KR101796587B1 - 다중금속막 식각 방법 및 식각액 - Google Patents
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Abstract
다중금속막 식각 방법이 개시되며, 상기 다중금속막 식각 방법은, 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함하는 다중금속막을 식각하는 방법에 있어서, 상기 다중금속막 상에 소정의 패턴을 갖는 포토레지스트막을 형성하는 단계; 식각액을 사용하여 상기 다중금속막을 식각하는 단계; 및 상기 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 다중금속막을 식각하는 단계에서, 상기 식각액은 그의 총 중량에 대하여, 인산 15 중량% 내지 70 중량%; 초산 4 중량% 내지 40 중량%; 과망간산염 0.1 중량% 내지 10 중량%; 및 불소-함유 화합물 0.5 중량% 내지 8 중량%를 포함한다.
Description
본원은 다중금속막 식각 방법 및 식각액에 관한 것이다.
일반적으로, 박막 트랜지스터는, 유리 기판 상에 구리/티타늄의 이중막 형태의 전극이 배치된다. 이때, 구리/티타늄의 이중막은 식각되어 배선을 형성한다.
이러한 구리/티타늄의 이중막을 식각하기 위한 식각액이 한국 공개특허 제10-2011-0017255호에 개시되어 있다.
그런데, 개시된 식각액을 식각에 이용하는 경우, 유리 기판의 손상이 발생되었다. 또한, 구리의 과식각이 발생되며, 구리/티타늄의 이중막에 있어서, 구리층과 티타늄층 각각에 단차가 발생되었다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유리 기판의 손상 및 구리의 과식각을 방지할 수 있는 다중금속막 식각 방법 및 식각액을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 다중금속막 식각 방법은, 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함하는 다중금속막을 식각하는 방법에 있어서, 상기 다중금속막 상에 소정의 패턴을 갖는 포토레지스트막을 형성하는 단계; 식각액을 사용하여 상기 다중금속막을 식각하는 단계; 및 상기 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 다중금속막을 식각하는 단계에서, 상기 식각액은 그의 총 중량에 대하여, 인산 15 중량% 내지 70 중량%; 초산 4 중량% 내지 40 중량%; 과망간산염 0.1 중량% 내지 10 중량%; 및 불소-함유 화합물 0.5 중량% 내지 8 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 본원의 제2 측면에 따른 식각액은, 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함하는 다중금속막을 식각하기 위한 식각액으로서, 그의 총 중량에 대해, 인산 15 중량% 내지 70 중량%; 초산 4 중량% 내지 40 중량%; 과망간산염 0.1 중량% 내지 10 중량%; 및 불소-함유 화합물 0.5 중량% 내지 8 중량%를 포함할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 과망간산염이 질산을 대체하는바, 불소가 함유된 산성 용액임에도 불구하고, 유리 기판의 식각 및 구리의 과식각 현상이 방지되는 식각 방법 및 식각액이 구현될 수 있다. 또한, 이를 통해, 식각 손실(CD skew), 단차폭(Step length), 및 경사각(Taper angle) 등의 식각 특성을 개선할 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 식각액의 수명 (life-time) 및 보존성이 향상되어, 식각액의 경제성을 확보할 수 있고, 식각액을 상업적으로 용이하게 적용할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 식각 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 2는 유리 기판 상에 구리(500A)/티타늄(300)의 이중막이 증착된 시편을 본원의 일 실시예에 따른 식각 방법으로 식각한 결과와 종래의 질산을 포함하는 식각액에 의한 종래의 식각 방법으로 식각한 결과 각각의 편측 식각 손실(SKEW) 및 편측 단착폭(Step length; 식각 후 구리 막과 티타늄 막의 배선 폭 차이; 구리 막 너비 - 티타늄 막 너비)를 비교한 그래프이다.
도 3의 (a)는 구리(5000A)/티타늄(300A)/IGZO(1000A)의 삼중막인 시편을 종래의 질산을 포함하는 식각액에 의한 종래의 식각 방법으로 식각한 후 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 찍은 사진이다.
도 3의 (b)는, 구리(5000A)/티타늄(300A)/IGZO(1000A)의 삼중막인 시편을 본원의 일 실시예에 따른 식각 방법으로 식각한 후 주사 전자 현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 4는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 11에 따른 식각 종료 시간(EPD), 편측 식각 손실(SKEW) 값 및 편측 단착폭(step length) 값을 비교하여 도시한 표이다.
도 5는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 11에 따른 식각 결과를 평가한 표이다.
도 2는 유리 기판 상에 구리(500A)/티타늄(300)의 이중막이 증착된 시편을 본원의 일 실시예에 따른 식각 방법으로 식각한 결과와 종래의 질산을 포함하는 식각액에 의한 종래의 식각 방법으로 식각한 결과 각각의 편측 식각 손실(SKEW) 및 편측 단착폭(Step length; 식각 후 구리 막과 티타늄 막의 배선 폭 차이; 구리 막 너비 - 티타늄 막 너비)를 비교한 그래프이다.
도 3의 (a)는 구리(5000A)/티타늄(300A)/IGZO(1000A)의 삼중막인 시편을 종래의 질산을 포함하는 식각액에 의한 종래의 식각 방법으로 식각한 후 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 찍은 사진이다.
도 3의 (b)는, 구리(5000A)/티타늄(300A)/IGZO(1000A)의 삼중막인 시편을 본원의 일 실시예에 따른 식각 방법으로 식각한 후 주사 전자 현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 4는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 11에 따른 식각 종료 시간(EPD), 편측 식각 손실(SKEW) 값 및 편측 단착폭(step length) 값을 비교하여 도시한 표이다.
도 5는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 11에 따른 식각 결과를 평가한 표이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원은 다중금속막 식각 방법 및 식각액에 관한 것이다.
먼저, 본원의 일 실시예에 따른 다중금속막 식각 방법(이하 '본 식각 방법'이라 함)에 대해 설명한다.
본 식각 방법은 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함하는 다중금속막을 식각하는데 적용된다. 또한, 다중금속막은 유리 기판을 포함할 수 있다. 이러한 다중금속막에 대한 상세한 설명은 후술한다.
도 1은 본 식각 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 식각 방법은 다중금속막 상에 소정의 패턴을 갖는 포토레지스트막을 형성하는 단계(510), 식각액을 사용하여 다중금속막을 식각하는 단계(S530) 및 포토레지스트막을 제거하는 단계(S550)를 포함한다.
다중금속막을 식각하는 단계(S530)에서, 식각액은 과망간산염을 포함한다.
구체적으로, 식각액은, 그의 총 중량에 대해, 인산 15 중량% 내지 70 중량%, 초산 4 중량% 내지 40 중량%, 과망간산염 0.1 중량% 내지 10 중량% 및 불소-함유 화합물 0.5 중량% 내지 8 중량%를 포함한다.
이러한 중량비를 참조하면, 본 식각 방법에 따른 식각액은, 인산, 과망간산염 및 초산을 베이스(base)로 하는 식각액으로 볼 수 있으며, 이는 질산을 포함하며 질산이 산화제 역할을 담당하게 하는 종래의 식각액과 구별되는 것이다. 즉, 본 식각 방법에 따른 식각액은 과망간산염이 질산을 대체한다는 점에서, 종래의 식각액과 명확히 구별된다.
이러한 본 식각 방법에 따른 식각액에 의하면 제1층의 과식각 현상이 억제될 수 있다. 또한, 다중금속막이 유리 기판을 포함하는 경우, 유리 기판의 식각 현상이 억제될 수 있다.
종래에는, 다중금속막의 식각에 질산이 첨가된 식각액이 사용되었다. 이에 따라, 식각시 유리 기판의 손상이 발생되었고, 제1층이 과식각 되었다. 그 이유는, 종래의 식각액은 질산뿐만 아니라 불소(F)가 포함되는데, 불소가 포함된 산성 용액에서는 질산이 유리 기판의 식각 속도를 높이고, 구리의 과식각 현상을 유발하기 때문이다.
그러나, 본 식각 방법에 의하면, 식각액이 질산을 대체하여 과망간산염을 산화제로 포함하는바, 유리 기판의 식각 및 제1층의 과식각이 방지될 수 있다.
이러한 본 식각 방법에 의한 효과를 도 2 및 도 3을 통해 구체적으로 확인한다.
도 2에는 유리 기판 상에 구리(500A)/티타늄(300)의 이중막이 증착된 시편을 본 식각 방법으로 식각한 결과와 종래의 질산을 포함하는 식각액에 의한 종래의 식각 방법으로 식각한 결과 각각의 편측 식각 손실(SKEW) 및 편측 단착폭(Step length; 식각 후 구리 막과 티타늄 막의 배선 폭 차이; 구리 막 너비 - 티타늄 막 너비)를 비교한 그래프가 도시되었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 종래의 질산을 베이스로 하는 식각액에 의하면, 구리/티타늄 이중막의 편측 식각 손실과 편측 단착폭이 크게 발생하나, 본 식각 방법에 의하면, 구리/티타늄 이중막의 편측 식각 손실은 0.4㎛ 미만이고, 편측 단착폭은 0.2 ㎛ 미만임을 확인할 수 있다. 즉, 본 식각 방법에 의한 식각 결과가 종래의 식각 방법에 비해 현저히 좋음을 확인할 수 있다.
또한, 도 3의 (a)는 구리(5000A)/티타늄(300A)/IGZO(1000A)의 삼중막인 시편을 종래의 질산을 포함하는 식각액에 의한 종래의 식각 방법으로 식각한 후 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 찍은 사진이고, 도 3의 (b)는, 구리(5000A)/티타늄(300A)/IGZO(1000A)의 삼중막인 시편을 본 식각 방법으로 식각한 후 주사 전자 현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 3의 (a) 및 (b)를 비교하면, 종래의 식각 방법에 의하면, 구리/티타늄/IGZO 삼중막에 있어서, 각 층마다 단차가 발생함을 알 수 있다. 그러나, 본 식각 방법에 의하면, 단차가 발생하지 않는다. 이러한 본 식각 방법의 결과에 의하면, 보ㄴ 식각 방법이 4mask back channel etch type 금속-산화물 반도체 식각에 유리하게 적용될 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는, 본 식각 방법과 관련된 사항을 보다 구체적으로 상술한다.
식각액은, 그의 총 중량에 대해, 인산 40 중량% 내지 70 중량%, 초산 10 중량% 내지 30 중량%, 과망간산염 0.1 중량% 내지 8 중량% 및 불소-함유 화합물 1 중량% 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.
인산(H3PO4)은 기본적인 산화제의 역할 및 제1층과 제2층의 표면에 부동태막을 형성하는 역할을 담당할 수 있다.
예시적으로, 인산이 40 중량% 미만으로 포함되는 경우, 제1층의 식각이 일어나지 않거나, 또는, 상대적으로 물의 함량이 지나치게 증가되어 제1층의 과식각이 발생하게될 수 있다. 또한, 인산이 70 중량% 초과로 포함되는 경우, 제1층의 식각 속도가 지나치게 증가되어 제1층이 과식각될 수 있다. 또한, 식각액의 점도(viscosity)가 상승되어 식각액의 스프레이 분사가 어려워질 수 있다. 참고로, 인산은 순(pure) 인산의 비율이 높을수록 바람직하다. 따라서, 인산은 40 중량% 내지 70 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 초산(CH3COOH)은 구리 산화막을 산화시키는 역할을 담당할 수 있다.
이러한 초산이 10 중량% 미만으로 포함되는 경우, 제1층의 식각의 활성도가 낮아 부분적으로 구리 잔사가 발생될 수 있다. 또한, 초산이 30 중량% 초과로 포함되는 경우, 제1층의 과식각이 발생되어 균일한 식각 특성을 얻기 어려우며 패턴의 직진성이 떨어질 수 있다. 따라서, 초산은 10 중량% 내지 30 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 과망간산염은 제1층 또는 제2층을 산화시킬 수 있다.
이러한 과망간산염이 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 과망간산염의 작용이 발휘되지 않는다. 또한, 과망간산염이 8 중량% 초과로 포함되는 경우, 구리의 에칭 속도가 급격히 증가할 수 있고, 과망간산염의 침전물이 발생할 수 있다. 따라서, 과망간산염은 0.1 중량% 내지 8 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 과망간산염은, 예시적으로, 과망간산칼륨(KMnO4)일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 불소-함유 화합물은 식각 결과 발생되어 유리 기판에 잔존함으로써 픽셀 불량의 유발 원인이 될 수 있는 작은 입자 형태의 잔사(residue)를 제거하기 위하여 사용될 수 있고, 제1층의 식각 속도를 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 불소-함유 화합물이 식각액에 1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 상술한 초산의 역할이 발휘되지 못할 수 있다. 또한, 불소-함유 화합물이 3 중량% 초과로 포함되는 경우, 유리 기판의 손상이 심화되어 언더컷(undercut)이 발생되거나 배선 단락이 발생될 수 있다.
예시적으로, 불소-함유 화합물은 HF, NaF, NaF2, NH4F, NH4HF2, H2SiF6, Na2SiF6, 및 KHF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 식각액은 물을 포함할 수 있다. 예시적으로, 물은, 식각액에 있어서, 인산, 초산, 과망간산염, 불소-함유 화합물 등이 포함된 후, 잔여량으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 물은 탈 이온화된 증류수 또는, 탈 이온수일 수 있다.
또한, 본 식각 방법에 의해 식각되는 다중금속막은, 상술한 바와 같이, 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함한다. 예시적으로, 제2층은, Ti, TiZn, TiSn, TiIn, TiGa, TiAl, TiN 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 제1층과 제2층의 두께 비는, 5:1 내지 300:1일 수 있다.
또한, 다중금속막은, 제3층을 포함할 수 있다.
제3층은 티타늄 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 다중금속막은 제3층 상에 제1층 및 제2층이 순차적으로 적층되는 제2층/제1층/제3층의 구조일 수 있다.
또한, 제3층은 금속 산화물 반도체일 수 있다. 이러한 경우, 다중금속막은 제3층 상에 제2층 및 제1층이 순차적으로 적층되는 제1층/제2층/제3층 구조일 수 있다. 본 식각 방법이 이러한 구조의 다중금속막의 식각시 적용될 경우, 산화물 반도체를 포함하는 제3층의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 다중금속막은 제4층을 포함할 수 있다. 제4층은 산화인듐주석(ITO)일 수 있다. 이러한 경우, 다중금속막은 제4층 상에 제3층, 제1층 및 제2층이 순차적으로 적층된 제2층/제1층/제3층/제4층 구조일 수 있다.
또한, 제4층은 인듐아연옥사이드(IZO)일 수 있다. 이러한 경우, 다중금속막은 제4층 상에 제3층, 제1층 및 제2층이 순차적으로 적층된 제2층/제1층/제3층/제4층 구조일 수 있다.
즉, 본 식각 방법은, 상기와 같이, 제2층 내지 제4층 구조의 다중금속막의 식각에 유용하게 적용될 수 있다. 그러나, 식각 대상이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 식각액(이하 '본 식각액'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 이는 앞서 설명한 본원의 일 실시예에 따른 다중금속막 식각 방법에 적용되는 식각액에 관한 것이므로, 앞서 살핀 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
본 식각액은 총 중량에 대해, 인산 15 중량% 내지 70 중량%, 초산 4 중량% 내지 40 중량%, 과망간산염 0.1 중량% 내지 10 중량% 및 불소-함유 화합물 0.5 중량% 내지 8 중량%를 포함한다.
이러한 중량비를 참조하면, 본 식각액은, 인산, 과망간산염 및 초산을 베이스(base)로 하는 식각액으로 볼 수 있으며, 이는 질산을 포함함으로써, 질산이 산화제 역할을 담당하게 하는 종래의 식각액과 구별되는 것이다.
예시적으로, 본 식각액은, 총 중량에 대해, 인산 40 중량% 내지 70 중량%, 초산 10 중량% 내지 30 중량%, 과망간산염 0.1 중량% 내지 8 중량% 및 불소-함유 화합물 1 중량% 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 과망간산염은 과망간산칼륨일 수 있다.
또한, 불소-함유 화합물은 HF, NaF, NaF2, NH4F, NH4HF2, H2SiF6, Na2SiF6, 및 KHF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 식각액은 물을 포함할 수 있다. 예시적으로, 물은, 본 식각액에 있어서, 인산, 초산, 과망간산염, 불소-함유 화합물 등이 포함된 후, 잔여량으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 물은 탈 이온화된 증류수 또는, 탈 이온수일 수 있다.
또한, 본 식각액에 의해 식각되는 다중금속막은, 상술한 바와 같이, 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함한다. 제1층과 제2층의 두께 비는, 5:1 내지 300:1일 수 있다.
상술한, 본 식각 방법 및 본 식각액은 예를 들어, 평판디스플레이의 TFT(Thin Film Transistor), 액티브 매트릭스 OLED, 또는 터치 센서 패널에 사용되는 도전막을 패터닝하는 과정에서 유용하게 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 식각이 요구되는 다양한 산업 분야에서 널리 이용될 수 있다.
이하에서는, 실시예와 비교예를 통해 본원에 의한 효과를 구체적으로 확인한다. 참고로, 본원이 이하의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 4의 식각액을 이용하여 식각을 수행하였으며, 각각의 경우에 따른 식각 특성을 분석하였다.
또한, 실시예 1 내지 4에 있어서, 공통적으로 하기 [실험예]를 따라 식각을 수행하였다
[실험예]
유리 기판 상에 Cu/Ti 이중막이 증착된 시편을 준비하였고, 스프레이 방식의 식각 실험 장비(FNS Tech 사 제조) 내에 각각의 실시예에 따른 식각액 조성물을 넣은 뒤 온도를 약 40℃로 설정하여 가온하였으며, 온도가 약 40±0.5℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각을 수행하였다. 식각 수행시 식각액 조성물은 시편을 향하여 0.1 MPa로 스프레이 되도록 하였다.
총 식각 시간은 식각 종료 시간(EPD, End Point Detection)을 기준으로 하여 오버 에치(Over Etch)를 100 % 부가하여 실시하였으며, 최종적인 데이터를 정리할 때에는 상기 식각 종료 시간(EPD; Sec 단위) 값을 식각 속도(Etch rate; Å/sec 단위) 값으로 환산하여 기록하였다.
식각 공정을 수행한 뒤, 상기 시편을 상기 식각 실험 장비에서 꺼내어 탈이온수를 이용하여 세정하였고, 열풍 건조 장치를 이용하여 건조하였으며, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다.
이후, 주사전자현미경(TESCAN사 제조)을 이용하여 편측 식각 손실(CD skew; Critical Dimension skew) 값, 편측 단차폭(Step length; 식각 후 구리 막과 티타늄 막의 배선 폭 차이; 구리 막 너비 - 티타늄 막 너비) 값, 및 식각 후 잔사 발생 여부 등을 분석하였다.
실시예 1 내지 4 각각에 사용된 식각액의 조성비는 이하의 표 1과 같다.
| H3PO4 | CH3COOH | KMnO4 | NH4F2 | |
| 실시예 1 | 60 wt% | 15 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 실시예 2 | 65 wt% | 15 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 실시예 3 | 60 wt% | 20 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 실시예 4 | 50 wt% | 15 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
참고로, 표 1에는 실시예 1 내지 4 각각에 사용된 식각액의 주요 성분의 조성비는 나타낸 것으로서, 각각의 식각액은 표 1에 기재된 구성 외에, 물 등을 더 포함할 수 있다.
[비교예]
비교예 1 내지 11 각각의 식각액을 이용하여 식각을 수행하였으며, 공통적으로 상술한 [실험예]를 따라 식각을 수행하였다.
비교예 1 내지 11 각각에 사용된 식각액의 조성비는 이하의 표 2와 같다.
| H3PO4 | CH3COOH | KMnO4 | NH4F2 | |
| 비교예 1 | 45 wt% | 20 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 비교예 2 | 25 wt% | 10 wt% | 2 wt% | 2 wt% |
| 비교예 3 | 55 wt% | 25 wt% | 5 wt% | 3 wt% |
| 비교예 4 | 15 wt% | 20 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 비교예 5 | 65 wt% | 20 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 비교예 6 | 45 wt% | 7 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 비교예 7 | 45 wt% | 35 wt% | 3 wt% | 2 wt% |
| 비교예 8 | 45 wt% | 20 wt% | 0.5 wt% | 2 wt% |
| 비교예 9 | 45 wt% | 20 wt% | 7 wt% | 2 wt% |
| 비교예 10 | 45 wt% | 20 wt% | 3 wt% | 0.5 wt% |
| 비교예 11 | 45 wt% | 20 wt% | 3 wt% | 5 wt% |
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 11에 따른 식각 종료 시간(EPD), 편측 식각 손실(SKEW) 값 및 편측 단착폭(step length) 값을 비교하여 도 4에 도시하였다. 또한, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 11에 따른 식각 결과를 평가한 표가 도 5에 도시되었다.
참고로, 도 5의 식각 손실(skew)의 평가 기준은 다음과 같다.
O: 우수 (식각 손실(skew) ≤ 1 μm)
Δ: 좋은 (1 μm ≤ 식각 손실(skew) ≤의 2 μm)
X: 나쁨 (금속막 잔류)
또한, 경사각(taper angle)의 평가 기준은 다음과 같다.
O: 우수 (경사각(taper angle): 60 ° ~ 40 °)
Δ: 좋은 (경사각(taper angle): 70 ° ~ 30 °)
X: 나쁨 (경사각(taper angle): ≥80 °)
또한, 도 5의 표에서, 보관 경시 변화란, 제조된 후 25℃의 상온에서 3일간 보관된 식각액에 의한 식각 결과를 의미한다. 평가 기준은 다음과 같다.
O: 우수 (삼일 후 에칭 특성 우수함)
X: 나쁨 (삼일 후 에칭 특성 떨어짐)
또한, 도 5의 표에서, 기판 식각란, 식각되는 다중금속막이 형성된 기판의 식각액에 의한 식각 유무를 기재한 것이다.
또한, 도 5의 표에서, 처리 매수 경시 변화란은 식각액의 구리이온 의존도를 파악하기 위한 것으로서, 다중금속막에 대한 첫 식각 후, 5000ppm의 구리 분말을 완전 용해시키고, 그 후, 재차 식각하여 측정한 식각 특성들(식각 손실(skew), tail 유무, 잔사 유무, 경사각(taper angle) 등)이 기준 테스트에 비해 10%이상 차이가 나면 빈약한 것으로 판정하였다. 보다 구체적으로, 평가 기준은 이하와 같다.
O: 뛰어남 (에칭 성능이 기준 테스트와 동일하거나 변화 정도가 10%미만이다.).
X: 나쁨 (변화정도가10 % 이상이다)
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 실시예 1 내지 4의 경우, 식각 특성(식각 손실(skew), tail 유무, 잔사 유무, 경사각(taper angle) 등)이 비교예 1 내지 11에 비해 매우 우수하고, 보관 경시 변화 및 구리 의존도면에서 비교예 1 내지 11에 비해 매우 안정적인 특성을 보임을 알 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (12)
- 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함하는 다중금속막을 식각하는 방법에 있어서,
상기 다중금속막 상에 소정의 패턴을 갖는 포토레지스트막을 형성하는 단계;
식각액을 사용하여 상기 다중금속막을 식각하는 단계; 및
상기 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함하되,
상기 다중금속막을 식각하는 단계에서,
상기 식각액은 그의 총 중량에 대하여,
인산 15 중량% 내지 70 중량%;
초산 4 중량% 내지 40 중량%;
과망간산염 0.1 중량% 내지 10 중량%; 및
불소-함유 화합물 0.5 중량% 내지 8 중량%를 포함하며,
질산을 포함하지 않는 것인, 다중금속막 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 다중금속막은,
유리 기판을 더 포함하는 것인 다중금속막 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 다중금속막을 식각하는 단계에서,
상기 과망간산염은 과망간산칼륨인 것인 다중금속막 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 다중금속막을 식각하는 단계에서,
상기 식각액은,
그의 총 중량에 대해,
인산 40 중량% 내지 70 중량%;
초산 10 중량% 내지 30 중량%;
과망간산염 0.1 중량% 내지 8 중량%; 및
불소-함유 화합물 1 중량% 내지 3 중량%를 포함하는 것인 다중금속막 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 다중금속막을 식각하는 단계에서,
상기 불소-함유 화합물은, HF, NaF, NaF2, NH4F, NH4HF2, H2SiF6, Na2SiF6, 및 KHF2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 다중금속막 식각 방법. - 제1항에 있어서,
상기 다중금속막을 식각하는 단계에서,
상기 식각액은, 물을 더 포함하되,
상기 물은 탈 이온화된 증류수 또는, 탈 이온수인 것인 다중금속막 식각 방법. - 구리(Cu) 및 구리 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제1층 및 티타늄(Ti) 및 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 재질로 이루어지는 제2층을 포함하는 다중금속막을 식각하기 위한 식각액으로서,
그의 총 중량에 대해,
인산 15 중량% 내지 70 중량%;
초산 4 중량% 내지 40 중량%;
과망간산염 0.1 중량% 내지 10 중량%; 및
불소-함유 화합물 0.5 중량% 내지 8 중량%를 포함하며,
질산을 포함하지 않는, 식각액. - 제7항에 있어서,
상기 다중금속막은 유리 기판을 더 포함하는 것인 식각액. - 제7항에 있어서,
상기 과망간산염은 과망간산칼륨인 것인 식각액. - 제7항에 있어서,
그의 총 중량에 대해,
인산 40 중량% 내지 70 중량%;
초산 10 중량% 내지 30 중량%;
과망간산염 0.1 중량% 내지 8 중량%; 및
불소-함유 화합물 1 중량% 내지 3 중량%를 포함하는 식각액. - 제7항에 있어서,
상기 불소-함유 화합물은, HF, NaF, NaF2, NH4F, NH4HF2, H2SiF6, Na2SiF6, 및 KHF2 중 적어도 하나를 포함하는 것인 식각액. - 제7항에 잇어서,
물을 더 포함하되,
상기 물은 탈 이온화된 증류수 또는, 탈 이온수인 것인 식각액.
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