적층하는 단계, 상기 금속층 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하는 단계, 그리고 상기 포토레지스트 패턴을 제 거하는 단계를 포함하고, 상기 금속층을 식각하는 단계에서는 조성물의 총 함량에 대하여 40 내지 65 중량%의 인산(H3PO4), 2 내지 5 중량%의 질산(HNO3), 2 내지 20 중량%의 초산(CH3COOH), 0.1 내지 2 중량%의 인산염을 포함하는 화합물, 0.1 내지 2 중량%의 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 및 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하는 금속 패턴의 형성 방법에 의하여 달성된다.
상기 식각액 조성물은 상기 식각액 조성물은 초산을 제외한 유기산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 상기 초산을 제외한 유기산은 부탄산(butanoic acid), 시트르산(citric acid), 포름산(formic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 말론산(malonic acid), 옥살산(oxalic acid), 펜탄산(pentanoic acid) 및 초산을 제외한 수용성 유기산 중에서 선택되는적어도 하나일 수 있다.
상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산에서 수소가 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속으로 한 개, 두개 또는 세 개가 치환된 것일 수 있다.
상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산 이수소나트륨(sodium dihydrogen phosphate) 및 인산 이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate) 중에서 선택되는 적어도하나일 수 있다.
상기 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물은 알라닌(alanine)계열, 아미노부티르산(aminobutyric acid)계열, 글루탐산(glutamic acid) 계열, 글리신(glycine) 계열, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 계열, 니트릴로트리아세트산 nitrilotriacetic acid) 계열 및 사르코신(sarcosine) 계열 화합물 중에서 선 택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 식각액 조성물은 구리 또는 구리 합금으로 구성된 단일막 및 상기 금속으로 이루어진 이중막 이상의 다중막을 식각할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 물은 탈이온수인 것이 바람직하다.
상기 또다른 목적은 절연 기판 상에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선과 교차하며 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 주변에 반도체층을 형성하는 단계, 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 게이트선을 형성하는 단계 및 상기 데이터선을 형성하는 단계 중 적어도 하나는 상기 절연기판 상에 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 적층하는 단계, 그리고 상기 금속층을 조성물의 총 함량에 대하여 40 내지 65 중량%의 인산(H3PO4), 2 내지 5 중량%의 질산(HNO3), 2 내지 20 중량%의 초산(CH3COOH), 0.1 내지 2 중량%의 인산염을 포함하는 화합물, 0.1 내지 2 중량%의 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 및 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 식각하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 의하여 달성된다.
상기 게이트선을 형성하는 단계는 상기 절연기판 상에 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 적층하는 단계, 상기 금속층을 조성물의 총 함량에 대하여 40 내지 65 중량%의 인산(H3PO4), 2 내지 5 중량%의 질산(HNO3), 2 내지 20 중량%의 초산(CH3COOH), 0.1 내지 2 중량%의 인산염을 포함하는 화합물, 0.1 내지 2 중량%의 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 및 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 식각하여 상기 게이트선 또는 데이터선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 상에 포토레지스트막을 적층하는 단계, 상기 금속층을 마스크로 하여 상기 포토레지스트막을 상기 절연 기판의 배면 방향에서 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴에 열 또는 빛을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 상기 식각액 조성물은 초산을 제외한 유기산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 식각액에 적용하면, 구리 또는 구리 합금으로 구성된 단일막 및 상기 금속으로 이루어진 이중막 이상의 금속 배선을 동시에 식각함에 있어서 공정상에서 약액의 안정성이 확보되며, 식각 프로파일을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 하부막 손상이 없이 균일한 식각 특성을 가지면서도 대면적 기판에 적용 가능하며 장비에 대한 손상이 없어 우수한 생산성을 갖는 식각액 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 상부 배선의 단선이나 개구율의 감소를 초래하지 않고 박막 트랜지스터 표시판의 저저항 배선을 형성할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항에 의해 정의된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물은 조성물의 총 함량에 대하여 약 40 내지 65 중량%의 인산(H3PO4), 약 2 내지 5 중량%의 질산(HNO3), 약 2 내지 20 중량%의 초산(CH3COOH), 약 0.1 내지 2 중량%의 초산을 제외한 유기산, 약 0.1 내지 2 중량%의 인산염을 포함하는 화합물, 약 0.1 내지 2 중량%의 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는(잔량의) 물을 포함한다.
인산은 주요 산화제로 구리 및 구리 합금을 식각할 수 있다. 인산은 조성물의 총 함량에 대하여 약 40 중량% 내지 약 65 중량%로 함유된다. 인산이 40 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 구리의 식각 속도가 저하되거나 불균일한 식각이 되어 원하는 식각 특성을 얻을 수 없으며, 65 중량%를 초과하는 경우에는 인산의높은 점성으로 의하여 감광막에 화학적 젖음성(wettability)이 강해지고 이에 따라 감광막 의 끝부분이 위로 들뜰 수 있다(lifting). 이와 같이 감광막의 끝부분이 들뜨는 경우 감광막의 끝부분과 감광막에 접하고 있는 구리 및 구리 합금 사이에 틈(gap)이 생기고 그 틈으로 식각액이 과량 유입되어 부분적으로 과식각(overetching)될 수 있다. 이 경우 과식각된 부분과 과식각되지 않은 부분 사이에 편측 CD(critical dimension)가 커질 수 있고 종횡비(aspect ratio), 식각 깊이(etch depth) 및 식각 시간(etch time)이 달라질 수 있고, 또한 구리 및 구리 합금막 패턴의 선폭이 좁아져서 원하는 저항 특성 값을 얻을 수 없게 된다.
질산은 산화제로 작용하며, 인산과 더불어 식각 속도, 식각 깊이 및 종횡비를 조절하는 역할을 한다. 질산은 조성물의 총 함량에 대하여 약 2 중량% 내지 약 5 중량%로 함유된다. 여기서, 질산이 2 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 구리의 식각 속도가 저하되거나 불균일한 식각 현상으로 인하여 얼룩이 발생하며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 감광막이 벗겨질 수 있다(peeling). 이와 같이 감광막이 벗겨지는 경우 하부 금속막이 과도하게 식각되어 배선이 단락되거나 전극으로써의 역할을 수행하기 어렵다.
초산 또한 산화제로 작용하며, 조성물의 총 함량에 대하여 약 2 중량% 내지 약 20 중량%로 함유된다. 초산이 2 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 구리의 원활한 식각이 이루어지지 않아 기판 내에 부분적으로 구리 잔사가 생길 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 구리가 과식각되어 균일한 식각 특성을 얻을 수 없다.
초산을 제외한 유기산은 구리를 산화시키는 보조 산화제로 작용하며, 조성물 총 중량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%로 함유된다. 유기산이 0.1 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 구리 잔사가 남을 수 있으며 2 중량%를 초과하는 경우에는 구리가 과식각될 수 있다.
상기 초산을 제외한 유기산은 부탄산(butanoic acid), 시트르산(citric acid), 포름산(formic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 말론산(malonic acid), 옥살산(oxalic acid), 펜탄산(pentanoic acid) 및 초산을 제외한 수용성 유기산 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
인산염을 포함하는 화합물은 구리의 식각 속도를 조절하는 성분으로써 조성물 총 중량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%로 함유된다. 인산염을 포함하는 화합물이 0.1 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 구리의 식각속도 조절제로써의 역할을 제대로 수행하지 못하며, 2 중량%를 초과하는 경우에는 구리의 식각 속도가 느려져 구리 잔사가 남을 수 있으며 불균일한 식각 특성을 보일 수 있다.
상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산에서 수소가 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속으로 한 개, 두 개 또는 세 개가 치환된 염으로서, 인산 이수소나트륨 (sodium dihydrogen phosphate), 인산 이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate) 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 또한 구리의 식각 속도를 조절하는 성분으로써 조성물 총 중량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%로 함유된다. 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 이 0.1 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 구리의 식각 속도 조절을 할 수 가 없어 과식각이 일어 날수 있 으며, 2 중량%를 초과하는 경우에는 구리의 식각 속도가 저하되어 공정상에서 식각 시간이 길어져 생산성에 문제가 될 수 있다.
상기 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물은 알라닌(alanine) 계열, 아미노부티르산(aminobutyric acid) 계열, 글루탐산 (glutamic acid) 계열, 글리신(glycine) 계열, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 계열, 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 계열 및 사르코신(sarcosine) 계열 화합물들 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 물은 탈이온수(deionized water)를 사용하는 것이 바람직하며, 반도체 공정용으로 사용될 수 있는 비저항 값이 18㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이하, 실시예들 및 비교예들을 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는 바, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도 1a 내지 12c를 통하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
< 실시예 >
본 실시예에서는 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속 배선층을 포함하는 표시판을 형성하였다.
크기가 300ㅧ400mm인 유리 소재의 기판을 준비하고, 기판 상에 게이트선 및 데이터선으로 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 증착하고, 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하였다.
표 1 에 기재된 조성비에 따라 인산(H3PO4), 질산(HNO3), 초산(CH3COOH), 글리콜산, 인산 이수소나트륨, 이미노디아세트산 및 물을 포함하는 식각액을 약 180 kg이 되도록 제조하였다. 제조된 식각액을 분사 식각 방식의 실험 장비(K. C Tech사 제조, 모델명: ETCHER(TFT))에 넣고 온도를 약 30℃, 33℃, 35℃로 설정하여 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간(total etch time)은 종말점 탐지기(end point detector, EPD)에 의해 검출된 시간을 기준으로 하여 약 50%, 70%, 90% 및 110%를 각각 더하여 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 게이트선 및 데이터선의 식각이 완료되면 꺼내어 탈이온수로 세정하였다. 전자 주사 현미경(scanning electronic microscope, SEM, HITACHI사 제조, 모델명: S-4700)으로 식각 프로파일(etching profile)을 관찰하고 EPD(end point detector)에 의해 검출된 총 식각 시간(편의상 EPD로 표시함), 편측 CD 손실(편의상 CD skew로 표시함), 그리고 식각 후 잔사의 존재 여부를 평가하였다. 다음, 열풍(熱風) 건조 장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리제(photoresist stripper)로 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 다시 전자 주사 현미경으로 식각 프로파일을 관찰하고 EPD, CD skew, 테이퍼각, 그리고 식각 후 잔사의 존재 여부를 평가하였다.
((식각 특성 결과 기준))
◎ (매우 우수함): EPD≤70sec, CD skew≤2㎛, 테이퍼 각 70~90도
○ (우수함): EPD≤75sec, CD skew≤3㎛, 테이퍼 각 60~70도
△ (양호함): EPD≤80sec, CD skew≤4㎛, 테이퍼 각 50~60도
ㅧ (불량): EPD≤80sec, CD skew>4㎛, 테이퍼 각 < 50도
상기한 기준에 따른 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112008077280376-pat00001
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 식각액조성물을 사용하여 복수 층의 금속막을 일괄적으로 식각하는 경우, 양호(△), 우수(○) 또는 매우 우수한(◎) 식각 특성을 얻을 수 있고 식각 잔류물이 남지 않음을 알 수 있다.
도 1a 내지 도 6c는 식각　공정 후 Cu막 및 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고, 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, Cu막은 EPD가 약 73sec로 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 1a의 경우 CD skew는 약 3.5㎛로 양호하였다. EPD+70%를 기준으로 한 도 1b의 경우 CD skew는 약 5.0㎛이며, EPD+90%를 기준으로 한 도 1c의 경우 CD skew는 약 7.1㎛이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 1d의 경우, CD skew는 약 7.3㎛로 측정되었다. 또한 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
또한, 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, CuO/Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, CuO/Cu막은 총 식각 시간이 약 69sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 2a의 경우, CD skew는 약 3.1㎛로 양호하였다. EPD+70%를 기준으로 한 도 2b의 경우 CD skew는 약 3.7㎛이며, EPD+90%를 기준으로 한 도 2c의 경우 CD skew는 약 5.3㎛이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 2d의 경우, CD skew는 약 6.4㎛로 측정되었다. 또한 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각된 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각된 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, Cu막은 EPD가 약 62sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 경우, CD skew는 약 4.1㎛로 양호하였다. EPD+70%를 기준으로 한 도 3b의 경우 CD skew는 약 5.2㎛이며, EPD+90%를 기준으로 한 도 3c의 경우 CD skew는 약 6.4㎛이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 3d의 경우, CD skew는 약 7.5㎛로 측정되었다. 또한 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
또한, 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, CuO/Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, CuO/Cu막은 총 식각 시간이 약 61sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 경우, CD skew는 약 3.5㎛로 양호하다. EPD+70%를 기준으로 한 도 4b의 경우 CD skew는 약 4.5㎛이며, EPD+90%를 기준으로 한 도 4c의 경우 CD skew는 약 5.0㎛이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 4d의 경우, CD skew는 약 6.2㎛로 측정되었다. 또한 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각된 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각된 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, Cu막은 EPD가 약 56sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 경우, CD skew는 약 3.7㎛로 양호하였다. EPD+70%를 기준으로 한 도 5b의 경우 CD skew는 약 4.8㎛이며, EPD+90%를 기준으로 한 도 5c의 경우 CD skew는 약 6.2㎛로 측정되었다. 또한 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
또한, 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, CuO/Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, CuO/Cu막은 총 식각 시간이 약 56sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 경우, CD skew는 약 2.4㎛로 우수하였다. EPD+70%를 기준으로 한 도 6b의 경우 CD skew는 약 4.8㎛이며, EPD+90%를 기준으로 한 도 6c의 경우 CD skew는 약 5.3㎛로 측정되었다. 또한 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
측정된 EPD에 식각 시간을 더함에 따라 CD skew는 비례적으로 증가하였고, Cu 보다 CuO를 포함하는 이중막 패턴의 CD skew가 더 작게 측정되었다. 각각의 온도에 따른 CD skew의 유의차는 없었으며, 전체 구조에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
이와 같이 식각　공정 후 Cu막 및 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진을　통해,　본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 게이트선 또는 데이터선을 식각하는 경우 매우 우수한 프로파일을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
다음, 도 7a 내지 도 12c는 식각　공정 후 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막 및 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고, 도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, Cu막은 EPD가 약 73sec로 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 7a의 경우, 상측 CD skew는 약 4.4㎛, 하측 CD skew는 약 4.7㎛이고, 테이퍼 각은 86.2도로 매우 우수함을 알 수 있다. EPD+70%를 기준으로 한 도 7b의 경우, 상측 CD skew는 약 3.1㎛, 하측 CD skew는 약 2.9㎛이고, 테이퍼 각은 91.3도이고, EPD+90%를 기준으로 한 도 7c의 경우, 상측 CD skew는 약 1.8㎛, 하측 CD skew는 약 1.1㎛이고, 테이퍼 각은 99.8도이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 7d의 경우, 일부 패턴이 소실되어 측정이 불가능 하였다. 또한 모든 경우에서 또한 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
또한, 도 8a 내지 도 8d를 참조하면, CuO/Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, CuO/Cu막은 EPD가 약 69sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 8a의 경우, 상측 CD skew는 약 6.0㎛, 하측 CD skew는 약 6.8㎛이고, 테이퍼 각은 81.1도로 매우 우수함을 알 수 있다. EPD+70%를 기준으로 한 도 7b의 경우 상측 CD skew는 약 5.3㎛, 하측 CD skew는 약 5.6㎛이고, 테이퍼 각은 81.5도이고, EPD+90%를 기준으로 한 도 8c의 경우 상측 CD skew는 약 4.2㎛, 하측 CD skew는 약 4.2㎛이고, 테이퍼 각은 90.0도이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 7d의 경우, 상측 CD skew는 약 4.1㎛, 하측 CD skew는 약 3.9㎛이고, 테이퍼 각은 89.4도이며, 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고, 도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 9a 내지 도 9d를 참조하면, Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, Cu막은 EPD가 약 62sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 9a의 경우, 상측 CD skew는 약 3.9㎛, 하측 CD skew는 약 4.3㎛이고, 테이퍼 각은 88.7도로 매우 우수함을 알 수 있다. EPD+70%를 기준으로 한 도 9b의 경우 상측 CD skew는 약 3.0㎛, 하측 CD skew는 약 2.7㎛이고, 테이퍼 각은 93.9도이고, EPD+90%를 기준으로 한 도 9c의 경우 상측 CD skew는 약 2.3㎛, 하측 CD skew는 약 1.6㎛이고, 테이퍼 각은 99.5도이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 9d의 경우, 상측 CD skew는 약 1.6㎛, 하측 CD skew는 약 0.9㎛이고, 테이퍼 각은 99.0도이며, 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
또한, 도 10a 내지 도 10d를 참조하면, CuO/Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, CuO/Cu막은 총 식각 시간이 약 61sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 10a의 경우, 상측 CD skew는 약 5.6㎛, 하측 CD skew는 약 5.9㎛이고, 테이퍼 각은 88.3도로 매우 우수함을 알 수 있다. EPD+70%를 기준으로 한 도 10b의 경우 상측 CD skew는 약 5.5㎛, 하측 CD skew는 약 5.2㎛이고, 테이퍼 각은 92.2도이고, EPD+90%를 기준으로 한 도 10c의 경우 상측 CD skew는 약 5.1㎛, 하측 CD skew는 약 4.8㎛이고, 테이퍼 각은 92.2도이며, EPD+110%를 기준으로 한 도 10d의 경우, 상측 CD skew는 약 4.2㎛, 하측 CD skew는 약 3.4㎛ 이고, 테이퍼 각은 97.7도이며, 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고, 도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각된 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, Cu막은 EPD가 약 56sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 11a의 경우, 상측 CD skew는 약 4.3㎛, 하측 CD skew는 약 4.9㎛이고, 테이퍼 각은 83.2도로 매우 우수함을 알 수 있다. EPD+70%를 기준으로 한 도 11b의 경우 상측 CD skew는 약 3.7㎛, 하측 CD skew는 약 3.4㎛이고, 테이퍼 각은 91.3도이고, EPD+90%를 기준으로 한 도 11c의 경우 상측 CD skew는 약 2.6㎛, 하측 CD skew는 약 2.0㎛이고, 테이퍼 각은 96.0도이고, 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
또한, 도 12a 내지 도 12c를 참조하면, CuO/Cu 배선을 인산/질산/초산/글리콜산/인산이수소나트륨/이미노디아세트산/물이 각각 60/3/12/1.0/2.0/2.0/20의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 식각한 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, CuO/Cu막은 총 식각 시간이 약 56sec로 매우 우수하였다. EPD+50%를 기준으로 한 도 12a의 경우, 상측 CD skew는 약 6.1㎛, 하측 CD skew는 약 6.7㎛이고, 테이퍼 각은 76.4도로 매우 우수함을 알 수 있다. EPD+70%를 기준으로 한 도 12b의 경우 상측 CD skew는 약 5.1㎛, 하측 CD skew는 약 4.7㎛이고, 테이퍼 각은 95.8도이고, EPD+90%를 기준으로 한 도 12c의 경우 상측 CD skew는 약 4.3㎛, 하측 CD skew는 약 4.2㎛이고, 테이퍼 각은 90.7도이고, 모든 경우에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
측정된 EPD에 식각 시간을 더함에 따라 테이퍼 각이 비례적으로 증가하였고, Cu 보다 CuO를 포함하는 이중막 패턴의 테이퍼 각이 더 작게 측정되었다. 각각의 온도에 따른 테이퍼 각의 유의차는 없었으며, 전체 구조에서 식각 잔류물은 관찰되지 않았다.
이와 같이 식각　공정 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막 및 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진을　통해,　본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 게이트선 또는 데이터선을 식각하는 경우 매우 우수한 프로파일을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
< 비교예 >
본 비교예는 상술한 실시예와 동일한 조건에서 식각액 조성물 만을 다르게 하여 실험하였다.
크기가 300ㅧ400mm인 유리 소재의 기판을 준비하고, 기판 상에 게이트선 및 데이터선으로 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 증착하였다.
표 2 에 기재된 조성비에 따라 인산(H3PO4), 질산(HNO3), 초산(CH3COOH), 글리콜산, 인산 이수소나트륨, 이미노디아세트산 및 물을 포함하는 식각액을 약 180 kg이 되도록 제조하였다. 제조된 식각액을 분사 식각 방식의 실험 장비(K. C Tech사 제조, 모델명: ETCHER(TFT))에 넣고 온도를 약 30℃, 33℃, 35℃로 설정하여 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간(total etch time)은 종말점 탐지기(end point detector, EPD)에 의해 검출된 시간을 기준으로 하여 약 50%, 70%, 90% 및 110%를 각각 더하여 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 게이트선 및 데이터선의 식각이 완료되면 꺼내어 탈이온수로 세정하였다. 전자 주사 현미경(scanning electronic microscope, SEM, HITACHI사 제조, 모델명: S-4700)으로 식각 프로파일(etching profile)을 관찰하고 EPD(end point detector)에 의해 검출된 총 식각 시간(편의상 EPD로 표시함), 편측 CD 손실(편의상 CD skew로 표시함), 그리고 식각 후 잔사의 존재 여부를 평가하였다. 다음, 열풍(熱風) 건조 장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리제(photoresist stripper)로 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 다시 전자 주사 현미경으로 식각 프로파일을 관찰하고 EPD, CD skew, 테이퍼각, 그리고 식각 후 잔사의 존재 여부를 평가하였다.
((식각 특성 결과 기준))
◎ (매우 우수함): EPD≤70sec, CD skew≤2㎛, 테이퍼 각 70~90도
○ (우수함): EPD≤75sec, CD skew≤3㎛, 테이퍼 각 60~70도
△ (양호함): EPD≤80sec, CD skew≤4㎛, 테이퍼 각 50~60도
ㅧ (불량): EPD≤80sec, CD skew>4㎛, 테이퍼 각 < 50도
상기한 바의 기준에 따른 결과를 표 ２ 에 나타내었다.
Figure 112008077280376-pat00002
표 2에서 보는 바와 같이, 비교예에 따른 식각액 조성물을 사용하여 복수 층의 금속막을 일괄적으로 식각하는 경우, EPD를 측정할 수 없는 경우도 있고, 패턴이 손실되거나 부분적으로 식각되지 않는 등 식각 특성이 양호하지 않아 본 발명의 실시예와는 달리 실제 공정상에 적용하기 어렵다는 것을 알 수 있다.
이하, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용하여 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 액정 표시 장치에 한정되지 않으며 유기 전계 발광 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 및 전기영동 표시 장치와 같은 다른 종류의 표시 장치에도 적용될 수 있다.
그러면, 이하에서는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용하여 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 14는 도 13의 박막 트랜지스터 표시판을 ⅩIV-ⅩIV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
절연기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선 (121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극 (124)을 이룬다.
게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나, 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 본 실시예에서 게이트선(121)은 구리(Cu) 또는 구리 합금 중 산화구리(CuO)를 포함한다.
도 14를 참조하면, 절연기판(110) 위의 게이트 전극(124) 양 측면에는 평탄화막(141a)이 형성되어 있고, 그 위에는 게이트 절연막(145)이 형성되어 있으며, 그 위에는 섬형 반도체층(154) 및 저항성 접촉층 (163, 165)이 형성되어 있다. 저항성 접촉층(163, 165) 및 게이트 절연막(145) 위에는 각각 복수의 데이터선 (171) 및 복수의 드레인 전극 (175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극 (173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다.
소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다. 본 실시예에서 데이터선(171)은 구리(Cu) 또는 구리 합금 중 산화 구리(CuO)를 포함한다. 데이터선(171)의 위에는 접촉 구멍(185)을 가지는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있고 그 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 섬형 반도체층(154)과 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 섬형 반도체층(154)에 형성된다.
그러면, 도 13 및 도 14에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 15 내지 도 24를 참조하여 상세히 설명한다.
도 15 내지 도 24는 도 13 및 도 14의 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
먼저, 도 15에서 보는 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 단일막 또는 다중막 구조의 구리 또는 구리 산화물을 포함하는 제1 금속층(120)을 적층한다.
그 다음, 도 16에서 보는 바와 같이, 제1 금속층(120) 위에 제1 포토레지스트막(40)을 도포하고 투광 부분과 차광 부분을 포함하는 마스크를 사용하여 노광한 후 현상한다.
이어서, 도 17에서 보는 바와 같이, 제1 포토레지스트 패턴(40a)이 남아있는 부분을 제외한 영역의 제1 금속층(120)을 한번에 식각하여 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다. 이 때, 식각은 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용하여 수행한다.
다음, 도 18에도시한 바와 같이, 포토레지스트 박리제를 이용하여 제1 포토레지스트 패턴(40a)을 박리한다.
다음, 도 19에도시한 바와 같이, 게이트 전극(124) 위에 제2 포토레지스트막(141)을 도포한 후, 게이트 전극(124)을 마스크로 하여 절연 기판(110)의 배면 방향에서 노광 및 현상 후 열처리하여, 도 20에 도시한 것과 같은 게이트 전극(124)의 양 측면에 제1 평탄화막(141a)을 형성한다. 다음, 게이트 전극(124) 및 제1 평탄화막(141a) 위에 게이트 절연막(145), 비정질 규소 등으로 이루어진 진성 반도체층(150), n형 불순물이 도핑된 비정질 규소 등으로 이루어진 불순물 반도체층(160) 및 단일막 또는 다중막 구조의 구리 또는 구리 산화물을 포함하는 제2 금속층(170)을 차례로 적층한다.
다음, 도 21에 도시한 바와 같이, 제2 금속층(170) 위에 제3 포토레지시스트막(41)을 도포하고 투광 부분과 차광 부분 및 반투광 부분을 포함하는 마스크를 사용하여 노광한 후 현상하여 데이터선(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성될 부분에서는 두께가 두껍고 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 부분에서는 두께가 얇은 제3 포토레지스트 패턴(41a)을 형성한다. 다음, 제3 포토레지스트 패턴(41a)을 마스크로 하여 제2 금속층(170)을 한번에 식각한다. 이 때에도 마찬가지로, 식각은 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용하여 수행한다. 이어서 제2 금속층(170)이 제거되어 드러난 불순물 반도체층(160)과 그 아래의 진성 반도체층(150)을 식각한다.
다음, 도 22에 도시한 바와 같이, 제3 포토레지스트 패턴(41a)을 애싱하여 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 얇은 부분이 제거된 제4 포토레지스트 패턴(41b)을 형성한다. 이어서, 제4 포토레지스트 패턴(41b)을 마스크로 하여 드러난 제2 금속층(170)을 식각하여 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)을 분리한다. 이 때에도 마찬가지로, 식각은 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용하여 수행한다. 이어서, 이어서 제2 금속층(170)이 제거되어 드러난 불순물 반도체층(160)을 식각하여 섬형 저항성 접촉층(163, 165)을 완성한다.
이어서, 도 23에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 박리제를 이용하여 제4 포토레지스트 패턴(41b)을 박리하고, 데이터선(171) 위에 보호막(180)을 적층하고 사진 식각하여 접촉 구멍(185)를 형성하고, 도 14에 도시한 바와 같이 보호막(180) 위에 화소 전극(191)을 형성한다.
본 실시예에서는, 게이트선(121) 양 측면에 평탄화막(141a)을 형성한 경우에 대해서만 보였지만, 데이터선(171) 주위에도 평탄화막을 형성할 수 있으며, 게이트선(121) 또는 데이터선(171)을 형성하기 전에 식각액에 대한 안정성을 확보하기 위한 목적으로 질화 규소층(SiNx)을 더 형성할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 금속 패턴을 포함하는 하나의 예로서 박막 트랜지스터 표시판만을 설명하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액은 이것에 한정되지 않고 구리 또는 구리 산화물을 포함하는 구리 합금을 포함하는 금속 패턴에 모두 적용할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들을 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각된 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각된 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각된 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각된 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 30℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 33℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 CuO/Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 Cu막의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 <실시예 8>에 따른 식각액 조성물에 의하여 35℃에서 식각된 후, 상부의 포토레지스트 패턴을 제거한 CuO/Cu막의 단면을 관찰 한 SEM 사진이고,
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고,
도 14는 도 13의 박막 트랜지스터 표시판을 ⅩIV-ⅩIV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 15 내지 도 23은 도 13 및 도 14의 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.

Claims (21)

  1. 인산 47 내지 68 중량%, 질산 3 내지 7 중량%, 초산 12 내지 20 중량%, 인산염을 포함하는 화합물 0.1 내지 2 중량%, 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에서,
    초산을 제외한 유기산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함하는 식각액 조성물.
  3. 제2항에서,
    상기 초산을 제외한 유기산은 부탄산(butanoic acid), 시트르산(citric acid), 포름산(formic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 말론산(malonic acid), 옥살산(oxalic acid), 펜탄산(pentanoic acid) 및 초산을 제외한 수용성 유기산 중에서 선택되는적어도 하나인 식각액 조성물.
  4. 제2항에서,
    상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산에서 수소가 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속으로 한 개, 두 개 또는 세 개가 치환된 것인 식각액 조성물.
  5. 제4항에서,
    상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산 이수소나트륨(sodium dihydrogen phosphate) 및 인산 이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate) 중에서 선택되는 적어도 하나인 식각액 조성물.
  6. 제4항에서,
    상기 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물은 알라닌(alanine)계열, 아미노부티르산(aminobutyric acid)계열, 글루탐산(glutamic acid) 계열, 글리신(glycine) 계열, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 계열, 니트릴로트리아세트산 nitrilotriacetic acid) 계열 및 사르코신(sarcosine) 계열 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나인 식각액 조성물.
  7. 삭제
  8. 제2항에서,
    상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함하는 식각액 조성물.
  9. 제2항에서,
    상기 물은 탈이온수인 식각액 조성물.
  10. 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 적층하는 단계,
    상기 금속층 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
    상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하는 단계, 그리고
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 금속층을 식각하는 단계에서는 조성물의 총 함량에 대하여 47 내지 68 중량%의 인산(H3PO4), 3 내지 7 중량%의 질산(HNO3), 12 내지 20 중량%의 초산(CH3COOH), 0.1 내지 2 중량%의 인산염을 포함하는 화합물, 0.1 내지 2 중량%의 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 및 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하는
    금속 패턴 형성 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 식각액 조성물은 초산을 제외한 유기산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 상기 초산을 제외한 유기산은 부탄산(butanoic acid), 시트르산(citric acid), 포름산(formic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 말론산(malonic acid), 옥살산(oxalic acid), 펜탄산(pentanoic acid) 및 초산을 제외한 수용성 유기산 중에서 선택되는적어도 하나인 금속 패턴의 형성 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산에서 수소가 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속으로 한 개, 두 개 또는 세 개가 치환된 것인 금속 패턴 형성 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 인산염을 포함하는 화합물은 인산 이수소나트륨(sodium dihydrogen phosphate) 및 인산 이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate) 중에서 선택되는 적어도 하나인 금속 패턴의 형성 방법.
  15. 제11항에서,
    상기 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물은 알라닌(alanine)계열, 아미노부티르산(aminobutyric acid)계열, 글루탐산(glutamic acid) 계열, 글리신(glycine) 계열, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 계열, 니트릴로트리아세트산 nitrilotriacetic acid) 계열 및 사르코신(sarcosine) 계열 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나인 금속 패턴의 형성 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 식각액 조성물은 구리 또는 구리 합금으로 구성된 단일막 및 상기 금속으로 이루어진 이중막 이상의 다중막을 식각하는 금속 패턴의 형성 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 물은 탈이온수인 금속 패턴의 형성 방법.
  19. 절연 기판 상에 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선과 교차하며 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 형성하는 단계,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 주변에 반도체층을 형성하는 단계,
    상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 게이트선을 형성하는 단계 및 상기 데이터선을 형성하는 단계 중 적어도 하나는
    상기 절연 기판 상에 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 적층하는 단계, 그리고
    상기 금속층을 조성물의 총 함량에 대하여 47 내지 68 중량%의 인산(H3PO4), 3 내지 7 중량%의 질산(HNO3), 12 내지 20 중량%의 초산(CH3COOH), 0.1 내지 2 중량%의 인산염을 포함하는 화합물, 0.1 내지 2 중량%의 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 및 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 식각하는 단계를 포함하고,
    상기 식각액 조성물은 초산을 제외한 유기산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 게이트선을 형성하는 단계는
    상기 절연 기판 상에 구리 또는 구리 합금을 포함하는 금속층을 적층하는 단계,
    상기 금속층을 조성물의 총 함량에 대하여 45 내지 68 중량%의 인산(H3PO4), 3 내지 7 중량%의 질산(HNO3), 12 내지 20 중량%의 초산(CH3COOH), 0.1 내지 2 중량%의 인산염을 포함하는 화합물, 0.1 내지 2 중량%의 아미노기와 카르복실기를 동시에 함유하는 화합물 및 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 식각하여 상기 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 상에 포토레지스트막을 적층하는 단계,
    상기 금속층을 마스크로 하여 상기 포토레지스트막을 상기 절연기판의 배면 방향에서 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
    상기 포토레지스트 패턴에 열 또는 빛을 가하는 단계
    를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  21. 삭제
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