KR101866615B1 - 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법 - Google Patents

금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 과황산염 5 중량% 내지 20 중량%, 함불소 화합물 0.01 중량% 내지 2 중량%, 무기산 1 중량% 내지 10 중량%, 고리형 아민 화합물 0.5 중량% 내지 3 중량%, 싸이올 아민 고리형 화합물 0.5 중량% 내지 5 중량%, 유기산 또는 유기산염 0.1 중량% 내지 10 중량% 및 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물 및 상기 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 조성물로 금속막을 식각하는 경우 우수한 식각 프로파일을 제공할 수 있으며, 폐액 처리시 과도한 발열을 억제하면서도 환경 규제 물질인 술폰산의 처리가 불필요하여 친환경적이고 공정 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법{ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR METAL LAYER AND MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터 표시판(TFT, Thin Film Transistor)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 게이트 배선과, 화상 신호를 전달하는 데이터 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등으로 이루어져 있다.
LCD, PDP와 OLED와 같은 평판 디스플레이, 특히 TFT-LCD의 경우는 대화면화 되면서 배선 저항을 감소시키고 실리콘 절연막과의 부착성을 증가시키기 위하여 구리 또는 구리 합금으로 된 단일막, 나아가서는, 구리 또는 구리 합금/타 금속, 타금속간 합금 또는 금속산화물의 2층 이상 다중막의 채용이 널리 검토되고 있는데, 이러한 다중막 중에서 일반적으로 널리 사용되는 것이 티타늄/구리의 이중막이다. 그러나, 이러한 티타늄/구리의 이중막을 동시에 식각하는 경우, 식각 프로파일이 불량하고, 후속 공정에 어려움이 따른다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제2014-0013310호는 술폰산을 포함하는 식각액 조성물 및 식각액 조성물로 식각되는 금속 배선 제조 방법을 개시하고 있으나, 술폰산을 포함하는 식각액 조성물의 경우 발열 억제 효과 및 처리 매수 향상 효과는 있지만 환경 문제가 있고 이를 처리하기 위해 추가적으로 비용을 들여야 하는 단점이 있어 새로운 식각액 조성물 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허 제2014-0013310호
본 발명이 해결하려는 과제는 종래 과수계 식각액의 과열 현상 등 안정성 문제를 해결하는 비 과수계 식각액을 개발하려는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 환경 규제 물질인 술폰산 대신 싸이올 아민 고리형 화합물을 사용함으로써 폐액 처리 시 효과적으로 발열을 억제하고, 처리 매수를 향상시키는 등 동일한 효과를 나타내고 환경 오염이 적고 처리 비용이 적게 드는 신규한 식각액 조성물을 제공하려는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 상기 식각액 조성물을 사용하여 제조되는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정의 비용을 절감하며 환경 친화적인 제조 공정을 제공하려는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 과황산염 5 중량% 내지 20 중량%, 함불소 화합물 0.01 중량% 내지 2 중량%, 무기산 1 중량% 내지 10 중량%, 고리형 아민 화합물 0.5 중량% 내지 3 중량%, 싸이올 아민 고리형 화합물 0.5 중량% 내지 5 중량%, 유기산 또는 유기산염 0.1 중량% 내지 10 중량% 및 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 (1) 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 적층하는 단계; (2) 상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및 (3) 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 금속막은 청구항 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각되는 것을 특징으로 하는, 금속 배선 제조 방법을 제공한다.
또 본 발명은 (1) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계; (2) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; (3) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; (4) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 (1) 단계는 기판 상에 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 (4) 단계는 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 금속막의 식각 시 우수한 식각 프로파일을 제공하며, 폐액 처리시 과도한 발열을 억제하면서도 환경 규제 물질인 술폰산의 처리가 불필요하여 친환경적이고 공정 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 비교예 1 내지 5 및 실시예 1 내지 8의 식각액 조성물의 발열 억제 평가 결과를 나타냄.
본 발명의 목적은 과황산염계 식각액을 사용하여 종래의 과수계 식각액의 과열현상 등의 안정성의 문제를 해결하고자 비 과수계 식각액을 개발하고자 함에 있다. 또한 수용성 고리형 아민을 사용함으로써 식각 공정 시간 내에 구리(Cu)의 과식각되는 현상 제어 및 식각 프로파일을 유지시켜 주기 위함이다. 그리고 무기산 및 유기산을 이용하여 낮은 페놀 상태를 유지 시켜 주어서 구리(Cu) 의 식각량 증가에 따른 식각 성능 저하 속도를 지연시키는 역할을 한다. 그리고 환경 규제물질인 고리형 술폰산을 대신해 싸이올 아민 고리형 화합물을 사용하여 처리매수를 향상시키고, 폐액 처리시 나타나는 발열현상을 억제 할 수 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 과황산염 5 중량% 내지 20 중량%, 함불소 화합물 0.01 중량% 내지 2 중량%, 무기산 1 중량% 내지 10 중량%, 고리형 아민 화합물 0.5 중량% 내지 3 중량%, 싸이올 아민 고리형 화합물 0.5 중량% 내지 5 중량%, 유기산 또는 유기산염 0.1 중량% 내지 10 중량% 및 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물 에 대한 것이다.
하기에 각 성분을 상세하게 설명한다.
상기 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.
상기 과황산염은 과황산칼륨(K2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8) 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 함불소 화합물은 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막을 식각하는 주성분으로서, 식각 시 발생할 수 있는 잔사를 제거하여 주는 역할을 한다. 상기 불소 화합물은 용액 내에서 불소 이온 또는 다원자 불소이온이 해리되는 화합물을 사용하며, 바람직하게는 불화암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용한다.
또한 상기 함불소 화합물은 식각액 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 불소 화합물의 함량이 0.01 중량% 미만이면 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 잔사가 발생할 수 있으며, 2 중량%를 초과하면 금속배선이 형성되는 유리 등의 기판 및 금속 배선과 함께 형성되는 실리콘을 포함하는 절연막에 손상을 일으킬 수 있다. 특히, 유리의 손상이 심할 경우는 불량품의 재사용의 어려움이 있어서 금전적 손실을 야기시킨다.
상기 무기산은 구리 또는 구리를 포함하는 금속막 및 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 금속막을 식각하는 보조 산화제로써 식각속도 및 테이퍼의 각도를 조절하는 역할을 한다. 또한 식각액의 용해도를 증가시켜 구리기판의 처리매수를 증가시키며, 상기 무기산은 질산, 황산, 인산, 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 무기산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함된다. 상기 무기산의 함량이 1 중량% 미만이면 구리 또는 구리를 포함하는 구리계 금속막 및 티타늄 또는 티타늄을 포함하는 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일 불량 및 잔사가 발생할 수 있으며, 10 중량%를 초과하면 과식각 및 포토레지스트 균열이 발생하여 약액 침투에 의하여 배선이 단락될 수 있다.
상기 고리형 아민 화합물은 구리 또는 구리를 포함하는 구리계 금속막의 균일 식각 및 식각 속도를 조절하는 역할을 한다. 상기 고리형 아민 화합물은 5-아미노테트라졸(5-aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 피롤린(pyrroline) 및 5-메틸테트라졸(5-methyltetrazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고리형 아민 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 3 중량%로 포함된다. 상기 고리형 아민 화합물의 함량이 0.5 중량% 미만이면 구리의 식각 속도를 조절할 수 없어 과식각이 일어날 수 있다. 또한, 3 중량%를 초과하면 구리의 식각 속도가 저하되어 공정상에서 식각 시간이 길어질 수 있어 생산 효율이 감소할 수 있다.
상기 싸이올 아민 고리형 화합물은 환경규제물질인 술폰산을 대체하여 폐액처리시 발생되는 발열을 제어하는 역할을 하며, 처리매수를 향상시킨다. 이때 싸이올 아민 고리형 화합물은 2-머캅토-6-메틸피리딘(2-Mercapto-6-methylpyridine) 또는 2-머캅토-4(3H)-퀴나졸리논(2-Mercapto-4(3H)-quinazolinone)인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 싸이올 아민 고리형 화합물은 식각액 조성물의 총 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%로 포함된다. 상기 싸이올 아민 고리형 화합물의 함량이 0.5 중량% 미만이면 발열제어의 효과가 없으며, 10 중량%를 초과하면 과식각이 일어난다.
상기 유기산 또는 유기산염은 식각된 금속 이온과의 킬레이팅 작용에 의해 식각액에 영향을 주는 것을 방지해 줌으로써 결과적으로 처리매수를 증가시켜주는 역할을 한다. 상기 유기산은 아세트산(acetic acid), 부탄산(butanoic acid), 시트르산(citric acid), 포름산(formic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 말론산(malonic acid), 옥살산(oxalic acid), 펜탄산(pentanoic acid), 설포벤조산(sulfobenzoic acid), 설포석신산(sulfosuccinic acid), 설포프탈산(sulfophthalic acid), 살리실산(salicylic acid), 설포살리실산(sulfosalicylic acid), 벤조산(benzoic acid), 락트산(lactic acid), 글리세르산(glyceric acid), 석신산(succinic acid), 말산(malic acid), 타르타르산(tartaric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 프로펜산(propenoic acid), 이미노디아세트산(imminodiacetic acid), 및 에틸렌디아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid; EDTA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유기산염은 상기 유기산의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기산 또는 유기산염은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함된다. 상기 유기산 또는 유기산염의 함량이 0.1 중량% 미만이면 처리매수 증가 효과가 없고, 10 중량%를 초과하면 과식각이 되어 배선의 단락이 발생할 수 있다.
상기 물은 탈 이온수를 의미하며, 본 발명에서는 반도체 공정용을 사용하며 바람직하게는 18MΩ/cm 이상의 물을 사용한다. 또한, 상기 물은 식각액 조성물이 100 중량%가 될 수 있는 잔량을 사용한다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 상기에 언급된 성분들 외에 식각조절제, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
또 본 발명은 (1) 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 적층하는 단계; (2) 상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및 (3) 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 금속막은 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각되는 것을 특징으로 하는, 금속 배선 제조 방법에 대한 것이다.
상기 식각액 조성물은 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막을 식각하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
또한 본 발명은 (1) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계; (2) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; (3) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; (4) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (1) 단계는 기판 상에 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4) 단계는 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서,
상기 금속막은 티타늄으로 이루어진 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 구리로 이루어진 제2 금속막을 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서 상기 금속막은 구리계 금속막 또는 티타늄계 금속막의 단일막; 또는 상기 단일막으로 이루어진 다층막일 수 있다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리 합금막을 의미하며, 상기 티타늄계 금속막은 티타늄막 또는 티타늄 합금막을 의미한다. 또한 본 발명에서 다층막은 예컨대, 구리계 금속막을 하부막으로 하고 티타늄계 금속막을 상부막으로 하는 티타늄계 금속막/구리막계 금속막의 이중막, 티타늄계 금속막을 하부막으로 하고 구리계 금속막을 상부막으로 하는 구리계 금속막/티타늄계 금속막의 이중막, 및 티타늄계 금속막/구리계 금속막/티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막/티타늄계 금속막/구리계 금속막처럼 구리계 금속막과 티타늄계 금속막이 교대로 적층된 삼중막 이상의 다중막을 포함한다.
상기 다층막은 다층막의 상부에 배치되는 막이나 하부에 배치되는 막을 구성하는 물질 또는 상기 막들과의 접합성(adhesion) 등을 복합적으로 고려하여 층간 결합 구조가 결정될 수 있다.
상기에서 구리 또는 티타늄 합금막이란 막의 특성에 따라 구리 또는 티타늄을 주성분으로 하고 다른 금속을 사용하여 합금으로 제조되는 금속막을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서,
상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은 상기 어레이 기판의 제조 방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대한 것이다.
상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 소스 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 액정 표시 장치와 같은 평판 디스플레이의 제조뿐만 아니라, 메모리 반도체 표시판 등의 제조에도 사용될 수 있다. 또한, 티타늄계 금속막의 단일막 또는 티타늄계 금속막/구리계 금속막의 이중막으로 이루어진 금속 배선을 포함하는 다른 전자장치의 제조에도 사용될 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5: 식각액 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분을 해당 함량으로 혼합하여 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 제조하였다. 함량의 단위는 중량%이다.
APS AF 질산 ATZ AcOH A.A pTSA 2-머캅토-6-메틸피리딘 2-머캅토-4(3H)-퀴나졸리논
비교예 1 15 0.7 3 1.2 3 2 2 - -
비교예 2 15 0.7 3 1.2 3 2 - - -
비교예 3 15 0.7 3 1.2 3 2 - 7 -
비교예 4 15 0.7 3 1.2 3 2 - 0.2 -
비교예 5 15 0.7 3 1.2 3 2 - - 7
실시예 1 15 0.7 3 1.2 3 2 - 0.5 -
실시예 2 15 0.7 3 1.2 3 2 - 1 -
실시예 3 15 0.7 3 1.2 3 2 - 3 -
실시예 4 15 0.7 3 1.2 3 2 - 5 -
실시예 5 15 0.7 3 1.2 3 2 - - 0.5
실시예 6 15 0.7 3 1.2 3 2 - - 1
실시예 7 15 0.7 3 1.2 3 2 - - 3
실시예 8 15 0.7 3 1.2 3 2 - - 5
※ APS: 과황산암모늄(Ammonium persulfate)
※ AF: 불화암모늄(Ammonium fluoride)
※ ATZ: 5-아미노테트라졸(5-aminotetrazole)
※ AcOH: 아세트산(Acetic acid)
※ pTSA: 파라-톨루엔술폰산(para toluene sulfonic acid)
※ A.A: 아세트산암모늄(Ammonium acetate)
실험예 1. 씨디 스큐 (CD skew) 변화 및 처리매수 평가
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물로 티타늄/구리 금속막의 레퍼런스 식각(reference etch) 테스트를 진행하여 씨디 스큐(CD skew)를 측정하였고, 상기 레퍼런스 테스트 식각액에 구리 분말을 일정량 첨가한 후 완전히 용해시켜 각 첨가량 마다의 씨디 스큐를 측정하였다.
씨디 스큐 불량 기준은 구리 분말을 일정량씩 첨가하였을 때의 씨디 스큐 값이 레퍼런스 식각 테스트 값, 즉 구리 분말이 첨가되지 않았을 때(Cu 0 ppm)의 씨디 스큐값을 기준으로 ±10 % 값을 초과하면 불량이라고 판정하였다.
또한, 씨디 스큐 값이 불량을 나타냈을 때의 첨가된 구리 분말의 농도로 처리매수를 평가하였으며, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
하기 표 2의 실시예 1 내지 8의 결과에서 본 발명의 식각액 조성물로 싸이올 아민 고리형 화합물을 포함하여 사용하면 씨디스큐의 불량을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 비교예 2의 식각액 조성물은 식각액 조성물로 싸이올 아민 고리형 화합물을 포함하지 않아 씨디스큐 변화값이 ±10 % 값을 초과하여 불량을 나타냈다.
또한, 실시예 1 내지 8은 술폰산을 포함하는 식각액 조성물을 사용한 비교예 1과 동등 또는 그 이상의 높은 처리 매수를 보였으며, 반면에 싸이올 아민 고리형 화합물을 사용하지 않은 비교예 2의 경우 낮은 처리매수를 보였다.
비교예 3 및 5 의 식각액 조성물은 싸이올 아민 고리형 화합물을 식각액 조성물로 포함하여 높은 처리 매수를 보였지만, 과식각되는 단점을 나타내었다.
상기 결과를 통하여 식각액 조성물은 싸이올 아민 고리형 화합물을 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%의 함량으로 포함해야 처리 매수 증가가 나타나고, 과식각되는 단점이 없다는 것을 알 수 있었다.
처리매수(ppm)
비교예 1 5000 ppm
비교예 2 2500 ppm
비교예 3 5000 ppm
비교예 4 2500 ppm
비교예 5 5000 ppm
실시예 1 4500 ppm
실시예 2 5500 ppm
실시예 3 6000 ppm
실시예 4 6500 ppm
실시예 5 4500 ppm
실시예 6 5500 ppm
실시예 7 6000 ppm
실시예 8 6500 ppm
실험예 2. 발열 억제 평가
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물로 티타늄/구리 금속막의 레퍼런스 식각(reference etch) 테스트를 진행하였고, 상기 레퍼런스 테스트 식각액에 구리/티타늄 분말을 3000 ppm 첨가한 후 완전히 용해시켜 발열을 측정하였으며, 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
페놀 유무 발열온도(℃) 식각시 특이사항
비교예 1 페놀 검출 81 없음
비교예 2 X 108 없음
비교예 3 X 74 과식각
비교예 4 X 102 없음
비교예 5 X 75 과식각
실시예 1 X 87 없음
실시예 2 X 85 없음
실시예 3 X 79 없음
실시예 4 X 76 없음
실시예 5 X 88 없음
실시예 6 X 85 없음
실시예 7 X 80 없음
실시예 8 X 77 없음
식각액 조성물로 고리형 술폰산을 첨가한 비교예 1의 경우 금속막 식각 시 환경 규제 물질인 페놀이 검출되었다. 그러나, 싸이올 아민 고리형 화합물을 포함한 실시예 1 내지 8의 경우 페놀이 검출되지 않았다. 다만 비교예 3 및 5에서 볼 수 있듯이 싸이올 아민 고리형 화합물이 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우 과식각되는 결과를 나타내었다.
따라서, 식각액 조성물로 싸이올 아민 고리형 화합물을 0.5 중량% 내지 5 중량%로 포함하면 술폰산을 첨가한 경우와 동등한 발열 억제 효과를 달성하면서도, 과식각되지 않으며 페놀에 의한 환경적인 문제도 해결할 수 있다는 점을 알 수 있었다.

Claims (15)

  1. 식각액 조성물 총 중량에 대하여
    과황산염 5 중량% 내지 20 중량%,
    함불소 화합물 0.01 중량% 내지 2 중량%,
    무기산 1 중량% 내지 10 중량%,
    고리형 아민 화합물 0.5 중량% 내지 3 중량%,
    싸이올 아민 고리형 화합물 0.5 중량% 내지 5 중량%,
    유기산 또는 유기산염 0.1 중량% 내지 10 중량% 및
    식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 과황산염은 과황산칼륨(K2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8) 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 함불소 화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기산은 질산, 황산, 인산, 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고리형 아민 화합물은 아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine) 및 피롤린(pyrroline)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 싸이올 아민 고리형 화합물은 2-머캅토-6-메틸피리딘(2-Mercapto-6-methylpyridine) 또는 2-머캅토-4(3H)-퀴나졸리논(2-Mercapto-4(3H)-quinazolinone)인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기산은 아세트산(acetic acid), 부탄산(butanoic acid), 시트르산(citric acid), 포름산(formic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 말론산(malonic acid), 옥살산(oxalic acid), 펜탄산(pentanoic acid), 설포벤조산(sulfobenzoic acid), 설포석신산(sulfosuccinic acid), 설포프탈산(sulfophthalic acid), 살리실산(salicylic acid), 설포살리실산(sulfosalicylic acid), 벤조산(benzoic acid), 락트산(lactic acid), 글리세르산(glyceric acid), 석신산(succinic acid), 말산(malic acid), 타르타르산(tartaric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 프로펜산(propenoic acid), 이미노디아세트산(imminodiacetic acid), 및 에틸렌디아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid; EDTA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
    상기 유기산염은 상기 유기산의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  9. 청구항 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식각액 조성물은 구리와 티타늄으로 이루어진 다중막을 식각하는 것을 특징으로 하는, 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  10. (1) 구리와 티타늄을 포함하는 금속막을 적층하는 단계;
    (2) 상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및
    (3) 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 금속막은 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 식각되는 것을 특징으로 하는, 금속 배선 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 금속막은 티타늄으로 이루어진 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 구리로 이루어진 제2 금속막을 포함하는 금속 배선 제조 방법.
  12. (1) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    (2) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    (3) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    (4) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    (5) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 (1) 단계는 기판 상에 구리 및 티타늄 중 1종 이상을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 (4) 단계는 구리 및 티타늄 중 1종 이상을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 금속막은 티타늄으로 이루어진 제 1 금속막과 상기 제 1 금속막 상에 구비되며 구리로 이루어진 제 2 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
  15. 청구항 12의 제조 방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판.
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