KR101857712B1 - 식각액, 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

식각액, 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 식각액은 과황산염 0.5 내지 20 중량%, 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, 무기산 1 내지 10 중량%, 고리형 아민화합물 0.5 내지 5 중량%, 염소화합물 0.1 내지 5 중량%, 구리염 0.05 내지 3 중량%, 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 그리고 물을 포함한다.

Description

식각액, 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법{ECHTANT AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 식각액 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터 표시판(Thin Firm Transistor, TFT)은 액정 표시 장치나 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 회로 기판으로써 사용된다. 박막 트랜지스터 표시판은 주사 신호를 전달하는 주사 신호 배선 또는 게이트 배선과, 화상 신호를 전달하는 화상 신호선 또는 데이터 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등으로 이루어져 있다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판의 제조 시에 기판 위에 게이트 배선 및 데이터 배선용 금속층을 적층시키고, 이들 금속층을 식각하는 과정이 그 뒤를 따르게 된다.
게이트 배선 및 데이터 배선은 전기 전도도가 좋고, 저항이 낮은 구리를 사용하는데, 구리의 경우, 포토레지스트를 도포하고, 패터닝하는 공정 상 어려운 점이 있으므로, 게이트 배선 및 데이터 배선은 구리 단일막을 적용하지 않고, 다중 금속막을 적용한다.
다중 금속막 중에서 일반적으로 널리 사용되는 것이 티타늄/구리의 이중막이다. 이러한 티타늄/구리의 이중막을 동시에 식각하는 경우, 식각 프로파일이 불량하고, 후속 공정에 어려움이 있다.
본 발명이 해결하려는 티타늄/구리의 이중막에 대하여 우수한 식각 프로파일을 제공하는 식각액을 제공하는 것이다.
또한, 이러한 식각액을 이용한 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액은 과황산염 0.5 내지 20 중량%, 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, 무기산 1 내지 10 중량%, 고리형 아민화합물 0.5 내지 5 중량%, 염소화합물 0.1 내지 5 중량%, 구리염 0.05 내지 3 중량%, 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 그리고 물을 포함한다.
과황산염은 과황산칼륨, 과황산나트륨 및 과황산암모늄 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
불소화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
고리형 아민화합물은 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 인돌, 푸린, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리딘 및 피롤린 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
염소화합물은 염산, 염화나트륨, 염화칼륨 및 염화암모늄 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
구리염은 질산구리, 황산구리 및 인산구리암모늄 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
유기산은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하고, 유기산염은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산 중에서 선택되는 화합물의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 절연 기판 위에 하부 게이트 금속층 및 상부 게이트 금속층을 포함하는 게이트 금속층을 형성하는 단계, 식각액을 사용하여 게이트 금속층을 식각하여 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계, 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 게이트 절연막 위에 제1 비정질 규소층, 제2 비정질 규소층, 하부 데이터 금속층 및 상부 데이터 금속층을 순차적으로 형성하는 단계, 제1 비정질 규소층, 제2 비정질 규소층, 하부 데이터 금속층 및 상부 데이터 금속층을 식각하여 반도체, 저항성 접촉층, 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 데이터선, 드레인 전극 및 게이트 절연막 위에 보호막을 형성하는 단계, 그리고 보호막 위에 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 식각액은 과황산염 0.5 내지 20 중량%, 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, 무기산 1 내지 10 중량%, 고리형 아민화합물 0.5 내지 5 중량%, 염소화합물 0.1 내지 5 중량%, 구리염 0.05 내지 3 중량%, 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 그리고 물을 포함한다.
하부 게이트 금속층 및 하부 데이터 금속층은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 형성하고, 상부 게이트 금속층 및 상부 데이터 금속층은 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 형성할 수 있다.
상부 데이터 금속층 및 하부 데이터 금속층은 식각액을 사용하여 한번에 식각할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용하여 티타늄/구리의 이중막의 식각 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 차례로 도시한 단면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 식각액에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액은 티타늄(Ti) 또는 티타늄을 포함하는 금속막 및 티타늄(Ti) 또는 티타늄을 포함하는 금속막 위에 구리(Cu) 또는 구리를 포함하는 금속막이 형성되어 있는 이중막으로 이루어진 금속 배선을 식각하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액은 과황산염, 불소화합물, 무기산, 고리형 아민화합물, 염소화합물, 구리염, 유기산 또는 유기산염 및 잔량의 물을 포함한다.
과황산염은 구리 또는 구리를 포함하는 금속막을 식각하는 주성분으로서, 식각액의 총 함량에 대하여 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 과황산염의 함량이 0.5 중량% 미만이면 구리 또는 구리를 포함하는 금속막의 식각이 안되거나 식각속도가 아주 느리고, 20 중량%를 초과할 경우에는 식각 속도가 전체적으로 빨라지기 때문에 공정을 컨트롤하는 것이 어려워진다.
과황산염은 과황산칼륨(K2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8), 과황산암모늄((NH4)2S2O8) 중에서 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있다.
불소화합물은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막을 식각하는 주성분으로서, 식각 시 발생할 수 있는 잔사를 제거하여 주는 역할을 한다. 불소화합물은 식각액의 총 함량에 대하여 0.01 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 불소화합물의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막의 식각속도가 저하되어 잔사가 발생 할 수 있으며, 2.0 중량%를 초과하게 되면 금속 배선이 형성되는 유리 등의 기판과 금속 배선과 함께 형성되는 실리콘을 포함하는 절연막에 손상을 일으킬 수 있다.
불소화합물은 용액 내에서 불소 이온 또는 다원자 불소이온이 해리되는 화합물을 사용할 수 있고, 불화암모늄(ammonium fluoride), 불화나트륨(sodium fluoride), 불화칼륨(potassium fluoride), 중불화암모늄(ammonium bifluoride), 중불화나트륨(sodium bifluoride) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride) 중에서 적어도 하나의 물질을 사용할 수 있다.
무기산은 구리 또는 구리를 포함하는 금속막 및 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막의 식각을 위한 보조 산화제로서, 식각액의 총 함량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 무기산의 함량이 1 중량% 미만으로 함유 되는 경우에는 구리 또는 구리를 포함하는 금속막 및 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일 불량 및 잔사가 발생 할 수 있으며, 10 중량%를 초과하게 되면 과식각 및 포토레지스트 크랙(Crack)이 발생하여 약액 침투에 의하여 배선이 단락 될 수 있다.
무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산 중에서 적어도 하나의 물질을 사용할 수 있다.
고리형 아민 화합물은 구리 또는 구리를 포함하는 금속막의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다. 고리형 아민 화합물은 식각액의 총 함량에 대하여 0.5 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 고리형 아민 화합물의 함량이 0.5중량% 미만으로 포함되는 경우에는 구리의 식각 속도 조절을 할 수 가 없어 과식각이 일어 날 수 있다. 또한, 5중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 구리의 식각 속도가 저하되어 공정상에서 식각 시간이 길어질 수 있어 생산성에 문제가 될 수 있다.
고리형 아민 화합물은 5-아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 피롤린(pyrroline) 중에서 적어도 하나의 물질을 사용할 수 있다.
염소화합물은 구리 또는 구리를 포함하는 금속막을 식각하는 보조 산화제 및 테이퍼의 각도를 조절하는 역할은 한다. 염소화합물은 식각액의 총 함량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 염소화합물의 함량이 0.1 중량% 미만으로 함유 되는 경우에는 구리 또는 구리를 포함하는 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일이 불량하게 되며, 5 중량%를 초과하게 되면 과식각이 발생하여 금속 배선이 소실 될 수 있다.
염소화합물은 염소 이온으로 해리될 수 있는 화합물을 의미하며, 염산(HCl), 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl) 및 염화암모늄(NH4Cl) 중에서 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있다.
구리염은 씨디스큐(CD skew)를 조절하는 역할을 하며, 식각액이 총 함량에 대하여 0.05 내지 3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 구리염의 함량이 0.05 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 처리 매수별 씨디스큐의 변화의 편차가 심하게 나타나며, 3 중량%를 초과하게 되면 주 산화제의 산화력을 감소 시켜 처리 매수가 감소시키게 되는 요인이 된다.
구리염은 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4) 및 인산구리암모늄(NH4CuPO4) 중 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있다.
유기산 또는 유기산염은 식각된 금속이온과의 킬레이팅 작용에 의해 식각액에 영향을 주는 것을 방지해 줌으로써 결과적으로 처리매수를 증가시켜주는 역할을 한다. 유기산 또는 유기산염은 식각액의 총 함량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 유기산 또는 유기산염의 함유량이 1 중량% 미만일 경우에는 처리매수 증가 효과가 없고, 10 중량%를 초과할 경우에는 더 이상 처리매수 증가의 효과가 없다.
유기산 또는 유기산염은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)과 이들의 나트륨염, 칼륨염 및 암모늄염 중에서 적어도 하나의 물질을 사용할 수 있다.
물은 탈이온수를 의미하며 반도체 공정용을 사용하며, 바람직하게는 18㏁/㎝ 이상의 물을 사용한다. 식각액의 총 함량에 대하여 물은 구리-티타늄 식각액 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량 포함된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 식각액에는 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제 등을 더 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용함으로써, 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막 및 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막 위에 구리 또는 구리를 포함하는 금속막이 형성되어 있는 이중막으로 이루어진 금속 배선을 효과적으로 식각할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 식각액은 액정 표시 장치와 같은 평판 디스플레이의 제조뿐만 아니라, 메모리 반도체 표시판 등의 제조에도 사용될 수 있다. 또한, 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막 및 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막 위에 구리 또는 구리를 포함하는 금속막이 형성되어 있는 이중막으로 이루어진 금속 배선을 포함하는 다른 전자 장치의 제조에도 사용될 수 있다.
그러면, 이하에서는 상술한 본 발명의 실시예에 식각액을 사용하여 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판은 유리 또는 플라스틱 따위의 절연 물질로 만들어진 기판(110) 위에 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121), 그 위에는 게이트 절연막(140), 복수의 반도체층(154), 복수의 저항성 접촉 부재(163, 165), 복수의 데이터선(171) 및 복수의 드레인 전극(175)이 차례로 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있고, 게이트 전극(124)은 게이트선(121) 위로 돌출되어 있다.
게이트선(121)은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 이루어진 하부막(124p)과 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 이루어진 상부막(124r)으로 이루어져 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(173)을 포함한다. 드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.
데이터선(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 이루어진 하부막(171p, 173p, 175p)과 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 이루어진 상부막(171r, 173r, 175r)으로 이루어져 있다.
반도체층(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치하며 그 위의 저항성 접촉 부재(163, 165)는 반도체층(154)와 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 배치되어 이 둘 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체층(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에는 질화 규소 및 산화 규소 따위로 만들어진 보호막(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉구(185)가 형성되어 있고, 보호막(180) 위에는 화소 전극(191)이 형성되어 있으며, 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있다.
그러면 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 대하여 도 3 내지 8를 도 2와 함께 참고하여 설명한다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 차례로 도시한 단면도이다.
먼저 도 3에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 이루어진 하부 게이트 금속층(120p)과 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 이루어진 상부 게이트 금속층(120r)을 포함하는 게이트 금속층(120)을 형성한다.
이어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 전술한 실시예에 따른 식각액을 사용하여 게이트 금속층(120)을 식각하여 게이트 전극(124)을 형성하고, 게이트 전극(124)을 포함한 절연 기판(110)의 전면에 게이트 절연막(140)을 형성한다.
게이트 전극(124)은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 이루어진 하부막(124p)과 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 이루어진 상부막(124r)을 포함한다.
이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140) 위에 비정질 규소층(150), 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160) 및 데이터 금속층(170)을 차례로 적층한다. 여기서, 데이터 금속층(170)은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 이루어진 하부 데이터 금속층(170p)과 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 이루어진 상부 데이터 금속층(170r)을 포함한다.
이어서, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 전술한 실시예에 따른 식각액을 사용하여 데이터 금속층(170)을 식각하고, 비정질 규소층(150) 및 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160)을 식각하여 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171), 드레인 전극(175), 저항성 접촉층(163, 165) 및 반도체층(154)을 형성한다.
데이터선(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 이루어진 하부막(171p, 173p, 175p)과 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 이루어진 상부막(171r, 173r, 175r)을 포함한다.
이어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 게이트 절연막(140)을 포함한 전면에 보호막(180)을 형성한 후, 도 2에 도시한 바와 같이, 드레인 전극(175)를 노출하는 접촉 구멍(185)를 형성하고, 보호막(180) 위에 화소 전극(191)을 형성한다.
이하에서는 구체적인 실험예를 통하여 본 발명에 실시예에 따른 식각액의 성능을 설명한다.
<실시예 1>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 10 중량%, 중불화암모늄 0.5 중량%, 질산 3 중량%, 5-아미노 테트라졸 1.5 중량%, 염화나트륨 1.5 중량%, 황산구리 0.2 중량%, 초산 3 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
<실시예 2>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 15 중량%, 중불화암모늄 0.5 중량%, 질산 2 중량%, 5-아미노 테트라졸 2 중량%, 염화나트륨 1 중량%, 황산구리 0.01 중량%, 초산 5 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
<실시예 3>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 8 중량%, 중불화암모늄 0.5 중량%, 질산 5 중량%, 5-아미노 테트라졸 2.5 중량%, 염화나트륨 1.2 중량%, 황산구리 0.1 중량%, 초산 5 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
<비교예 1>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 10 중량%, 중불화암모늄 0.5 중량%, 질산 3 중량%, 5-아미노 테트라졸 0.5 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
<비교예 2>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 5 중량%, 중불화암모늄 0.3 중량%, 5-아미노 테트라졸 2 중량%, 염화나트륨 1 중량%, 황산구리 0.01 중량%, 초산 5 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
<비교예 3>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 13 중량%, 중불화암모늄 0.3 중량%, 질산 2 중량%, 5-아미노 테트라졸 2 중량%, 황산구리 0.01 중량%, 초산 5 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
<비교예 4>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 10 중량%, 중불화암모늄 0.5 중량%, 질산 3 중량%, 5-아미노 테트라졸 2 중량%, 염화나트륨 1.5 중량%, 초산 5 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
<비교예 5>
하기 표 1에서와 같이, 과황산나트륨 10 중량%, 중불화암모늄 0.5 중량%, 질산 3 중량%, 5-아미노 테트라졸 2.5 중량%, 염화나트륨 1.5 중량%, 황산구리 0.2 중량% 및 물을 포함하는 식각액을 180kg 이 되도록 제조하였다.
SPS
(중량%)		 ABF
(중량%)		 HNO3
(중량%)		 ATZ
(중량%)		 NaCl
(중량%)		 CuSO4
(중량%)		 AcOH
(중량%)		 물
(중량%)

실시예1
10
0.5
3
1.5
1.5
0.2
3
잔량

실시예2
15
0.5
2
2
1
0.01
5
잔량

실시예3
8
0.5
5
2.5
1.2
0.1
5
잔량

비교예1
10
0.5
3
0.5
-
-
-
잔량

비교예2
5
0.3
-
2
1
0.01
5
잔량

비교예3
13
0.3
2
2
-
0.01
5
잔량

비교예4
10
0.5
3
2
1.5
-
3
잔량

비교예5
10
0.5
3
2.5
1.5
0.2
-
잔량
SPS: 과황산나트륨 ABF: 중불화암모늄
ATZ: 5-아미노 테트라졸 AcOH: 초산
<실험예 1 - 식각 특성 평가>
본 발명의 실시예 1, 2 및 3에 따른 식각액과 비교예 1, 2, 3, 4 및 5에 따른 식각액에 대해 아래와 같이 식각 특성 평가를 진행하였다.
글래스 위에 SiNx층이 증착되어 있고 SiNx층 위에 티타늄막이 적층되어 있으며, 티타늄막 상에 구리막이 적층되어 있다. 구리막 상에는 일정한 형태의 모양으로 포토레지스트가 패터닝된 기판을 다이아몬드 칼을 이용하여 550×650㎜로 잘라 시편을 제조하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비 내에 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 5의 식각액을 넣고 온도를 25℃로 가온하였다. 그 후, 온도가 30±0.1℃에 도달한 후, 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간을 EPD를 기준으로 하여 오버에치를 200% 실시하였다. 시편을 넣고 분사를 시작하여 식각이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍(熱風) 건조장치를 이용하여 건조하고, 포토 레지스트 박리기(stripper)를 이용하여 포토 레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경을 이용하여 식각 특성을 평가하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

식각특성
판단

실시예 1
편측(CD Skew): 0.5 이상, 1㎛ 이하,
테이퍼각: 40 내지 60도
매우 우수

실시예 2
편측(CD Skew): 0.5 이상, 1㎛ 이하,
테이퍼각: 40 내지 60도
매우 우수

실시예 3
편측(CD Skew): 0.5 이상, 1㎛ 이하,
테이퍼각: 40 내지 60도
매우 우수

비교예 1
편측(CD Skew): ≤1.5㎛,
테이퍼각: 30 내지 60도
우수

비교예 2
편측(CD Skew): 0.5㎛ 미만,
테이퍼각: 30도 미만,
금속막 소실 및 잔사 발생
불량

비교예 3
편측(CD Skew): 0.5㎛ 미만,
테이퍼각: 30도 미만,
금속막 소실 및 잔사 발생
불량

비교예 4
편측(CD Skew): ≤1.5㎛,
테이퍼각: 30 내지 60도
우수

비교예 5
편측(CD Skew): ≤1.5㎛,
테이퍼각: 30 내지 60도
우수
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 실시예 1, 2 및 3에 따른 식각액의 경우, 식각 특성이 편측(CD Skew): 0.5 이상, 1㎛ 이하, 테이퍼각: 40 내지 60도로 매우 우수하게 나타났다.
비교예 1, 2, 및 5에 따른 식각액의 경우, 식각 특성이 편측(CD Skew): ≤1.5㎛, 테이퍼각: 30 내지 60도로 우수하게 나타났고, 비교예 3 및 4에 따른 식각액의 경우, 식각 특성이 불량으로 나타났다.
<실험예 2 - 보관 특성 평가>
본 발명의 실시예 1에 따른 식각액과 식각 특성이 우수하게 나타난 비교예 1 및 5에 따른 식각액에 대해 아래와 같이 보관 특성 평가를 진행하였다.
실시예 1, 비교예 1 및 비교예 5의 식각액을 충분히 많은 양으로 제조하여 레퍼런스 식각(reference etch)을 진행하고 남은 식각액을 10℃ 에서 보관하면서 1일마다 동일한 조건으로 다시 식각 테스트를 진행하여 레퍼런스 테스트 결과와 비교하여 실험 진행하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

1일
2일
3일
4일
5일

실시예 1
◎
◎
◎
◎
◎

비교예 1
◎
◎
◎
×
×

비교예 5
◎
◎
×
×
×
◎: 매우 우수 (레퍼런스 대비 변화량 10% 이내)
×: 불량 (레퍼런스 대비 변화량 10% 초과)
상기 표 3을 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액의 경우, 시간이 지나도 보관 특성이 매우 우수하게 나타났지만, 비교예 1에 따른 식각액의 경우, 4일이 지나면서 보관 특성이 불량으로 나타났고, 비교예 5에 따른 식각액의 경우, 3일이 지나면서 보관 특성이 불량으로 나타났다.
<실험예 3 - 처리 매수 평가>
본 발명의 실시예 1에 따른 식각액과 식각 특성이 우수하게 나타난 비교예 1 및 4에 따른 식각액에 대해 아래와 같이 처리 매수 평가를 진행하였다.
실시예 1, 비교예 1 및 비교예 4의 식각액을 이용하여 레퍼런스 식각(reference etch)을 진행하고 구리 파우더를 1,000ppm씩 첨가하여 완전히 녹였다. 다음 다시 식각 테스트를 진행하여 레퍼런스 대비 측면 식각의 변화량이 레퍼런스 대비 10% 이상 초과하여 차이가 발생할 경우 불량으로 평가하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.

1000ppm
2000ppm
3000ppm
4000ppm

실시예 1
◎
◎
◎
◎

비교예 1
◎
×
×
×

비교예 4
◎
×
×
◎
◎: 매우 우수 (매수경시 진행시, 레퍼런스 대비 변화량 10% 이내)
×: 불량 (매수경시 진행시, 레퍼런스 대비 변화량 10% 초과)
상기 표 4를 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액의 경우, 구리 파우더의 양에 관계 없이 매우 우수하게 나타났지만, 비교예 1에 따른 식각액의 경우, 구리 파우더의 양이 2000ppm 이상에서 불량으로 나타났고, 비교예 4에 따른 식각액의 경우, 구리 파우더의 양이 2000ppm 및 3000ppm 에서 불량으로 나타났다.
이와 같이, 본 발명의 실시예 1, 2 및 3에 따른 식각액은 식각 특성, 보관 특성 및 처리 매수 특성이 우수한 것을 알 수 있고, 무기산, 염소화합물, 구리염 및 유기산을 포함하지 않은 비교예 1 내지 5에 따른 식각액은 식각 특성, 보관 특성 및 처리 매수 특성이 불량인 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. 예컨대, 본 실시예는 액정 표시 장치를 다루고 있으나, 본 발명은 박막 트랜지스터를 포함하는 다른 여러 종류의 표시 장치에 적용될 수 있다.
110: 기판 121: 게이트선
154: 반도체층 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극

Claims (16)

  1. 과황산염 0.5 내지 20 중량%,
    불소화합물 0.01 내지 2 중량%,
    무기산 1 내지 10 중량%,
    고리형 아민화합물 0.5 내지 5 중량%,
    염소화합물 0.1 내지 5 중량%,
    유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 그리고
    물을 포함하고,
    상기 염소화합물은 염산, 염화나트륨, 염화칼륨 및 염화암모늄 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는
    티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속을 포함하는 하부막 및 구리 또는 구리를 포함하는 금속을 포함하는 상부막을 포함하는 이중막을 식각하기 위한 식각액.
  2. 제1항에서,
    상기 과황산염은 과황산칼륨, 과황산나트륨 및 과황산암모늄 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는
    티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속을 포함하는 하부막 및 구리 또는 구리를 포함하는 금속을 포함하는 상부막을 포함하는 이중막을 식각하기 위한 식각액.
  3. 제2항에서,
    상기 불소화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는
    티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속을 포함하는 하부막 및 구리 또는 구리를 포함하는 금속을 포함하는 상부막을 포함하는 이중막을 식각하기 위한 식각액.
  4. 제3항에서,
    상기 무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는
    티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속을 포함하는 하부막 및 구리 또는 구리를 포함하는 금속을 포함하는 상부막을 포함하는 이중막을 식각하기 위한 식각액.
  5. 제4항에서,
    상기 고리형 아민화합물은 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 인돌, 푸린, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리딘 및 피롤린 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는
    티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속을 포함하는 하부막 및 구리 또는 구리를 포함하는 금속을 포함하는 상부막을 포함하는 이중막을 식각하기 위한 식각액.
  6. 삭제
  7. 제5항에서,
    상기 유기산은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하고,
    상기 유기산염은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산 중에서 선택되는 화합물의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는
    티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속을 포함하는 하부막 및 구리 또는 구리를 포함하는 금속을 포함하는 상부막을 포함하는 이중막을 식각하기 위한 식각액.
  8. 절연 기판 위에 하부 게이트 금속층 및 상부 게이트 금속층을 포함하는 게이트 금속층을 형성하는 단계,
    식각액을 사용하여 상기 게이트 금속층을 식각하여 게이트 전극을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 제1 비정질 규소층, 제2 비정질 규소층, 하부 데이터 금속층 및 상부 데이터 금속층을 순차적으로 형성하는 단계,
    상기 제1 비정질 규소층, 상기 제2 비정질 규소층, 상기 하부 데이터 금속층 및 상기 상부 데이터 금속층을 식각하여 반도체, 저항성 접촉층, 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 드레인 전극을 형성하는 단계,
    상기 데이터선, 상기 드레인 전극 및 상기 게이트 절연막 위에 보호막을 형성하는 단계, 그리고
    상기 보호막 위에 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 하부 게이트 금속층은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 형성하고, 상기 상부 게이트 금속층은 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 형성하고,
    상기 식각액은
    과황산염 0.5 내지 20 중량%,
    불소화합물 0.01 내지 2 중량%,
    무기산 1 내지 10 중량%,
    고리형 아민화합물 0.5 내지 5 중량%,
    염소화합물 0.1 내지 5 중량%,
    유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 그리고
    물을 포함하고,
    상기 염소화합물은 염산, 염화나트륨, 염화칼륨 및 염화암모늄 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는
    표시 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 하부 데이터 금속층은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속으로 형성하고, 상기 상부 데이터 금속층은 구리 또는 구리를 포함하는 금속으로 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 상부 데이터 금속층 및 상기 하부 데이터 금속층은 상기 식각액을 사용하여 한번에 식각하는 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 과황산염은 과황산칼륨, 과황산나트륨 및 과황산암모늄 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 불소화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 고리형 아민화합물은 5-아미노테트라졸, 이미다졸, 인돌, 푸린, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리딘 및 피롤린 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에서,
    상기 유기산은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하고,
    상기 유기산염은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산 중에서 선택되는 화합물의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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