KR101845084B1 - Manufacturing method of an array substrate for liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계; b)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 a)단계는 기판 상에 구리계 금속막을 형성하고 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 d)단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 식각액 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 A)과산화수소(H2O2), B)함불소 화합물, C)아졸계 화합물, D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물, E)구리(Ⅱ)염 화합물 및 F)잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a) forming a gate wiring on a substrate; b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring; c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer; d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And forming a pixel electrode connected to the drain electrode, wherein the step a) includes the steps of: forming a copper-based metal film on the substrate and forming the copper-based metal film on the etchant composition Wherein the step d) includes forming a copper-based metal film on the semiconductor layer and etching the copper-based metal film with the etchant composition to form source and drain electrodes, Wherein the etchant composition comprises at least one compound selected from A) hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), B) fluorine compounds, C) azole compounds, D) phosphonic acid derivatives and salts thereof, E) A copper (II) salt compound, and F) a residual amount of water. The present invention also relates to a method for producing an array substrate for a liquid crystal display device.
Description
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법, 구리계 금속막의 식각액 조성물, 상기 식각액 조성물을 사용하는 구리계 금속막의 식각방법 및 상기 식각액 조성물을 사용하여 제조된 액정표지장치용 어레이 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, an etching solution composition of a copper-based metal film, an etching method of a copper-based metal film using the etching solution composition, and an array substrate for a liquid crystal labeling device manufactured using the etching solution composition .
액정표시장치의 제조 중, 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정, 및 식각공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식식각 또는 식각액 조성물을 이용하는 습식식각이 사용된다.The process of forming a metal wiring on a substrate during the manufacture of a liquid crystal display device is usually performed by a metal film forming process such as sputtering, a photoresist coating process, a photoresist forming process in an optional region by exposure and development, And includes a cleaning process before and after the individual unit process, and the like. This etching process refers to a process of leaving a metal film in a selective region using a photoresist as a mask. Typically, dry etching using plasma or wet etching using an etching composition is used.
상기와 같이 제조되는 액정표시장치에서, 최근 금속배선의 저항이 주요한 관심사로 떠오르고 있다. 왜냐하면 TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display)에 있어서 RC 신호지연 문제를 해결하는 것이 패널크기 증가와 고해상도 실현에 관건이 되는데, 저항이 RC 신호지연을 유발하는 주요한 인자이기 때문이다.따라서, TFT-LCD의 대형화에 필수적으로 요구되는 RC 신호지연의 감소를 실현하기 위해서는, 저저항의 물질을 개발하는 것이 필수적이다. In a liquid crystal display device manufactured as described above, resistance of metal wiring has recently become a major concern. This is because, to solve the RC signal delay problem in the TFT-LCD (thin film transistor-liquid crystal display), it is important to increase the panel size and realize the high resolution because the resistance is a main factor causing the RC signal delay. In order to realize reduction of the RC signal delay which is indispensably required for enlarging the TFT-LCD, it is essential to develop a low resistance material.
종래에 주로 사용되었던 크롬(Cr, 비저항: 12.7 ×10-8Ωm), 몰리브덴(Mo, 비저항: 5×10-8Ωm), 알루미늄(Al, 비저항: 2.65 ×10-8Ωm) 및 이들의 합금은 저항이 크기 때문에 대형 TFT LCD에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 이용하기 어렵다. 따라서, 저저항 금속막으로서 구리막 및 구리 몰리브덴막 등의 구리계 금속막과 그에 대한 식각액 조성물이 주목을 받고 있다. Chromium which was mainly used conventionally (Cr, specific resistance: 12.7 × 10 -8 Ωm), molybdenum (Mo, specific resistance: 5 × 10 -8 Ωm), aluminum (Al, specific resistance: 2.65 × 10 -8 Ωm), and alloys thereof Is difficult to be used for gate and data wiring used in a large-sized TFT LCD. Therefore, a copper-based metal film such as a copper film and a copper molybdenum film and an etchant composition therefor are attracting attention as a low resistance metal film.
그런데, 현재까지 알려진 구리계 식각액 조성물들은 사용자가 요구하는 성능을 충족시키지 못하고 있기 때문에 성능 향상을 위한 연구개발이 요구되고 있다. 특히, 기존의 구리계 식각액 조성물들은 식각시 테이퍼가 60 ~ 70 도 수준이어서, 특정 디바이스에서 스텝 커버리지가 불량하여 소자의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있었다. 또한, Mo-Ti 테일(tail) 길이가 0.1 ㎛ 이상이어서 투과율의 저하 및 화질상 얼룩문제가 발생하는 문제점이 있었다.However, since copper etching compositions known to date do not satisfy the performance required by the user, research and development for improving the performance is required. Particularly, the conventional copper-based etchant compositions have a taper of 60 to 70 degrees at the time of etching, so that the step coverage is poor in a specific device and the reliability of the device is lowered. Further, the length of the Mo-Ti tail is not less than 0.1 占 퐉, which causes a problem of a decrease in transmittance and a problem of uneven image quality.
본 발명은 식각 균일성 및 직선성이 우수한 프로파일이 형성되고, 특정 디바이스에서 후속공정으로 이어지는 스텝 커버리지(Step Coverage)를 향상시키기 위하여 40 ~ 50도의 낮은 테이퍼를 나타내는 한편, Mo-Ti 테일(Tail)을 줄임으로써 화질상의 얼룩문제 발생가능성 감소 및 투과율의 향상을 가능하게 하고, 금속막의 잔사가 남지 않는 구리계 금속막의 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is characterized in that a profile having excellent etching uniformity and linearity is formed and shows a low taper of 40 to 50 degrees in order to improve step coverage from a specific device to a subsequent process while a Mo- And to provide an etching solution composition of a copper-based metal film which can reduce the possibility of occurrence of a stain problem on the image quality and improve the transmittance and which do not leave a residue of the metal film.
또한, 본 발명은 게이트 전극과 게이트 배선 및 소스/드레인 전극과 데이터 배선의 일괄 식각이 가능한 구리계 금속막의 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a copper-based metal film etchant composition capable of collectively etching gate electrodes, gate wirings, source / drain electrodes, and data wirings.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하는 구리계 금속막의 식각방법 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is still another object of the present invention to provide a method of etching a copper-based metal film using the etchant composition and a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 조성물 총중량에 대하여, A)과산화수소(H2O2) 5 내지 25 중량%; B)함불소 화합물 0.01 내지 1.0 중량%; C)아졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%; D) 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 0.1 내지 10.0 중량%; E)구리(Ⅱ)염 화합물 0.1 내지 1.0 중량%; 및 F)잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막의 식각액 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a composition comprising: A) 5 to 25% by weight of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ); B) 0.01 to 1.0% by weight of a fluorine compound; C) 0.1 to 5% by weight of an azole-based compound; D) 0.1 to 10.0% by weight of at least one compound selected from phosphonic acid derivatives and salts thereof; E) 0.1 to 1.0% by weight of a copper (II) salt compound; And F) the remaining amount of water.
또한, 본 발명은 Ⅰ)기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계; Ⅱ)상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및 Ⅲ)본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막의 식각방법을 제공한다.
The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (I) forming a copper-based metal film on a substrate; II) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal film; And (III) etching the copper-based metal film using the etchant composition of the present invention.
또한, 본 발명은 a)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계; b)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: a) forming a gate wiring on a substrate; b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring; c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer; d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
상기 a)단계는 기판 상에 구리계 금속막을 형성하고 상기 구리계 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 d)단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고 상기 구리계 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.The step a) includes forming a copper-based metal film on the substrate and etching the copper-based metal film with the etchant composition of the present invention to form a gate wiring, wherein the step d) includes forming a copper- And etching the copper-based metal film with the etchant composition of the present invention to form a source and a drain electrode. The present invention also provides a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
또한, 본 발명은 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 배선 및 소스/드레인 전극 중 하나 이상을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.The present invention also provides an array substrate for a liquid crystal display comprising at least one of gate wirings and source / drain electrodes etched using the etchant composition of the present invention.
본 발명의 식각액 조성물은 구리계 금속막을 식각할 때, 식각 균일성 및 직선성이 우수하고 낮은 테이퍼 프로파일을 구현하며, 얼룩문제 발생가능성을 미연에 방지할수 있고, 잔사를 발생시키지 않으므로 전기적인 쇼트나 배선의 불량, 휘도의 감소 등의 문제로부터 자유롭다.The etching composition of the present invention is excellent in etching uniformity and linearity and low in taper profile when etching a copper-based metal film, and can prevent the occurrence of stain problems and does not generate residues, It is free from problems such as poor wiring and reduction in luminance.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 액정표시장치용 어레이 기판을 제조시, 게이트 전극과 게이트 배선 및 소스/드레인과 데이터 배선을 일괄 식각할 수 있어, 식각공정을 단순화시키며 공정수율을 극대화시킨다.In addition, the etchant composition of the present invention can collectively etch gate electrodes, gate wirings, source / drain and data wirings at the time of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display, thereby simplifying the etching process and maximizing the process yield.
따라서, 본 발명의 식각액 조성물은 대화면, 고휘도의 회로가 구현되는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조시에 매우 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, the etchant composition of the present invention can be very usefully used in manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device in which a circuit of a large screen and a high luminance is realized.
도 1은 본 발명의 비교예 2의 식각액 조성물을 사용하여 Cu/Mo-Ti 이중막을 식각한 후, 식각 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이고,
도 2는 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물을 사용하여 Cu/Mo-Ti 이중막을 식각한 후, 식각 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) image of a Cu / Mo-Ti bilayer film etched using an etchant composition of Comparative Example 2 of the present invention,
FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) image of a Cu / Mo-Ti bilayer film etched using the etchant composition of Example 1 of the present invention, and then the etched cross section was observed.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은, A)과산화수소(H2O2) 5 내지 25 중량%; B)함불소 화합물 0.01 내지 1.0 중량%; C)아졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%; D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 0.1 내지 10.0 중량%; E)구리(Ⅱ)염 화합물 0.1 내지 1.0 중량%; 및 F)잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막의 식각액 조성물에 관한 것이다. A) hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) in an amount of from 5 to 25% by weight; B) 0.01 to 1.0% by weight of a fluorine compound; C) 0.1 to 5% by weight of an azole-based compound; D) 0.1 to 10.0% by weight of at least one compound selected from phosphonic acid derivatives and salts thereof; E) 0.1 to 1.0% by weight of a copper (II) salt compound; And F) the remaining amount of water.
본 발명에서 구리계 금속막은 막의 구성성분 중에 구리가 포함되는 것으로서, 단일막 및 이중막 등의 다층막을 포함하는 개념이다. 예컨대, 구리 또는 구리 합금의 단일막, 다층막으로서 구리 몰리브덴막, 구리 몰리브덴 합금막 등이 포함된다. In the present invention, the copper-based metal film includes copper as a constituent component of the film, and includes a multilayer film such as a single film and a double film. For example, a single film of copper or a copper alloy, a copper molybdenum film, a copper molybdenum alloy film, or the like as a multilayer film.
상기 구리 몰리브덴막은 몰리브덴층과 상기 몰리브덴층 상에 형성된 구리층을 포함하는 것을 의미하며, 상기 구리 몰리브덴 합금막은 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 것을 의미한다. The copper molybdenum film includes a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, and the copper molybdenum alloy film includes a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer.
또한, 상기 몰리브덴 합금층은 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 및 인듐(In) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상과 몰리브덴의 합금을 의미한다.The molybdenum alloy layer may include at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr), nickel (Ni), neodymium (Nd), indium Molybdenum alloy.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 A)과산화수소(H2O2)는 구리계 금속막을 식각하는 주성분이며, 함량은 조성물 총중량에 대하여 5 내지 25 중량%이다. 상기 A)과산화수소의 함량이 5 중량% 미만이면, 구리계 금속의 식각이 되지 않거나 식각속도가 아주 느려지며, 25 중량%를 초과하면 식각속도가 전체적으로 빨라지기 때문에 공정 컨트롤이 어렵다.A) hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) contained in the etchant composition of the present invention is a main component for etching the copper-based metal film, and its content is 5 to 25% by weight based on the total weight of the composition. If the A) content of hydrogen peroxide is less than 5% by weight, the etching of the copper-based metal becomes impossible or the etching rate becomes very slow. When the content of hydrogen peroxide is more than 25% by weight, the etching rate is entirely accelerated.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 B)함불소 화합물은 물에 해리되어 플루오르 이온을 낼 수 있는 화합물을 의미한다. 상기 B)함불소 화합물은 구리막과 몰리브덴막을 동시에 식각하는 용액에서 필연적으로 발생하는 잔사를 제거하여 주는 역할을 한다. 상기 B)함불소 화합물의 함량은 조성물 총중량에 대하여 0.01 내지 1.0 중량%이다. 상기 B)함불소 화합물의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우, 식각 잔사가 발생될 수 있으며, 1.0 중량%를 초과하는 경우에는 유리 기판의 식각률이 크게 증가하는 문제가 있다.The fluorine-containing compound (B) contained in the etchant composition of the present invention means a compound capable of releasing fluorine ions by being dissolved in water. The B) fluorine compound serves to remove residues which are inevitably generated in a solution which simultaneously etches the copper film and the molybdenum film. The content of the fluorine-containing compound (B) is 0.01 to 1.0% by weight based on the total weight of the composition. If the content of the fluorine compound (B) is less than 0.01% by weight, etch residue may be generated. If the content of the fluorine compound exceeds 1.0% by weight, the etching rate of the glass substrate may increase.
상기 B)함불소 화합물은 이 분야에서 사용되는 물질로서 용액 내에서 플루오르 이온 혹은 다원자 플루오르 이온으로 해리될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 불화암모늄(ammonium fluoride: NH4F), 불화나트륨(sodium fluoride: NaF), 불화칼륨(potassium fluoride: KF), 중불화암모늄(ammonium bifluoride: NH4FHF), 중불화나트륨(sodium bifluoride: NaFHF) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride: KFHF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.The B) fluorine compound is not particularly limited as long as it can be dissociated into fluorine ions or polyatomic fluorine ions in a solution used in the field, but ammonium fluoride (NH 4 F), sodium fluoride selected from the group consisting of fluoride: NaF, potassium fluoride (KF), ammonium bifluoride (NH 4 FHF), sodium bifluoride (NaFHF) and potassium bifluoride (KFHF) Or more.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 C)아졸계 화합물은 구리계 금속의 식각 속도를 조절하며 패턴의 시디로스(CD Loss)를 줄여주어 공정상의 마진을 높이는 역할을 한다. The C) azole-based compound contained in the etchant composition of the present invention controls the etch rate of the copper-based metal and reduces the CD loss of the pattern, thereby enhancing the process margin.
상기 C)아졸계 화합물의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5 중량%이다. 상기 C)아졸계 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 식각 속도가 빠르게 되어 시디로스가 너무 크게 발생될 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우, 구리의 식각속도가 느려지고 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 식각 속도가 빨라지기 때문에 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금이 과식각되어 언더컷이 발생 될 수 있다.The content of the C) azole-based compound is 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition. If the content of the C) azole compound is less than 0.1% by weight, the etching rate may become too high and the seed loss may be excessively large. If the content exceeds 5% by weight, the etching rate of the copper may be slowed down and the etching of the molybdenum or molybdenum alloy Molybdenum or molybdenum alloys can overfuse and undercuts can occur because of the faster speed.
상기 C)아졸계 화합물로는 예컨대, 아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸 (benzotriazole), 톨리트리아졸(tolytriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메틸이미다졸, 4-에틸이미다졸, 4-프로필이미다졸 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다.
Examples of the C) azole-based compound include aminotetrazole, benzotriazole, tolytriazole, pyrazole, pyrrole, imidazole, 2-methyl 2-ethylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethylimidazole, They may be used alone or in combination of two or more.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물은 구리막을 식각할 때 식각액에 용해되는 구리 이온을 킬레이팅하여 구리이온의 활동도를 억제함으로써 과산화수소의 분해 반응을 억제한다. 이렇게 구리이온의 활동도를 낮추게 되면 식각액을 사용하는 동안 안정적으로 공정을 진행 할 수 있다. The at least one compound selected from D) phosphonic acid derivatives and salts thereof contained in the etchant composition of the present invention is a compound which chelates copper ions dissolved in an etchant when the copper film is etched to inhibit the activity of copper ions thereby decomposing hydrogen peroxide Inhibit the reaction. When the activity of the copper ion is lowered, the process can be performed stably while using the etching solution.
상기 D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10.0 중량%이다. 상기 D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 식각 균일성이 저하되고 과산화수소의 분해가 가속화 되는 문제가 발생하며, 10.0 중량%를 초과하면 식각속도가 너무 빨라지는 문제가 발생한다.The content of at least one compound selected from the D) phosphonic acid derivatives and salts thereof is 0.1 to 10.0% by weight based on the total weight of the composition. If the amount of the at least one compound selected from the D) phosphonic acid derivative and its salt is less than 0.1% by weight, the etching uniformity is lowered and the decomposition of hydrogen peroxide accelerates. When the content exceeds 10.0% by weight, A problem occurs that the speed becomes too fast.
상기 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물에 있어서, 포스폰산 유도체의 대표적인 예로는 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산(HEDP: 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid)을 들 수 있으며, 포스폰산 유도체 염의 대표적인 예로는 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산의 나트륨 또는 칼륨염을 들 수 있다.Representative examples of the phosphonic acid derivatives in the at least one compound selected from the above phosphonic acid derivatives and salts thereof include 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP) diphosphonic acid). Typical examples of the phosphonic acid derivative salt include sodium or potassium salts of 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 E)구리(Ⅱ)염 화합물은 식각시 테이퍼를 낮추는 역할을 한다. 특정 디바이스에서 구리막의 테이퍼를 낮춤으로써 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있고 이에 따라 소자 구동에 도움을 줄 수 있다. 또한 Mo-Ti 테일(tail) 길이를 짧게 함으로써 투과율을 향상시킬 수 있다.The E) copper (II) salt compound contained in the etchant composition of the present invention serves to lower the taper at the time of etching. By lowering the taper of the copper film in a particular device, step coverage can be improved, which can help drive the device. In addition, the transmittance can be improved by shortening the length of the Mo-Ti tail.
상기 E)구리(Ⅱ)염 화합물의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 1.0 중량%이다. 상기 E) 구리(Ⅱ)염 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 테이퍼를 낮추는 능력이 저하되고, 1.0 중량%를 초과하면 약액 안정성이 떨어지는 한편, Mo-Ti막의 언더컷(undercut) 현상이 나타나게 된다.The content of the E) copper (II) salt compound is 0.1 to 1.0% by weight based on the total weight of the composition. If the content of the E) copper (II) salt compound is less than 0.1% by weight, the ability to lower the taper is deteriorated. If the amount is more than 1.0% by weight, the stability of the chemical solution is deteriorated and an undercut phenomenon of the Mo-Ti film appears.
상기 E)구리(Ⅱ)염 화합물로는 예컨대, 초산구리(copper acetate), 염화구리(copper chloride), 질산구리(copper nitrate), 황산구리(copper sulfate) 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다.
Examples of the E) copper (II) salt compound include copper acetate, copper chloride, copper nitrate, and copper sulfate. Or two or more of them may be used together.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 F)잔량의 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 물의 비저항 값(즉, 물속에 이온이 제거된 정도)이 18 ㏁/㎝이상인 탈이온수를 사용하는 것이 좋다.
F) The remaining amount of water contained in the etchant composition of the present invention is not particularly limited, but deionized water is preferred. More preferably, it is preferable to use deionized water having a specific resistance value of water (that is, the degree of removal of ions in water) of 18 MΩ / cm or more.
본 발명의 식각액 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 상기 계면활성제는 본 발명의 식각액 조성물에 견딜 수 있고, 상용성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽 이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및 다가알코올형 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
The etchant composition of the present invention may further comprise a surfactant. The surfactant serves to lower the surface tension and increase the uniformity of the etching. The surfactant is not particularly limited as long as it can withstand the etching composition of the present invention and is compatible with the surfactant. However, the surfactant may be an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant and a polyhydric alcohol surfactant , Or a combination thereof.
또한, 전술한 성분 이외에 통상의 첨가제를 더 첨가할 수 있으며, 첨가제로는 금속 이온 봉쇄제, 및 부식 방지제 등을 들 수 있다.
In addition to the above-described components, conventional additives may be further added. Examples of the additive include a metal ion blocking agent and a corrosion inhibitor.
본 발명에서 사용되는 A)과산화수소(H2O2), B)함불소 화합물, C)아졸계 화합물, D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물, E) 구리(Ⅱ)염 화합물 및 F)잔량의 물을 포함하는 식각액은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조가 가능하며, 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다.
At least one compound selected from A) hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), B) fluorine compounds, C) azole compounds, D) phosphonic acid derivatives and salts thereof, E) copper Compound and F) the remaining amount of water can be prepared by a conventionally known method and preferably has a purity for semiconductor processing.
본 발명의 식각액 조성물은 구리계 금속으로 이루어진 액정표시장치의 게이트 전극과 게이트 배선 및 소스/드레인 전극과 데이터 배선을 일괄 식각할 수 있다.
The etchant composition of the present invention can collectively etch gate electrodes, gate wirings, source / drain electrodes, and data wirings of a liquid crystal display device made of a copper-based metal.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
Ⅰ)기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;I) forming a copper-based metal film on a substrate;
Ⅱ)상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및II) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal film; And
Ⅲ)본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막의 식각방법에 관한 것이다.III) etching the copper-based metal film using the etching solution composition of the present invention.
본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.
In the etching method of the present invention, the photoreactive material is preferably a conventional photoresist material, and may be selectively left by conventional exposure and development processes.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
a)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계; a) forming a gate wiring on the substrate;
b)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
상기 a)단계는 기판 상에 구리계 금속막을 형성하고 상기 구리계 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하며, The step a) includes forming a copper-based metal film on the substrate and etching the copper-based metal film with the etchant composition of the present invention to form a gate wiring,
상기 d)단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고 상기 구리계 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.And d) forming a copper-based metal film on the semiconductor layer and etching the copper-based metal film with the etchant composition of the present invention to form source and drain electrodes. And a manufacturing method thereof.
상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다. The array substrate for a liquid crystal display may be a thin film transistor (TFT) array substrate.
실험예Experimental Example : 구리계 : Copper series 금속막의Metal film 식각액Etchant 조성물의 제조 Preparation of composition
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1, 2의 식각액 조성물을 제조하였다.The etchant compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared according to the compositions shown in Table 1 below.
*HEDP: 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산
* HEDP: 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid
시험예Test Example : : 식각액Etchant 조성물의 특성평가 Evaluation of composition characteristics
실시예 1 내지 4, 및 비교예 1, 2의 식각액 조성물을 이용하여 구리계 금속막(Cu 단일막 및 Cu/Mo-Ti 이중막)의 식각공정을 수행하였다. 식각공정 시 식각액 조성물의 온도는 약 30 ℃ 내외로 하였으나, 적정온도는 다른 공정조건과 기타 요인에 의해 필요에 따라 변경될 수 있다. 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, 통상 30 내지 180초 정도로 진행한다. 상기 식각공정에서 식각된 구리계 금속막의 프로파일을 단면 SEM (Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였고, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
Etching of copper-based metal films (Cu single film and Cu / Mo-Ti double film) was performed using the etchant compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. The temperature of the etchant composition during the etching process is about 30 캜, but the proper temperature may be changed as needed depending on other process conditions and other factors. The etching time may vary depending on the etching temperature, but is usually 30 to 180 seconds. The profile of the copper-based metal film etched in the etching process was inspected using a cross-sectional SEM (product of Hitachi, model name S-4700), and the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2의 결과로부터, 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1, 2의 식각속도는 적당한 것으로 확인되었다. 또한, 도 1 및 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예 2에 따른 식각액 조성물로 식각한 구리계 금속막의 경우 테이퍼는 약 63 ~ 65도, Mo-Ti 테일 길이는 0.13 ㎛ 이었지만, 실시예 1에 따른 식각액 조성물로 구리막계 금속막을 식각한 경우 테이퍼는 약 42 ~ 45도, Mo-Ti 테일 길이는 0.08 ㎛ 수준으로 식각됨을 확인할 수 있다.From the results in Table 2, it was confirmed that the etching rates of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were appropriate. 1 and 2, the copper-based metal film etched with the etchant composition according to Comparative Example 2 had a taper of about 63 to 65 degrees and a Mo-Ti tail length of 0.13 mu m. In Example 1 It can be confirmed that the taper is etched to about 42 to 45 degrees and the Mo-Ti tail length to 0.08 mu m when the copper-based metal film is etched with the etchant composition.
Claims (10)
b)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 a)단계는 기판 상에 구리/몰리브덴-티타늄 이중막을 형성하고 상기 구리/몰리브덴-티타늄 이중막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 d)단계는 반도체층 상에 구리/몰리브덴-티타늄 이중막을 형성하고 상기 구리/몰리브덴-티타늄 이중막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 구리/몰리브덴-티타늄 이중막의 식각액 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 A)과산화수소(H2O2) 5 내지 25 중량%; B)함불소 화합물 0.01 내지 1.0 중량%; C)아졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%; D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 0.1 내지 10.0 중량%; E)구리(Ⅱ)염 화합물 0.1 내지 1.0 중량%; 및 F)잔량의 물을 포함하고,
상기 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물은 구리 이온 킬레이트제로써, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산의 나트륨염 및 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산의 칼륨염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
식각 후의 Mo-Ti 테일 길이가 0.1 μm 미만인 것을 특징으로 하는, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.a) forming a gate wiring on the substrate;
b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
The step a) includes forming a copper / molybdenum-titanium double layer on the substrate and etching the copper / molybdenum-titanium double layer with the etchant composition to form a gate wiring,
The step d) includes forming a copper / molybdenum-titanium double layer on the semiconductor layer and etching the copper / molybdenum-titanium double layer with the etchant composition to form source and drain electrodes,
The etchant composition of the copper / molybdenum-titanium double layer film comprises: A) from 5 to 25% by weight of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), based on the total weight of the composition; B) 0.01 to 1.0% by weight of a fluorine compound; C) 0.1 to 5% by weight of an azole-based compound; D) 0.1 to 10.0% by weight of at least one compound selected from phosphonic acid derivatives and salts thereof; E) 0.1 to 1.0% by weight of a copper (II) salt compound; And F) residual water,
The at least one compound selected from the above phosphonic acid derivatives and salts thereof is a copper ion chelating agent and may be 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, 1-hydroxyethylidene- Potassium salt of 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, sodium salt of sodium hydroxide, potassium hydroxide,
Wherein the length of the Mo-Ti tail after etching is less than 0.1 占 퐉.
A)과산화수소(H2O2) 5 내지 25 중량%;
B)함불소 화합물 0.01 내지 1.0 중량%;
C)아졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%;
D)포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물 0.1 내지 10.0 중량%;
E)구리(Ⅱ)염 화합물 0.1 내지 1.0 중량%; 및
F)잔량의 물을 포함하고,
상기 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물은 구리 이온 킬레이트제로써, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산의 나트륨염 및 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스포닉산의 칼륨염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
식각 후의 Mo-Ti 테일 길이가 0.1 μm 미만인 것을 특징으로 하는, 구리/몰리브덴-티타늄 이중막의 식각액 조성물.With respect to the total weight of the composition,
A) 5 to 25% by weight hydrogen peroxide (H 2 O 2 );
B) 0.01 to 1.0% by weight of a fluorine compound;
C) 0.1 to 5% by weight of an azole-based compound;
D) 0.1 to 10.0% by weight of at least one compound selected from phosphonic acid derivatives and salts thereof;
E) 0.1 to 1.0% by weight of a copper (II) salt compound; And
F) residual water,
The at least one compound selected from the above phosphonic acid derivatives and salts thereof is a copper ion chelating agent and may be 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, 1-hydroxyethylidene- Potassium salt of 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, sodium salt of sodium hydroxide, potassium hydroxide,
The etchant composition of a copper / molybdenum-titanium double film, wherein the length of the Mo-Ti tail after etching is less than 0.1 占 퐉.
Ⅱ)상기 구리/몰리브덴-티타늄 이중막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
Ⅲ)청구항 3의 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리/몰리브덴-티타늄 이중막을 식각하는 단계를 포함하는 구리/몰리브덴-티타늄 이중막의 식각방법. I) forming a copper / molybdenum-titanium double film on the substrate;
II) selectively leaving a photoreactive material on the copper / molybdenum-titanium double layer; And
III) etching the copper / molybdenum-titanium double film using the etchant composition of claim 3;
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AMND | Amendment | ||
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X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |